LIBERAÇÃO Acidental em Linha de Gás Pressurizada: Simulação de Cenários e Geração de Dados para Modelos de Gestão de Risco
Nome: BRUNO GÓBI SANTOLIN
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 15/09/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| MARCIO FERREIRA MARTINS | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| DANIEL ONOFRE DE ALMEIDA CRUZ | Examinador Externo |
| MARCIO FERREIRA MARTINS | Orientador |
| RAMON SILVA MARTINS | Examinador Externo |
Resumo: Três modelos numéricos foram propostos para representar os principais fenômenos decorrentes do vazamento de gases pressurizados em dutos utilizando o software Ansys Fluent, cada um dos modelos apresentados foram validados de maneira qualitativa e quantitativa. Os experimentos utilizados como base de validação dos modelos numéricos propostos foram o de Botros et al. (BOTROS et al., 2004) para despressurização, o de Eggins e Jackson (EGGINS; JACKSON, 1974) para expansão e de Davies e Singh (DAVIES; SINGH, 1985) para dispersão. Os resultados obtidos foram satisfatórios, pois a faixa de erro médio máximo obtida para a MG (média geométrica) e VG (variância geométrica) ficaram entre 4,97% e 8,88% em relação aos parâmetros experimentais. Os resultados para o fenômeno de despressurização mostraram uma rápida queda de pressão durante o tempo até aproximadamente 5 MPa que persistiu nos sensores P1 e P8 localizados a 0,399 m e 1,149 m antes da saída para a atmosfera. Para o fenômeno de expansão foram obtidas as principais regiões, que são a de choque em forma de barril e a região limite de transição de Mach ≫1 para ≤1 denominada disco de Mach, posição necessária para o correto levantamento dos dados de entrada para o fenômeno de dispersão, ela foi obtida em 4,56 mm após a saída da tubulação, tendo como erro apenas 2,04% em relação ao equacionamento proposto por Franquet et al (FRANQUET et al., 2015). Por fim o fenômeno de dispersão teve como princípio a validação do campo de concentração do gás poluente (Freon 12) em um domínio onde um obstáculo estava a 50 m da fonte de vazamento. O modelo representou bem o comportamento da concentração molar de Freon 12 nas faces de barlavento e sotavento do obstáculo, mostrando que a presença dele aumenta a dispersão lateral do gás e aprisiona o mesmo por mais tempo na face de sotavento, dessa forma o modelo permite avaliar qual a distância máxima que a nuvem do gás poluente poderá alcançar apontando os pontos críticos do domínio de estudo em relação a concentração perigosa do gás poluente. Como contribuições, o uso da ferramenta patch presente no fluent permitiu a aplicação nos elementos da malha as condições de estagnação da tubulação assim como as condições do ambiente representando melhor a física do problema, além disso, uma malha adaptativa foi utilizada para capturar os gradientes de velocidade e pressão melhorando significamente os resultados, além da aplicação de uma UDF (User Defined function) para contabilizar os efeitos do empuxo causados pela mudança de densidade provocada pela equação de gás real de Peng-Robinson. Os modelos apresentados serão uma ótima ferramenta para o auxílio de empresas e indústrias que trabalham com gasodutos a conhecerem quais as principais consequências decorrentes deste tipo de vazamento e posteriormente criarem uma base de dados através de um caso de aplicação, formulando assim com mais precisão planos de contingência para este tipo de acidente.
Palavras chave: Gasodutos, fenômenos de vazamento, gases pressurizados, Ansys Fluent
