Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 1 Resumen Existendiversosagentesdeextincindeincendiosaptosparacombatirunincendioen salasdeordenadores,centralestelefnicasyotrasreasconequiposelectrnicos sensibles. Este proyecto estudia un sistema de extincin de incendios mediante CO2. A travs de la Dinmica de Fluidos Computacional (CFD), empleando el software comercial FLUENT se simula la extincin de un incendio en una sala de ordenadores.Los difusores deanhidridocarbnicosedimensionanapartirdelanormaNFPA-12(NationalFire Protection Association) yde las pautas que proporciona laAsociacin de Aseguradores de Alemania (VdS). FLUENT resulta una herrmienta muy valiosa y cada vez ms extendidadpara el diseo en ingenierapermitiendosimularelcomportamientodefluidosen condiciones muy diversas.Pararealizarelproyectohasidonecesariounperiodopreviodefamiliarizaciny aprendizaje del software para poder abordar el tema. Pg. 2Memoria Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 3 Sumario RESUMEN ___________________________________________________1 SUMARIO ____________________________________________________3 1.INTRODUCCIN __________________________________________5 1.1.Objetivos del proyecto.................................................................................... 6 1.2.Requisitos previos.......................................................................................... 6 2.EL ANHDRIDO CARBNICO COMO AGENTE EXTINTOR ________7 2.1.Introduccin.................................................................................................... 7 2.2.Propiedades extintoras .................................................................................. 9 2.3.Tipos de sistemas de extincin de incendios con CO2................................ 12 2.3.1.Sistemas de alta presin ................................................................................ 13 2.3.2.Sistemas de baja presin ............................................................................... 14 2.4.Normas reguladoras de referencia .............................................................. 17 2.4.1.Norma NFPA-12............................................................................................. 17 2.4.2.Pautas de laVdS........................................................................................... 17 2.5.Metodologa de clculo de CO2................................................................... 17 3.NDICE DE OXGENO LIMITANTE ___________________________23 4.MODELIZACIN DEL CASO________________________________26 4.1.Geometra del caso de estudio.................................................................... 26 4.2.Dimensionado de boquillas segn norma NFPA-12 yVdS........................ 27 4.3.Planteamiento de simulacin fluidodinmica............................................... 30 5.SIMULACIN FLUIDODINMICA____________________________31 5.1.Introduccin a la dinmica de fluidos computacional (CFD) ....................... 31 5.1.1.Historia de la CFD........................................................................................... 32 5.1.2.Aplicaciones de la CFD................................................................................... 32 5.2.Ecuaciones fundamentales.......................................................................... 33 5.3.Modelo de turbulencia. El modelo Estndar K-......................................... 36 5.4.Ecuaciones de tratamientos de pared ......................................................... 38 5.5.Funciones de Pared y modelo de regin prxima a Pared ......................... 39 5.6.Metodologa para realizar simulaciones ...................................................... 40 5.7.Discretizacin............................................................................................... 