Los teatros son recintos con capacidad para entre 30 y 700 espectadores, dependiendo de su tamaño. Por tanto, es esencial planificar la evacuación repentina de un gran número de personas en caso de que se produzca un problema, como un incendio. En caso de incendio, el humo se eleva y se propaga. Esto puede provocar el bloqueo de las vías de evacuación debido al calor, los humos y la escasa visibilidad.

La dinámica de fluidos computacional (CFD) garantiza que las vías de evacuación estén despejadas y que los sistemas de extracción de humos se diseñen eficazmente para ayudar a salvar vidas y combatir el incendio o su propagación. El objetivo de nuestro estudio de extracción de humos es modelizar la propagación del humo paraoptimizar la evacuación del humo, los productos de combustión y las personas del teatro en las mejores condiciones posibles en caso de incendio.

Simulación del viento alrededor del edificio.

Nuestros ingenieros de EOLIOS reprodujeron todo el emplazamiento con software 3D. Este modelo se basará en el modelo 3D del edificio y los sistemas.

Play Video

Modelo 3D del teatro estudiado en ingeniería de extracción de humos

Esta modelización se utiliza a continuación para realizar la simulación CFD de cada escenario.

Como se trata de no sobrecargar el modelo con detalles inadecuados para maximizar la potencia de cálculo de las zonas sensibles del estudio dentro del volumen, la volumetría se realiza teniendo en cuenta todos los elementos que inciden en la aerulicidad del volumen.

Creación de un modelo de estudio digital

Los programas informáticos permiten estudiar los fluidos, pero no pueden predecir la ignición de objetos combustibles ni la forma en que arden (energía y efluentes producidos). Por consiguiente, en este estudio no se modela el fenómeno de la combustión. El incendio se modela utilizando un modelo de calor volumétrico, que sólo tiene en cuenta los efectos térmicos y tóxicos de la combustión, en un volumen definido como la zona en la que se produce la combustión.

Por lo tanto, es responsabilidad del usuario elegir cuidadosamente los datosde entrada del modelo. La combustión es una reacción que libera calor. Esta cantidad de calor por unidad de tiempo, conocida como potencia calorífica o potencia de fuego, no es constante a lo largo del tiempo (llamas pequeñas, luego llamas brillantes, luego extinción gradual), lo que dificulta su definición. Por ello, se están realizando estudios preliminares para determinar laevolución temporal de la producción de calor y los índices de emisión de productos de combustión, que luego se utilizarán como datos de entrada. EOLIOS dispone de una base de datos que permite definir las condiciones de generación de humos para los materiales más comunes.

Play Video

Modelo teatral en la ingeniería de extracción de humos -Velocidades de llama

Escenarios previstos

Es muy difícil predecir la posición exacta de un futuro incendio. Por eso se están realizando varios estudios con distintos escenarios. Las ubicaciones de las chimeneas estudiadas se toman de los casos más desfavorables para dimensionar mejor las instalaciones de extracción de humos. Estos casos desfavorables satisfacen varias restricciones:

Maximizar el recorrido del humo desde el hogar hasta la salida más próxima
Maximizar el tiempo de detección
Retrasar el descubrimiento del fuego
Bloqueo del uso de una salida de emergencia o vía de evacuación
Favorecer la acumulación de calor y humo en una zona específica

La fase de desarrollo del modelo se centra en la definición de los parámetros esenciales de cada escenario de incendio. Estos parámetros son :

La posición del foco
Caracterización del brote
Elementos de la estructura, sistemas y medidas que afectan al desarrollo y propagación del fuego

La finalidad de estos distintos escenarios es garantizar que las instalaciones de extracción de humos tengan el tamaño adecuado para cumplir los objetivos de protección. Por lo tanto, es posible determinar la ubicación ideal de las salidas de emergencia, las puertas cortafuegos y los sistemas de extracción de humos observando la trayectoria que sigue el humo en el teatro.

Simulación CFD del modelo

Los estudios de ingeniería de extracción de humos permiten representar la difusión de los gases en el espacio y en el tiempo. Se acopla a una modelización multifísica que tiene en cuenta los fenómenos derivados de la formación de humo. La experiencia de EOLIOS en ingeniería térmica y aeráulica ofrece soluciones innovadoras y pertinentes para los riesgos climáticos y de incendio. La realización de simulaciones CFD requiere la participación de expertos en mecánica de fluidos, ingeniería térmica y simulaciones numéricas.

Los ingenieros de EOLIOS especializados en termoaerodinámica y mecánica de fluidos trabajan en estrecha colaboración con otros ingenieros de EOLIOS especializados en riesgo de incendio y sistemas.

Para nuestro estudio, se realizó una simulación CFD para cada escenario considerado. Es necesario determinar previamente las condiciones de contorno para resolver las ecuaciones diferenciales parciales del modelo. A continuación, se genera automáticamente una malla adecuada a partir de la geometría del modelo, pero es posible hacerla más fina en los lugares donde se requiere mayor precisión.

Play Video

Modelo 3D del teatro en ingeniería de extracción de humos - Temperaturas

Con las distintas simulaciones, podemos estudiar el movimiento del calor y el humo, que siguen el movimiento del aire generado por el fuego. Es necesario determinar el tiempo durante el cual los distintos accesos a las salidas de emergencia habrían estado obstruidos por el humo, impidiendo total o parcialmente la evacuación en buenas condiciones.

Estudio del potencial eólico

Los resultados dan una idea de las condiciones térmicas y el flujo de calor a los que pueden verse sometidas las personas durante su evacuación y los bomberos durante su respuesta. Por lo tanto, se puede desarrollar una solución para mejorar los sistemas de extracción de humos existentes. EOLIOS propone un nuevo sistema que tiene en cuenta la seguridad de las personas, la normativa aplicable y las condiciones medioambientales. Las propuestas de distribución del recinto, como la ubicación de las salidas de emergencia y las puertas cortafuegos, también se hacen teniendo en cuenta la velocidad a la que se propaga el humo por los espacios, las temperaturas en el interior del teatro y la visibilidad del humo, que es la mayor distancia a la que puede verse un objeto.