What research was undertaken?
10 Phase II action research cycles
10.2 Cycle 3 1 Constructing
10.2.3 Taking action and evaluating
PHAST, proporciona cuatro tipos de cálculos inflamables Bolas de fuego/BLEVE
Dardos de fuego Charcos de fuego
3.10.1 Parámetros
Niveles de radiación para reportar: El modelo de consecuencias calcula y reporta los efectos a distancia para tres niveles de radiación, y se usa este parámetro para fijar cuáles son esos tres niveles de radiación. Se pueden fijar valores en cualquier orden en este campo; los niveles de radiación aparecerán en orden ascendente en la sección de dardo de fuego del Reporte.
Máxima duración de la exposición: La duración de la exposición es el tiempo que alguien tardara en mantener en el rango de radiación antes de que intente escapar. Algunos de los cálculos de radiación pueden ser realizados en términos del nivel de letalidad, y la exposición de la duración es usada en los cálculos de letalidad. El tiempo default es fijado de 20 segundos, pero otros valores pueden ser validos. Para una descarga continua, el diámetro D del fuego temprano en cargo es:
DminD
balance,D
t
3.74Donde Dbalance es el diámetro del charco al cual la velocidad de descarga de liquido es igual a la velocidad de combustión:
Dt es el diámetro para un tiempo t. 3.10.2 Modelo de Fuego en Charcos
Este modelo calcula la forma e intensidad de la flama, y una amplia gama de resultados de radiación. La flama es modelada como un cilindro en la dirección del viento, con diámetro D, altura H, y un ángulo con inclinación t (medido de la vertical), la flama es descrita por tres círculos (c1, c2, c3) dispuestos a lo largo de la línea central de la flama, cada uno
definido por la coordinada x, en la dirección del viento y l elevación z del centro del circulo, y por el radio r. estas coordenadas del circulo de la flama, son los principales datos de entrada para los cálculos de radiación.
Figura 3.9 Forma de la flama de un charco de fuego
El diámetro es uno de los datos de entrada para el modelo de Fuego de charco, y no es calculado. Normalmente se usara el modelo si se ha obtenido el diámetro de otro modelo, y se quieren más detalles de los resultados de radiación. Si no se escogió la opción en el dialogo de forma flamable para usar la forma flamable, entonces el programa usara la longitud que se fija en el dialogo. Si se escoge el uso de la correlación, entonces el programa calculara la longitud del diámetro del charco.
Si no se escogió la opción en el dialogo de forma flamable para usar la correlación de forma de la flama, entonces el programa usara el ángulo que está fijado en el dialogo. Si se escoge usar la correlación, entonces el programa calculara los ángulos. La inclinación de ángulo, t, puede ser aproximadamente calculada mediante la siguiente ecuación:
0.7Re
0.109 0.428cos
tan
Fr
3.75 Donde Re es el número de Reynolds y Fr es el número de Froude dado por:Los charcos de fuego son definidos por tres círculos, donde el tercer circulo, c3, tiene un radio de cero, y es agregado para completar la superficie superior de la flama, ya que los cálculos que tratan la radiación de la flama como un conjunto de superficies cónicas, donde cada superficie cónica está limitada por dos círculos. Con estos tres cirulos, los cálculos de radiación modelaran la radiación de las dos superficies: del lado de la flama entre c1 y c2, y desde lo alto de la flama entre c2 y c3. Este enfoque garantiza que el fondo del charco de fuego no es tratado como una superficie radiante.
El poder emisivo o emisividad Ef puede ser calculada para ambos tipos de flama: luminosa (luminous) y humeante
(smoky), el tipo de flama es definido en los datos de propiedades para cada material.
3.10.3 Dardos de fuego
PHAST tiene dos modelos distintos para describir la forma de la flama, producida por un dardo de fuego, Shell-Thornton y API. El primero trata la flama como un tronco de cono inclinado y el API como una pluma tipo “plátano” es decir cónica en los extremos e inclinada por el viento. Ver figura 3.10.