41 5.8.Creacin de la geometra de estudio en GAMBIT....................................... 41 Pg. 4Memoria 5.8.1.Estructura fsica...............................................................................................41 5.8.2.Condiciones de contorno.................................................................................44 5.8.3.Discretizacin del sistema:Mallado................................................................46 5.9.Solucin Numricay modelo segregado.................................................... 49 5.10.Simulacin sala de ordenadores................................................................. 51 5.10.1.Simulacin de la entrada de aire:etapa 1 ......................................................51 5.10.2.Resultado simulacin entrada de aire: etapa 1 ...............................................53 5.10.3.Simulacin de la boquilla de descarga de CO2: etapa 2..................................57 5.10.4.Resultado de lasimulacin de la boquilla de descarga de CO2: etapa 2 .......59 5.10.5.Simulacin de la descarga de CO2 en la sala de ordenadores:etapa 3 ........62 5.10.6.Resultado de la simulacin de la descarga de CO2 en la sala de ordenadores: etapa 3.............................................................................................................64 6.RESULTADOS GENERALES _______________________________75 7.ESTUDIO ECONMICO____________________________________80 7.1.Clculo de la inversin................................................................................. 80 7.1.1.Coste de equipos:............................................................................................80 7.1.2.Coste de licencias de software........................................................................81 7.1.3.Coste de constitucin de la empresa...............................................................81 7.1.4.Coste de materiales.........................................................................................81 7.1.5.Coste de Servicios...........................................................................................82 7.1.6.Coste de personal............................................................................................83 7.1.7.Otros costes ....................................................................................................83 7.2.Evolucin de gastos..................................................................................... 84 7.3.Ingresos generados..................................................................................... 85 7.4.Balance Econmico..................................................................................... 87 8.IMPACTO AMBIENTAL ____________________________________89 CONCLUSIONES _____________________________________________91 AGRADECIMIENTOS__________________________________________93 BIBLIOGRAFA_______________________________________________94 Referencias bibliogrficas..................................................................................... 94 Bibliografa complementaria ................................................................................. 95 Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 5 1.Introduccin Lossistemasdeextincindeincendiosmedianteanhidridocarbnicoactanmediante extincinporsofocacinacompaadadeenfriamiento.ElCO2resultaunagenteextintor limpio,puesnodejarestos despus de la descarga de gas que puedan daar el material presente en el recinto.Por este motivo lo convierte en una opcin preferente a la hora de proteger una instalacin conservidores,ordenadoresyotrosequiposelectrnicos.Asimismo,laspropiedades especficasdelCO2ratificansuidoneidadparacombatirfuegosenpresenciade