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I SEMINARIO CENTRALES HIDROELECTRICAS

“ HERRAMIENTAS de SIMULACION en SISTEMAS de VENTILACION para CONTROL y EXTRACCION de HUMOS en CASO de INCENDIO” Medellín - Colombia 30 de Agosto 2012


EMPRESA

• Sede principal en España • Provincia : Asturias • Ciudad : Gijón


EQUIPOS

• Maquinaria Minería

AUGE MINERIA ZONA - Cabrestantes - Jumbos - Palas - Vagonetas transporte… !! DECLIVE MINERIA 1991 ¡¡ !! AMPLIAR CAMPO FABRICACION ¡¡


EQUIPOS

• Maquinaria Minería • Sistemas de Ventilación

- 95% Producción Total - Diseño

- Fabricación - Puesta en marcha


EQUIPOS

• Maquinaria Minería • Sistemas de Ventilación

- Ventilación de Obra Cavernas (C.H)

Túneles Ferroviarios

Túneles Auxiliares (C.H)

Túneles Carreteros


EQUIPOS

• Maquinaria Minería

- Ventilación de Obra

• Sistemas de Ventilación

- Ventilación Definitiva - Otros..

Centrales Hidroeléctricas

Minas

Túneles Carreteros

Túneles Ferroviarios

Metros


CENTRAL HIDROELECTRICA • Colombia (dept. Antioquia) • 140 Km Medellín • PORCE III • Inauguración Dic. 2010 • Empresas Publicas Medellín • Instalaciones gener. + trasm.


CENTRAL HIDROELECTRICA

FUENTE ABASTECIMIENTO

OBRAS CONDUCCION

CASA MAQUINAS

SUBESTACION


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III Caverna de Transformadores

Túnel de Descarga

Caverna de Maquinas (Turbinas)

INFRAESTRUCTURAS SUBTERRANEAS

SISTEMA PREVENCION Y PROTECCION INCENDIOS


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III

Sistema Prevención y Protección Incendios - Subsistema Alarma, supervisión y evacuación - Subsistema Extinción con agua a presión - Subsistema Extinción con CO2 - Subsistema de Cerramientos - Subsistema de Manejo y Extracción de Humos

- Detectar , confinar y extinguir el incendio - Salvaguardar la vida e integridad del personal - Permitir la evacuación


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III

Sistema Prevención y Protección Incendios - Subsistema Alarma, supervisión y evacuación - Subsistema Extinción con agua a presión - Subsistema Extinción con CO2 - Subsistema de Cerramientos - Subsistema de Manejo y Extracción de Humos

- Evitar la propagación del humo generado - Garantizar la evacuación del personal


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III

Incendio en cualquier lugar (excepto C.M y C.T) - Volumen humo no impide evacuación - Humo extraído por Sistema Ventilación y A.C

Incendio en Casa Máquinas - Incendio mayor magnitud: S.H válvula esférica - Concentración humo 1% - Humo extraído por Sistema A.C implementado 100%

Incendio en Caverna Transformadores - Mayor riesgo de incendio mayor magnitud - Generación gran cantidad humos - Sistema Extinción y Cerramientos - Sistema Manejo y Extracción de Humos


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III Incendio Celda Transformador Caverna Transformadores

1- Sistema de Detección (señal alarma) 2- Sistema de Extinción agua (anillos)

3- Sistema de Cerramientos 4- Sistema de Manejo y Extracción Humos (ventiladores) Caverna Maquinas

Ventiladores Extracción de Humos


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III

Caverna Transformadores

Caverna Maquinas

Ventiladores Extracci贸n de Humos


CENTRAL HIDROELECTRICA PORCE III aire + gases combustión Ducto en lamina

250 ºC - 2 h ON : 1 ventilador Persianas

Sistema Enfriamiento Humos

Galería de conexión en roca para Extracción Humos

Ducto en lamina

Galería Exploración Ducto en lamina

Atmosfera

Ventiladores Extracción Humos


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h 1 - CFD DISEÑO AERODINAMICO

• Diseño virtual del ventilador • Curva característica optima • Punto (Q,P) solicitado cliente


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h 1 - CFD DISEÑO AERODINAMICO

• Diseño virtual del ventilador • Curva característica optima • Punto (Q,P) solicitado cliente

