Validación del Solver rhoCentralFoam para Predecir Cargas sobre Tanques de Almacenamiento de Combustibles Debido a Explosiones
DOI:
https://doi.org/10.70567/mc.v42.ocsid8336Palabras clave:
blast wave, explosión, OpenFOAM, tanque de almacenamientoResumen
Este trabajo valida el uso del esquema numérico Kurganov-Noelle-Petrova (KNP) en el solver rhoCentralFoam de OpenFOAM para simular ondas de explosión y su interacción con tanques de almacenamiento. El modelo emplea una aproximación simplificada de liberación instantánea de energía en geometrías esféricas o cilíndricas, prescindiendo de reacciones químicas y considerando solo aire. Esta simplificación ofrece grandes ventajas computacionales, reduciendo la complejidad numérica mientras mantiene la precisión en los parámetros clave de la onda de choque. La validación se realizó comparando los resultados con soluciones analíticas (teoría de Sedov), directrices empíricas y datos experimentales. Los resultados demuestran que el esquema captura con alta precisión las sobrepresiones (error < 10%), los tiempos de llegada (error < 5%) y fenómenos complejos como las reflexiones de Mach. El estudio confirma que el método KNP es una herramienta robusta y fiable para el análisis de riesgos y evaluaciones de seguridad en instalaciones industriales, destacando la crucial importancia de considerar los efectos tridimensionales para mejorar los estándares de protección.
Citas
Baker W.E., Cox P., Kulesz J., Strehlow R., y Westine P. Explosion hazards and evaluation. Elsevier, 2012.
Ben-Dor G. Shock wave reflection phenomena, volumen 2. Springer, 2007.
Duong D.H., Hanus J.L., Bouazaoui L., Pennetier O., Moriceau J., Prod'homme G., y Reimeringer M. Response of a tank under blast loading-part i: experimental characterisation of blast loading arising from a gas explosion. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 16(9):1023-1041, 2012. https//doi.org/10.1080/19648189.2012.699741
Ferziger J., Peri'c M., y Street R. Computational Methods for Fluid Dynamics. Springer International Publishing, 2019. ISBN 9783319996912. https//doi.org/10.1007/978-3-319-99693-6
Godoy L.A., Elaskar S.A., Francisca F.M., Montoro M.A., Jaca R.C., Espinosa S.N., y Ameijeiras M.P. Efectos de desastres naturales y accidentes sobre infraestructura y medio físico en sistemas de almacenamiento y transporte de petróleo. Revista de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 6(2):21-34, 2019.
Greenshields C.J., Weller H.G., Gasparini L., y Reese J.M. Implementation of semi-discrete, non-staggered central schemes in a colocated, polyhedral, finite volume framework, for highspeed viscous flows. International journal for numerical methods in fluids, 63(1):1-21, 2010. https//doi.org/10.1002/fld.2069
Gutiérrez Marcantoni L.F., Elaskar S., Tamagno J., Saldía J., y Krause G. An assessment of the openfoam implementation of the knp scheme to simulate strong explosions. Shock Waves, 31(2):193-202, 2021. https//doi.org/10.1007/s00193-021-01008-8
Jasak H. Openfoam: Open source cfd in research and industry. International journal of naval architecture and ocean engineering, 1(2):89-94, 2009. https//doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0011
Karlos V. y Solomos G. Calculation of blast loads for application to structural components. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 5, 2013.
Kletz T. y Amyotte P. What Went Wrong?: Case Histories of Process Plant Disasters and How They Could Have Been Avoided. Butterworth-Heinemann, 2019. ISBN 9780128105405.
Monaldi L., Elaskar S.A., y Marcantoni L.F.G. Efecto de la viscosidad en la reflexión de ondas de choques cilíndricas sobre paredes planas empleando openfoam. Mecánica Computacional, 40(10):443-452, 2023.
Monaldi L., Gutierrez Marcantoni F., y Elaskar S. Parametric study of explosion height effects on blast loading characteristics for cylindrical storage tanks using cfd. Process Safety and Environmental Protection, (in press), 2025. https//doi.org/10.1016/j.psep.2025.107782
Monaldi L., Gutiérrez Marcantoni L.F., y Elaskar S. Openfoamtm simulation of the shock wave reflection in unsteady flow. Symmetry, 14(10):2048, 2022. https//doi.org/10.3390/sym14102048
Roh T., Lee Y., Lee W., y Yoh J. Understanding the effects of blast loads on open spaces and enclosed structures in simulations and experiments. Shock Waves, 30(7):843-854, 2020. https//doi.org/10.1007/s00193-020-00956-x
Sedov L. Similarity and Dimensional Methods in Mechanics. CRC Press, 2018. ISBN 9781351416566. https//doi.org/10.1201/9780203739730
Tamagno J., Elaskar S., Gutiérrez Marcantoni L.F., Saldía J.P., y Bruel P. Un análisis aproximado de la burbuja explosiva generada por liberación instantánea de energía. En 2020 IEEE Congreso Bienal de Argentina (ARGENCON), páginas 1-7. IEEE, 2020. https//doi.org/10.1109/ARGENCON49523.2020.9505444
Taveau J. Explosion of fixed roof atmospheric storage tanks, part 1: Background and review of case histories. Process Safety Progress, 30(4):381-392, 2011. https//doi.org/10.1002/prs.10459
UFC-340-02. Unified facilities criteria (ufc-340-02), structures to resist the effects of accidental explosions. Department of Defense, United State of America, 2008.
Whitham G. Linear and Nonlinear Waves. Pure and Applied Mathematics: A Wiley Series of Texts, Monographs and Tracts. Wiley, 2011. ISBN 9781118031209.
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