electricidad. Enmuchoscamposdelaingeniera,unestudiopreviodelosequiposyprocesosque intervienen en un sistema puede ahorrarnos un gran esfuerzo en trminos econmicos y detiempo.Dentrodelasherramientasdisponiblespararealizardichoestudio, probablemente sean los paquetes de simulacin informticos los que mejor rendimiento, tanto en el tiempo, como en lo econmico, nos den. EsteesuncampodelaIngenieraqueestavanzandoapasosagigantadosdeforma paralela a los avances realizados en el mbito de la informtica, desde que se produjo el desarrollodeordenadoresdemayorcapacidaddeprocesamiento,quepermitieron realizar estudios que antes eran impensables.Aprovechandolasposibilidadesqueofreceladinmicadefluidoscomputacionalse decidi simular la descarga de CO2 en una sala de ordenadores. Pg. 6Memoria 1.1.Objetivos del proyecto Aprender a trabajar con FLUENTy desarrollar un modelo geomtrico sencillo que permita trabajarcon una sala de ordenadores ejemplo. DimensionarsegnlanormaNFPA-12ypautasdelaVdSdifusoresdeCO2para proteger una sala de ordenadores con este gas. SimularmedianteFLUENTlasaladeordenadoresdimensionadaycompararla normaNFPA-12(NationalFireProteccionAssociation)ylaspautasdeVdS (Asociacin alemana de aseguradores) con la simulacin fluidodinmica. Ver grficamente laevolucion dela concentracin de CO2respecto al tiempo para el caso de estudio. Realizarunestudioeconmicoquepermitacuantificardeformaaproximadael costequetendralaconstitucindeunaempresaquesededicaraa la realizacin de estudios de sistemas de extincin de incendios mediante el software FLUENT. 1.2.Requisitos previos La herramienta bsica para poder abordar los objetivos de este proyecto son el programa desimulacinFLUENTyGAMBIT,elsoftwaredeFLUENTparagenerarymallar geometras. Parapoderabordarlosobjetivosdeesteproyectohasidonecesarioaprenderatrabajar primero con ambos programas. Resultnecesario realizar los tutoriales de susmanuales durantealgunassemanasparafamiliarizarseconlasdistintasopcionesyposibilidades que ofrecen. Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 7 2.El Anhdrido carbnico como agente extintor 2.1.Introduccin Entrelosgasesextintoresdeincendios,elanhdridocarbnico(CO2)sehavenido empleandodurantemuchosaosparalaextincindelquidosinflamables,gases, aparatosyequiposelctricosbajotensiny,enmenorcantidad,paralaextincinde incendiosdeslidostalescomopapel,tejidosyotrosmaterialescelulosdicos.Una limitacin prctica del anhdrido carbnico es la relativa tanto al mtodo de aplicacin como al propio riesgo. DadoqueelCO2 no es combustible, no reacciona con la mayor parte de los materiales y proporcionasupropiapresinparadescargarlo,alserungas,ocomoslido-finalmente diluido, puede penetrar y repartirse por toda la zona del rea que est incendiada. No deja residuos y elimina por tanto la necesidad de limpieza del agente extintor, una vez dominado el incendio. Bajocondicionesnormales,elCO2esungasqueselicuafcilmenteporcompresiny enfriamientopudiendollegaraconvertirseenslidosisecontinaelprocesode compresin y enfriamiento.[1]. ElGrfico2.1.1indicalosefectosdeloscambiosdepresinytemperaturassobreel estadofsicodelanhdridocarbnicoavolumenconstante.Porencimadelatemperatura crticade31C(87.8F)estotalmentegas,independientementedelapresin.Entrelos 31Cy-56.5Cenunenvasecerradoesparcialmentelquidoyparcialmentegas.Por debajo de la temperatura crtica se encuentra en estado slido o gaseoso, dependiendo de la presin y de la temperatura. [2]. Pg. 8Memoria Grfico 2.1.1 Variacin de la presin de CO2 con el cambio de temperatura a volumen constante. [2]. Unapropiedadinusualdeldixidodecarbonoeselhechodenopoderexistircomo lquido a presiones por debajo de 60.4 psi (75psi absoluto (517 kPa). Esta es la presin del punto triple donde el dixido de carbono podra estar presente como slido, lquido o