Resumo: Liberações acidentais de gases em ambientes marinhos são um assunto que tem recebido cada vez mais atenção da comunidade científica. Estima-se que os pequenos vazamentos acontecem em praticamente todas os sistemas de transporte de gás, enquanto os vazamentos maiores são mais raros, porém associados a acidentes catastróficos. Dessa forma, desenvolver medidas que minimizem as consequências deste fenômeno significa reduzir danos ao meio ambiente, evitar prejuízos financeiros e, principalmente, preservar vidas humanas. No entanto, por mais atenção que o assunto tenha recebido da comunidade científica nos últimos anos, o conhecimento acerca do fenômeno de liberação de gás em ambiente submarino ainda é muito escasso. Inspirado pelo cenário descrito, o presente estudo tenta fornecer uma contribuição a esse campo de pesquisa. Uma nova metodologia para obtenção de uma expressão capaz de estimar o tempo de ascensão de um gás em meio submerso foi proposta. Essa metodologia utilizou Fluidodinâmica Computacional, mais especificamente uma configuração de custo computacional relativamente baixo usando o método multifásico de Volume de Fluidos, para obtenção de dados da pluma resultante da liberação ascendente de ar em água. A metodologia resultou em equações que descrevem satisfatoriamente o comportamento do gás. No entanto, essas equações estão limitadas a sistemas com pequenas colunas de água, em que efeitos de troca térmica e compressibilidade são praticamente desprezíveis. Além disso, no redimensionamento do domínio de análise, outros efeitos, como presença de correntes marinhas, devem ser considerados. Ainda durante o desenvolvimento do modelo, um fator de forma que relaciona o tamanho característico dos grupos de bolha com a velocidade de subida do gás foi obtido para cada altura de coluna de água avaliada. Esse fator de forma, calculado por meio de uma análise dimensional, é semelhante ao fator de forma descrito na literatura para uma única bolha em ascensão, mas acredita-se que que a proposta de um fator de forma para grupo de bolhas ainda não tenha sido feita anteriormente. Foi verificado que esse novo fator variou de acordo com as dimensões do sistema gás-líquido estudado, embora outras variáveis potencialmente estejam envolvidas nessas mudanças de valor. Além disso, a combinação de análise dimensional e Fluidodinâmica Computacional para desenvolver modelos que estimam parâmetros de plumas em escoamentos multifásicos ainda é limitada. Espera-se que estudos subsequentes a este poderão auxiliar na formulação de planos de resposta em casos de emergência envolvendo vazamentos submarinos de gases. Mesmo assim, as contribuições deste trabalho já podem ser consideradas significativas ao campo de estudo de liberação de gases em água Ver menos

Abstract: Accidental subsea gas releases are a subject that has received increasing attention from the scientific community. It is estimated that small leaks happen in practically all gas transport systems, while larger leaks are rarer, but associated with catastrophic accidents. Thus, developing measures that minimize the consequences of this phenomenon means reducing damage to the environment, avoiding financial losses, and above all, preserving human lives. However, as much attention as the subject has received from the scientific community in recent years, knowledge about the phenomenon of subsea gas release is still very scarce. Inspired by the described scenario, the present study tries to provide a contribution to this field of research. A new methodology for obtaining an expression capable of estimating the rising time of a gas in a submerged medium was proposed. This methodology used Computational Fluid Dynamics, more specifically a relatively low computational cost configuration using the multiphase Volume of Fluid method, to obtain plume data resulting from the upward release of air into water. The methodology resulted in equations that satisfactorily describe the behavior of the gas. However, these equations are limited to systems with small water depths, where heat exchange and compressibility effects are practically negligible. In addition, when rescaling the analysis domain, other effects, such as the presence of marine currents, must be considered. During the development of the model, a shape factor that relates the characteristic size of the bubble groups with the ascending velocity of the gas was obtained for each evaluated water column height. This shape factor, calculated through dimensional analysis, is similar to the shape factor described in the literature for a single rising bubble. However, it is believed that the proposal of a bubble group shape factor has not been made before. This new shape factor varied according to the dimensions of the studied gas-liquid system, although other variables are potentially involved in these value changes. Furthermore, the combination of dimensional analysis and Computational Fluid Dynamics to develop models that estimate plume parameters in multiphase flows is still limited. It is expected that studies subsequent to this one will be able to help in the formulation of response plans in cases of emergencies involving the accidental underwater release of gases. Even so, the contributions of this work can already be considered significant to the field of study of gas release into water Ver menos