Simulación de Explosiones en Altura sobre Tanques de Almacenamiento de Combustible Utilizando OpenFOAM
DOI:
https://doi.org/10.70567/mc.v42.ocsid8335Palabras clave:
blast wave, tanques de almacenamiento, OpenFOAM, explosión en alturaResumen
Las fallas en tanques atmosféricos son un problema crítico en la industria petrolera, frecuentemente causadas por sobrepresiones debido a su vulnerabilidad estructural. Aunque raramente provocan lesiones, generan importantes pérdidas materiales e interrupciones operativas. Este trabajo analiza la interacción entre ondas de explosión y tanques, enfocándose en el efecto de la altura de detonación. Mediante simulaciones con rhoCentralFoam en OpenFOAM, se modelaron explosiones esféricas a diferentes alturas (distancia horizontal constante), considerando la energía liberada como puntual/lineal e instantánea. Se omitieron reacciones químicas para eficiencia computacional, usando aire como único fluido. Los resultados muestran que explosiones elevadas producen dinámicas complejas (ej. formación de pierna de Mach) y sobrepresiones localizadas, revelando limitaciones en los métodos de diseño actuales. El estudio provee bases para mejorar normas de seguridad y estrategias de refuerzo estructural, ofreciendo una metodología innovadora para analizar interacciones explosión-estructura en la industria.
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. y Ameijeiras M.P. Plastic buckling of oil storage tanks under blast loads. En Structures, volumen 53, páginas 361-372. Elsevier, 2023. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2023.04.057
Godoy L.A. y Flores F.G. Imperfection sensitivity to elastic buckling of wind loaded open cylindrical tanks. Structural Engineering and Mechanics, 13(5):533-542, 2002. https://doi.org/10.12989/sem.2002.13.5.533
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
Karlos V. y Solomos G. Calculation of blast loads for application to structural components. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 5, 2013.
Kinney G. y Graham K. Explosive Shocks in Air. Springer Berlin Heidelberg, 2013. ISBN 9783642866821.
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
Shirbhate P. y Goel M. A critical review of blast wave parameters and approaches for blast load mitigation. Archives of Computational Methods in Engineering, 28(3):1713-1730, 2021. https://doi.org/10.1007/s11831-020-09436-y
Tauseef S., Abbasi T., Pompapathi V., y Abbasi S. Case studies of 28 major accidents of fires/ explosions in storage tank farms in the backdrop of available codes/standards/models for safely configuring such tank farms. Process Safety and Environmental Protection, 120:331-338, 2018. https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.09.017
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.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Asociación Argentina de Mecánica Computacional
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Esta publicación es de acceso abierto diamante, sin ningún tipo de costo para los autores ni los lectores.
Solo se publicarán aquellos trabajos que han sido aceptados para su publicación y han sido presentados en el congreso de AMCA.