vapor.Pordebajodeestapresinpuedeserslidoogasdependiendodela temperatura. Enunadescargatpicadedixidodecarbonolquidosepresentaunaaparienciade nuble blanca, debido a las partculas finamente divididas de hielo seco transportadas por el vapor. Dada la baja temperatura, se produce alguna condensacin de vapor de agua. Sibienelefectodeenfriamientodelhielosecoresultageneralmentebeneficiosospara reducir las temperaturas despus de un fuego, cuando se trate de proteger equipos muy sensibles a las temperaturas, deben evitarse los impactos directos de descargas fuertes. AltenerelCO2unadensidadunavezymediasuperioraladelairealamisma temperatura, una a descarga fra tiene una densidad mucho mayor, con lo que se explica su capacidad para reemplazar al aire por encima de la superficie encendida, manteniendo una atmsfera sofocante. [2]. Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 9 Aun teniendo en cuenta que el anhdrido carbnico es solamente ligeramente txico, puede dar lugar a la prdida de conocimiento e incluso a la muerte, cuando se encuentra en las concentracionesqueexistenhabitualmenteensusaplicacionesparalaproteccincontra incendios.Suaccinsedebeenestecasomsaunprocesodeasfixiaquealapropia toxicidaddelanhdridocarbnico.Lamximaconcentracinquepuedensoportarla mayor parte de las personas es del 8 % sin perder el conocimiento. La respiracin de unaconcentracinmayorpodradejarimposibilitada a una persona, casi inmediatamente. [1]. 2.2.Propiedades extintoras Endeterminadascondicionesdecontrolyaplicacin,resultabeneficiososuefecto refrigerante,sobretodocuandoseaplicadirectamentesobreelmaterialardiendo.No obstante,elanhdridocarbnicoesunagenteeficaz,principalmente,porquereduceel contenido en oxgeno de la atmsfera, mediante dilucin, hasta un punto en que no puede continuar la combustin. [1]. Duranteelprocesodeunfuego,elcalorsegeneraporunaoxidacinrpidadelmaterial combustible,unapartedeestecalorseutilizaparaelevarlatemperaturadelcombustible sinarder,hastasupuntodeignicinmientrasqueunaparteimportantesepierdepor radiacin y conveccin. Si la atmsfera que suministra oxgeno al fuego est diluida en vapor de CO2, la velocidad de generacin del calor (oxidacin) se reduce hasta llegar a ser menor que la velocidad de disipacin. Cuando el combustible se enfra por debajo de su punto de ignicin, el fuego se extingue. [1] La concentracin mnima de CO2, necesaria para extinguir fuegos superficiales, como es el caso de los combustibles lquidos, se puede determinar con exactitud, y a que la velocidad de disipacin del calor por radiacin y conveccin, se mantiene sensiblemente constante. Enlatabla2.2.1aparecenlasconcentracionesmnimasnecesariasparaelcasodelos lquidos y de algunos gases. Pg. 10Memoria Sustancia Concentracin mnima terica de dixido de carbono Acetileno 55Acetona 26Beceno 31Butadieno 34Butano 28Disulfuro de carbono 55Monxido de carbono 53Gas natural 31Ciclopropano 31Etano 33Eter etlico 36Etileno 41Dicloruro de etileno 21xido de etileno 44Gasolina 28Hexano 29Hidrgeno 62Isobutano 30Queroseno 28Metano 25Alcohol metlico 26Pentano 29Propano 30Propileno 30Aceites refrigerantes y lubricantes 28 Tabla 2.2.1. Concentraciones mnimas tericas de anhdrido carbnico para extinguir fuegos provocados por algunas sustancias. [2] Cuando se trata de slidos combustibles y, dado que la velocidad de prdida de calor por radiacin y conveccin vara ampliamente, dependiendo de los efectos de apantallamiento causadosporlascaractersticasfsicasdelmaterialencombustin,lasconcentraciones mnimas necesarias de extincin resultan ser ms problemticas de obtener. Los efectos de enfriamiento rpido se acentan ms cuando el agente extintor se descarga directamentesobreelmaterialqueseencuentraencombustin,comoeselcasodeun tanque de inmersin lleno de lquido. Para cubrir rpidamente toda la superficie