Novos Estudos Sobre Explosões Acidentais

Todos os anos, as pessoas usam milhões de toneladas de explosivos para mineração, engenharia civil e operações militares. Junto com os avanços tecnológicos, vem o risco de acidentes. Embora explosões acidentais raramente ocorram, os danos que causam podem ser tremendamente caros. Um exemplo recente é a explosão ocorrida na fábrica de fertilizantes em West Texas. Esta explosão matou 15 pessoas, ferindo aproximadamente 200 pessoas e causando danos de até US $ 100 milhões.

Fora dos ambientes industriais, o transporte de materiais explosivos também pode ser muito perigoso. Pesquisadores da Universidade de Utah estão aproveitando a computação de alto desempenho e os recursos gerenciados pelo NICS para estudar como os riscos associados ao transporte de explosivos podem ser mitigados. Usando uma estrutura computacional chamada Uintah, a equipe está modelando esses acidentes (veja alguns dos acidentes mais impressionantes) com várias configurações de embalagem para determinar a maneira mais segura de embalar e enviar materiais explosivos.

Explosões Acidentais

Exemplo de Explosões Acidentais

Uma explosão de caminhões particularmente violenta ocorrida em Spanish Fork Canyon, Utah, em 2005, inspirou o interesse desse grupo na modelagem de acidentes de transporte. Quando um caminhão transportando 16 toneladas de explosivos de mineração (os maiores meios de transporte e máquinas industriais) deu uma guinada rápida demais, todo o veículo tombou e pegou fogo. Dentro de três minutos, a carga detonou, vaporizando completamente o caminhão e deixando para trás uma cratera. Esta cratera se estendia a cerca de 20 metros de diâmetro e a 10 metros de profundidade.

A explosão foi tão grande que lançou cacos de metal quente a distâncias de até um quarto de milha de distância. Nenhuma vida foi perdida devido à explosão; mas muitas pessoas sofreram ferimentos leves dos detritos voadores e ondas de choque criadas pela detonação.

Se você preferir assistir um vídeo sobre as maiores explosões acidentais ou não das últimas décadas, então clique na imagem abaixo:

Como Ocorrem as Explosões?

A magnitude dessa explosão deixou os cientistas confusos. Cilindros explosivos únicos não devem detonar sob essas condições, pelo menos era assim que os engenheiros pensavam. Uma forma mais branda de combustão chamada deflagração deveria ter ocorrido.

Na deflagração, o material explosivo queima-se relativamente devagar através de uma simples transferência de calor. Uma detonação, no entanto, cria uma explosão massiva e violenta que se propaga através de ondas de choque. Essas ondas de choque viajam mais rápido que a velocidade do som e causam um aumento extremamente rápido de pressões e temperaturas.

Em cenas de explosão excessivamente dramatizadas em filmes de Hollywood, os personagens parecem sempre ser afastados da explosão por alguma força invisível. Esta propulsão é causada pelas ondas de choque. As ondas de choque também podem causar lesões corporais graves, como tímpanos rompidos e sangramento interno. Enquanto as deflagrações causam danos por queima, as detonações são muito mais catastróficas.

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Novos Trabalhos de Pesquisa

Engenheiros que projetaram os cilindros explosivos esperavam que nada pior do que um incêndio em um acidente de transporte; como a explosão do caminhão de 2005. Em vez disso, a explosão supersônica pegou-os de surpresa e deixou para trás o que mais parecia a cena de um ataque de meteoros do que um acidente de trânsito.

Financiado pelo Programa NSF Peta-Apps, pesquisadores da Universy of Utah, liderados por Martin Berzins; Todd Harman e Chuck Wight, decidiram determinar a causa dessa explosão surpreendentemente violenta. Enquanto Justin Luitjens, Qingyu Meng e John Schmidt se certificaram de que o código Uintah pudesse ser usado nas grandes escalas necessárias para modelar o problema; Jacqueline Beckvermit e seus colegas trataram da modelagem da explosão do caminhão de 2005.

Modelagem Numérica e Computadores de Alto Desempenho

Embora experimentos reais com explosivos possam soar como uma explosão para alguns; os custos e riscos associados a explodir as coisas em nome da ciência tornam essas pesquisas impraticáveis. Existem muitos cenários possíveis diferentes que podem levar a uma explosão acidental. Com a ajuda de modelagem numérica e computadores de alto desempenho (veja os últimos avanços tecnológicos para residências) como o Kraken e o Nautilus, não será mais necessário o trabalho experimental para estudar as características das explosões nessa escala. Por enquanto, no entanto, os cientistas ainda usam o trabalho experimental para validar os novos modelos de computador.

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