Explosiones Confinadas en Edificios: Revisión de Modelos Disponibles

IZURIETA, EDUARDO M.; D'ALESSANDRO, AGUSTÍN A.; TONELLI, STELLA M.

Buenos Aires

Congreso; Primeras Jornadas Argentinas de Seguridad de Procesos; 2012

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

Las explosiones confinadas se producen debido a una rápida reacción química que se lleva a cabo en un volumen limitado dentro de recipientes o edificios. Estas explosiones pueden agruparse en dos categorías. La primera involucra escenarios donde se encuentran presentes polvos o mezclas de vapores inflamables dentro de recipientes de baja resistencia o edificaciones cerradas. En la segunda clase se agrupan las reacciones de combustión, descomposición térmica o runaway dentro de recipientes o equipos de proceso diseñados para soportar presiones. Aunque en muchos estudios cuantitativos de riesgos no se hace hincapié en estos escenarios, no deberían dejar de analizarse sus implicancias en el riesgo global. En particular, pueden presentar un riesgo importante para la vida de los trabajadores y además, los proyectiles producidos pueden causar serios daños sobre los equipos de proceso. En la mayoría de los modelos matemáticos empíricos las explosiones confinadas han sido tratadas desde el punto de vista del venteo. Esta perspectiva es producto de los estudios experimentales llevados a cabo desde los años cincuenta y transforma el problema en un conjunto de ecuaciones simples para el cálculo de la máxima sobrepresión o el área de venteo mínima requerida. Por otra parte, existen modelos fenomenológicos que tratan de modelar la física involucrada en el proceso. Los más simples son modelos unidimensionales donde, una vez producida la ignición, la llama se acelera debido a la densidad de obstrucciones. Los efectos que se pierden por la imprecisión del modelo, se ajustan por medio de constantes empíricas encontradas a través de la calibración con un número elevado de experimentos. El modelado más complejo de estos eventos se realiza mediante técnicas de mecánica de fluidos computacional (CFD). Estos modelos resuelven las ecuaciones derivadas de los fenómenos de transporte por medio de métodos numéricos. Dejando de lado los recursos informáticos requeridos, la única limitación de estos métodos se originaría en el hecho de que en el sistema existan obstrucciones al flujo más pequeñas que el tamaño de la grilla sobre la cual se resuelve el problema. En este trabajo se comparan los modelos de Cubbage y Simmonds, Cubbage y Marshall, Rasbash, Harris entre otros y las recomendaciones incluidas en códigos como la Norma NFPA 68 (2007) y Eurocode EN 1991 (2005). Además, se presentan los resultados obtenidos de la aplicación de los mismos para el caso de una explosión de metano.