del tanque, elagenteseaplicadeformamasiva,yaqueespreferibleunenfriamientorpidoparaevitar el peligro de reignicin cuando, una vez finalizada la descarga, el combustible vuelve a entrar en contacto con el aire. La presencia de partculas de hielo seco en la corriente de descarga, ayuda a conseguir el enfriamiento. La capacidad de enfriamiento del hielo seco vara desde 60 Btu (33 kcal por kilo) de lquido almacenado a alta presin hasta 110 Btu (60 Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 11 kcalporkilo)cuandosealmacenaabajapresin.EstorepresentassolamenteIadcima parte de la capacidad de enfriamiento del agua por evaporacin. [1] Cuandoseempleadixidodecarbonoparalaextincindefuegosde clase A (fuegos de madera, papel, tejidos, carbn,...), su uso viene limitado fundamentalmente por dos causas: 1.Reducidacapacidaddeenfriamiento(laspartculasdehielosecono"humedecen"o penetran). 2. Recintos inadecuados para mantener una atmsfera de extincin. [1] Porotraparte,sielfuegopenetrapordebajodelasuperficieobajomaterialesque proporcionan aislamiento trmico de forma que se reduzca la velocidad de disipacin del calor,sehacenecesariounperododeenfriamientomuchomsdilatadoy, probablemente,unaconcentracinmayorparaconseguirunaextincintotal.Esta condicin se conoce como combustin profundamente asentada. En la mayora de los casos en que se extinguen fuegos de lquidos inflamables mediante descargasdirectassobreellquidoardiendo,nosehacenecesarioningntipode cerramiento y una descarga de treinta segundos suele ser generalmente suficiente para enfriarellquidoardiendopordebajodesupuntodeignicin.Cuandosepreveaque algunassuperficiesuobjetosmetlicospuedensobrecalentarseoquepuedanestar presentesbrasasincandescentesdematerialesporososquepudierandarlugarauna reignicin,sehaceprecisounmayorperododeenfriamientoy,quizs,una concentracin mayor para conseguir la extincin. Dadassuspropiedadesfsicasyqumicas,elanhdridocarbniconoresultaserun agenteextintoreficazcontrafuegos de productos qumicos que dispongan de su propio suministrodeoxgeno,comoporejemplo,elnitratodecelulosa.Tantolosfuegosde materialesreactivos(comosodio,potasio,magnesio,titanioyzirconio)comolosde hidrocarburosmetlicos,nosepuedenextinguirconCO2.Tantolosmetalescomolos hidruros descomponen al dixido de carbono. Ladescargadegrandescantidadesdeanhdridocarbnicoparalaextincindeun incendiopuedellevaraparejadaunpeligroparalaspersonas,lanievedeanhdrido carbnicoqueunaatmsferacondeficienciadeoxgenoy,comoconsecuencia,un riesgoadicionalconstituyeunapartedeladescargapuedeafectarengranmedida a la visibilidad,tantoduranteladescargacomoinmediatamentedespus.Cuandoparala extincindeunincendioesprecisollenarconanhdridocarbnicounlocalcerrado,se generar indefectiblemente para las personas. Pg. 12Memoria Losrecintosquesevanaprotegerconanhdridocarbnicodebensertalesqueel agente extintor no pueda escaparse en grandes cantidades. En caso de existir aberturas sincierres,stosnodebensuperarensusuperficietotalenm2el3,5%delvolumen protegido,.en m3. Si las aberturas superan esta superficie, se hace necesario utilizar una mayor cantidad de agente extintor. [2] 2.3.Tipos de sistemas de extincin de incendios con CO2 UnaprimeraclasificacinlaestablecemossegnlaformadeaplicacindelCO2sobrela zona protegida:Sistemasdeinundacintotal:consisteenladescargadesuficienteagenteenun determinadorecinto,paracrearunaatmsferaextintoraen el recinto cerrado. El gas se descargasobretodalazonaprotegidahastaextinguirelfuego.Seinstalaenespacios cerradosparaconseguirlaconcentracinnecesariaenelmenortiempoposible.Los elementosprincipalesson:bateradebotellasdeCO2,vlvulas,colector,tuberasde distribucin, boquillas difusoras y dispositivos de control.Enlossistemasqueutilizanelmtododeinundacintotal,elCO2seaplicamediante toberas, diseadas de tal