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Simulación Central Térmica: Ponencia Sicur 27 febrero 2010

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Rehabilitación de la Central Térmica M.S.P de Ponferrada, mediante la aplicación de un diseño basado en prestaciones apoyado en modelos informáticos de simulación de incendios para justificar la idoneidad de las instalaciones de protección contra incendios.

Autores: Jorge Suárez Díaz (IMPULSO), Antonio Hospitaler Pérez (UNIV. POLITÉCNICA VALENCIA), Eduardo Loma-Ossorio, Fernando Bernal Roures (PBD FIRE)

ANTECEDENTES

El Museo Nacional de la Energía tiene como fin la transmisión responsable a todos los ciudadanos de los conocimientos científicos, tecnológicos, sociales y culturales, además de los valores y actitudes sobre la energía (tal como se explica en su web).

El Museo Nacional de la Energía será una red que tendrá su sede en Compostilla I (Ponferrada), y a él se adscriben el conjunto de edificios que forman la Central Térmica de MSP en Ponferrada, ya que son un excelente ejemplo de Patrimonio Industrial, que albergará la sección histórico-antropológica del carbón.

Por tanto, encuadrado en el proyecto de la Ciudad de la Energía, en Ponferrada, se enmarca el “Proyecto de Rehabilitación y Restauración de la Central Térmica M.S.P.”, cuyo promotor en la Fundación Ciudad de la Energía.

El objetivo del proyecto es el mantenimiento de las instalaciones en la situación inicial, con las calderas y turbinas restauradas, constituyendo la estructura metálica un elemento más a considerar en la restauración. Se adjuntan fotos reales e imágenes de las simulaciones; y pudiéndose ver en la web un video.

Con respecto a los plazos, antes del verano se presentó el proyecto de ejecución, estando prevista su finalización a finales del año 2010.

APLICACIÓN DE UN DISEÑO BASADO EN PRESTACIONES

El diseño basado en prestaciones (Performance based design – PBD) se aplica a dos grandes espacios, la Nave de Calderas y la Sala de Turbinas, y se centra en dos objetivos:

  1. Justificación y verificación de la estabilidad de la estructura frente al fuego y a las temperaturas alcanzadas
  2. Verificación de las adecuadas condiciones ambientales en los recorridos de evacuación

Para el desarrollo del diseño prestacional se ha aplicado el procedimiento propuesto en la “Guía de Ingeniería SFPE de Protección contra Incendios Basada en Prestaciones. Análisis y diseño de edificios (SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection Analysis and Design of Buildings).

Se han identificado cuatro escenarios de incendio tipo distintos:

  1. Nave de Calderas, foco de incendio en la zona central
  2. Nave de Calderas, foco de incendio en un lateral
  3. Sala de Turbinas, foco de incendio en la zona central de la entreplanta
  4. Sala de Turbinas, foco de incendio en la zona inferior

MODELOS INFORMÁTICOS DE SIMULACIÓN DE INCENDIOS

El software utilizado para la realización de las simulaciones de incendios del proyecto es FIRE DYNAMICS SIMULATOR-FDS, SMOKEVIEW y FDS EVAC.

En cada uno de los escenarios de incendio indicados, se realizan simulaciones informáticas que analizan los siguientes aspectos:

  1. la detección de humos, con determinación del instante de activación
  2. la evacuación de los ocupantes, calculando el tiempo máximo previsto
  3. la evolución del incendio, evacuación de humo y temperaturas, y
  4. el efecto del incendio en los pilares expuestos a la acción del fuego

De forma breve y esquemática, a continuación se exponen algunas de las conclusiones más representativas obtenidas.

  1. Determinación del tiempo de detección

En los recintos estudiados, la instalación cuenta con detectores lineales de humo instalados longitudinalmente bajo cubierta. Tanto en la Nave de Calderas como en la Sala de Turbinas se realizan simulaciones para determinar el tiempo de activación de los detectores, fijando el tiempo de activación de la alarma en cada caso.

  1. Determinación del tiempo previsto de evacuación

La edificación de la Nave de Calderas cuenta con una pasarela de visita, elevada a 10,8 m de altura, a la que se accede desde dos escaleras exteriores, siendo este el recorrido de evacuación más desfavorable. Como resultado de la simulación de la evacuación de ocupantes, se determina un tiempo máximo de evacuación de 160 segundos (se adjuntan imágenes).

Se repite el procedimiento en la Sala de Turbinas, determinando un tiempo máximo de evacuación de 280 segundos.

  1. Diseño de la instalación de evacuación de humos (SCTEH)

En la Nave de Calderas se analizan diversas configuraciones del SCTEH, concluyendo con un sistema de extracción forzada a través de cubierta, una vez se justifica la ineficacia de sistema de ventilación natural previsto. Se determinan alturas libres de humo, temperaturas de los gases calientes y de la estructura metálica, velocidades de flujos de entrada… (se adjuntan imágenes)

El resultado de la aplicación en la Sala de Turbinas es similar, siguiendo con ventilación forzada en cubierta.

  1. Condiciones ambientales en los recorridos de evacuación

Las simulaciones de la evolución del incendio permiten obtener, para cada escenario de incendio estudiado, la variación de las condiciones ambientales en un plano horizontal a 2,5 m del suelo durante el tiempo máximo previsto de evacuación. En todos los casos se verifica la idoneidad de las condiciones ambientales para la evacuación de las personas, midiendo concentraciones de CO, CO2 y O2, y visibilidad.

  1. Determinación de temperaturas en pilares expuestos al fuego

En la Nave de Calderas hay pilares expuestos al fuego, en diversos grados. Mediante simulaciones locales, se estudia el efecto de un incendio en los perfiles metálicos de los pilares cercanos. Se determinan temperaturas cercanas a los 500ºC, lo cual obliga a garantizar la inexistencia de cargas térmicas en un radio de seguridad de 1 m en cada pilar expuesto, o a proteger la parte inferior de los pilares con pintura intumescente.

Los pilares de la Sala de Turbinas están todos revestidos de mampostería, por lo que no es necesario realizar el anterior análisis.

  1. Certificado por tercera parte (“peer review”)

Todos los resultados anteriores han sido revisados y validados por la Universidad Politécnica de Valencia, mediante la emisión de un “Informe de Revisión y Validación de la aplicación del modelo informático”

Podéis solicitar la ponencia completa vía mail: info@pbdfire.com

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