Aplicación de la dinámica de fluidos computacional al estudio de las explosiones de polvo en silos y su protección mediante venteos

Résumé

La protección de silos frente a explosiones de polvo sigue siendo hoy día un problema no definitivamente resuelto. El Eurocódigo de acciones en silos, EN 1991-4, incluye las cargas de explosión como acciones accidentales y propone limitar el posible daño mediante sistemas de venteo, supresión o diseño resistente. Los dispositivos de venteo son los sistemas de protección más ampliamente utilizados para proteger los silos frente a explosiones. Los métodos de dimensionamiento de venteos más extendidos en la actualidad por todo el mundo son la norma americana NFPA 68 y la norma europea EN 14491, ambas de reciente publicación. Sin embargo, su aplicación a silos metálicos no es sencilla y frecuentemente aparecen problemas prácticos que dificultan o imposibilitan la instalación de los venteos. Estas dos normas han sido analizadas y comparadas en esta tesis para facilitar su aplicación a los silos. El coste económico que supone la instalación de venteos de acuerdo a las citadas normas también ha sido estudiado. El aumento de la capacidad de los ordenadores ha permitido que se extienda el empleo de los métodos numéricos al estudio de una gran variedad de problemas en ciencia e ingeniería. Para estudiar problemas de fluidos se puede emplear la Dinámica de Fluidos Computacional. Una explosión de polvo es una situación especialmente compleja, por ser un flujo no permanente, compresible, turbulento, reactivo y de dos fases. En esta tesis se han simulado modelos de explosiones de polvo venteadas en silos mediante el primer programa comercial existente, el DESC (Dust Explosion Simulation Code). Los modelos incluyen silos de diferentes geometrías, diversas áreas y sistemas de venteo y distintas condiciones iniciales, obteniéndose predicciones de la propagación de la llama y la variación de la presión con el tiempo. Los resultados obtenidos contribuyen a comprender mejor el desarrollo de las explosiones y el proceso de venteo en silos.