Evaluación de las pérdidas de carga en el plénum de difusión de aire situado bajo el CNIT en París, para garantizar su buen funcionamiento en caso de necesidad de extracción de humos.
El objetivo de esta misión es evaluar las pérdidas de carga en el plénum de difusión de aire situado bajo el CNIT en París, con el fin de garantizar su buen funcionamiento en caso de necesidad de extracción de humos. La modelización 3D del plénum se realizó para evaluar las presiones y las zonas problemáticas.
Lo esencial. Bajo el CNIT en París, el plénum que alimenta la extracción de humos está congestionado de conductos que reducen la sección de paso. EOLIOS modeló finamente el plénum en 3D, localizó en CFD las zonas de fuerte pérdida de carga en el escenario más desfavorable, y luego propuso optimizaciones (reposicionamiento de conductos, deflectores, carenados) que dividen por dos la pérdida de carga.
El objetivo de esta misión es evaluar la distribución de las presiones en el plénum de difusión de aire situado bajo el CNIT en París, con el fin de asegurar que las pérdidas de carga no superen los límites de los sistemas y garantizar así su buen funcionamiento en caso de necesidad de extracción de humos. Esta evaluación se realiza en un contexto en el que el plénum está congestionado, con un gran número de conductos que reducen la sección de paso del aire.
Una vez evaluadas las pérdidas de carga en un escenario estándar, el objetivo es proponer optimizaciones para reducir las pérdidas de carga causadas por los conductos.
La pérdida de carga es la caída de presión que sufre el aire al circular: cada codo, estrechamiento u obstáculo disipa una parte. Demasiado elevada, impide que el ventilador alcance el caudal requerido. Ver el dosier pérdida de carga y resistencia hidráulica.
En este proyecto, es crucial validar mediante simulaciones de mecánica de fluidos numérica (CFD) la pérdida de carga inducida por la ubicación de los conductos, y eventualmente contemplar la instalación de deflectores.
Un plénum es un gran volumen amortiguador situado aguas arriba de los puntos de difusión, que iguala la presión antes de repartir el aire. En extracción de humos debe entregar un caudal elevado sin que su geometría interna cree una pérdida de carga prohibitiva.
El reto es encontrar soluciones que permitan minimizar las pérdidas de carga y optimizar el funcionamiento del sistema de difusión de aire para asegurar una eficacia y una seguridad máximas en caso de necesidad de extracción de humos.
En el marco de este estudio, la volumetría global del plénum se modelizó de manera precisa, teniendo en cuenta la disposición de todas las redes para acercarse al máximo a las condiciones reales de funcionamiento. Basándose en las mediciones realizadas en el sitio durante una auditoría, todas las aberturas, vigas, conductos, obras de albañilería y demás geometrías del plénum se modelizaron con precisión.
Las obras de albañilería a la entrada del plénum también se tuvieron en cuenta, permitiendo así evaluar con precisión el impacto de estos elementos sobre la llegada de aire nuevo. Así, la totalidad de las principales máscaras aeráulicas se volvió a modelizar para integrarla en los estudios.
Con el fin de evaluar la pérdida de carga máxima en el plénum y de verificar el dimensionamiento de las instalaciones, es necesario basarse en el escenario más desfavorable. Para ello, es esencial considerar el caso en el que se aspira el máximo de aire desde el plénum.
Teniendo en cuenta este escenario extremo, es posible asegurar que las instalaciones están dimensionadas de manera adecuada para hacer frente a las condiciones más exigentes.
La mecánica de fluidos numérica o Computational Fluid Dynamics (CFD) reúne el conjunto de los métodos numéricos utilizados para estudiar el flujo de un fluido en un entorno dado. Estos flujos se rigen por ecuaciones en derivadas parciales que no pueden resolverse analíticamente. El método de los elementos finitos permite resolver numéricamente estas ecuaciones, lo que permite obtener una solución aproximada de un problema físico.
Cuando se aplica a los edificios, un estudio CFD puede proporcionar al proyectista información valiosa sobre las velocidades del aire, las presiones y las temperaturas probables en el interior y en los alrededores de los espacios construidos.
