Ensayos de Fuego a Escala Real en Trenes de Alta Velocidad

Transcripción

1 Ensayos de Fuego a Escala Real en Trenes de Alta Velocidad Dr. José Antonio Jiménez Director de Diseño de Productos de la Dirección General de Fabricación y Mantenimiento Renfe Operadora Madrid, 24 de febrero de 2010

2 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

3 INTRODUCCIÓN La Red de Alta Velocidad en España ha experimentado un importante desarrollo en los últimos años: Objetivos: PEIT Red de Alta Velocidad: km Red de Altas Prestaciones: km

4 INTRODUCCIÓN Debido a la particular orografía del territorio, existen en la Red numerosos túneles de gran longitud: Guadarrama San Pedro Abdalajís Línea Madrid-Valladolid (28 km) Línea Madrid-Valladolid (9 km) Línea CórdobaC rdoba-málaga (7,3 km)

5 INTRODUCCIÓN La preocupación de Renfe por la seguridad de los pasajeros se incrementa en el paso por dichos túneles. La Red Española de Alta Velocidad se ha diseñado de acuerdo a la normativa existente: el comportamiento frente al fuego de los materiales de interiorismo se ha probado con ensayos a pequeña escala.

6 INTRODUCCIÓN En relación a la seguridad de los viajeros cuando se declara un incendio en el interior de un tren, Renfe ha puesto en marcha varios proyectos con el objetivo de ir más allá de la normativa vigente. Con la colaboración del Grupo GIDAI, Renfe ha desarrollado varios proyectos en el campo de la seguridad contra incendios, incluidos ensayos a escala real. EVACUACIÓN FUEGO DINÁMICO

7 INTRODUCCIÓN Agenda Estratégica de la I+D+i en el Transporte por Ferrocarril Grupos de Trabajo Seguridad del Sistema Ferroviario Vehículos de Alta Velocidad

8 Ensayos de Fuego a Escala Real en Trenes de Pasajeros de Alta Velocidad. Proyecto P91/07 Subvención de Dirección General de Servicios de Alta Velocidad-Larga Distancia Subvencionado por el MINISTERIO DE FOMENTO Convocatoria del año 2007 de la ayudas de I+D relativas a Agrupaciones y Consorcios de Investigación ligados al desarrollo del Plan Estratégico de Infraestructuras y Transporte. Proyecto P91/07

9 Análisis y Validación Experimental de un enfoque de Sistema para la Seguridad en caso de Incendios en Trenes de Pasajeros de Alta Velocidad. Proyecto P64/08 Subvención de Dirección General de Servicios de Alta Velocidad-Larga Distancia Subvencionado por el MINISTERIO DE FOMENTO Convocatoria del año 2008 de las ayudas del Programa Nacional de Cooperación Público-Privada, Subprograma de proyectos relativos a transporte e infraestructuras, dentro de la línea instrumental de articulación e internacionalización del sistema. Proyecto P64/08

10 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

11 ENSAYOS A PEQUEÑA ESCALA Los materiales de interiorismo se ensayaron según la normas ISO 5660 y ASTM E1354: Techos Marco de ventanas Paneles de pared Moqueta, y Asientos El modelado por ordenador se empleó para ajustar los parámetros calculados con los análisis numéricos previos. Dichos parámetros se emplearon en los pasos siguientes del estudio para el modelado del tren a escala real. Estimación de Inputs

12 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

13 MODELOS A ESCALA REDUCIDA Consiste en un análisis dimensional a pequeña escala (1:6) para investigar fenómenos relacionados con los incendios en espacios cerrados tales como el movimiento del humo o la propagación del fuego en la cabina de pasajeros. Los resultados obtenidos se emplearon para validar modelos computacionales.

14 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

15 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UNA SECCIÓN DE UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Se analizó el comportamiento de los elementos de interiorismo en un escenario de fuego determinado: Modelo a escala real (tren AV): sección 1:1 Dimensiones del modelo: 2,1 m x 2.8 m (longitud de 2,4 m).

