Fernanda da Silva Santos
Título
Aplicação de Modelo Numérico para Análise Térmica de Segurança Contra Incêndio de Tanques de Armazenamento de Combustíveis
Resumo
Este trabalho apresenta um estudo numérico para análise da segurança de parques de tancagem de combustíveis submetidos a condição de incêndio. Em particular, estuda-se como um cenário de incêndio, ocorrido a partir da ignição do combustível em um tanque fonte, é capaz de propagar-se para tanques adjacentes, i.e., avaliando a possibilidade de ocorrência do efeito dominó. As análises propostas envolvem duas etapas sequenciais, que correspondem à aplicação de: (i) modelo semi-empírico de incêndio – para obtenção das características físicas da chama e, (ii) análise numérica transiente de transferência de calor no programa ABAQUS – para determinação da variação de temperatura na parede do tanque alvo em função do tempo transcorrido de incêndio. Após a validação do modelo numérico adotado, através de comparações com resultados de simulações com base em modelos de CFD descritas na literatura, são apresentados resultados referentes à avaliação da segurança dos casos propostos, em que se considera a influência da combinação de vários parâmetros: (i) tipo de combustível (gasolina ou etanol), (ii) material da parede do tanque (aço ou concreto), (iii) incidência de vento e (iv) distâncias entre tanques. Finalmente, através dos valores de temperatura estacionária obtidos e da evolução das temperaturas nas faces do tanque alvo, estimam-se as distâncias mínimas de segurança entre tanques e realizam-se comparações com recomendações de normas técnicas vigentes.
Abstract
This work presents a numerical investigation aimed at assessing the safety of fuel storage tank farms subjected to elevated temperatures caused by fire conditions. In particular, the work addresses how does a postulated pool-fire scenario, occurring from the fuel ignition of a pre-defined source tank, is able to propagate to adjacent target tank, i.e., one assesses the possibility of domino effect. The proposed analyses involved a sequential two-step procedure, corresponding to the application of: (i) a semi-empirical approach – to obtain the physical characteristics of the large pool-fire flame (source tank) and, (ii) ABAQUS finite element transient heat transfer model – to determine the variation of the temperature on the sidewall of the target tank as a function of the fire elapsed time. After validating the numerical model adopted, through the comparison with results of simulations reported in the literature and based on CFD model, the paper presents results concerning the safety assessment of a proposed case study corresponding to two adjacent tanks (source and target), considering the influence of a combination of various parameters: (i) type of storage fuel (gasoline or ethanol), (ii) structural tank’s sidewall material (steel or concrete), (iii) incidence of wind and (iv) several distances between the tanks. Finally, the temperature field evolution and ultimate temperature (mostly) resulting on the target tanks sidewall data gathered in this study are used to estimate minimum safety distances between tanks and to compare with current available design code recommendations.