• Selección alabe adecuado / Diseño nuevo • Producto final más optimizado


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h 2 - CONTROL de CALIDAD

• Verificación similitud


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h 2 - CONTROL de CALIDAD

• Verificación similitud • Programa Informático (escáner)


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h

3 - BANCO ENSAYOS • Validación curva obtenida CFD • Variación resistencia circuito • Más grande del mundo • Certificado por organismo autorizado (AMCA)


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h

3 - BANCO ENSAYOS • Longitud :100 m • Sección transversal: 52 m² • Pruebas : ø 4 m / 2000 Kw • Sistema comunicación integral


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h

4 - TEST de ALTA TEMPERATURA • Verificación Resistencia Tª • 250 ºC - 2h

• Circuito Cerrado Recirculación (a.c) • Longitud total : 48.4 m • Diámetro circuito : 2.4 m • Potencia quemador: 4050 Kw • Ensayo destructivo


VENTILADORES ESPECIFICACIONES TECNICAS • Caudal : 52 m³/s • Presión total : 1550 Pa • 250 º C - 2h 5 - SIMULACION con CFD ENTORNO • Analizar las Perdidas Circuito • Optimización Circuito • Analizar el Sistema Ventilación Caso de Incendio • Analizar el Comportamiento y Evolución de Humos…. • ¿CFD? Computational Fluid Dynamics


HISTORIA CFD

• Siglo XVIII - Laplace , Bernoulli y Euler : Ecuaciones Básicas • Siglo XIX - Navier y Stokes : Ecuaciones Movimiento Fluido • Años 70 - Simulaciones numéricas ( desarrollo de ordenadores) • Años 80 - Aparición en la industria de servicios • Años 90 - Máxima expansión (avance ordenadores) • Actualidad - Herramienta permanente desarrollo……


METODOLOGIA CFD

1ª ETAPA

PRE-PROCESO • Diseño Modelo

- Modelo 3D - Detalles imp. - Sistema Vent.


METODOLOGIA CFD

1ª ETAPA

PRE-PROCESO • Diseño Modelo • Mallado Modelo

- Dividir celdas - Regularidad - Millones - Tiempo calculo


METODOLOGIA CFD

1ª ETAPA

PRE-PROCESO • Diseño Modelo

DEFINICION DOMINIO (Paredes, Entradas, Salidas…)

• Mallado Modelo • Condiciones de Contorno

FENOMENOS ATMOSFERICOS (Tª, Presión, Viento…)

DEFINICION VENTILADORES (Número, Posición, Caudal…)

ELECCION MODELO MATEMATICO

INCENDIO y FENOMENOS ASOCIADOS


METODOLOGIA CFD

1ª ETAPA

PRE-PROCESO

2ª ETAPA

RESOLUCION

RESOLUCION Ecuaciones Dinámica de Fluidos EN CADA CELDA


METODOLOGIA CFD

1ª ETAPA

PRE-PROCESO

2ª ETAPA

RESOLUCION

3ª ETAPA

POST-PROCESO


TIPOS SIMULACIONES CFD - Estado de equilibrio

โ€ข Simulaciรณn Estacionaria

- Fluido c.n (aire fresco) - No cambios temporales - Perdidas de carga circuito - Localizaciรณn Recirculac. - Distribuciรณn de caudales - Velocidades medias


TIPOS SIMULACIONES CFD

• Simulación Estacionaria - Estado de no equilibrio

• Simulación Transitoria

- Cambios temporales

- Fluido mezcla - Incendio (MW) - Elevado tiempo calculo

APLICACIONES


INCENDIO en ESTACION METRO INCENDIO

COMPROBAR EFICACIA SISTEMA VENTILACION

Cรกmara

Estampidores

Anden Tren Cรกmara

Estampidores

Entrada / Salida Hall /Tickets Calle

Tren

Bajada Anden

Anden

Vista Perfil


INCENDIO en ESTACION METRO INCENDIO

COMPROBAR EFICACIA SISTEMA VENTILACION

Sistema de Ventilaci贸n Emergencia

Ventiladores de Emergencia Tren

Entrada / Salida Hall /Tickets Calle

Tren

Bajada Anden

Anden

Vista Perfil


INCENDIO en ESTACION METRO INCENDIO

COMPROBAR EFICACIA SISTEMA VENTILACION

Tren

Tren

Vista Perfil


SIMULACION CFD TRANSITORIA

ETAPAS ? CLIENTE + Medios Disponibles ESTACION • t = 0 segundos - INICIO del INCENDIO

