Imágenes científicas: comprender las llamas para evitar accidentes industriales

Simulación de la propagación de llamas a través de obstáculos para comprender mejor los riesgos de explosión. Julien Réveillon, Coria, MécaPixel, Presentado por el autor

En esta imagen vemos una simulación de una llama durante una explosión, en gris, rodeada por una serie de obstáculos en violeta. Este tipo de simulación permite comprender mejor cómo se propagan las llamas en las instalaciones industriales y reducir los daños por explosiones accidentales.

Los sitios químicos industriales tienen el potencial de ser el escenario de eventos devastadores, con pérdidas humanas y materiales catastróficas. desastres como ese Beirut en 2019 En Líbano,AZF en 2001 En Francia, desde Puerto Hudson en 1970 en los Estados Unidos o Bunsfield en 2005 En el Reino Unido nadie está a salvo de un accidente industrial que deja profundas cicatrices en la sociedad.

Las causas de tales desastres industriales pueden ser completamente diferentes. Los desastres de Port Hudson y Bunsfield se han asociado con explosiones de una nube de gas no contenida (o Explosión de nube de vapor no confinada en Inglés).

estos explosiones Ocurre después de la pérdida de contención de un líquido inflamable, que en grandes cantidades se esparce por el sitio industrial y se mezcla con el oxígeno del aire circundante. Cuando se conecta a una fuente de energía en el área donde se ha extendido la nube, por ejemplo, un arco eléctrico, la reacción de combustión puede comenzar y extenderse hasta que el combustible se agote por completo.

Después de que se enciende la mezcla, la llama (también llamada «zona de reacción») se propaga dentro de la mezcla de aire y combustible. Dependiendo de las condiciones, esta llama puede tener dos tipos Gráficos de reproducción :

  • Él Explosiónobtenido cuando la fuente de ignición es de baja potencia: la llama se propaga a una velocidad inferior a la del sonido.
  • Él explosiónque requiere una gran energía inicial: luego la llama se propaga a una velocidad supersónica y causa mucho más daño.
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Es posible que la llama inicialmente en el sistema de combustión haga la transición al sistema de detonación. después de acelerar. La aceleración de la llama puede deberse a muchos factores, incluido el nivel de turbulencia y la presencia deObstáculos en la zona de cría.

En este último caso, se pueden observar dos efectos. En primer lugar, las distorsiones del flujo alrededor de las obstrucciones conducen al «alargamiento» de la llama, como resultado de lo cual su superficie aumenta en un amplio rango. Además, generar vigilancia al nivel de los obstáculos que encuentra la llama provocará turbulencias, lo que aumenta la transferencia de masa y energía en el flujo. En aquellas áreas con altos niveles de turbulencia, las arrugas a pequeña escala aumentan el área total de la llama. Sin embargo, la velocidad de la llama depende directamente de su superficie. Como resultado, la presencia de obstrucciones en el área de propagación de la llama puede provocar su aceleración y un cambio rápido en el régimen de propagación de combustión a explosión, que es más violento.

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