Impacte d’incendis forestals en infraestructures de GLP: modelització i simulació dels dolls de foc

Direcció

Joaquim Casal i Fàbrega
Institut d'Estudis Catalans - Centre d’Estudis del Risc Tecnològic (CERTEC)

Col·laboradors: 

Eulàlia Planas i Cuchi, Centre d’Estudis del Risc Tecnològic (CERTEC), UPC
Elsa Pastor i Ferrer, Centre d’Estudis del Risc Tecnològic (CERTEC), UPC
Vahid Foroughi (doctorand), Centre d’Estudis del Risc Tecnològic (CERTEC), UPC
 
Síntesi

Els incendis en la interfície urbana-forestal (IUF), aquells que afecten zones en les quals les edificacions i les infraestructures entren en contacte amb la forest, són un problema creixent a l’Europa Mediterrània, amb conseqüències ambientals, socials i econòmiques de gran magnitud. 

 
La problemàtica associada als incendis en la IUF apareix a diferents escales: la macroescala o escala de paisatge, la mesoescala o escala d’urbanització i la microescala o escala de parcel·la. És a la microescala on ocorren els fenòmens concrets que amenacen persones i béns i on cal prendre accions de prevenció als voltants més immediats dels habitatges. La microescala està caracteritzada per la presència de tot tipus de combustibles al voltant dels habitatges (vegetació ornamental, material d’emmagatzematge, residus domèstics, combustibles residencials),. de risc mal caracteritzat i sovint subestimat per la població. 
 
Cal assenyalar concretament el risc associat als dipòsits d’emmagatzematge de combustible. En zones d’IUF s’hi poden veure sovint dipòsits de gas liquat del petroli (GLP-propà) que donen servei a habitatges familiars. Aquestes instal·lacions es poden veure sotmeses al risc d’incendi i d’explosió (dolls de foc, BLEVE-bola de foc) en cas d’incendi forestal, sobretot en aquells casos en què els buits de reglamentació permeten una exposició molt propera a flames provinents de combustible vegetal.
 
El programa de recerca internacional ha caracteritzat el risc associat a la presència de dipòsits de propà a la IUF amb la finalitat última d’aconseguir comunitats més informades, amb més resiliència i, en definitiva, més segures en cas d’incendis forestals. 
 
L’equip investigador ha treballat per: 
Quantificar la incidència d’escenaris de risc d’incendi i explosió de tancs de GLP a la IUF als Països Catalans.
Caracteritzar la combustibilitat a escala real de les espècies arbustives i arbòries més freqüents en escenaris de risc.
Analitzar l’efecte de la radiació i el contacte directe de les flames sobre els dipòsits de GLP i les eventuals mesures de seguretat a implementar per a disminuir el risc.
Elaborar un document que serveixi com a guia de mesures de prevenció per difondre entre els tècnics de prevenció d’incendis de les administracions competents i entre la població vulnerable.
Redactar un document explicitant les mesures addicionals de seguretat que convindria adoptar per a disminuir el risc en aquestes instal·lacions. 
 
La col·laboració internacional de la primera etapa s’ha dut a terme amb dos grups de recerca de renom a França i a Itàlia, amb qui s’han fomentat sinergies i s’han compartit lliçons apreses. 
 
En aquesta segona etapa, el projecte de recerca té per objectiu acabar i completar la recerca efectuada en els projectes ja desenvolupats en 2018 (PRO2018-SO3-CASAL) i 2019 (PR2019-SO3-CASAL), realitzant la modelització i simulació dels dolls de foc i dels seus efectes sobre equipaments. Es durà a terme com a continuació del projecte internacional WUIEVIEW de la Comissió Europea i en col·laboració amb la Universitat de Waterloo (Canadà).
 
Un cas especial dels efectes potencials dels incendis en la interfície urbana-forestal (IUF) és el del risc associat a la presència de dipòsits d’emmagatzematge de combustible, sovint gas liquat de petroli (GLP: propà, butà) que donen servei a habitatges unifamiliars o a urbanitzacions. Aquests equipaments poden estar sotmesos al risc d’incendi i explosió (doll de foc, BLEVE-bola de foc) en cas d’incendi forestal, amb un risc molt alt sobre una àrea sovint poblada.
 
L’objectiu del projecte és molt concret: completar el tractament i anàlisi de les dades experimentals i efectuar la modelització i la simulació computacional dels dolls de foc i del seus efectes potencials sobre canonades i dipòsits de GLP.
 
L’experimentació duta a terme en els dos projectes anteriors ha posat de manifest el rapidíssim increment de la temperatura d’una superfície metàl·lica (canonada, dipòsit) sotmesa al contacte directe d’un doll de foc, amb el consegüent risc associat. Els resultats obtinguts han de permetre quantificar aquest risc, avaluar l’eficàcia de les mesures de seguretat habituals i, en cas necessari, proposar-ne la millora.
 
