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MINISTEacuteRIO DA EDUCACcedilAtildeO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECAcircNICA
CURSO DE ESPECIALIZACcedilAtildeO EM ENGENHARIA DE SEGURANCcedilA DO TRABALHO
ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS DE UMA EXPLOSAtildeO TIPO BLEVE DE UM
CAMINHAtildeO AUTOTANQUE DE GLP TIPO ldquoBOBTAILrdquo
Por
Eduardo de Mello Schmitt
Orientador
Leandro Ferreira
Co-orientador
Roque Puiatti
Porto Alegre julho de 2009
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ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS DE UMA EXPLOSAtildeO TIPO BLEVE DE UM
CAMINHAtildeO AUTOTANQUE DE GLP TIPO ldquoBOBTAILrdquo
Por
Eduardo de Mello Schmitt
Engenheiro Quiacutemico
Monografia submetida ao Corpo Docente do Curso de Especializaccedilatildeo em Engenharia de
Seguranccedila do Trabalho do Departamento de Engenharia Mecacircnica da Escola de Engenharia da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul como parte dos requisitos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo
do Tiacutetulo de
Especialista
Orientador Prof Msc Leandro Ferreira
Co-orientador Prof Msc Roque Puiatti
Prof Dr Sergio Viccedilosa MoumlllerCoordenador do Curso de Especializaccedilatildeo em
Engenharia de Seguranccedila do Trabalho
Porto Alegre 31 de julho de 2009
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ABSTRACT
A LPG Bobtail truck BLEVE Analysis of Consequences
The Analysis of Consequences is part of the Risk Analysis or more specifically the
Quantitative Risk Analysis (QRA) or Probabilistic Risk Assessment (PRA) and part of Risk
Management Through its model of effects and vulnerability the analysis of consequences of
subsidies or input data to determine the risk of a plant or process
This study aimed to determine the consequences generated by the explosion of a LPG
truck autotank known as BOBTAIL occured in a residential area of Porto Alegre The explosion
is known internationally as the term BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) and
occurs in pressure vessels and tankers that upon receiving a heat load or high impact suffering a
fracture and detachment of huge energy with severe consequences The presence of these
BOBTAIL has been intensifying in recent times because the LPG in bulk is more economical and
choice of gas station is unanimity in cold regions as is our case The utilities of LPG seen also in
small BOBTAIL a more economical option to make deliveries of gas because they are lighter and
faster given the demand for LPG quite loose in the big cities
In this scenario models were used to effect usual and widely used in the literature of risk
analysis and implemented the program of Microsoft Office Excel reg We also used satellite images
of the region analyzed using as basis the Google Earth reg
Based on the results we can run a proper planning to tackle such emergencies so as to
minimize the exposure of people and reduce damage to the community
Word-keys Analysis of Consequences BLEVE Emergency Explosion
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IacuteNDICE
Paacuteg
1 Introduccedilatildeo 9
2 Anaacutelise de Consequecircncias 11
21 Evento BLEVE 12
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE 12
212 BLEVE quente 16
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE 17
3 Estudo de caso ndash Incidente com um caminhatildeo autotanque BOBTAIL 21
31 Objetivo deste estudo de caso 21
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL 21
33 Descriccedilatildeo do Incidente 22
34 Local escolhido para a avaliaccedilatildeo 22
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados 23
351 Caacutelculos dos niacuteveis de sobrepressatildeo 23
352 Caacutelculos dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo 34
4 Resultados Obtidos 37
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo 37
42 Vazatildeo de aacutegua para resfriamento do autotanque e tempo para ocorrecircncia do BLEVE 44
5 Conclusotildees 456 Referecircncias Bibliograacuteficas 47
ANEXO 1 48
ANEXO 2 58
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS DE UMA EXPLOSAtildeO TIPO BLEVE DE UM
CAMINHAtildeO AUTOTANQUE DE GLP TIPO ldquoBOBTAILrdquo
Por
Eduardo de Mello Schmitt
Engenheiro Quiacutemico
Monografia submetida ao Corpo Docente do Curso de Especializaccedilatildeo em Engenharia de
Seguranccedila do Trabalho do Departamento de Engenharia Mecacircnica da Escola de Engenharia da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul como parte dos requisitos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo
do Tiacutetulo de
Especialista
Orientador Prof Msc Leandro Ferreira
Co-orientador Prof Msc Roque Puiatti
Prof Dr Sergio Viccedilosa MoumlllerCoordenador do Curso de Especializaccedilatildeo em
Engenharia de Seguranccedila do Trabalho
Porto Alegre 31 de julho de 2009
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ABSTRACT
A LPG Bobtail truck BLEVE Analysis of Consequences
The Analysis of Consequences is part of the Risk Analysis or more specifically the
Quantitative Risk Analysis (QRA) or Probabilistic Risk Assessment (PRA) and part of Risk
Management Through its model of effects and vulnerability the analysis of consequences of
subsidies or input data to determine the risk of a plant or process
This study aimed to determine the consequences generated by the explosion of a LPG
truck autotank known as BOBTAIL occured in a residential area of Porto Alegre The explosion
is known internationally as the term BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) and
occurs in pressure vessels and tankers that upon receiving a heat load or high impact suffering a
fracture and detachment of huge energy with severe consequences The presence of these
BOBTAIL has been intensifying in recent times because the LPG in bulk is more economical and
choice of gas station is unanimity in cold regions as is our case The utilities of LPG seen also in
small BOBTAIL a more economical option to make deliveries of gas because they are lighter and
faster given the demand for LPG quite loose in the big cities
In this scenario models were used to effect usual and widely used in the literature of risk
analysis and implemented the program of Microsoft Office Excel reg We also used satellite images
of the region analyzed using as basis the Google Earth reg
Based on the results we can run a proper planning to tackle such emergencies so as to
minimize the exposure of people and reduce damage to the community
Word-keys Analysis of Consequences BLEVE Emergency Explosion
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IacuteNDICE
Paacuteg
1 Introduccedilatildeo 9
2 Anaacutelise de Consequecircncias 11
21 Evento BLEVE 12
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE 12
212 BLEVE quente 16
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE 17
3 Estudo de caso ndash Incidente com um caminhatildeo autotanque BOBTAIL 21
31 Objetivo deste estudo de caso 21
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL 21
33 Descriccedilatildeo do Incidente 22
34 Local escolhido para a avaliaccedilatildeo 22
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados 23
351 Caacutelculos dos niacuteveis de sobrepressatildeo 23
352 Caacutelculos dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo 34
4 Resultados Obtidos 37
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo 37
42 Vazatildeo de aacutegua para resfriamento do autotanque e tempo para ocorrecircncia do BLEVE 44
5 Conclusotildees 456 Referecircncias Bibliograacuteficas 47
ANEXO 1 48
ANEXO 2 58
