Simulación numérica y validación experimental del campo fluido y térmico generado por un fuego en una nave industrial

Abstract

Se ha desarrollado un modelo numérico con el objetivo de simular, en régimen estacionario, los flujos convectivos inducidos por un fuego en el seno de una nave industrial, resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes mediante el código de volúmenes finitos FLUENT; se ha utilizado el modelo de turbulencia κ-ε estándar y el modelo de radiación de Rosseland. Algunos de los resultados numéricos obtenidos con FLUENT se han comparado con los alcanzados mediante PHOENICS. El fuego se ha considerado como una fuente térmica situada en el centro del recinto. La validación del modelo se ha llevado a cabo mediante ensayos experimentales desarrollados en la Nave del Fuego del Centro Tecnológico del Metal en Murcia. Los ensayos consistieron en producir la combustión libre de heptano en distintos hogares normalizados. En dichos ensayos se han realizado medidas de temperatura, presión y velocidad en diferentes puntos de la nave. La estructura general del flujo, dada por la simulación numérica, consiste en un penacho simétrico, de aire ascendente por flotación, en el centro de la nave y un flujo de recirculación próximo a las paredes de la nave. Se ha observado, que dadas las altas temperaturas alcanzadas en el penacho, la transmisión de calor por radiación es importante. La comparación con las medidas experimentales valida el modelo numérico establecido, observándose discrepancias inferiores a 5 ºC, salvo en puntos cercanos a la llama, donde el error crece debido a que la fuente térmica equivalente produce una distribución de temperatura en esa zona diferente a la del fuego real.