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Ensayos de Fuego a Escala Real en Ensayos de Fuego a Escala Real en Trenes de Alta VelocidadTrenes de Alta Velocidad
Renfe Operadora
Dr. José Antonio Jiménez
Director de Diseño de Productos de la Dirección General de Fabricación y Mantenimiento
Madrid, 24 de febrero de 2010
ÍNDICE
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
Objetivos:Objetivos:Red de Alta Velocidad:Red de Alta Velocidad: 7.200 7.200 kmkmRed de Altas Prestaciones:Red de Altas Prestaciones: 10.000 10.000 kmkm
PEIT 2005-2020
La Red de Alta Velocidad en España ha experimentado un importante desarrollo en los últimos años:
INTRODUCCIÓN
Debido a la particular orografía del territorio, existen en la Red numerosos túneles de gran longitud:
•• Guadarrama Guadarrama –– LLíínea Madridnea Madrid--Valladolid (28 Valladolid (28 kmkm))•• San Pedro San Pedro –– LLíínea Madridnea Madrid--Valladolid (9 Valladolid (9 kmkm))•• AbdalajAbdalajííss –– LLíínea Cnea Cóórdobardoba--MMáálaga (7,3 laga (7,3 kmkm))
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.
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 irmás 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 escalareal.
FUEGO DINÁMICOEVACUACIÓN
INTRODUCCIÓN
Agenda Estratégica de la I+D+i en el Transporte por Ferrocarril
http://http://wwwwww..ptferroviariaptferroviaria.es.es
Grupos de TrabajoSeguridad del Sistema Ferroviario
Vehículos de Alta Velocidad
INTRODUCCIÓN
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
Ensayos de Fuego a Escala Real en Trenes de Pasajeros de Alta Velocidad. Proyecto P91/07
Dirección General de Servicios de
Alta Velocidad-Larga Distancia
Subvención de 266.024 €
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
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
Dirección General de Servicios de
Alta Velocidad-Larga Distancia
Subvención de 3.047.517 €
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
ÍNDICE
Los materiales de interiorismo se ensayaron según la normas ISO 5660 y ASTM E1354:
Techos Marco de ventanas Paneles de paredMoqueta, 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 siguientesdel estudio para el modelado del tren a escala real.
Estimación de Inputs
ENSAYOS A PEQUEÑA ESCALA
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
ÍNDICE
MODELOS A ESCALA REDUCIDAConsiste 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.
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
ÍNDICE
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).
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UNA SECCIÓN DE UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
Se utilizaron varios sensores:
El peor caso resultó ser la combustión de la mochila sobre uno de los asientos
Fuente de ignición:mochila con una carga térmica de
45 kW
• temperatura • flujo de calor
• visibilidad • vídeo cámaras
• velocidad del gas • cámaras de infrarrojos, etc.
Situación de los sensores
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).
COCHE HABILITADO
ACONDICIONAMIENTO
ZONAS INTERIORES
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
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
Transformación del recinto de ensayos
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
Recinto de ensayos transformado
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
ZONA 3 : Recogida de humos (chimenea)
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
Imagen exterior del coche adaptado
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDAD
Escenografía del lugar del ensayo
ENSAYOS DE FUEGO A ESCALA REAL EN UN TREN DE ALTA VELOCIDADSe seleccionaron cuatro escenarios para la fuente de ignición:
A. bajo un asiento alejado de la puerta de salidaB. sobre un asiento alejado de la puerta de salidaC. sobre un asiento en el centro del cocheD. 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.
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
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MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO
Simulaciones por ordenador
Dinámicas de evolución
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.
Propagación del incendio y movimiento de humos Predicción del comportamiento de las variables
MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO
MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGOCASO C – Liberación de calor CASO C - Temperatura
t = 180 s
t = 480 s
t = 750 s
t = 180 s
t = 480 s
t = 750 s
Temp C
MODELO COMPUTACIONAL DEL FUEGO
Resultados (escenario D)
Propagación del incendio y movimiento de humos Predicción del comportamiento de las variables
• 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
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
ÍNDICE
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.
DESARROLLO FINAL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS
Detección y extinción de incendios
DESARROLLO FINAL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS
Diseño de un sistema integral
Fuen
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NFP
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ook
Control de fuentes de
calor
Objetivos de SCI
Prevenir la ignición
Minimizar el impacto
+
Control del combustible
Control de interacción
ignición- combustible
+
Minimizar el combustible
Minimizar el incendio
+ Puerta OR
+
1. Introducción2. Ensayos a pequeña escala3. Modelos a escala reducida4. Ensayos de fuego a escala real5. Modelo computacional6. Desarrollo final de un sistema integrado7. Conclusiones
ÍNDICE
CONCLUSIONESLos resultados de los ensayos han proporcionado unainformación básica para la normalización, investigación e innovación en el campo de la seguridad contra incendiosen Trenes de Alta Velocidad.
Los ensayos experimentales aportan los datos necesariospara 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 seguridadcontra incendios en trenes se considerará como un sistema global, tratando de desarrollar nuevasherramientas para su detección y extinción.
Como resumen final, la campaña de ensayos ha demostrado un muy buen comportamiento frente al fuegode los Trenes de Alta Velocidad españoles, alcanzandoniveles de seguridad muy elevados.
Gracias por su atenciGracias por su atencióónn
Email: jajimenez@renfe.es
Madrid, 24 de febrero de 2010
Renfe Operadora
Dr. José Antonio Jiménez
Director de Diseño de Productos de la Dirección General de Fabricación y Mantenimiento