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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ABSTRACT
A LPG Bobtail truck BLEVE Analysis of Consequences
The Analysis of Consequences is part of the Risk Analysis or more specifically the
Quantitative Risk Analysis (QRA) or Probabilistic Risk Assessment (PRA) and part of Risk
Management Through its model of effects and vulnerability the analysis of consequences of
subsidies or input data to determine the risk of a plant or process
This study aimed to determine the consequences generated by the explosion of a LPG
truck autotank known as BOBTAIL occured in a residential area of Porto Alegre The explosion
is known internationally as the term BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) and
occurs in pressure vessels and tankers that upon receiving a heat load or high impact suffering a
fracture and detachment of huge energy with severe consequences The presence of these
BOBTAIL has been intensifying in recent times because the LPG in bulk is more economical and
choice of gas station is unanimity in cold regions as is our case The utilities of LPG seen also in
small BOBTAIL a more economical option to make deliveries of gas because they are lighter and
faster given the demand for LPG quite loose in the big cities
In this scenario models were used to effect usual and widely used in the literature of risk
analysis and implemented the program of Microsoft Office Excel reg We also used satellite images
of the region analyzed using as basis the Google Earth reg
Based on the results we can run a proper planning to tackle such emergencies so as to
minimize the exposure of people and reduce damage to the community
Word-keys Analysis of Consequences BLEVE Emergency Explosion
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IacuteNDICE
Paacuteg
1 Introduccedilatildeo 9
2 Anaacutelise de Consequecircncias 11
21 Evento BLEVE 12
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE 12
212 BLEVE quente 16
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE 17
3 Estudo de caso ndash Incidente com um caminhatildeo autotanque BOBTAIL 21
31 Objetivo deste estudo de caso 21
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL 21
33 Descriccedilatildeo do Incidente 22
34 Local escolhido para a avaliaccedilatildeo 22
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados 23
351 Caacutelculos dos niacuteveis de sobrepressatildeo 23
352 Caacutelculos dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo 34
4 Resultados Obtidos 37
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo 37
42 Vazatildeo de aacutegua para resfriamento do autotanque e tempo para ocorrecircncia do BLEVE 44
5 Conclusotildees 456 Referecircncias Bibliograacuteficas 47
ANEXO 1 48
ANEXO 2 58
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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ABSTRACT
A LPG Bobtail truck BLEVE Analysis of Consequences
The Analysis of Consequences is part of the Risk Analysis or more specifically the
Quantitative Risk Analysis (QRA) or Probabilistic Risk Assessment (PRA) and part of Risk
Management Through its model of effects and vulnerability the analysis of consequences of
subsidies or input data to determine the risk of a plant or process
This study aimed to determine the consequences generated by the explosion of a LPG
truck autotank known as BOBTAIL occured in a residential area of Porto Alegre The explosion
is known internationally as the term BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) and
occurs in pressure vessels and tankers that upon receiving a heat load or high impact suffering a
fracture and detachment of huge energy with severe consequences The presence of these
BOBTAIL has been intensifying in recent times because the LPG in bulk is more economical and
choice of gas station is unanimity in cold regions as is our case The utilities of LPG seen also in
small BOBTAIL a more economical option to make deliveries of gas because they are lighter and
faster given the demand for LPG quite loose in the big cities
In this scenario models were used to effect usual and widely used in the literature of risk
analysis and implemented the program of Microsoft Office Excel reg We also used satellite images
of the region analyzed using as basis the Google Earth reg
Based on the results we can run a proper planning to tackle such emergencies so as to
minimize the exposure of people and reduce damage to the community
Word-keys Analysis of Consequences BLEVE Emergency Explosion
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IacuteNDICE
Paacuteg
1 Introduccedilatildeo 9
2 Anaacutelise de Consequecircncias 11
21 Evento BLEVE 12
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE 12
212 BLEVE quente 16
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE 17
3 Estudo de caso ndash Incidente com um caminhatildeo autotanque BOBTAIL 21
31 Objetivo deste estudo de caso 21
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL 21
33 Descriccedilatildeo do Incidente 22
34 Local escolhido para a avaliaccedilatildeo 22
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados 23
351 Caacutelculos dos niacuteveis de sobrepressatildeo 23
352 Caacutelculos dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo 34
4 Resultados Obtidos 37
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo 37
42 Vazatildeo de aacutegua para resfriamento do autotanque e tempo para ocorrecircncia do BLEVE 44
5 Conclusotildees 456 Referecircncias Bibliograacuteficas 47
ANEXO 1 48
ANEXO 2 58
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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983093983090
e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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IacuteNDICE
Paacuteg
1 Introduccedilatildeo 9
2 Anaacutelise de Consequecircncias 11
21 Evento BLEVE 12
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE 12
212 BLEVE quente 16
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE 17
3 Estudo de caso ndash Incidente com um caminhatildeo autotanque BOBTAIL 21
31 Objetivo deste estudo de caso 21
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL 21
33 Descriccedilatildeo do Incidente 22
34 Local escolhido para a avaliaccedilatildeo 22
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados 23
351 Caacutelculos dos niacuteveis de sobrepressatildeo 23
352 Caacutelculos dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo 34
4 Resultados Obtidos 37
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo 37
42 Vazatildeo de aacutegua para resfriamento do autotanque e tempo para ocorrecircncia do BLEVE 44
5 Conclusotildees 456 Referecircncias Bibliograacuteficas 47
ANEXO 1 48
ANEXO 2 58
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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LISTA DE SIacuteMBOLOS
a0 Velocidade do som no ar [ms-1]Dc Diacircmetro final da bola de fogo [m]E Potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama [kWmsup2]eex Trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo [Jkg-1]Eex Energia de expansatildeo [kJ]F Fator de vista [-]h Entalpia especiacutefica [Jkg-1]is Impulso [kPas-1]Is Impulso adimensional [-]L Distacirccia entre o ponto cjuo o fluxo teacutermico se deseja calcular [m]m Massa de combustiacutevel na bola de fogo [kg]p1 Pressatildeo interna do tanque no momento da ruptura [Pa]p0 Pressatildeo atmosfeacuterica [Pa]ps Pico de sobrepressatildeo [kPa]Ps Sobrepressatildeo adimensional [-]q Fluxo teacutermico radiativo recebida pelo receptor [Wm-2]r Distacircncia do ponto onde se deseja calcular a sobrepressatildeo [m]R Distacircncia Reduzida [-]