Figura 3.10 (a) Forma de la flama para el modelo de Shell-Thornton, (b) forma de la flama para el modelo API
3.10.3.1 MODELO SHELL-THORNTON PARA DARDOS DE FUEGO
El poder emisivo superficial de flamas de jet y charcos de fuego no es constante pero varia con las condiciones de la descarga y del material. Para todos los tipos de flamas un cálculo numérico completo del factor de visión es llevado a cabo, incluyendo los efectos de la absorción atmosférica. En la sección siguiente los modelos para la forma de la flama y el poder emisivo son descritos, seguidos por una explicación de los cálculos de radiación.
Forma de la flama
El modelo de Shell (Chamberlain l987), describe la forma de un dardo de fuego como el tronco de un cono. Los parámetros descritos en el cono mostrada en la figura 3.11, han sido derivados de comparaciones con datos explerimentales de laboratorio y pruebas de campo.
La flama es definida por cuatro círculos. El primero y el segundo tienen el mismo centro e inclinación, pero el primero tiene radio de cero. El tercero y cuarto tienen el mismo centro e inclinación pero el cuarto tiene radio de cero. Los círculos primero y
el cuarto, con sus radios de cero, son sumados a la superficie completa de la flama; los cálculos de radiación tratan a la flama como un conjunto de superficies cónicas, donde cada superficie cónica está rodeada de dos círculos, y estos dos círculos aseguran que la flama completa sea tratada como una superficie radiante:
x z b RL w2 w1 L
Figura 3.11 Geometria de la flama usada para modelar dardos de fuego mediante el metodo de Shell-Thornton El programa calcula la fracción de la masa flamable involucrada en el chorro de fuego, del modo siguiente:
f
flammin1,R
fire1
f
rainout
3.76Donde:
Rfire es el “Factor de corrección del chorro de fuego”, se fija en los parámetros de dardo de fuego
Frainout es la fracción de líquido que se precipita calculada en el modelo de descarga.
El programa calcula entonces la velocidad del chorro o radio expandido, dependiendo de qué ítem fue completado en los datos de entrada. La flama es descrita por un conjunto de círculos. Cada círculo es definido por cuatro coordenadas, la coordenada x y la z del centro del círculo, el radio del circulo y la inclinación del circulo ().
El modelo Shell para chorro de fuego es descrito por cuatro círculos. El primero y el segundo tienen el mismo cetro de inclinación, pero el primero tiene un radio de cero. El tercero y cuarto círculos, con sus radios de cero, son agregados para completar la superficie de la flama; los cálculos de radiación de la flama son trataos como un conjunto de superficies cónicas, donde cada superficie cónica está delimitada por dos círculos, y estos dos círculos aseguran que la flama entera es tratada como una superficie radiante.
Calculo del poder emisivo
El poder emisivo para flamas de “chorro de fuego” es calculado como sigue:
F = [0.21
sexp(-0.00323u )+0.11]f(MW)
j 3.77Donde: f(MW) es una función del peso molecular para incluir la variación observada de Fs respecto al peso molecular del gas
f(MW) =
1
MW
MW
MW
MW
21
21
21
60
1 69.
60
3.783.10.3.2 MODELO API PARA DARDOS DE FUEGO
Este modelo considera que el chorro se extiende hasta el LFL. Se ve afectado por la humedad, velocidad del viento y la dirección de la descarga.
Calculo de la forma de la flama
La flama es un mechero que puede ser venteado por el viento o por los efectos de la gravedad, es descrita por diez círculos (c1 a c10) equidistantes a lo largo de la flama. Cada circulo es definido por la coordenada x, a favor del viento y elevación z del centro del circulo, por el radio r, y por la inclinación del circulo con respecto a la horizontal f; la ilustración a continuación muestra una porción del centro de una llama con cuatro círculos: