LIBERAÇÃO ACIDENTAL EM LINHA DE GÁS PRESSURIZADA: SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS E GERAÇÃO DE DADOS PARA MODELOS DE GESTÃO DE RISCO
| dc.contributor.advisor1 | Martins, Marcio Ferreira | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/000000023023222X | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7325983059020104 | |
| dc.contributor.author | Santolin, Bruno Gobi | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/ | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/ | |
| dc.contributor.referee1 | Cruz, Daniel Onofre de Almeida | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/ | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0536286226914691 | |
| dc.contributor.referee2 | Martins, Ramon Silva | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0002-4905-1453 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0642654456195324 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T00:54:04Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T00:54:04Z | |
| dc.date.issued | 2022-09-15 | |
| dc.description.abstract | Three numerical models were proposed to represent the main phenomena resulting from the leakage of pressurized gases in pipe using the Ansys Fluent software, each of the presented models were validated qualitatively and quantitatively. The experiments used for validating the proposed numerical models were, Botros et al. (BOTROS et al., 2004) for depressurization, Eggins and Jackson (EGGINS; JACKSON, 1974) for expansion and Davies and Singh’s (DAVIES; SINGH, 1985) for dispersion. The results obtained were satisfactory because the maximum mean error range obtained for the MG (geometric mean) and VG (geometric variance) were between 4,97% and 8,88% in relation to the experimental parameters. The results for the depressurization phenomenon showed a fast pressure drop over time to approximately 5 MPa that persisted in P1 and P8 sensors located at 0,399 m and 1,149 m before the outlet to atmosphere. For the expansion phenomenon, the main regions were obtained, which are the barrel-shaped shock and the limit region of transition from Mach ≫1 to ≤1 called “Mach disk”, necessary for the correct lifting of the input data for the dispersion phenomenon, it was obtained at 4,56 mm after the pipe exit, with an error of only 2.04% in relation to the equation proposed by Franquet et al. (FRANQUET et al., 2015). Finally, the dispersion phenomenon had as its principle the validation of the pollutant gas (Freon 12) concentration field in a domain where an obstacle was 50 m from the leak source. The model well represented the behavior of the molar concentration of Freon 12 on the windward and leeward faces of the obstacle, showing that its presence increases the lateral dispersion of the gas and traps it for a longer time on the leeward face, showing the maximum distance that the pollutant gas cloud can reach, beyond the critical points of the study domain in relation to the dangerous concentration of the polluting gas. How contributions, the use of the patch tool present in fluent allowed the application to the mesh elements of the stagnation conditions of the pipe as well as the environment conditions, representing better the physics of the problem, moreover, mesh adaptive was used to capture velocity and pressure gradients, significantly improving the results, therefore UDF (User Defined function) applying to accounted for the buoyancy effects caused by the density change by the real gas equation of Peng-Robinson. The presented models will be a great tool to help gas pipelines companies and industries with to know the main consequences resulting from this type of leak that later create a database through an application case, formulating more accurately plans for contingency for this type of accident. Key words: Pipelines; leakage phenomena; pressurized gases; Ansys Fluent. | |
| dc.description.resumo | Resumo da dissertação: 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. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/16212 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Mecânica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Gasodutos | |
| dc.subject | Fenômenos de Vazamento | |
| dc.subject | Gases Pressurizados | |
| dc.subject | Ansys Fluent | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Mecânica | |
| dc.title | LIBERAÇÃO ACIDENTAL EM LINHA DE GÁS PRESSURIZADA: SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS E GERAÇÃO DE DADOS PARA MODELOS DE GESTÃO DE RISCO | |
| dc.title.alternative | title.alternative | |
| dc.type | masterThesis |
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