Simulación de incendios para el diseño del sistema de control de temperatura y humos

Por Raúl Insúa. Grupo de trabajo de control de humos. Tecnifuego.

La función principal de un Sistema de Control de Temperatura y Evacuación de Humos (en adelante SCTEH), es la de realizar la gestión de la masa de humos que produzca un incendio de origen accidental, de tal forma que se genera una capa de humos en las cotas altas de espesor estable y temperatura constante. De esta función pueden beneficiarse tanto los ocupantes del sector a la hora de evacuar en condiciones de seguridad, como el servicio de bomberos por encontrarse un espacio libre de humos a su llegada que les permita acceder de forma rápida y segura al punto de origen del incendio y por tanto extinguirlo en menos tiempo, reduciéndose de esta forma el volumen de bienes involucrados en la combustión.

sistema de control de temperatura y humosAtendiendo a la función del SCTEH, el diseño de la instalación pasa por resolver el problema de la dinámica de fluidos que se produce cuando se origina un incendio en un sector. El citado problema recoge las ecuaciones diferenciales de conservación de la masa, la energía y la cantidad de movimiento. Se tienen dos procedimientos que permiten resolver este problema:
– Modelos de Zona.
– Modelos de Campo.

Ambos procedimientos se basan en dividir el espacio de estudio en volúmenes más pequeños, resolviendo en cada uno de ellos las ecuaciones diferenciales indicadas anteriormente. Finalmente, uniendo las soluciones de los diferentes volúmenes se compone la solución final. Esta técnica se denomina «Volúmenes finitos». Bajo este contexto, se identifican 2 diferencias fundamentales entre plantear una metodología basada en Modelos de Zona o Modelos de Campo. En el primero de ellos los volúmenes en los que se divide el espacio de trabajo son mucho mayores que en el segundo, y además se prescinde de las ecuaciones relativas a la cantidad de movimiento. A medida que el tamaño de los volúmenes aumenta, se reduce la precisión de la solución obtenida. Por su parte, descartar las ecuaciones de la cantidad de movimiento elimina el carácter vectorial de la solución, pasando ésta a ser del tipo escalar.

La Norma UNE 23585, para el diseño del SCTEH, plantea un método de cálculo que recibe el nombre de Método de las Regiones de Diseño. Se trata de un método que resuelve el problema del comportamiento de los humos aplicando un Modelo de Zona extraordinariamente simplificado. En concreto, cada una de las regiones de diseño que se evalúan a lo largo del cálculo suponen los volúmenes en lo que se ha dividido el espacio de trabajo. El incendio, el penacho, el depósito de humos, la entrada de aire… un total de 7 volúmenes que resultan insuficientes para dar una solución precisa. Para paliar la pérdida de precisión, la Norma UNE 23585 incorpora una serie de condiciones de contorno, tales como limitar la superficie del depósito.

A día de hoy, se tienen programas informáticos que aplican de manera muy eficiente los Modelos de Zona para resolver el comportamiento del humo, un ejemplo de ello es el CFAST (Consolidated Model of Fire and Smoke Transport). Este programa en concreto es capaz de dividir el espacio de trabajo en 100 volúmenes, con lo que el nivel de precisión aumenta de forma muy significativa con respecto al Método de las Regiones de Diseño. De hecho, la Norma UNE 23585 contempla en su Apartado 5.5 la opción de utilizar programas informáticos basados en Modelos de Zona para realizar los cálculos que requiere la citada norma.

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