Simulação de fluidos é solução para evitar efeito slosh e acidentes com veículos de cargas
Você sabia que entender o comportamento dos fluidos em tanques, além de ser uma questão de segurança pública e ambiental é também um fator econômico e estratégico para as empresas do setor?
Nesse contexto, a simulação de fluidos é um processo essencial para garantir êxito no transporte de cargas perigosas, permitindo também a visualização antecipada de cenários de risco, sem a necessidade de gastos com testes físicos caros e demorados.
Siga a leitura para saber mais!
O desafio de transportar fluidos em tanques
Transportar grandes volumes de líquidos em tanques é uma tarefa que vai muito além do que apenas carregar e descarregar. Quando um caminhão-tanque ou vagão ferroviário está em movimento, a massa de fluido dentro dele reage às acelerações, frenagens e curvas.
Esse comportamento pode gerar instabilidadese afetar tanto a segurança do condutor quanto a conformidade legal da estrutura do tanque e do veículo.
A movimentação interna do fluido pode aumentar o tempo de resposta do veículo, causar desgastes acelerados e, em situações extremas, levar a tombamentos ou derramamentos.
Esse risco não é apenas uma preocupação de engenharia, mas também de segurança pública e ambiental, visto que muitos dos produtos transportados são inflamáveis ou tóxicos.
Além disso, a instabilidade aumentada obriga motoristas a dirigir em velocidades menores, reduzindo a produtividade da frota e tornando o transporte menos eficiente.
Slosh dynamics: a dinâmica de fluídos em reservatórios
Um dos fenômenos mais relevantes nesse contexto é o chamado efeito Slosh, que descreve o movimento oscilatório do líquido dentro do tanque.
Quando o veículo acelera ou freia, a inércia faz com que o fluido continue em movimento, gerando ondas internas que se chocam contra as paredes do tanque.
Essa transferência de energia pode criar impactos repetitivos e forças adicionais sobre a estrutura. Estudos e casos de acidentes mostram que, em situações de freada brusca, o Slosh pode multiplicar o efeito da carga, sobrecarregando tanto a suspensão quanto os pneus.
Slosh dynamics é o termo usado para avaliar o comportamento de fluidos dentro de recipientes, ou seja, o fenômeno de escoamento dos líquidos dentro dos tanques.
Esse tipo de física, do ponto de vista analítico e experimental, consiste em um problema complexo, caro e oneroso de ser resolvido.
O papel das chicanas na segurança
Para reduzir o efeito slosh, uma solução amplamente utilizada é a instalação de chicanas dentro dos tanques. Essas divisórias internas, com aberturas calculadas, permitem reduzir a energia das ondas do fluido, controlando sua velocidade de deslocamento e limitando o impacto contra as paredes do reservatório.
Dessa forma, o tanque consegue dissipar parte das forças antes que elas alcancem as extremidades.
Entretanto, o uso de chicanas também apresenta desafios. Elas aumentam o peso estrutural do tanque e podem dificultar operações de limpeza e manutenção.
Em tanques destinados a alimentos, como leite, ou produtos químicos, essa questão higiênica é ainda mais relevante.
Por isso, o dimensionamento e a escolha do tipo de chicana devem ser otimizados para equilibrar segurança, custo e praticidade e o seu uso não é aplicável para qualquer situação.
Software SIMULIA XFlow é solução para simulação de fluidos e análise de efeito slosh
Ferramentas de simulação disponibilizadas pela SKA como o SIMULIA XFlow têm revolucionado a forma de estudar esses fenômenos.
Com base na dinâmica de fluidos computacional (CFD), essa solução robusta atua na resolução de problemas denominados free surface, sendo capaz de reproduzir o comportamento dos fluidos dentro de tanques em condições de operação variadas com precisão.
Isso permite antecipar cenários de risco e avaliar o impacto do uso (ou não) de diferentes projetos de chicanas, geometrias de tanque ou modos de condução.
Imagens geradas pelo time de simulação da SKA.
Veja no vídeo abaixo como é simples executar uma simulação de superfície livre dentro do SIMULIA XFlow.
Para este exemplo, foi utilizado um estudo a respeito de um tanque bitrem parcialmente cheio (50%) em duas configurações: com e sem chicana.
Com o software é possível verificar como extrair importantes respostas do estudo de forma rápida, com o objetivo de identificar o processo ideal para resolver o problema.
No vídeo, é possível observar que ao inserir estruturas de chicanas, que evitam o deslocamento livre do líquido que está dentro do tanque, há uma estabilização do material de forma mais rápida, reduzindo consideravelmente os efeitos indesejados da movimentação.
A grande vantagem do SIMULIA XFlow está em reduzir a necessidade de testes físicos caros e demorados, ao mesmo tempo em que gera resultados detalhados e confiáveis.
Dessa forma, engenheiros e gestores de transporte conseguem tomar decisões mais seguras e eficientes, elevando o nível de confiabilidade das operações e prevenindo acidentes que poderiam ter graves impactos humanos, ambientais e econômicos.
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*Texto original escrito por Henrique Ramirez Mença, Analista de Engenharia CAE na SKA, Gabriel Knob Caetano, Engenheiro de Aplicações na SKA, e adaptado por Laís Mello Pontim, Jornalista na SKA.
