Implosão de um isotanque inertizado com nitrogênio.
23 de agosto, 2020 às 17:25 | Postado em Teoria Cinética dos Gases, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Bom dia,
Caros professores estou com um grande problema de física!!!Agradeceria muito se pudessem me ajudar,
Trabalho numa indústria têxtil e aqui recebemos um produto quimico que vem em um isotanque inertizado com N2. Nosso trabalho é descarregar o produto e ao mesmo tempo injetar N2 no mesmo para deixá-lo com uma pressão positiva entre 5 e 30mbar.
Neste ano já descarregamos mais de 30 isotanques deste, porém no ultimo descarregamento , executamos o procedimento e liberamos o caminhão. Em virtude de documentação o isotanque só foi levado ao Porto 40 horas depois, ficando em repouso na garagem da transportadora.
Após as 40 horas o isotanque foi descarregado no porto para voltar ao seu pais de origem. Nesse momento ouviu-se um barulho e a implosão do tanque.
O que pode ter acontecido? Ficou claro para nós que a válvula de vácuo não funcionou, pois a mesmo está calibrada para -40mbar.
Se tivesse deixado nossa planta com uma pressão negativa, teria implodido aqui mesmo. Já aconteceu no passado. Automatizamos o recebimento. Parou alimentação de N2, desarma a bomba.
RESPOSTA INICIAL:
Caro M A
Como a válvula de vácuo deve funcionar quando a pressão manométrica é de -40mbar, a implosão do tanque deve acontecer com pressão da ordem de -80mbar (estou supondo um coeficiente de segurança de 200%).
Se o tanque cheio com nitrogênio (N2) na pressão absoluta de 1bar (pressão manométrica de zero bar) por algum motivo resfriar, baixar sua temperatura por cerca de 25°C e a válvula de vácuo não operar, o isotanque deve colapsar pois sua pressão se reduz em cerca de 80mbar. Este valor vale para nitrogênio seco, sem umidade pois se houver água junto com o nitrogênio, a queda de pressão em 80 mbar acontecerá com menor redução da temperatura.
Então, salvo melhor juízo, a implosão deve ter acontecido dessa forma.
Acha possível que o tanque sofra tal variação de temperatura?
Atenciosamente, Fernando
RÉPLICA DO PERGUNTANTE:
Boa noite Professor,
Suas considerações fazem todo sentido. Já estou admitindo que o isotanque saiu da nossa fábrica com pressão negativa, tenho uma bomba pneumática de 3″ que descarrega o isotanque e uma tubulação de 1″ que alimenta o isotanque com N2, a uma pressão de 25mbar. Se por uma fração de tempo nosso operador desligou a bomba e fechou imediatamente a válvula de N2, este isotanque ficou com pressão negativa, acredito acima de -30mbar. Com uma variação de temperatura de 23ºC, este caminhão ficou na transportadora a céu aberto levando sol a uma temperatura de 45º e na madrugada a 22°C, porém intrigante que ele implodiu as 16:30 da tarde, do dia seguinte não ao descarregamento, mas depois de um dia de repouso na transportadora a céu aberto… que não daria esta diferença toda de 23°c… certeza que a válvula de vácuo não funcionou.
TRÉPLICA AO PEGUNTANTE:
Caro MA
Um fator que não foi considerado no meu raciocínio diz respeito às mudanças na própria pressão atmosférica. Como as variações de pressão permitidas no isotanque são da ordem de grandeza das variações de pressão que podem acontecer na atmosfera, encontra-se aí outra possibilidade para explicar a implosão. Finalmente há que se considerar também mudanças de altitude durante o transporte do isotanque até o porto.
Todos estes fatores poderiam contribuir para a implosão e enfatizam a necessidade do bom funcionamento da válvula de vácuo.
A postagem dessa troca de mensagens no Pergunte ao CREF possibilitará que surjam nos comentários outras ideias que expliquem o acontecido.
Atenciosamente, Fernando
“Docendo discimus.” (Sêneca)