Estudo da influência da composição elementar de lamas de ETAR na pressão de explosão e rácio crescimento da pressão/tempo

Abstract

Este trabalho tem como objetivo a determinação experimental das características de explosividade das lamas provenientes de Estações de Tratamento de Águas Residuais de Portugal (ETAR), de forma a minimizar os possíveis riscos associados a explosões durante o armazenamento, tratamento e transporte destas.Os ensaios experimentais foram efetuados numa câmara de explosão fechada, esférica e com capacidade de 23.9 l, sendo a ignição da explosão gerada por ignidores pirotécnicos de 10 kJ.Inicialmente o pó das lamas é colocado num recipiente de 0.76 l, que é pressurizado a 20 bar e, após a abertura rápida de uma electroválvula, forma-se a suspensão de poeiras no interior da câmara de explosão. De seguida, na câmara de explosão, é efetuada a ignição através de uma descarga elétrica sobre os ignidores pirotécnicos que provocará o início da explosão, de forma a analisar as características de explosividade das lamas.O trabalho experimental iniciou-se com um estudo da avaliação dos parâmetros de explosividade em função do tempo, ou seja, pressões e velocidades de aumento de pressões máximas.Realizaram-se ensaios em que se variou a concentração de poeiras em suspensão de 125 g/m^3, 250 g/m^3 e 750 g/m^3 de forma a determinar a pressão e velocidade máxima de aumento de pressão de explosão máximas para diferentes concentrações de lamas de ETAR. Deste estudo obtiveram-se como valores máximos de pressão e velocidade máxima de aumento de pressão, 1.8 bar e 0.285 bar/ms para uma concentração de 125 g/m^3, 5.3 bar e 0.506 bar/ms para uma concentração de 250 g/m^3 e, por último, 6.3 bar e 0.412 bar/ms para uma concentração de 750 g/m^3.Concluiu-se que um aumento da concentração provocará um aumento da pressão de explosão máxima. Quanto à velocidade máxima de aumento de pressão de explosão, não se verifica o mesmo, sendo que, em certos casos, foi observada uma diminuição da mesma, com o aumento dos valores de concentração.

This paper aims to reach the experimental determination of the explosibility characteristics of dust clouds, performed using sludge from Wastewater Treatment Plants of Portugal, to minimize possible risks associated with explosions during its storage, treatment and transportation.This work was done in a closed explosion spherical vessel with 23.9 l, and the ignition is generated by pyrotechnic ignitors of 10 kJ.Initially, the sludge powder is placed in a dust container of 0,76 l, which is pressurized at 20 bar and, after the fast opening of an electric valve, the dust suspension is formed, inside the explosion vessel. Then, inside the explosion vessel, the ignition is done by an electrical discharge on a pyrotechnic igniter, starting the explosion, in order to analyze the sludge explosivity’s characteristics. The experimental work began with a study about the evaluation of the explosibility parameters as a function of time, meaning there was a relation between pressure and the maximum pressure increase rate.Tests were done by variating the concentration of dust in suspension, using 125 g/m^3, 250 g/m^3 and 750 g/m^3in order to determine pressure and the explosion’s maximum pressure increase rate, for different sludge concentration values.The experimental work ended with the determination of the maximum pressure and the maximum rate of pressure increase values, 1.8 bar and 0.285 bar/ms, for a concentration of 125 g/m^3, 5.3 bar e 0.506 bar/ms for a concentration of 250 g/m^3 and, lastly, 6.3 bar e 0.412 bar/ms for a concentration of 750 g/m^3.With these results, it is possible to assume that the increase of concentration will cause an increase of the maximum explosion pressure. But the same cannot be assumed with the maximum rate of explosion pressure increase, since, in some cases, here is a decrease in this parameter, with the increase of concentration.