manera que generen una concentracin uniforme en todos los puntos del recinto. La cantidad requerida de CO2se determina basndose en el volumen delrecintoyenlaconcentracinrequeridaparaelmaterialcombustibleexistenteenel recinto considerado. Sistemas de aplicacin local: consiste en aplicar CO2 directamente sobre el material en combustin para conseguir la extincin, sin confiar en que el recinto retenga el anhdrido carbnico.Elgasseproyectapordescargassuperficiales.Convienedisponerdeuna descarga suplementaria por si fuera precisa una mayor concentracin del agente.Porotrolado,clasificamoslossistemasdeextincindeincendiosconCO2segnel sistema de almacenamiento que empleamos para el gas. Diferenciamos entre sistemas de alta presin y de baja presin. [1], [3] Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 13 2.3.1.Sistemas de alta presin Lossistemasdealtapresinsonlosmshabituales.Elgassemantienelicuadoen recipientes (botellas) a alta presin (entre 50-60 bar). La capacidad de cada una de estas botellasvaraentre15y55kgdeCO2.Lasbotellasseconectanmedianteunaredde tuberaspermitiendoquepuedandescargartodasalavez.Lasbotellassealmacenana temperatura ambiente. [3] La siguiente figura muestra un esquema de instalacin tpica de CO2 a alta presin: Figura 2.3.1.1.Esquema de instalacin tpica de CO2 a alta presin.[3] Pg. 14Memoria 2.3.2.Sistemas de baja presin Los sistemas de extincin mediante CO2 a baja presin almacenan el CO2 a 20 bary-17C.Setratadegrandesdepsitosquepuedenalmacenarentre680y54400kgde CO2 . Llevan incorporado un control permanente de presin y nivel. Estetipodeinstalacinresultaeconmicasihayque proteger diversos espacios grandes en el recinto.Su coste de mantenimiento es mucho mayor que el de una instalacin al alta presin debido a la refrigeracin que lleva asociada. [3] La siguiente figura muestra un esquema de instalacin tpica de CO2 a baja presin: Figura 2.3.2.1. Esquema de sistema de extincin de incendios de CO2 a baja presin. [3] Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 15 Figura 2.3.2.2. Recipientes/depsitos de almacenaje de CO2. [3] Enlafigura2.3.2.2vemosbotellasdealmacenajedeCO2aaltapresinyenlaparte posterior un depsito de almacenaje de CO2 a baja presin. Difusores de CO2: LosdifusoresdeCO2suelenserdeestosdostipos.Siendomscomneldela derecha,queserconelquetrabajemostantoporestemotivocomoporsusencillez geomtrica, ms favorable a la hora de simular. Pg. 16Memoria Figura 2.3.2.3.Difusores comunes de anhdrido carbnico. [4] Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 17 2.4.Normas reguladoras de referencia 2.4.1.Norma NFPA-12 LasNFPA(NationalFireProtectionAssociation)eslainstitucinamericanaquese encargaderedactarlosestndaresynormasrelacionadosconlasdistintasreasdela proteccin contra incendios. LasnormasNFPAsonreferentesparalosprofesionalesquediseansistemasde proteccin de incendios as como para compaas de seguros. ConcretamenteenesteproyectotrabajaremosconlanormaNFPA-12queeslanormaque estandariza los sistemas extintores deincendios mediante dixido de carbono.Estahechaparaelusoyguadelaspersonasencargadasdelacompra,diseo, instalacin,prueba,inspeccin,aprobacin,operacinomantenimientodesistemasde extincin de incendios de dixido de carbono, con el fin de que estos equipos funcionen de acuerdo a los requisitos necesarios durante su vida til. [2] 2.4.2.Pautas de laVdS LaVdS(VertrauendurchSicherheit)eslaAsociacinAlemanadeAseguradores.Se tratadeunaasociacininternacionalreconocidaenprevencinytecnologade seguridad contra el fuego. Emplearemos las pautas que emplea esta institucin como complemento a la Norma NFPA-12. [1] 2.5.Metodologa de clculo de CO2 ElsiguientemtodonospermitecalcularlacantidaddeCO2 necesariaparaextinguirun incendio en un recinto mediante la aplicacin de este gas. Siguiendo las