tc Tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo [s]u Energia interna especiacutefica [Jkg-1]v Volume especiacutefico [msup3kg-1]X Distacircncia horizontal do objeto ateacute o centro da bola de fogo [m]zc Altura da bola de fogo ateacute o centro [m]τa Transmissividade atmosfeacuterica [-]
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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IacuteNDICE DE FIGURAS
Paacuteg
Figura 21 - Modelos de efeitos e vulnerabilidade 11
Figura 22 - Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE 15
Figura 23 - PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984 15
Figura 24 - PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 16
Figura 25 - Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito 17
Figura 31 - Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL 21
Figura 32 - Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL 23
Figura 33 - Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ougases reais 24
Figura 34 - Trabalho de expansatildeo por unidade de massa 26
Figura 35 - Ps versus R 31
Figura 36 - I versus R 32
Figura 37 - I versus R 33
Figura 38 - Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo 36
Figura 41 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 40
Figura 42 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE doBOBTAIL 41
Figura 43 - (1) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 42
Figura 44 - (2) Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE doBOBTAIL 43
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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IacuteNDICE DE TABELAS
Paacuteg
Tabela 21 - Consequecircncias da radiaccedilatildeo teacutermica e sobrepressatildeo de um BLEVE de um tanque depropano (caminhatildeo tanque ou vagatildeo) 14
Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas 19
Tabela 23 ndash Relaccedilatildeo entre fluxo teacutermico e seu efeito em pessoas e equipamentos 20
Tabela 31 ndash Trabalho de expansatildeo de NH3 CO2 N2 e O2 26
Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R 34
Tabela 33 - Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos 34
Tabela 41 ndash Distacircncias calculadas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas 37
Tabela 42 ndash Distacircncias calculadas para o fluxo teacutermico e as consequecircncias esperadas 38
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
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Safety ndash AICHE New York
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Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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1 INTRODUCcedilAtildeO
Esta monografia foi elaborada para satisfazer os requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do
tiacutetulo de Especialista em Engenharia de Seguranccedila do Trabalho na Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
A ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo eacute parte integrante da ldquoAnaacutelise Riscosrdquo ou mais
especificamente da ldquoAnaacutelise Quantitativa de Riscosrdquo (QRA ndash Quantitative Risk Assessment) ou
ldquoAnaacutelise Probalilistica de Riscosrdquo (PRA ndash Probabilistic Risk Assessment) e fazem parte doGerenciamento de Riscos Atraveacutes dos seus modelos de ldquoefeitosrdquo e de ldquovulnerabilidaderdquo a anaacutelise
de consequecircncias daacute subsiacutedios ou dados de entrada para se determinar o risco de uma instalaccedilatildeo ou
processo Tambeacutem podem ser obtidos dados que a partir de paracircmetros previamente determinados
fornecem distacircncias seguras e tempos maacuteximos de evacuaccedilatildeo muito uacuteteis nas esferas da Defesa
Civil e empresas com alto grau de risco onde podemos ter vazamentos de produtos perigosos
incecircndios e explosotildees com graves consequecircncias A miniminizaccedilatildeo da frequecircncia na ocorrecircncia de
incidentes bem como a minimizaccedilatildeo dos feitos e consequecircncias geradas satildeo os principais objetivos
do gerenciamento de riscos
Com o perceptiacutevel aumento da industrializaccedilatildeo no mundo verificamos tambeacutem um grande
aumento no nuacutemero de incidentes de ldquograndes proporccedilotildeesrdquo tais como os de Cidade do Meacutexico
Bhopal Vila Socol (Brasil) Flixborough Seveso e outros mais atuais como o acontecido na regiatildeo
de Viareggio - no Norte da Itaacutelia no final do mecircs de julho de 2009 onde um descarrilamento de
vagotildees transportando GLP causou grande liberaccedilatildeo de gaacutes inflamaacutevel e explodiu na forma de
ldquonuvem de vaporrdquo (VCE ndash Vapour Cloud Explosion) matando pelo menos 18 pessoas e ferindo
pelo menos 20
Este trabalho iraacute determinar as consequecircncias geradas pela explosatildeo de um caminhatildeo
autotanque de GPL mais conhecido como ldquoBobtailrdquo numa regiatildeo residencial da cidade de Porto
Alegre A presenccedila desses Bobtail vem se intensificando nos uacuteltimos tempos pois o GLP a granel eacute
mais econocircmico e a opccedilatildeo por gaacutes central eacute unanimidade em regiotildees frias como eacute o nosso caso As
empresas distribuidoras de GLP viram tambeacutem nos ldquopequenosrdquo Bobtail uma opccedilatildeo mais econocircmica
para efetuar as entregas de gaacutes uma vez que satildeo mais leves e raacutepidos atendendo perfeitamente a
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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demanda de GLP a granel nas grandes cidades Portanto as entregas de GLP a granel estatildeo
gradativamente tomando lugar agrave entrega de botijotildees para condomiacutenios e estabelecimentos
comerciais como padarias e restaurantes
A explosatildeo considerada eacute conhecida internacionalmente pelo termo ldquoBLEVErdquo ( Boiling
Liquid Expanding Vapour Explosion) e ocorre em vasos e tanque sob pressatildeo que ao receber uma
carga teacutermica elevada ou impacto sofrem ruptura e um desprendimento elevadiacutessimo de energia
com consequecircncias severas Este ldquoBLEVErdquo que iremos estudar trata-se de um ldquoBLEVErdquo quente ou
seja eacute a explosatildeo do autotanque de GLP causada por superaquecimento devido ao ldquoengolfamentordquo
de jato de fogo originado na tubulaccedilatildeo de GLP na regiatildeo inferior do autotanque e na sua vaacutelvula deseguranccedila
Neste cenaacuterio seratildeo utilizados modelos de efeitos usuais e largamente utilizados na literatura
de anaacutelise de riscos e implementados no programa da Microsoft Office Excel reg Foram utilizadas
tambeacutem imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se como base o programa Google
Earthreg
No Capiacutetulo 2 eacute apresentado a anaacutelise de consequecircncias e a inserccedilatildeo do evento BLEVE
dentro deste contexto trazendo uma explicaccedilatildeo sintetizada deste evento apresentando histoacutericos e
os efeitos gerados No Capiacutetulo 3 satildeo mostrados os modelos e meacutetodos de caacutelculo utilizados para a
determinaccedilatildeo dos efeitos gerados No Capiacutetulo 4 satildeo apresentados os resultados obtidos para o
estudo de caso a partir dos modelos e meacutetodos matemaacuteticos mostrados no capiacutetulo anterior
Finalizando no Capiacutetulo 5 estatildeo as conclusotildees e discussotildees com base nos resultados mostrados no
Capiacutetulo 4
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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2 ANAacuteLISE DE CONSEQUEcircNCIAS