• t = 30 segundos - DETECCION INCENDIO • 30 < t ≤ 50 segundos - APERTURA PERSIANAS • t > 50 segundos - ARRANQUE VENTILADORES • t = 360 segundos - EXTINCION INCENDIO


COMPORTAMIENTO del HUMO

Vista perspectiva


COMPORTAMIENTO de la VISIBILIDAD Escala 0 - 20 m

0 : No visibilidad 20 : Visibilidad 20m Vista perfil humos Plano pasa por Vía 1 Plano pasa por anden

Plano pasa por Vía 2


COMPORTAMIENTO de la TEMPERATURA

Escala 20-400ºC Vista perfil humos Plano pasa por Vía 1 Plano pasa por anden

Plano pasa por Vía 2 Ventilación Emergencia Diseñado VALIDO


ESTO ES UNA SIMULACION….

¿QUE OCURRE EN LA REALIDAD? ¿ES ASI?


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

• Túnel Servicios Aeroportuarios (T.S.A) • Túnel Singular • Bajo estacionamiento y pista 36L 18R • Conecta T4 con T4 Satélite


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Dos Niveles

NIVEL SUPERIOR NIVEL INFERIOR


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Dos Niveles

• Tres Tubos

1

2

3


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Dos Niveles

• Tres Tubos • Viales laterales (70 m²)


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Dos Niveles

• Tres Tubos • Viales laterales (70 m²) • Vial intermedio (84 m²)

Automatic People Mover


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Dos Niveles

• Tres Tubos • Viales laterales (70 m²) • Vial intermedio (84 m²)

• S.A.T.E

Sistema Automatizado Tratamiento Equipajes


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

PK 3+045

CIRCUITO COMPLEJO PK 0+000


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

SISTEMA de VENTILACION

- Número

- Tamaño

1.- Estudio Teórico (sistema ventilacion)

- Potencia - Posición de ventiladores

2.- Simulación CFD (peor escenario incendio)

3.- Prueba Incendio Escala Real (peor escenario)


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

Simulaci贸n CFD (Computational Fluid Dynamics)

COMPORTAMIENTO HUMOS en PEOR ESCENARIO de INCENDIO

INCENDIO PK 1+000 INCENDIO


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

Simulaci贸n CFD TERMINAL 4S 2 x VENT CHORRO PK-1+570 ESTACION VENTILACION PK-1+720

2 x VENT CHORRO PK-0+900

FUEGO PK-1+000

TERMINAL 4

NO HUMO en TERMINALES


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

Simulación CFD TERMINAL 4S 2 x VENT. CHORRO PK-1+570

2 x VENT. CHORRO PK-0+900

FUEGO PK-1+000

NO HUMO en TERMINALES

ESTACION VENTILACION PK-1+720

ETAPAS • t : 0s - INICIO INCENDIO PK 1+000 • t : 138s - ON Vent. chorro PK 1+570 • t : 150s - ON Vent. Estación PK 1+720 • t : 300s - ON Vent. Chorro PK 0+900

TERMINAL 4

• t : 510s - EXTINCION INCENDIO PK 1+000


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS • Videos Simulación CFD • Desarrollo Fuego • Evolución y Comportamiento Humo

SISTEMA de VENTILACION CONTROLAR y CONFINAR HUMOS PEOR ESCENARIO de INCENDIO


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

PRUEBA de FUEGO a ESCALA REAL

PEOR ESCENARIO INCENDIO (El mismo que en CFD) MADRUGADA 27 Abril 2011


TUNEL SERVICIOS AEROPORTUARIOS

SISTEMA VENTILACION….. FUNCIONA PERFECTAMENTE

VALIDACION de la SIMULACION CFD


CONCLUSIONES

Centrales Hidroeléctricas

Infraestructura Subterránea

Sistema Manejo y

Extracción de Humos

Estudio Ventilación

Validación CFD

Simulación CFD


¡¡ GRACIAS por su ATENCION !!


HERRAMIENTAS EN SISTEMAS DE VENTILACIÓN PARA CONTROL Y EXTRACCIÓN DE HUMO EN CASO DE INCENDIO