pauras de la Asociacin de Aseguradores e.v. (Vds), segn sea el volumen brutodelrecintoaproteger, la cantidad total de CO2, necesaria se calcula de la siguiente forma: De 1 a 100 m3 por m3 de local: 1,00 kg de CO2 De 101 a 300 m3, por m3 de local: 0,95 kg de CO2 Pg. 18Memoria De 301 a 500 m3, por m3 de local: 0,90 kg de CO2 De 501 a 1000 m3, por m3 de lcoal: 0,85 kg de CO2 De 1001 a 1500 m3, por m3 de local: 0,80 kg de CO2 De 1501 a 2000 m3, por m3 de local: 0,75 kg de CO2 Ms de 2000 m3, por m3 de local: 0,70 kg de CO2 ms de 2000 m3, para cada m3 de habitacin 0,7 kg de CO2. [1] Estascantidadeshansidocalculadasparamaterialescombustiblesenlosqueparasu extincin es suficiente una reduccin del 15% de volumen con respecto a la mezcla de aire y CO2.. Es decir, es suficiente con reducir un 3% la concentracin de O2. [1] Sienlosrecintosdelosriesgosprotegidosexistenmaterialesqueexijanunamayor reduccindelcontenidodeoxgeno,hayqueaumentardeformacorrespondientelas cantidadesdeCO2. Los factores a tener en cuenta para algunos de estos materiales son segn NFPA-12 los que indica la tabla siguiente: Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 19 RIESGO FACTOR DE RIESGOAlcohol de etilo1,2Etanol1,3ter etlico 1,5Etileno 1,6xido de etileno 1,8Acetileno 2,5Benceno 1,1Butadieno 1,3Gas Natural 1,1Hexano 1,1Isobutano 1,1xido de cabono 2,4Metanol 1,6Pentano 1,1Propano 1,1Propileno 1,1Sulfuro de carbono 2,5Tolueno 1,3Hidrgeno 3,2 Tabla 2.5.1 Factores de riesgo para algunas sustancias. [2] En algunos casos determinados como por ejemplo cuando se trate de superficies abiertas y limitadas(comodepsitosdeaceiteparahidrogenar,mecanismosagitadores,hornillos, depsitosdealmacenamiento)hayquepreverporcadametrocuadrado,comomnimo7 kg de CO2. En determinados casos, deben considerarse de forma adicional los factores de riesgo que a continuacin se especifican: Pg. 20Memoria RIESGOFACTOR DE RIESGOSala de ordenadores sin presencia de materiales que den lugar a fuegos de clase A (Slo ordenadores) 1,5Sala de ordenadores con presencia de materiales que den lugar a fuegos de clase A (rganos perifricos) 2,3Galeras, falsos techos y suelos,recorridos por cables ellctricos 1,5Salas y armarios elctricos1,2Transformadores de aceite, condensadores 2,0Alternadores, compresores y, en casos concretos,sistemas de refrigeracin 2,0Cabinas de pintura por pulverizacin e instalaciones de secado 1,5 Tabla 2.5.2 Factores de riesgo para algunas instalaciones. [2] Laduracinptimadeinundacindeunlocalquedaestablecidaenunminutocomo mximo,nopudiendo,enningncaso,sobrepasarlosdosminutos el tiempo mximo de inundacin.[2] Paralosriesgosprotegidosmedianteelsistemadeinundacintotal,lasboquillaso difusoresdebendistribuirseenelinteriordeunlocalenfuncindelriesgoaproteger,el caudal total terico de CO2 determinado y sus propias caractersticas.El caudal total terico se calcula aplicando los valores establecidos anteriormente. Cuando setratadeproteccionesparciales,lacantidaddelproductodeextincinsecalcula partiendo de la base de un volumen ficticio, determinado por las dimensiones del objeto o sector a proteger, aumentados en 60 cm en cada sentido. Se consideran 8kg de CO2 por m3 ficticio, pudindose reducir a la mitad en caso de que se trate de maquinaria apoyada a paredes verticales, al menos en un 25% de su permetro.