16 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UNA SECCIÓN DE UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Se utilizaron varios sensores: temperatura visibilidad velocidad del gas flujo de calor vídeo cámaras cámaras de infrarrojos, etc. Situación de los sensores Fuente de ignición: mochila con una carga térmica de 45 kw El peor caso resultó ser la combustión de la mochila sobre uno de los asientos

17 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD COCHE HABILITADO Se decidió utilizar un antiguo coche de pasajeros que se ha dividido en 4 zonas. Una de ellas, el recinto de ensayos, se ha habilitado reproduciendo el interiorismo del tren de Alta Velocidad de la Serie 112 de Talgo-Bombardier (coche Extremo Turista). ZONAS INTERIORES ACONDICIONAMIENTO

18 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD En el coche adaptado se instalaron todos los componentes y el mismo mobiliario del coche de referencia. Zona 2: Maleteros Zona 2: Portaequipajes Zona 2: Ventana y luminarias

19 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Transformación del recinto de ensayos

20 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Recinto de ensayos transformado

21 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD ZONA 3 : Recogida de humos (chimenea)

22 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Imagen exterior del coche adaptado

23 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Escenografía del lugar del ensayo

24 ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD Se seleccionaron cuatro escenarios para la fuente de ignición: A. bajo un asiento alejado de la puerta de salida B. sobre un asiento alejado de la puerta de salida C. sobre un asiento en el centro del coche D. sobre un asiento próximo a la puerta de salida Caso C tras 180 s Caso C tras 480 s Caso C tras 750 s El fuego se autoextinguió a aproximadamente los 30 minutos, en todos escenarios.

25 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

26 MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO Dinámicas de evolución Simulaciones por ordenador

27 MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO Propagación del incendio y movimiento de humos Predicción del comportamiento de las variables HRR TEMPERATURA MOVIMIENTO DE HUMOS Predicción Dinámica del Incendio Análisis de la influencia de los condicionantes constructivos, considerando los parámetros para la caracterización de la combustión de los materiales a pequeña escala Permite establecer las bases para el diseño del experimento a escala real, para optimizar su ejecución.

28 MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO CASO C Liberación de calor CASO C - Temperatura t = 180 s t = 180 s t = 480 s t = 480 s t = 750 s t = 750 s Temp C

29 MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO Propagación del incendio y movimiento de humos Predicción del comportamiento de las variables Resultados (escenario D) El incendio se inicia por la ignición de una mochila sobre el asiento del extremo más cercano a la puerta. La combustión afecta tanto al asiento como al respaldo de la butaca, comenzando a crecer, elevando la temperatura de la capa superior. Ello provoca la ignición de los elementos de equipaje del portamaletas y se alcanzan temperaturas suficientemente elevadas, dando lugar al flashover. Tiempo para flashover: 630 seg Temperatura media superior antes del flashover: 650 ºC

30 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

31 DESARROLLO FINAL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS Se diseñará un sistema integral con nuevas soluciones para: control del humo detección temprana del humo, y extinción del fuego Se buscará una respuesta rápida y efectiva al comienzo del incendio. El empleo del Sistema de Seguridad se validará con la ayuda del Modelo Computacional de Fuego y se verificará mediante ensayos a escala real.

32 DESARROLLO FINAL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS Detección y extinción de incendios

33 DESARROLLO FINAL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS Fuente: Systems concepts for Building Fire Safety. NFPA Handbook Diseño de un sistema integral Prevenir la ignición + Objetivos de SCI + + Puerta OR Minimizar el impacto + Control de fuentes de calor Control de interacción ignicióncombustible Control del combustible Minimizar el incendio Minimizar el combustible

34 ÍNDICE 1. Introducción 2. Ensayos a pequeña escala 3. Modelos a escala reducida 4. Ensayos de fuego a escala real 5. Modelo computacional 6. Desarrollo final de un sistema integrado 7. Conclusiones

35 CONCLUSIONES Los resultados de los ensayos han proporcionado una información básica para la normalización, investigación e innovación en el campo de la seguridad contra incendios en Trenes de Alta Velocidad. Los ensayos experimentales aportan los datos necesarios para la validación de métodos numéricos y para el desarrollo de nuevas herramientas para mejorar los niveles de seguridad abordo. Yendo más allá de la normativa existente, la seguridad contra incendios en trenes se considerará como un sistema global, tratando de desarrollar nuevas herramientas para su detección y extinción. Como resumen final, la campaña de ensayos ha demostrado un muy buen comportamiento frente al fuego de los Trenes de Alta Velocidad españoles, alcanzando niveles de seguridad muy elevados.

36 Gracias por su atención Madrid, 24 de febrero de 2010 Dr. José Antonio Jiménez Director de Diseño de Productos de la Dirección General de Fabricación y Mantenimiento Renfe Operadora jajimenez@renfe.es