Simulación de Atmósferas Explosivas mediante CFD

Abstract

En la actualidad existen diferentes procedimientos de estimación del alcance inflamable de atmósferas explosivas y por tanto su clasificación en zonas ATEX (normativa vigente de clasificación de Atmósferas Explosivas). El presente proyecto realiza un estudio sobre la viabilidad de simular estas atmósferas explosivas generadas habitualmente en procesos industriales diversos, mediante herramientas computacionales o llamadas también CFD (Computational Fluid Dynamics). Se establecen para ello tres tipos de escenarios y a la vez característicos de dichas operaciones, en las cuales se generan o se pueden generar atmósferas inflamables. Estos escenarios son la carga y descarga de material inflamable en depósitos, la emanación de vapores inflamables procedentes de charcos o derrames y finalmente la fuga a presión accidental de un compuesto inflamable de una conducción. Los escenarios se simularán como casos básicos y como casos ampliados potenciando la renovación mediante campana extractora. Para realizar este estudio es básico caracterizar en primer lugar ciertos parámetros claves de cada escenario o caso. En primer lugar se establece mediante cálculos referenciados y especificados el valor de la tasa de emisión. En segundo lugar se establece la renovación de aire fresco de la estancia o volumen de control. Una vez caracterizados estos dos parámetros básicos se definen otros como temperaturas, presiones, concentraciones etc. Es necesario además y una vez caracterizado el caso con estos parámetros preparar la simulación. Esto implica realizar un mallado del escenario (volumen de control, elementos que intervienen puertas, ventanas, bocas, campanas etc.) que será la base sobre la cual trabajara el simulador con los valores de tasa de emisión y renovación previamente calculados. Llegado este punto configuramos el simulador y lanzamos la simulación propiamente. Posteriormente deberemos hacer un análisis de los resultados. El análisis recurre a los métodos actuales de cálculo de alcance inflamable para validar el resultado de la simulación. El proyecto consta a su vez de tutoriales ilustrados de creación de mallas, arranque del simulador, postprocesing así como una breve aproximación al marco legal ATEX y disponibilidad de aplicaciones en el mercado de herramientas CFD, todo ello con la intención de introducir al lector a la simulación útil de dichas atmósferas en casos complejos donde quede justificado este recurso ante los métodos empíricos de que se dispone hoy en día.