[1] El caudal total prctico de los difusores elegidos debe ser superior al caudal total terico. La presin total prctica es la que asegura el caudal necesario de CO2 total que se aproxima lo ms posible a los lmites inferiores aceptables. Lastablas2.5.3y2.5.4muestranloscaudalesporunidaddeseccindelosorificios correspondientes a las presiones finales paralas presiones de almacenamiento del CO2.. Se trata de presiones correspondientes a un sistema de extincin deCO2 de alta presin (Tabla 2.5.3 ) y baja presin (Tabla 2.5.4 )Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 21 Tabla 2.5.3 Relacin presin velocidad de descarga para sistema de extincin de incendios a alta presin. [2] Tabla 2.5.4 Relacin presin velocidad de descarga para sistema de extincin de incendios a baja presin. [2] Estos caudales estn basados en las caractersticas de circulacin de fluido por un orificio nico,llamadoequivalente,deformacircularycuyocoeficientedecontraccin,iguala 0.98,representalosorificiosmltiplesdecadadifusor.Laseccintotaldelorificio equivalentedelosdifusorescorrespondealcaudaltotalprctico,divididoporelcaudal ponderado prctico por minuto y milmetro cuadrado. Pg. 22Memoria Dinmica de fluidos computacional aplicada a la simulacin de un sistema de extincin de incendiosen una sala de ordenadoresPg. 23 3.ndice de oxgeno limitanteElndicedeoxgeno(IOL)sedefinecomolaconcentracinmnimadeoxgeno(enuna mezcla de O2y N2) que es necesaria para que una muestra se mantenga en combustin a temperaturaambientecuandoessometidaalaaccindeunallama.Describela tendenciadeunmaterialamantenerlallama.Elndicedeoxgenolimitanteseusaa menudo como herramienta para investigar la inflamabilidad de los polmeros y el efecto que tienen sobre ellos los retardantes de llama. [5] Por encima de 21% de oxgeno podemos considerar que se trata de un material ignfugo. CuantomayorseaelvalordeIOLmayorsersugradodeignifugacinymenorsu inflamabilidad. ElmtododeensayoparahallarlosndicesdeoxgenolimitanteeslaNormaASTM-D-2863.Este mtodo emplea una probeta de material (100x7x3 mm3) que se coloca dentro deunacampanadeunaparatoatravsdelcualcirculaunflujodeN2yO2con proporcionescontroladas.Seprovocalaignicindelamuestramedianteunmecherode gas y se espera su autoextincin. [20] El material ser combustible a una concentracin determinada de O2 si quema durante ms de 3 minutos o si la llama se propaga una longitud mayor de 50 mm. El valor se expresa en % de O2. [18] [19] SibienelIOLsedefineatemperaturaambiente,laconcentracindeoxgenonecesaria para que un material arda disminuye si vamos aumentando la temperatura.[5] Lmite de oxgeno limitante del ABS En este proyecto simularemos la extincin de un incendio en una sala de ordenadores.El material que tomaremos de referencia es el ABS puesto que es el polmero ms empleado encarcasasdeordenadores,teclados,impresoras,telfonos,suusoesmayoritarioenelectrodomsticos y aparatos con carcasas de hechas de plstico. La tabla 3.1 muestra los ndices de oxgeno limitantes para algunos polmeros, entre ellos el ABS. Pg. 24Memoria

PolymerLOI Polymer LOICotton 16-17 Polyethylenel 17.4Cotton (loosely woven) 18.5 Polyethylene2 17.4Filter paper 18.2 Polyethylene-s0A%tz O3 19.6Wood (birch) 20.5 Polypropylene 17.4Wood (red oak) 23.0 Polypropylene-3OF%G 18.5Wood (plywood) 23.O Polystyrenel 17.8Cellulose 19.0 Polystyrene2 17.6-18.3Cellulose acetate (dry) 16.8 Polymethylmethacrytate(plexiglas) 17.3Ceffufosea cetate (4.go/ow ater) 18.1 Polycarbonatel 22.5Cellulose butyrate (0.06% water) 18.8 Polycarbonate2 24.9Celluloseb utyrate( 2.9o/"w ater) 19.9 Polycarbonate3 26.0-28.0Cellulose acetate-butyrate 19.6 ABS-1 18.3-18.8Rayon 18.7-18.9 ABS-2 18.8Wool (loosely woven) 23.8 ABS-20% FG 21.6Wool fiber (dry cteaned) 2s.2 SBR foam 16.9Leather (chrome based) 34.8 Nylon fiber 20.1Natural rubber foam 17.2 Nylon-6,6 24.3Polyacetat (Celcon) 14.9 Nylon-6,6 24.O-29.0Polyacetal-30% FG 15.6 Nylon-6,12 25.0Polyformaldehyde 15.0 Nylon-6 25.0-26.0Poly(ethylene oxde) 15.0 Polyacrylonitrile 18.0Polyoxymethytene (Delrin) 14.9 Polyimide(Kapton) 36.5Polyphenyleneo xide 29.9 Silicon rubber 30.0Polyurethane foam 16.5 Polyester2-70% fiber glass, CPolyvinyl alcohol 22.5 25 28.OPolysulfone 30.0-32.0 100 28.0PVC fiber 37.1 200 13.0PVC (risid) 45.0-49.0 300