Modelización del fenómeno de evaporación de charcos de sustancias volátiles.

FOSSATI, FRANCISCO; KRAFT, ROMINA ALEJANDRA; ORELLANO, SANTIAGO; RODRÍGUEZ, NESTOR; SCENNA, NICOLÁS JOSÉ

Rosario

Conferencia; Salón Internacional del Ambiente Rosario SIAR 2022; 2022

CIMPAR - Comisión público y privada para la sustentabilidad ambiental

El almacenamiento de una sustancia volátil y el peligro asociado a su exposición a la atmosfera es crucial al momento de efectuar un análisis de riesgo cuantitativo (ACR) en la industria. Para sustancias con bajo punto de ebullición existen diferentes modalidades de almacenamiento en estado líquido: presurizado como es el caso del Gas Natural Licuado (GNC), o mediante refrigeración, como el amoniaco (NH3) mientras que aquellas sustancias que son líquidas a temperatura ambiente pueden contenerse en grandes reservorios atmosféricos.Si ocurre un derrame de una sustancia volátil en ausencia de una fuente de ignición generará vapores que se pueden traducir en la formación de nubes toxicas/ inflamables y/o explosivas cuyas consecuencias sobre la salud no solo se extienden a los operarios sino también a las personas que habiten cerca del recinto. En este trabajo, se pretende desarrollar un método matemático que permita estimar, para charcos de cualquier tipo de sustancia volátil, el caudal de evaporación, el área y la temperatura del charco, y el flujo de calor intercambiado. El método divide al suceso en dos fenómenos fundamentales: expansión y vaporización de charcos. Para el primer fenómeno se utiliza el modelo GASP, que incorpora en sí mismo un modelo de expansión de charco derivado de la teoría de la capa profunda y la teoría de la lubricación para un charco de descarga instantánea de líquido, siendo la entrada al sistema constante. Para el segundo fenómeno se plantea un balance de energía, el mismo considera un fenómeno de evaporación sin ebullición de película para calcular la temperatura del charco y con esta calcular la densidad de flujo de calor entre el charco y la superficie sólida sobre la que se encuentra, y entre el charco y la atmosfera. Tanto las ecuaciones del modelo GASP como las del balance de energía se presentan en forma diferencial por lo que conllevan un tratamiento matemático detallado.Finalmente, el método desarrollado fue asentado en un software de uso libre (Scilab) de modo que cualquier persona interesada pueda utilizarlo, y gracias a su adaptabilidad respecto a la sustancia y las condiciones ambientales con las cuales se puede modelar, se observa que el mismo tiene una gran capacidad de retroalimentación.