Caracterización de la energía liberada por una llama de difusión al interior de un túnel a escala reducida

Abstract

El presente trabajo tiene por objeto caracterizar la energía liberada por una llama de difusión dentro de un túnel modelo. El trabajo se enmarca dentro del proyecto FONDECYT 1085015, que apunta a determinar la efectividad de cortinas de aire doble jet - doble flujo (DJ-DF) operando como un sistema de protección contra incendios en túneles. El estudio se llevó a cabo en una instalación experimental que representa un túnel vial a escala 1:34, al interior del cual se genera una celda de confinamiento mediante dos cortinas DJ-DF. Con el fin de representar la potencia liberada y la dinámica de un incendio se procedió a diseñar, construir y montar un quemador estándar de llama de difusión, equipado con un sistema de refrigeración, un circuito de alimentación de combustible y un mecanismo de encendido remoto. El comportamiento de la llama se caracterizó de la siguiente manera. En primer lugar, se efectó una simulación numérica con el programa Fire Dynamics Simulator (FDS) para predecir la radiación incidente a lo largo de un tramo del túnel. Luego se midió experimentalmente la radiación en dichos puntos bajo las mismas condiciones del modelo. Al contrastar estos resultados se valida el modelo de radiación y combustión empleado por FDS, por cuanto se logra predecir efectivamente los datos experimentales. Sin embargo, una desviación en la estimación numérica de la producción de hollín se traduce en una leve discordancia de la predicción computacional. El confinamiento del calor generado por la llama se abordó como sigue. Se obtuvo experimentalmente la altura de la llama para diversas tasas de liberación de calor en el marco de dos escenarios, uno en que la llama se desarrolla sin perturbaciones, y otro en que la llama se encuentra dentro de la celda de confinamiento. En el primer caso los resultados experimentales se ajustan a las correlaciones publicadas al respecto, dando cuenta que la metodología empleada es adecuada y certera, aunque pierde validez para bajas liberaciones de calor y cuando la llama toca el techo propagándose por éste. Luego, al comparar ambos escenarios se observa una disminución en la altura de la llama para altas liberaciones de energía, y la situación contraria para bajas liberaciones de energía. Así se concluye que la configuración DJ-DF cumple su objetivo para llamas cuya altura comparte el mismo orden de magnitud que la altura del túnel. Para llamas más débiles, las cortinas tienden a favorecer su desarrollo, aunque esta conclusión está sujeta a reducir la incertidumbre en la medición de la altura de llama.