Um aspecto importante da anaacutelise de riscos apoacutes a identificaccedilatildeo dos perigos eacute a anaacutelise de
consequecircncias Perigos e problemas operacionais levam agrave liberaccedilatildeo de energia e substacircncias
perigosas O conhecimento de ldquoqual a magnituderdquo que pode ter um evento perigoso ou ldquoqual o
impactordquo ele poderaacute trazer faz parte do escopo da anaacutelise de consequecircncias que aplica modelos
matemaacuteticos para prever uma gama de efeitos fiacutesicos que tenham potenciais impactos a receptores
vulneraacuteveis
Dentro da anaacutelise de consequecircncias seratildeo adotados modelos de efeitos e de
vulnerabilidade
O primeiro aspecto (efeitos) iraacute estimar a magnitude dos efeitos fiacutesicos gerados Os
modelos de efeitos quantificam em termos das seguintes medidas concentraccedilotildees de gases toacutexicos
niacuteveis de radiaccedilatildeo de incecircndios ou sobrepressotildees de explosotildees
O segundo iraacute estimar os danos causados por estes efeitos aos receptores que estamosconsiderando A regra dos modelos de vulnerabilidade eacute trazer a magnitude do fenocircmeno e estimar
os danos a pessoas estruturas e meio-ambiente Um conceito geral de anaacutelises de consequecircncias eacute
mostrado na Figura 21 a seguir a qual mostra que os incidentes satildeo utilizados para obter uma
quantificaccedilatildeo dos danos
Figura 21 Modelos de efeitos e vulnerabilidade (Cameron e Raman 2005)
MODELOSDE EFEITOS
Modelos fiacutesicosde fenocircmenosfiacutesico-quiacutemicos
MODELOS DEVULNERABILIDADE
Danos aoReceptorcalculados
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Uma anaacutelise de consequecircncias pode proporcionar
- Informaccedilotildees para a induacutestria sobre os efeitos de eventos
- Detalhes para projetistas como o porquecirc que as consequecircncias ocorrem e como podem ser
minimizadas no projeto
- Detalhes para as autoridades competentes em possiacuteveis efeitos de eventos e entatildeo tomar
apropriadas decisotildees de planejamento
Os eventos mais relevantes para o estudo quantitativo da anaacutelise de consequecircncia satildeo os
seguintes
- Incecircndio em poccedila ou piscina
- Incecircndio em nuvem
- Jatos de fogo
- BLEVES ( Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)
Iremos nos deter na anaacutelise de consequecircncias do evento BLEVE o qual origina o escopo
deste trabalho No item 21 a seguir faremos uma breve explanaccedilatildeo de o que um BLEVE como seorigina e quais satildeo os efeitos esperados
21 Evento BLEVE
211 Descriccedilatildeo de um evento BLEVE
BLEVE eacute a sigla originalmente na liacutengua inglesa de ldquo Boiling Liquid Expanding Vapour
Explosionrdquo em portuguecircs por ldquoExplosatildeo por Expansatildeo de Vapor de Liacutequido Ferventerdquo e pode
ocorrer depois de uma ruptura instantacircnea de um tanque (ou vaso) contendo um liquido sob pressatildeoEsta ruptura pode ser originada devido ao impacto de uma colisatildeo ou defeitos estruturais do tanque
(BLEVE FRIO) ou devido agrave exposiccedilatildeo do tanque ao fogo externo o qual iraacute gerar fragilizaccedilatildeo do
tanque e sobrepressatildeo por aquecimento (BLEVE QUENTE) Natildeo necessariamente o liacutequido precisa
ser inflamaacutevel - apesar de ser mais frequente tanto que primeiramente o termo BLEVE foi aplicado
a explosotildees com vapor drsquoaacutegua (CCPS 2003)
A sequecircncia de eventos em um BLEVE eacute a seguinte
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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- Ruptura de um tanque resultando em aliacutevio praticamente instantacircneo (na ordem de menos
de 01 segundo) do conteuacutedo do tanque
- Evaporaccedilatildeo instantacircnea do liacutequido gaacutes liquefeito aliviado causando uma forte onda de
choque (explosatildeo fiacutesica) e arremesso de fragmentos do tanque ao redor do mesmo (ateacute 500
metros do local da explosatildeo)
- Formaccedilatildeo de uma grande ldquobola de fogordquo (fireball) apoacutes a igniccedilatildeo da nuvem de vapor
formada
O BLEVE QUENTE eacute mais frequecircnte em geral e aleacutem disso tem consequecircncias maiores secomparado com o BLEVE FRIO conforme pode ser visto na Tabela 211 mostrada a seguir Em
caminhotildees tanque de GLP o estudo feito pela TNO (2005) mostra que BLEVEs quentes e frios
ocorrem em igual proporccedilatildeo na Europa e Ameacuterica do Norte
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 22 ndash Formaccedilatildeo da Bola de Fogo em um BLEVE
(Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
Figura 23 ndash PEMEX antes do incidente de 18 de novembro de 1984( CCPS 2003)
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 24 ndash PEMEX apoacutes o incidente de 18 de novembro de 1984 (Fonte CCPS 2003)
212 BLEVE QUENTE
Quanto um tanque contendo um liacutequido sob pressatildeo eacute exposto ao fogo o liacutequido aquece e a
sua pressatildeo de vapor sobe aumentando a pressatildeo no tanque Quando esta pressatildeo alcanccedila a pressatildeo
de ajuste da vaacutelvula de seguranccedila do tanque a vaacutelvula abre O niacutevel de liquido no tanque cai agrave
medida que o vapor eacute descarregado para a atmosfera O liquido eacute bom condutor de calor e ainda
possui o calor latente de vaporizaccedilatildeo que ajuda a retardar o aquecimento das paredes do tanque
quando da incidecircncia do fogo externo jaacute o vapor natildeo Decorrido o tempo cada vez uma aacuterea menordo tanque estaacute ldquoprotegidardquo pelo liacutequido e uma aacuterea menos estaacute em contato com o vapor Esta aacuterea
em contato com o vapor ao receber o fogo externo tem a temperatura aumentada ateacute o ponto do
metal fragilizar e romper Isto ocorre mesmo que a vaacutelvula de seguranccedila esteja operando
corretamente A vaacutelvula de seguranccedila eacute projetada e tem sua pressatildeo ajustada para as condiccedilotildees de
projeto do tanque que prevecirc operar com temperaturas bem mais amenas do que no caso de um
engolfamento por fogo externo
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
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of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Ao ser descarregado pela vaacutelvula de seguranccedila o gaacutes provavelmente iraacute incendiar devido ao
calor e as chamas do fogo externo e iraacute gerar o chamado ldquoJato de Fogordquo ( Jet Fire) Num incecircndio de
um tanque de GLP por exemplo eacute importante que a brigada de incecircndio atuante natildeo tente apagar o
ldquoJato de Fogordquo e se concentre em resfriar o tanque e combater a fonte do fogo externo mesmo por
que eacute muito improvaacutevel que conseguiraacute apagar o ldquoJato de Fogordquo pois eacute aliviado a uma pressatildeo
muito maior do que os sistemas de combate ndash a pressatildeo do tanque no momento do incecircndio O Jato
de Fogo seraacute mais uma fonte de radiaccedilatildeo teacutermica que incidiraacute nas paredes externas do tanque em
especial aquela aacuterea somente haveraacute vapor e maior facilidade de superaquecimento do metal Por
isso que o combate do fogo externo e o resfriamento das aacutereas superiores dos tanques eacute fundamental
para evitar a ocorrecircncia do BLEVE
213 Efeitos gerados por um evento BLEVE
Um BLEVE de um tanque contendo um liacutequido inflamaacutevel gera os seguintes efeitos
- Impulso e Sobrepressatildeo (onda de pressatildeo ou choque)
- Projeccedilatildeo de fragmentos (miacutesseis)
- Bola de Fogo (radiaccedilatildeo)
