Análisis numérico del sistema de ventilación en caso de incendios de un tramo de línea de metro mediante modelos híbridos 1D-3D

Abstract

El metro, siendo un modo de transporte esencial en áreas urbanas, presenta desafíos significativos de seguridad, particularmente en lo que respecta a incidentes de incendios. Incidentes históricos como el incendio del metro de Bakú en 1995 y el incendio del metro de Madrid en 2023 destacan la necesidad crítica de medidas de seguridad efectivas. Esta investigación se centra en comprender el comportamiento térmico y dinámico del fuego y el humo, examinando parámetros como la distribución de temperatura, la velocidad del aire y el desarrollo de la capa de humo. Empleando herramientas avanzadas de simulación como el Fire Dynamics Simulator (FDS), el estudio compara la modelización tradicional 3D con un enfoque híbrido 1D-3D, enfatizando la eficiencia computacional y la precisión de este último. Los hallazgos revelan conocimientos significativos sobre la propagación del calor y el humo, subrayando la importancia de los sistemas de ventilación optimizados. El modelo híbrido demuestra una reducción sustancial en los recursos computacionales mientras mantiene predicciones precisas, sugiriendo su viabilidad para simulaciones a gran escala en sistemas de metro. Esta investigación contribuye a mejorar la seguridad y eficiencia de las estrategias de respuesta ante emergencias en redes de transporte subterráneo.

The metro, being an essential mode of transportation in urban areas, poses significant safety challenges, particularly concerning fire incidents. Historical incidents such as the 1995 Baku metro fire and the 2023 Madrid metro fire highlight the critical need for effective safety measures. This research focuses on understanding the thermal and dynamic behaviour of fire and smoke, examining parameters such as temperature distribution, air velocity, and smoke layer development. By employing advanced simulation tools like Fire Dynamics Simulator (FDS), the study compares traditional 3D modelling with a hybrid 1D-3D approach, emphasizing the computational efficiency and precision of the latter. The findings reveal significant insights into the propagation of heat and smoke, underlining the importance of optimized ventilation systems. The hybrid model demonstrates a substantial reduction in computational resources while maintaining accurate predictions, suggesting its viability for large-scale simulations in metro systems. This research contributes to enhancing the safety and efficiency of emergency response strategies in underground transportation networks.