Julia Epichin Cheroto de Carvalho
Título
Aplicação de Fluidodinâmica Computacional para Análise de Segurança de Túneis Rodoviários Sob Incêndio
Resumo
Este trabalho demonstra a aplicabilidade de modelos numérico-computacionais para análises de segurança em túneis rodoviários envolvendo a ocorrência de incêndios. Primeiramente, é desenvolvido o cenário de incêndio a partir de um modelo de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), o Fire Dynamics Simulator (FDS). A partir de seus resultados, são avaliadas a evolução da temperatura em função da convecção, a concentração de gases e o fluxo de calor por radiação no interior do túnel estudado, objetivando (i) avaliar o comportamento dos gases ao longo de seu domínio para em seguida (ii) verificar as consequências dos resultados obtidos na segurança das pessoas presentes no túnel. São analisados dois casos de ventilação distintos, visando verificar a influência da existência de um fluxo de ar com velocidade constante no desenvolvimento do incêndio e suas consequências. Esta demonstração tem como finalidade possibilitar a criação de um roteiro para avaliar a segurança das pessoas em função de um incêndio localizado e prever a necessidade de sistemas de ventilação em projetos de novos túneis, ou em túneis já existentes. Concluiu-se que o modelo numérico é capaz de ilustrar o problema, e o estudo de caso proposto permitiu afirmar que para as condições definidas existe apenas risco para os usuários proveniente do fluxo de calor por radiação, em um raio de dois metros do foco do incêndio.
Abstract
This study demonstrates the applicability of numerical-computational models for safety analysis in road tunnels involving the occurrence of fires. First it is developed the fire scenario through a Computational Fluid Dynamics (CFD) program, the Fire Dynamics Simulator (FDS). From their results are evaluated the conditions of temperature generated by convection, gas concentration and heat flow generated by radiation inside a tunnel, aiming to (i) verify the fluid behavior along its domain and (ii) assess the consequences of the results obtained in the safety of people present. Two ventilation cases are analyzed distinctly in order to check the influence of the existence of an air flow with constant speed to the development of the fire and its consequences. This demonstration enables the creation of a plan to evaluate the safety of victims, and predict the need for ventilation systems in new tunnels projects or in existing tunnels. It was concluded that the numerical model is able to illustrate the problem. The proposed case study allowed us to state that for the conditions defined, risk exists in a radius of two meters from the source of the fire, due to the flow heat generated by radiation from the flame.