A Figura 25 a seguir ilustra os eventos constituintes de um BLEVE em uma esfera de gaacutes
liquefeito
Figura 25 ndash Evento BLEVE numa esfera de gaacutes liquefeito (Lees 1996)
onda desobrepressatildeo
Jato de fogo navaacutelvula de aliacutevio
Bola de fogo
Gotiacutegulas deliacutequido inflamaacutevel
Fragmentos do vaso
Incecircndio em poccedila
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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2131 Efeitos do impulso e da sobrepressatildeo em pessoas e edificaccedilotildees
Satildeo evidentes os efeitos de explosotildees sobre pessoas equipamentos e edificaccedilotildees Falando
em pessoas estudos com animais mostraram que a ldquosobrepressatildeordquo eacute relevante quando a onda de
choque da explosatildeo tem uma ldquolonga duraccedilatildeordquo enquanto que o ldquoimpulsordquo eacute relevante quando a onda
de choque tem duraccedilotildees mais curtas
Os efeitos primaacuterios ou diretos para seres humanos que ocorrem a partir de uma explosatildeo
satildeo devido ao aumento suacutebito na pressatildeo que ocorre quando passa a onda de choque Ela pode
causar danos a oacutergatildeos humanos sensiacuteveis agrave pressatildeo como ouvidos (tiacutempano) e pulmotildees (Cameron e
Raman 2005)
Os efeitos indiretos de uma explosatildeo podem ser devido agrave projeccedilatildeo de fragmentos do tanque
ou vaso que explodiu (fragmentos primaacuterios) que em geral possuem uma alta velocidade sendo
arremessados como miacutesseis Os fragmentos secundaacuterios satildeo originados de partes das estruturas
removidas pela onda de choque tais como vidros tijolos telhas etc e desenvolvem velocidades
menores quando comparados com os fragmentos primaacuterios O colapso de preacutedios pode ser chamado
de efeito secundaacuterio O deslocamento de ar de uma explosatildeo pode arremessar pessoas a grandes
distacircncias causando ferimentos devido agrave queda e colisatildeo com obstaacuteculos Este efeito eacute referido
como um efeito terciaacuterio (Cameron e Raman 2005)
A Tabela 22 abaixo mostra alguns dados de danos a pessoas e estruturas
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Tabela 22 ndash Dados de danos a pessoas e estruturas (Cameron e Raman2005)
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa) IMPACTO
014 Ruido incocircmodo (137 dB)
021 Quebra de grandes janelas de vidro tensionadas
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico quebra de vidros100 Limite miacutenimo para quebra de vidros
200Distacircncia segura (menos de 5 de probabilidade de
danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
40090 de vidros quebrados Danos aacute revestimentos
Dano estrutural pequeno
700Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade com
capacidade de causar ferimentos Telhas removidas
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmente irreparaacuteveis
Construccedilotildees em bloco de cimento achatadas
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 de
probabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper
15 de fatalidade fora de preacutedios 50 de fatalidadesno interior de preacutedios
7000Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas 99
de probabilidade de fatalidades
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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3 ESTUDO DE CASO ndash INCIDENTE COM UM CAMINHAtildeO AUTOTANQUE
BOBTAIL
31 Objetivo deste Estudo de Caso
Este estudo de caso tem como objetivo analisar as consequecircncias e a vulnerabilidade caso
houvesse um incidente envolvendo um caminhatildeo autotanque tipo BOBTAIL de GLP no bairro
Menino Deus em Porto Alegre com engolfamento do tanque em fogo externo
Seratildeo calculados os efeitos de niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo bem como
seraacute feita uma anaacutelise de vulnerabilidade sobre estes efeitos calculados
32 Caminhatildeo Autotanque tipo BOBTAIL
A Figura 31 a seguir mostra um caminhatildeo autotanque do tipo BOBTAIL escopo deste
trabalho
Figura 31 ndash Caminhatildeo Autotanque BOBTAIL (Fonte Apresentaccedilatildeo Prof Cezar Leal 2006)
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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33 Descriccedilatildeo do Incidente
O incidente escolhido para ser avaliado compreende o cenaacuterio com as seguintes etapas em
ordem de tempo
1) Vazamento de GLP pela tubulaccedilatildeo situada na parte inferior do autotanque direcionada
para cima (para o tanque)
2) Igniccedilatildeo da nuvem de GLP gerada segundos apoacutes iniacutecio do vazamento ocasionando um
provaacutevel ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo (Flash Fire) e um ldquoJato Fogordquo direcionado para o casco
inferior do tanque As consequecircncias do ldquoIncecircndio em Nuvemrdquo natildeo seratildeo avaliadas nestetrabalho
3) Atuaccedilatildeo da vaacutelvula de seguranccedila devido agrave sobrepressatildeo causada pelo fogo externo
incidente no tanque iniciando o aliacutevio de GLP seguida de igniccedilatildeo instantacircnea na descarga
desta vaacutelvula gerando um novo ldquoJato de Fogordquo
4) Superaquecimento nas aacutereas ldquodesprotegidasrdquo (fase vapor) nas paredes do tanque devido
ao fogo externo levando agrave fragilizaccedilatildeo do metal
5) Ruptura catastroacutefica do tanque BLEVE Formaccedilatildeo da Bola de Fogo geraccedilatildeo intensa
de calor sobrepressatildeo (onda de choque) e lanccedilamento de fragmentos (miacutesseis)
34 Local Escolhido para a Avaliaccedilatildeo
O exato local escolhido para avaliaccedilatildeo eacute a Rua Miguel Couto esquina com a Rua Dona
Augusta nas proximidades do nuacutemero 500 sendo que o mesmo estaacute situado no Bairro Menino
Deus no municiacutepio de Porto Alegre capital do Rio Grande do Sul em aacuterea predominantementeresidencial Nesta aacuterea estatildeo localizados casas e condomiacutenios residenciais A Figura 32 a seguir
mostra uma imagem de sateacutelite do local escolhido Nesta esquina eacute feito carregamento de GLP
granel para o preacutedio marcado nesta figura
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 32 ndash Local escolhido para a avaliaccedilatildeo do BLEVE QUENTE de um BOBTAIL
35 Caacutelculos dos Efeitos Gerados
Conforme o item 213 os efeitos gerados por um Evento BLEVE satildeo a) Sobrepressatildeo b)
Projeccedilatildeo de Fragmentos e c) Radiaccedilatildeo Teacutermica Estes efeitos aplicados ao estudo de caso deste
trabalho seratildeo determinados a partir de meacutetodos de caacutelculos bem consolidados e extensamente
utilizados na literatura de Anaacutelise de Riscos (Roberts 2000)
351 Caacutelculo dos niacuteveis de sobrepressatildeo
A metodologia utilizada para calcular os niacuteveis de sobrepressatildeo gerados por um Evento
BLEVE aplicado ao estudo de caso estaacute apresentada em CCPS 1994 e consiste seguir sete passos
baacutesicos conforme a Figura 33 abaixo
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Figura 33 ndash Caacutelculo da energia de ldquo flasheamentordquo de liacutequidos em ruptura de vasos com
vapor ou gases reais (CCPS 1994)
iniacutecio
coletar dados
verificar o fluido
determinar
determinar
Calcular o trabalhoespeciacutefico
calcular a energia
calcular
continuar com opasso 5 domeacutetodo baacutesico
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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A metodologia utilizada tambeacutem eacute chamada de ldquo Method for Explosively Flashing Liquids
and Pressure Vessel Bursts with Vapor or Nonideal Gasrdquo (Meacutetodo para flasheamento
