Estudo das explosões de tanques de gás e medidas de mitigação de seus efeitos por meio de simulações numéricas com uso da fluidodinâmica computacional

Abstract

Em muitas edificações urbanas, o gás é provido por meio de centrais onde se localiza tanques pressurizados. Um dos principais riscos associados a esses locais é a explosão, a qual pode gerar, como efeito primário, uma onda de choque. As explosões são caracterizadas pela expansão súbita de um material e liberação de energia. Em muitas situações, esse fenômeno pode ser catastrófico, pois a sobrepressão da onda de choque pode causar danos materiais e até mesmo fatalidades. Nesse contexto, muitos estudos contribuíram para o conhecimento sobre explosões de tanques pressurizados. No entanto, é necessário expandir ainda mais a compreensão desse tópico utilizando ferramentas numéricas que possam superar as limitações dos modelos analíticos, como a previsão de pressões em ambientes com múltiplas reflexões da onda de choque. Por meio de simulações numéricas com uso do programa Autodyn do pacote Ansys® Workbench, o presente trabalho objetivou a análise da distribuição das sobrepressões da onda de choque resultante de explosões de tanques de gás próximos às edificações. Primeiro, em ambientes representando situações comuns em meios urbanos, esse fenômeno das explosões foi analisado considerando alguns modelos de tanque sobre o solo e em abrigo enterrado. Além disso, foi analisada a influência de obstáculos físicos na propagação da onda de choque e seu potencial mitigatório em cada cenário proposto. Os resultados permitiram uma compreensão mais abrangente da distribuição de pressões em cada situação analisada bem como a correlação com possíveis danos. Ficou evidente que, quando bem posicionado, o uso de tanques em abrigos enterrados e muros de proteção são medidas apropriadas para reduzir os efeitos nocivos de uma explosão nas edificações e seus usuários.