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Simulación numérica de la dispersión y ventilación de nubes de hidrógeno en caso de fuga dentro de un edificio industrial a gran escala

Autores: Yassin, Khaled; Kelm, Stephan; Reinecke, Ernst-Arndt

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulación numérica de la dispersión y ventilación de nubes de hidrógeno en caso de fuga dentro de un edificio industrial a gran escala


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Hidrógeno
Producción
Almacenamiento
Seguridad
Ventilación
Fuga

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
A medida que aumenta la atención sobre el uso del hidrógeno como un posible medio de almacenamiento de energía para la generación de electricidad y la movilidad, se debe considerar la seguridad en la producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno. Por ejemplo, las extremas propiedades físicas y químicas del hidrógeno y la amplia gama de concentraciones inflamables generan muchas preocupaciones sobre las medidas de seguridad actuales en el procesamiento de otros gases inflamables. La acumulación de nubes de hidrógeno en caso de fuga en espacios confinados puede llevar a alcanzar el límite inferior de inflamabilidad (LFL) del hidrógeno en cuestión de segundos si el hidrógeno no se evacua adecuadamente del espacio. En el Centro de Investigación de Jülich, se prevé que el hidrógeno mezclado con gas natural se utilice como combustible para el sistema de calefacción central del campus. En este trabajo, se simulan numéricamente la liberación, dispersión, formación y propagación de la nube de hidrógeno en caso de fuga de hidrógeno dentro del edificio de servicios centrales del campus utilizando los códigos CFD containmentFOAM basados en OpenFOAM. Además, se simulan diferentes escenarios de ventilación para investigar el comportamiento de la nube de hidrógeno. Los resultados muestran que ubicar las salidas de escape cerca del techo y de la fuente de fuga potencial puede ser la forma más efectiva de evacuar el hidrógeno de manera segura del edificio. Además, ubicar las salidas de escape cerca del techo puede disminuir el volumen de la nube combustible en más del 25% en comparación con las aberturas laterales muy por debajo del techo. También, las concentraciones de hidrógeno pueden alcanzar el LFL en caso de ventilación forzada inadecuada después de solo 8 segundos, mientras que no superan el 0.15% en el caso de ventilación natural bajo ciertas condiciones. Los resultados de este trabajo muestran el efecto significativo de ubicar las salidas de escape cerca del techo y la importancia de la ventilación natural para mitigar los efectos de las fugas de hidrógeno. El enfoque ilustrado en este estudio puede utilizarse para estudiar la dispersión de hidrógeno en edificios cerrados en caso de fuga y el diseño adecuado de las salidas de ventilación para espacios cerrados con sistemas de hidrógeno.

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