explosivo de liacutequidos em ruptura de vasos com vapor ou gases reais) Os sete passos para o
caacutelculo satildeo descritas abaixo
bull 1ordm Coletar as seguintes informaccedilotildees
a) Pressatildeo interna p1 (absoluta) no momento da ruptura (Um BLEVE tiacutepico causado por
fogo externo aquece o vaso reduzindo a resistecircncia das paredes) A vaacutelvula de seguranccedila
eacute projetada para atingir uma pressatildeo maacutexima de 121 vezes a pressatildeo de abertura ajustada
(no maacuteximo a PMTA - Pressatildeo Maacutexima de Trabalho Admissiacutevel - do vaso)
b) Pressatildeo atmosfeacuterica (absoluta)
c) Quantidade de fluido (volume V1 ou massa)
d) Distacircncia do centro do vaso (centro da explosatildeo) ateacute o ponto a ser calculada a
sobrepressatildeo (distacircncia da isopleta)
e)
Formato do vaso esfeacuterico ou ciliacutendrico
f) Se o fluido natildeo se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34 deve ser determinado (natildeo eacute o
nosso caso no presente estudo)
bull Entalpia especiacutefica h
bull Entropia especiacutefica s
bull Volume especiacutefico v
bull
2ordm Determinar se o fluido se encontra na Tabela 31 ou na Figura 34
Ou seja eacute um dos fluidos
- amocircnia- dioacutexido de carbono- etano- isobutano- nitrogecircnio- oxigecircnio- propano
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
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100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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bull
3ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado inicial u1
O trabalho feito por um fluido em expansatildeo eacute definido como a diferenccedila na energia interna
entre os estados inicial e final do fluido A maioria das tabelas e graacuteficos termodinacircmicas
apresentam h p v T (temperatura absoluta) e s mas natildeo u1 Entatildeo u deve ser calculado com a
seguinte equaccedilatildeo
h = u + pv (1)
onde
h = entalpia especiacutefica (Jkg)
u = energia interna especiacutefica (Jkg)
p = pressatildeo absoluta (Pa)
v = volume especiacutefico (msup3kg)
As propriedades termodinacircmicas de mistura geralmente natildeo estatildeo dispostas em tabelas e
graacuteficos Uma estimativa interessante eacute somar as energias internas de cada componente No nosso
estudo de caso estaremos trabalhando com GLP que eacute uma mistura entre propano e butano
Conservativamente para anaacutelise de riscos seraacute adotado apenas o componente propano para a
realizaccedilatildeo dos caacutelculos
bull 4ordm Passo ndash Determinar a energia interna no estado final u 2
A energia interna do fluido no estado final u2 (expandido) pode ser determinado assumindo-
se uma expansatildeo isentroacutepica (a entropia eacute constante) ateacute a pressatildeo atmosfeacuterica p0 Para calcular a
energia interna no estado final u2 utilizamos a seguinte equaccedilatildeo
u2 = (1 ndash X) h f + X hg ndash (1 ndash X) pov f - Xpovg (2)
onde
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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983093983090
e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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X = razatildeo de vapor (s1 ndash s f )(sg ndash s f )
s = entropia especiacutefica (Jkg)
Os iacutendices 1 e 2 se referem aos estados inicial e final respectivamente Os iacutendices l e g se
referem aos estados de liacutequido saturado e vapor saturado respectivamente na pressatildeo atmosfeacuterica
bull 5ordm Passo ndash Calcular o trabalho especiacutefico eex
O trabalho especiacutefico feito por um fluido em expansatildeo eacute definido por
eex = u1 ndash u2 (3)
Onde eex eacute dado em Jkg O trabalho especiacutefico pode ser determinado pela Figura 32 A
temperatura do fluido no momento da ruptura do vaso deve ser conhecida e pode ser determinada
pelas tabelas de propriedades termodinacircmicas entrando com a pressatildeo interna p1 Na Figura 32 a
parte inferior da curva representa o liacutequido saturado e a parte superior o vapor saturado
bull 6ordm Passo ndash Calcular a energia de expansatildeo E ex
Para calcular a energia de expansatildeo deve-se multiplicar o trabalho especiacutefico de expansatildeo
pela massa do fluido do vaso A multiplicaccedilatildeo por 2 resulta de levarmos em conta a reflexatildeo da onda
de choque no solo ou seja
E ex = 2 e xm1 (4)
onde m1 eacute a massa do fluido ldquoaliviadordquo No caso de multicomponente repetir os passos 3 a 6 para
cada componente e somar as energias para encontrar a energia total E ex em kJ
bull 7ordm Passo ndash Calcular utilizando a equaccedilatildeo (4) a Distacircncia Reduzida R para a distacircncia do
ponto avaliado (ou isopleta)
Utilizando a equaccedilatildeo
R = r (po E ex)13 (5)
onde r eacute a distacircncia em metros do ponto onde se deseja calcular a soprepressatildeo (ou isopletas)
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bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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983090983097
bull 8ordm Passo ndash Determinar Ps
Para determinar a pressatildeo adimensional Ps deve-se fazer a leitura da Figura 33 abaixo para o
R calculado no passo anterior
bull 9ordm Passo ndash Determinar I
Para determinar o Impulso adimensional I lemos nas Figuras 34 ou 35 abaixo para o R
calculado utilizando a curva ldquovessel burstrdquo Para valores de R entre 01 e 10 a utilizaccedilatildeo da Figura
35 eacute mais conveniente
bull 10ordm Passo ndash Ajustar Ps e I para os efeitos de geometria do vaso
Os procedimentos anteriores fornecem paracircmetros de sobrepressatildeo aplicaacuteveis a uma onda de
sobrepressatildeo completamente simeacutetrica que resulta da explosatildeo de um vaso hemisfeacuterico localizado
diretamente no solo Na praacutetica (e no nosso caso estudado para o Bobtail) vasos podem ser ainda
esfeacutericos ou ciliacutendricos e instalados numa altura acima do solo e isto influencia na determinaccedilatildeo
dos paracircmetros de sobrepressatildeo Para ajustar estes paracircmetros utilizamos alguns fatores de ajuste
derivados de experimentos com cargas altamente explosivas e vaacuterias geometrias
As Tabelas 31 e 32 nos fornecem fatores de multiplicaccedilatildeo de Ps e I para vasos ciliacutendricos e
esfeacutericos
bull 11ordm Passo ndash Calcular p s i s
Utilizar a seguinte equaccedilatildeo para calcular o pico de sobrepressatildeo de ps - po e o impulso is
gerado a partir da sobrepressatildeo adimensional Ps e do impulso adimensional I
ps - po = Ps po (6)
is =( Ipo23E ex
13)ao (7)
onde ao eacute a velocidade do som no ar ambiente em ms Para condiccedilotildees ao niacutevel do mar po eacute
aproximadamente 1013 kPa e ao eacute 340 ms
bull 12ordm Passo ndash Verificar p s
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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983093983090
e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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983091983090
Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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983091983091
Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 36 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 37 ndash I versus R (CCPS 1994)
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
8192019 BLEVEpdf
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Tabela 32 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos ciliacutendricos de vaacuterios R (CCPS 1994)
Tabela 33 ndash Fatores de multiplicaccedilatildeo para Ps e I para vasos esfeacutericos (CCPS 1994)
