Ingeniería de seguridad contra incendios en un teatro: simular un inicio de fuego para optimizar la evacuación de los humos, de los productos de combustión y de las personas.
La pericia de EOLIOS en mecánica de fluidos ha permitido un estudio riguroso para garantizar la seguridad del sitio en caso de incendio: analizar los riesgos potenciales, evaluar las medidas existentes e identificar las zonas de riesgo y las medidas adicionales a implantar.
Métodos de modelización avanzados han simulado el comportamiento del fuego en distintos escenarios, para evaluar la magnitud de los daños potenciales y determinar las zonas de impacto. Sobre esta base, EOLIOS ha recomendado sistemas de detección y de lucha adaptados, y mejoras de la ventilación y de la extracción de los humos.
La dinámica de fluidos computacional (CFD) garantiza que las vías de evacuación permanecen despejadas y que los sistemas de extracción de humo están diseñados eficazmente.
Lo esencial. Para un teatro capaz de acoger de 30 a 700 espectadores, EOLIOS llevó a cabo un estudio de ingeniería de seguridad contra incendios (ISI) mediante simulación CFD/FDS. Un modelo 3D del sitio sirve para simular un inicio de fuego en los escenarios más desfavorables: propagación del calor y de los humos, visibilidad, obstrucción de las salidas. Objetivo: dimensionar una extracción de humos eficaz y garantizar vías de evacuación despejadas.
Los teatros acogen de 30 a 700 espectadores según su tamaño: es primordial prever la evacuación repentina de un gran número de personas. En caso de incendio, el humo aumenta y se propaga, pudiendo provocar el bloqueo de las vías de evacuación (calor, emanaciones, mala visibilidad). El estudio de extracción de humos modeliza la propagación de los humos para optimizar su evacuación y la de las personas, en las mejores condiciones.
La ingeniería de seguridad contra incendios evalúa mediante cálculo el comportamiento de un incendio real en lugar de aplicar solo reglas prescriptivas. Simula la propagación del calor y de los humos para comprobar que la evacuación y la intervención de los servicios de socorro siguen siendo posibles, y para dimensionar las medidas: extracción de humos, compartimentación, salidas.
La totalidad del sitio se ha reproducido con un software 3D por los ingenieros de EOLIOS, a partir del modelo 3D del edificio y de sus sistemas. Esta modelización permite luego realizar la simulación CFD para cada escenario. La volumetría se realiza para tener en cuenta todos los elementos que tienen un impacto en la aeráulica del volumen, sin sobrecargar el modelo con detalles inapropiados, con el fin de maximizar la potencia de cálculo en las zonas sensibles.
Fire Dynamics Simulator es un software de CFD especializado en incendios, desarrollado por el NIST. Resuelve los flujos impulsados por el fuego (humos calientes, flotabilidad) y restituye la evolución en el tiempo de las temperaturas, de las velocidades del aire y de la visibilidad.
Los programas de estudio de fluidos no predicen la ignición de los objetos combustibles: el fenómeno de combustión no se modeliza. El incendio se representa mediante un modelo volumétrico de calor, que solo tiene en cuenta los efectos térmicos y tóxicos de la combustión, en un volumen definido.
El caudal calorífico (potencia del fuego) no es constante (pequeñas llamas, llamas vivas, extinción): estudios preliminares determinan su evolución temporal y las tasas de emisión de los productos de combustión, datos de entrada del modelo. EOLIOS dispone de una base de datos de las condiciones de generación de humos para los materiales habituales.
El caudal calorífico, o HRR (heat release rate), es la potencia térmica liberada por el fuego a lo largo del tiempo. Crece desde las primeras llamas hasta el pleno desarrollo y luego decrece en la extinción; es el principal dato de entrada que gobierna la producción de humos y de calor en la simulación.
Como la posición precisa de un futuro foco es imprevisible, se estudian varios escenarios en los casos más desfavorables: maximizar el recorrido de los humos hacia el exutorio, maximizar el tiempo de detección, retrasar el descubrimiento, bloquear una salida de emergencia, o favorecer la acumulación de calor y de humos. Cada escenario define la posición y la caracterización del foco y los elementos que influyen en el desarrollo del incendio.
Se realiza una simulación CFD para cada escenario (condiciones de contorno, mallado automático refinado en las zonas sensibles). Se estudia el desplazamiento de calor y de humo, que sigue el movimiento del aire generado por el incendio, y se determina el tiempo tras el cual cada salida de emergencia quedaría obstruida.
Los resultados permiten comprender las condiciones térmicas y el flujo de calor sufridos durante la evacuación y la intervención de los bomberos. EOLIOS propone un nuevo sistema de extracción de humos que tiene en cuenta la seguridad de las personas, las reglamentaciones y las condiciones ambientales, así como propuestas de acondicionamiento (salidas de emergencia, puertas cortafuegos) a la vista de la velocidad de propagación de los humos, de las temperaturas y de la visibilidad.
Para recordar. Como la posición de un futuro foco es imprevisible, la robustez de una extracción de humos se juzga sobre los escenarios más desfavorables, no sobre un caso medio. La simulación compara estos casos para situar mejor exutorios, puertas cortafuegos y salidas antes de las obras.
Extracción de humos de un teatro, modelización del fuego y escenarios de evacuación.
Un teatro acoge de 30 a 700 espectadores que hay que poder evacuar rápidamente. En caso de incendio, el humo puede bloquear las salidas por el calor, las emanaciones y la pérdida de visibilidad; el estudio modeliza la propagación de los humos para dimensionar su evacuación y la de las personas. Para los grandes volúmenes en altura, consulta también nuestro expediente sobre la extracción de humos en atrios (IT263).
No. La combustión no se modeliza: el fuego se representa mediante un modelo volumétrico de calor que solo tiene en cuenta sus efectos térmicos y tóxicos en un volumen definido.
Es la potencia térmica liberada por el fuego a lo largo del tiempo. Crece desde las primeras llamas hasta el pleno desarrollo y luego decrece en la extinción; es el principal dato de entrada que gobierna la producción de humos y de calor.
Como la posición de un futuro foco es imprevisible, se estudian los casos más desfavorables: recorrido de los humos maximizado, detección retrasada, salida bloqueada o acumulación de calor y de humos.
Un nuevo sistema de extracción de humos que tiene en cuenta la seguridad de las personas, las reglamentaciones y las condiciones ambientales, así como propuestas de acondicionamiento (salidas de emergencia, puertas cortafuegos) según la velocidad de propagación de los humos, las temperaturas y la visibilidad.
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Simulación CFD (FDS) de un inicio de fuego en el escenario de un teatro: propagación del calor y de los humos, velocidad y dirección de los flujos de aire, concentración de los productos de combustión y evaluación de las vías de evacuación, para identificar las medidas de seguridad que garantizan una evacuación rápida y segura.
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