Tipo de ventilação: Natural ou forçada, dependendo da disponibilidade, confiabilidade, eficácia e custo exigidos.,
Posição e dimensionamento das aberturas: Considerando a flutuabilidade do H2, as entradas de ventilação natural devem estar próximas ao nível do solo e as saídas em pontos elevados, projetadas para evitar curto-circuito e promover fluxo cruzado sobre os pontos de vazamento potencial.,
Taxa de ventilação mecânica: Deve ser suficiente para diluir um vazamento, reduzir a reatividade e o tamanho da nuvem e evitar acúmulo.,
Extração local (LEV): Os pontos de extração local devem ser posicionados próximos aos pontos de possível vazamento — compressores, selos, flanges.,
Ventilação de fundo ou extração de emergência: Deve ser avaliado se os sistemas operam continuamente ou se a detecção automática integrada pode responder com rapidez suficiente. A localização dos detectores e os pontos de ajuste precisam ser definidos para a segunda opção.,
Intertravamento com equipamentos: Equipamentos que possam atuar como fontes de ignição devem ser intertravados para desligamento caso o sistema de ventilação ou extração falhe.,
Redução de congestionamento e confinamento: O nível de congestionamento e confinamento deve ser reduzido ao máximo para promover o fluxo de ar e mitigar o acúmulo de gás.,
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Vale destacar que, devido às altas pressões utilizadas em aplicações de hidrogênio gasoso, a ventilação isolada pode não ser suficiente para evitar a formação de atmosfera inflamável. Localização de fontes de ignição, detecção e isolamento automáticos, e alívio de explosão também devem ser considerados na fase de projeto.
Projetando sistemas de ventilação otimizados com modelagem CFD
Projetar sistemas de ventilação adequados exige um equilíbrio cuidadoso entre segurança e investimento. É importante evitar tanto o superdimensionamento — que gera custos desnecessários — quanto o subdimensionamento, que compromete a segurança e pode resultar em modificações custosas ou acidentes futuros.
Esse equilíbrio é possível com ferramentas avançadas de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), como o software FLACS, da Gexcon, utilizado pela PSM Expert em estudos de segurança de processo. Essas ferramentas simulam com precisão o comportamento de vazamentos de hidrogênio, considerando as complexidades da geometria e as condições atmosféricas.
O que os estudos de dispersão no FLACS permitem avaliar
A modelagem de explosão pode ser baseada na nuvem inflamável identificada nos cenários de dispersão, permitindo avaliar se as consequências de um vazamento com ignição são toleráveis ou se medidas adicionais são necessárias para reduzir a nuvem.
Os limites da ventilação em aplicações de alta pressão
Em um cenário ideal, um sistema de ventilação seria projetado para diluir um vazamento de forma tão eficaz que uma atmosfera inflamável jamais se formaria. No entanto, uma avaliação realizada pela Gexcon (Hazards 32, 2022) demonstrou que, para aplicações de hidrogênio de alta pressão (em torno de 500 bar) em ambientes fechados, é improvável que a ventilação isolada seja suficiente para evitar que um vazamento entre na faixa inflamável. Isso se deve à ampla faixa de inflamabilidade e às altas pressões operacionais exigidas em aplicações como postos de abastecimento de hidrogênio.
Conclusão
O hidrogênio possui propriedades únicas que exigem atenção especial aos arranjos de ventilação em instalações que o manuseiam. Os sistemas de ventilação devem ser projetados com o objetivo de reduzir o tamanho e a reatividade da nuvem de gás em caso de vazamento, diminuindo assim as consequências de uma explosão.
O projeto dos sistemas de ventilação é altamente dependente da instalação em questão e deve levar em conta as propriedades do hidrogênio. A orientação especializada aliada à modelagem CFD garante que o sistema seja ao mesmo tempo otimizado e economicamente eficiente.
Embora a ventilação desempenhe papel fundamental na redução de riscos, outras medidas de mitigação também devem ser consideradas — especialmente em sistemas de alta pressão, onde a ventilação isolada pode não ser suficiente para evitar a formação de uma atmosfera inflamável.
Fonte: Este artigo é baseado na publicação original Ventilation for hydrogen facilities. A PSM Expert utiliza os softwares FLACS, EFFECTS e RISKCURVES da Gexcon em estudos de segurança de processo.
Referências: (1) HIAD 2.1, Hydrogen incident database. (2) Dr. Karina Almeida Leñero et al., "Is ventilation your trustworthy old friend when it comes to hydrogen?", Hazards 32, 2022.