352
Caacutelculo dos niacuteveis de fluxo teacutermico radiativo
3521 Diacircmetro e duraccedilatildeo da bola de fogo
Utilizam-se relaccedilotildees empiacutericas para se estimar o diacircmetro e a duraccedilatildeo de uma bola de fogo
relaccedilotildees estas que foram geradas a partir de muitos experimentos de pequena escala Segundo
CCPS 1994 temos as seguintes equaccedilotildees
Dc=58m f 13 (8)
t c=045 m f 13 para m f lt 30000kg (9)
t c=260 m f 16 paragt 30000kg (10)
onde
Dc = diacircmetro final da bola de fogo (m)
t c = tempo de duraccedilatildeo da bola de fogo (s)
m f = massa de combustiacutevel na bola de fogo (kg)
Multiplicar por
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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983093983090
e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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3522 Radiaccedilatildeo para receptor
Para um receptor natildeo normal agrave bola de fogo a radiaccedilatildeo recebida pode ser calculada
baseada no modelo de chama soacutelida
(11)
onde
q = fluxo de radiaccedilatildeo recebida pelo receptor (kWmsup2)
E = potecircncia emissiva na superfiacutecie da chama (kWmsup2)
F = fator de vista (adim)
τ a = transmissividade atmosfeacuterica (adim)
Para bolas de fogo originadas de hidrocarbonetos estudos feitos em grande-escala
mostraram que um valor de 350 kWmsup2 para a potecircncia emissiva E eacute adequado para os caacutelculos de
fluxo de radiaccedilatildeo
O fator de vista F eacute o fator que modula a intensidade do fluxo teacutermico radiativo chegando agrave
uma dada superfiacutecie em funccedilatildeo da sua posiccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave fonte de radiaccedilatildeo (no caso a bola de
fogo)
Conforme CCPS 1994 o fator de vista F para um objeto vertical pode ser determinado pela
seguinte relaccedilatildeo
(12)
onde
zc = altura da bola de fogo ateacute o centro (em muitos casos estimada conservativamente por
zc=Dc2) (m)
X = distacircncia horizontal do objeto ao centro da bola de fogo (m)
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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L = distacircncia entre o ponto cujo fluxo teacutermico se deseja calcular (m)
Estas distacircncias podem ser melhor visualizadas pela Figura 38 abaixo
Figura 38 ndash Representaccedilatildeo das distacircncias ao receptor de uma bola de fogo
Segundo Barrera 2006 a radiaccedilatildeo teacutermica emitida da chama praticamente natildeo interage com
os componentes da atmosfera mas a presenccedila de vapor drsquoaacutegua na atmosfera absorve parte do fluxo
teacutermico no percurso entre o ponto de emissatildeo e o receptor A fraccedilatildeo de energia teacutermica que eacute
transmitida entre dois pontos da atmosfera eacute medida pela ldquotransmissividaderdquo da atmosfera A
transmissividade atmosfeacuterica (τa)
eacute avaliada com base na distacircncia que a radiaccedilatildeo teacutermica tem quepercorrer na atmosfera e da pressatildeo de vapor drsquoaacutegua presente Existem expressotildees semi-empiacutericas
que determinam a transmissivida de atmosfeacuterica poreacutem eacute conservativo desprezar este paracircmetro e eacute
o que iremos fazer em nossos caacutelculos
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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983092983097
b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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983093983090
e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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983094983088
c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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httpslidepdfcomreaderfullblevepdf 6464
983094983092
g) 60 kWm2
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4 RESULTADOS OBTIDOS
41 Resultados dos caacutelculos para niacuteveis de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo
Foram realizados os caacutelculos dos efeitos de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico radiativo para se
determinar ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo classificadas conforme a ldquoseveridaderdquo das consequecircncias geradas
pela explosatildeo do nosso estudo de caso
Segundo Barrera 2006 em caso de acidente agrave medida que aumenta a distacircncia agrave fonte de
perigo diminuem potenciais efeitos danosos e eacute comum fazer-se uma associaccedilatildeo entre calor
sobrepressatildeo e o perigo
A partir dos dados gerados de sobrepressatildeo e fluxo teacutermico foram estimados os danos a
pessoas e edificaccedilotildees no raio de accedilatildeo da explosatildeo
A Tabela 41 abaixo mostra as distacircncias encontradas para o estudo de caso para os valores
de pico de sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
Tabela 41 ndash Distacircncias encontradas para a sobrepressatildeo e as consequecircncias esperadas
PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
014 Ruido incocircmodo (137 dB) 374200
028 Ruido alto (143 dB) boom socircnico 163700100 Limiar para quebra de vidros 58500
200ldquoDistacircncia segura (menos de 5 de probabilidadede danos seacuterios abaixo deste valor) 10 de vidros
quebrados
32700
400 90 de vidros quebrados Danos aacute revestimentosDano estrutural pequeno
23400
700 Pedaccedilos de vidros projetados com velocidade comcapacidade de causar ferimentos Telhas removidas
8200
1400Casas inabitaacuteveis poreacutem natildeo totalmenteirreparaacuteveis Construccedilotildees em bloco de cimentoachatadas
7000
2100Distorccedilatildeo em estruturas reforccediladas 20 deprobabilidade de fatalidades no interior dos preacutedios
Probabilidade de ruptura de tiacutempano de 10 (Lees)
4700
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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PICO DESOBREPRESSAtildeO
(kPa)CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIACALCULADA
(m)
3500Seacuterios danos estruturais Demoliccedilatildeo de preacutediosTanques grandes de armazenamento podem romper15 de fatalidade fora de preacutedios 50 defatalidades no interior de preacutedios
3500
7000 Provaacutevel demoliccedilatildeo total de todas as estruturas~100 de probabilidade de fatalidades
2100
No Anexo 1 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para sobrepressatildeo
A Tabela 42 abaixo mostra as distacircncias encontradas o fluxo teacutermico radiativo e as
consequecircncias esperadas
Tabela 42 ndash Distacircncias encontradas para o fluxo teacutermico radiativo e as consequecircncias
esperadas
FLUXO
TEacuteRMICO(kWmsup2) CONSEQUEcircNCIA
DISTAcircNCIA
CALCULADA(m)12 Exposiccedilatildeo ao sol no veratildeo ao meio-dia 101500
16Miacutenimo para sentir dor na pele por exposiccedilatildeocontinua ndash ldquoDistacircncia segurardquo
87900
47Dor entre 15 e 20 segundos de exposiccedilatildeoqueimaduras de 2ordm grau apoacutes 30 segundos
50900
12630 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua niacutevelmiacutenimo para derreter tubos de plaacutestico
30500
23
100 de fatalidade por exposiccedilatildeo contiacutenua 10 de
fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 22100
3525 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircneadanos a equipamentos de processo
17300
60 ~100 de fatalidade por exposiccedilatildeo instantacircnea 12300
No Anexo 2 encontram-se as telas das planilhas de caacutelculo do Excelreg utilizadas para a
determinaccedilatildeo das distacircncias esperadas para fluxo teacutermico radiativo