Se realiza entonces un estudio CFD sobre el modelo del plénum que reproduce fielmente la realidad, que permite determinar las zonas de fuertes pérdidas de carga en las condiciones actuales que deben modificarse con el fin de alcanzar los objetivos de pérdidas de carga necesarios para el buen funcionamiento del sistema de extracción de humos.
Se propusieron numerosas soluciones técnicas con el fin de fluidificar la circulación del aire en el plénum para optimizar la evacuación del humo, tales como modificaciones de la ubicación de los conductos, una reordenación de las obras de albañilería problemáticas, una optimización aerodinámica de los volúmenes presentes o incluso la instalación de carenados para guiar mejor el flujo de aire hacia la salida. Estas optimizaciones entroncan con nuestra ingeniería de extracción de humos.
Un deflector es una pieza perfilada añadida en el flujo para reorientar el aire con suavidad y evitarle un obstáculo o un ángulo vivo. Bien situado, elimina zonas de desprendimiento y hace caer la pérdida de carga local.
Las distintas optimizaciones realizadas permitieron reducir considerablemente la pérdida de carga respecto al diseño de base. El último escenario estudiado, que integra todas las mejoras posibles en función de las restricciones del proyecto, presenta una pérdida de carga dividida por dos respecto a la situación actual.
Además, para el caso más desfavorable, la presión en el extremo del plénum es del orden del objetivo fijado para el caso general, lo que estaba lejos de ser el caso en la configuración inicial.
Los estudios realizados tenían por objetivo verificar el diseño de los sistemas para responder a un escenario de extracción de humos. Esto significa que se puso el énfasis en la evaluación del rendimiento de las instalaciones en condiciones en las que es necesario proceder a una evacuación rápida de humo y calor en caso de incendio. Esto permite así asegurar que los sistemas responden a las exigencias reglamentarias en materia de seguridad contra incendios y que pueden proteger a los ocupantes del edificio en caso de emergencia.
A recordar. En un plénum ya construido no se gana espacio sino aerodinámica: reposicionar algunos conductos y guiar el flujo basta para dividir por dos la pérdida de carga y devolver la presión al extremo del plénum a su objetivo, sin grandes obras.
Plénum de difusión, pérdidas de carga y el reto de extracción de humos bajo el CNIT.
Es un gran volumen situado bajo el edificio que reparte el aire hacia los puntos de difusión. En extracción de humos debe dejar pasar un caudal elevado con una pérdida de carga controlada para evacuar rápidamente humo y calor. Un reto análogo se abordó en nuestro proyecto plénum de extracción de humos AF1.
Conductos, vigas y obras de albañilería reducen la sección de paso y obligan al aire a rodear obstáculos. Cada cambio de sección o de dirección disipa energía, lo que aumenta la pérdida de carga total y la presión que el sistema debe vencer.
Actuando sobre la geometría: reposicionar algunos conductos, redondear o carenar las aristas vivas, añadir deflectores para guiar el flujo. Estas medidas locales bastaron aquí para dividir por dos la pérdida de carga.
El dimensionamiento debe aguantar en el peor caso, aquel en que el caudal aspirado desde el plénum es máximo. Si la presión se mantiene dentro de los límites de los ventiladores en ese caso, queda garantizada para todos los demás.
Verifica que la red de extracción de humos evacua el caudal requerido en las condiciones reglamentarias, de modo que humo y calor se extraigan lo bastante rápido para proteger a ocupantes y equipos de intervención.
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La misión consiste en evaluar las pérdidas de carga en el plénum de difusión de aire situado bajo el CNIT en París, con el fin de garantizar su buen funcionamiento en caso de necesidad de extracción de humos. El plénum está congestionado por un gran número de conductos, lo que reduce la sección de paso del aire. Se realizan simulaciones CFD para evaluar las pérdidas de carga y proponer optimizaciones para reducirlas. Se realiza una modelización 3D precisa del plénum, así como estudios CFD para determinar las zonas de fuertes pérdidas de carga. Se proponen diferentes soluciones técnicas (modificación de la ubicación de los conductos, instalación de carenados) para fluidificar la circulación del aire. Las optimizaciones realizadas permitieron reducir considerablemente las pérdidas de carga respecto al diseño inicial.
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