L’equip de treball té una sòlida experiència en l’estudi dels incendis en les seves diverses modalitats i en l’avaluació del risc. Una part de la recerca es durà a terme, dirigida pel CERTEC, en col·laboració amb el Fire Research Group de la Universitat de Waterloo (Canadà).
 
 
Abstract 
 
Wildland-Urban Interface (WUI) fires, represent a growing problem in the Southern Europe. Among other aspects, vulnerability of WUI is due to the presence at home-owner scale of all sorts of fuels jeopardizing structures whose hazard is poorly characterized and disregarded by residents. It has to be highlighted the hazard associated with domestic LPG (liquefied petroleum gas) storage tanks. These tanks and the associated piping can be seriously damaged by a fire, particularly in those cases where there is a very close exposure to flames coming from nearby fuels. A specific case is the possible failure of a pipe, originating a jet fire impinging on other pipes or on the tank. The project studies this phenomenon. In such a situation, very high heat fluxes imply a quick heating of the pipe or tank wall, with temperatures up to 600 ºC reached in 2.5 min. The target of the project is the analysis of the experimental data (propane jet fires of different sizes impinging on a pipe), and the mathematical modelling and the computational simulation of the jet fires and their effects on LPG pipes and tanks. Possible additional safety measures will be also studied. 
 

 

Paraules clau

Incendis forestals, dolls de foc, dipòsits GLP, interfície urbana-forestal.

 

Inici del projecte

2021 -

 

Antecedents

Els danys i pèrdues originats pels incendis amb afectació a la zona urbana-forestal han augmentat en els darrers anys, amb conseqüències sovint dramàtiques -víctimes mortals, cases destruïdes- al Canadà, Portugal i Califòrnia, així com als Països Catalans, el Sud de França, Itàlia i Grècia. El risc associat a aquests incendis augmenta per la presència de determinades infraestructures, entre les que destaquen els dipòsits de gas liquat de petroli (GLP, propà, o butà).

 
El Centre d’Estudis del Risc Tecnològic (CERTEC) porta més de vint anys treballant en l’estudi del risc associat als diversos tipus de foc (de bassa, de doll, de flamarada) i d’incendis (forestals, d’hidrocarburs). En el cas concret dels incendis en la interfície urbana-forestal ha dut a terme diversos projectes internacionals, així com els ja esmentats PRO2018-SO3-CASAL i PR2019-SO3-CASAL.
 
Un dels aspectes en què s’ha aprofundit en aquests darrers projectes ha estat en l’anàlisi dels dolls de foc, molt perillosos però menys coneguts que els altres tipus de foc.  S’ha dut a terme un intens i molt interessant treball experimental, que ha posat de manifest els grans fluxos calorífics i l’elevat risc associat als mateixos en cas de
contacte de les flames amb un determinat equipament. El present projecte té per objectiu completar l’explotació de les dades experimentals sobre dolls de foc de propà i els seus efectes en incidir les flames sobre la paret d’un equip, canonada o dipòsit, treball experimental realitzat en els dos projectes concedits anteriorment per l’Institut d’Estudis Catalans.
 
Els objectius específics plantejats en aquest projecte per a l’any 2021 són els següents:
1. Desenvolupar el model matemàtic dels dolls de foc.
2. Dur a terme la simulació (CFD) del comportament dels dolls de foc i de la seva
acció en el cas de contacte de les flames amb la paret d’un equip.
3. Proposar possibles mesures addicionals que podrien augmentar la seguretat d’aquests equips.
 

 

Resultats

Els resultats seran presentats en un informe i es publicaran també en revistes i/o congressos internacionals. 

 

Articles publicats i acceptats:
 
Foroughi, V.; Cavini, A.; Palacios, A.; Albó, K.; Àgueda, A.; Pastor, E.; Casal, J. “Domino effect by jet fire impingement in pipelines”. Chemical Engineering Transactions, 75, 1-6, 2019.
 
Foroughi, V., Palacios, A., Àgueda, A., Mata, C., Pastor, E., Casal, J. “Thermal effects of a sònic jet fire impingement on a pipe”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 71, 1-9, 104449, 2021.
 
Foroughi, V.; Palacios, A.; Pastor, E.; Casal, J. “The effects of jet fire flames impingement”. European Meeting on Chemical Industry and Environment 2021 (acceptat).
 

 

Més informació

 

 

 

 

 

Secció de Ciències i Tecnologia

Àrea geogràfica


Pàgines Web

 

 

 

 

 

 

 

Institut d'Estudis Catalans. Carrer del Carme, 47; 08001 Barcelona.
Telèfon +34 932 701 620. Fax +34 932 701 180. informacio@iec.cat - Informació legal


Amb el suport de

Departament d’Empresa i Coneixement de la Generalitat de Catalunya Departament de Cultura de la Generalitat de Catalunya

i la col·laboració de

Departament de Justícia Ministerio de Ciencia e Innovación        Ministerio de Educación, Cultura y Deporte

Inici

Institució

Recerca

 

Llengua

 

Publicacions

Arxiu

Serveis

Serveis lingüístics

Transparència