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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983092983097
b) 028 kPa
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983093983088
c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Com base nos resultados da Tabela 41 foram desenhadas isopletas de sobrepressatildeo
delimitando as ldquoZonas Vulneraacuteveisrdquo conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo
mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 41 e 42 Jaacute com os resultados mostrados na Tabela 42 foram
desenhadas isopletas de fluxo teacutermico radiativo tambeacutem delimitando as Zonas Vulneraacuteveis
conforme as consequecircncias geradas Estas isopletas estatildeo mostradas abaixo atraveacutes das Figuras 43 e
44 Para compor as isopletas foram utilizadas imagens de sateacutelite da regiatildeo analisada utilizando-se
como base o programa Google Earthreg
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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g) 60 kWm2
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Figura 41 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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983093983091
f) 700 kPa
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983093983092
g) 1400 kPa
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983093983093
h) 2100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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983094983092
g) 60 kWm2
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Figura 42 ndash Segunda Parte Zonas de vulnerabilidade devido agrave sobrepressatildeo gerada no BLEVE do Bobtail
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
8192019 BLEVEpdf
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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h) 2100 kPa
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983093983094
i) 3500 kPa
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983093983095
j) 70 kPa
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c) 47 kWm2
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983094983089
d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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983094983091
f) 35 kWm2
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Figura 43 ndash Primeira Parte Zonas de vulnerabilidade devido ao fluxo teacutermico radiativo gerado no BLEVE
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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f) 700 kPa
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g) 1400 kPa
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i) 3500 kPa
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c) 47 kWm2
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d) 126 kWm2
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983094983090
e) 23 kWm2
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f) 35 kWm2
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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983092983097
b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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i) 3500 kPa
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j) 70 kPa
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
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1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
a) 014 kPa
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983092983097
b) 028 kPa
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c) 100 kPa
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e) 400 kPa
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5 CONCLUSOtildeES
As accedilotildees da equipe de resposta satildeo essenciais desde o iniacutecio do comunicado de
emergecircncia pois dela viraacute a escolha das medidas mais adequadas dependendo do tempo restante
e da gravidade da situaccedilatildeo Em muitos casos iniciar uma accedilatildeo de resfriamento do autotanque
seraacute tardia e poderaacute comprometer a integridade da equipe e das pessoas presentes na aacuterea
vulneraacutevel A evacuaccedilatildeo eacute sempre a primeira medida a ser tomada num caso como este portanto
os integrantes da Defesa Civil devem estar devidamente preparados e treinados para levar a
populaccedilatildeo vulneraacutevel para aacutereas seguras
A utilizaccedilatildeo de resultados de uma ldquoAnaacutelise de Consequecircnciasrdquo traz uma maior
confiabilidade para o planejamento de emergecircncias ou seja maximiza a eficiecircncia do combate e
minimiza a exposiccedilatildeo de pessoas incluindo Defesa Civil (bombeiros policia) bem como dos
moradores e trabalhadores das aacutereas vulneraacuteveis de forma a trazer uma menor probabilidade de
perdas humanas e ferimentos graves A realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees realiacutesticas e feitas com
frequecircncia satildeo as melhores formas de preparaccedilatildeo para este tipo de evento As simulaccedilotildees devem
envolver as principais entidades membros da Defesa Civil para este tipo de incidente
Os resultados obtidos pela anaacutelise de consequecircncias para o estudo de caso demonstraram
picos de sobrepressatildeo na ordem de 70 kPa para uma distacircncia de 21 metros indicando que
haveraacute a destruiccedilatildeo total dos preacutedios e morte das pessoas que estiverem agrave esta distacircncia do local
da explosatildeo Niacuteveis inferiores a 2 kPa satildeo obtidos agrave 327 metros do local da explosatildeo
Os caacutelculos de fluxo teacutermico radiativo forneceram 60 kWmsup2 para uma distacircncia de 123
metros dentro da qual a probabilidade de fatalidades eacute na ordem de quase 100 Niacuteveis
inferiores a 16 kWmsup2 satildeo obtidos a uma distacircncia na ordem de 879 metros
Com base nos resultados obtidos uma distacircncia miacutenima de 879 metros eacute necessaacuteria para
a evacuaccedilatildeo da aacuterea para proteccedilatildeo de pessoas no caso de um incidente envolvendo um caminhatildeo
autotanque de GLP nos moldes do apresentado neste estudo de caso Deve ser evitado ao
maacuteximo a permanecircncia de pessoal dentro de um raio de 123 metros mesmo sendo membros
integrantes da Defesa Civil - somente o pessoal designado especificamente para o combate
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1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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ANEXO 1 ndash Resultados para sobrepressatildeo
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS
1 Molag M Kruithoff A 2005 ldquoTNO Report ndash Tanks Reduction of the risk
of a BLEVE Economic Commission for Europe Inland Transport Committee
Netherlands
2 CCPS 2003 ldquoFacility Siting and Layoutrdquo Center for Chemical Process
Safety ndash AICHE New York
3 Lees F P 1996 ldquoLoss Prevention in the Process Industriesrdquo Butterworth-
Heinemann
4 Roberts M W 2000 ldquoAnalysis of Boiling Liquid Expanding Vapor
Explosion (BLEVE) Events at DOE Sitesrdquo EQE International Inc
Knoxville
5 Cameron I Raman R 2005 ldquoProcess Systems Risk Managementrdquo
Elsevier San Diego
6 CCPS 1994 ldquoGuidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor
Cloud Explosions Flash Fires and BLEVEsrdquo AICHE New York
7 Barrera P R 2006 ldquoAnaacutelise de Vulnerabilidade Aplicada ao Planejamento
de Emergecircnciasrdquo UFRGS Porto Alegre
8 CCPS 2000 ldquoGuideline for Chemical Process Quantitative Risk Analysisrdquo
ndash AICHE New York
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