Descificación de garajes mediante ventilación forzada

1. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
DESCLASIFICACIÓN DE GARAJES MEDIANTE
DISPOSITIVOS DE VENTILACIÓN FORZADA
CRASH TEST DE HOMOLOGACIÓN 2
IMPACTO FRONTAL 2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 3
CÁLCULO DEL CAUDAL MÍNIMO TEÓRICO DE VENTILACIÓN NECESARIO
PARA DILUIR UN ESCAPE. 5
VOLUMEN TEÓRICO, VZ , DE ATMÓSFERA POTENCIALMENTE EXPLOSIVA
ALREDEDOR DE LA FUENTE DE ESCAPE. 6

2. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
Crash test de homologación
Desde hace algunos años, es obligatorio que los nuevos vehículos, antes de
recibir la autorización para su comercialización, sean sometidos a pruebas de
impacto que simulan un accidente, con el fin de evaluar en conjunto el
comportamiento del vehículo y las posibles lesiones que pudieran sufrir los
ocupantes del mismo.
Estas pruebas son conocidas como crash test. Su objetivo no es otro que
asegurar que los vehículos que se fabrican y salen al mercado son lo
suficientemente seguros para sus ocupantes y que, en caso de accidente, se
minimice el riesgo de lesiones.
Los objetivos de este ensayo son asegurar que el vehículo, después de sufrir
una colisión frontal, permite evacuar satisfactoriamente a los pasajeros de su
interior y que éstos no sufran lesiones irreparables en las zonas vitales del
cuerpo. Por el momento, sólo son obligatorios para la categoría M1 (transporte
de personas hasta 9 plazas).
Impacto frontal
Regulado por la directiva europea 96/27/CE, el impacto se realiza con dos
maniquíes o dummies en los asientos delanteros -con los correspondientes
sistemas de retención-, dotados de sensores para medir las fuerzas y
aceleraciones a que se ven sometidas en un impacto diversas partes del
cuerpo: cabeza, cuello, tórax, fémur y tibia.
El vehículo es lanzado contra un muro, de, al menos, 70 Tm, dotado de una
estructura deformable de aluminio con una configuración de panal, a una
velocidad de 56 Km/h, e impacta sobre el 40% de su superficie frontal, en el
lado del conductor.

3. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
Los requisitos que debe superar el vehículo y los maniquíes en el impacto
frontal son:
• El desplazamiento del volante no será superior a 50 mm hacia arriba ni a
100 mm hacia atrás.
• No deberá abrirse puerta alguna ni accionarse los sistemas de bloqueo
de las puertas delanteras.
• Después de la colisión, debe abrirse, sin empleo de herramientas, al
menos una puerta por fila y poderse liberar a los maniquíes de sus
dispositivos de retención, aplicando una fuerza máxima de 60 N sobre l
mando de apertura, así como extraerlos del interior sin ajustar los
asientos.
• Sólo se permitirán pequeñas fugas de combustible (05, gr/s).
• Los movimientos de flexión sobre el cuello, la compresión sobre el tórax,
el fémur, la tibia y el desplazamiento de la articulación de la rodilla no
superarán unas medidas establecidas.
Planteamiento del problema.
Para desclasificar un garaje deberemos de partir de unas suposiciones lógicas,
basadas en los datos de los que disponemos.
La propia norma 60079 en su punto 1.1, apartado d) excluye de su aplicación:
“Situaciones catastróficas que superen el concepto de normalidad tratado en
esta norma”
De esta forma las tasas de escape provenientes de los vehículos estacionados
en un garaje las clasificaremos como grado de escape secundario. Según la
citada norma el grado de escape secundario corresponde a: “Es un escape que
no se prevé en funcionamiento normal y si se produce es probable que ocurra
infrecuentemente y en períodos de corta duración.”

4. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
Como tasa de escape tomaremos la del apartado anterior, ya que las
velocidades que se pueden desarrollar en un garaje serán siempre inferiores a
los 56 Km/h prescritos en el ensayo de la directiva 96/27/CE.
En cualquier caso, la tasa de escape vista en el apartado anterior, y exigida en
los test de impacto frontal (0,5 gr/s), y para los cálculos y suposiciones
contenidas en este estudio la multiplicaremos por un factor de seguridad de 10,
de forma que la tasa de escape máxima considerada será de 5 gr/s. Este factor
de seguridad puede incluir el caso de que los vehículos estacionados en el
garaje sean antiguos, y no les haya sido la aplicación la directiva 96/27/CE o
incluso cabría interpretarlo como que se cubriría el improbable caso de una
colisión múltiple de hasta 10 vehículos en el garaje.
En cuanto a la temperatura de referencia para realizar los cálculos, debemos
de considerar que esta es tanto más desfavorable cuanta más alta la
consideremos. Teniendo en cuenta que en las zonas más cálidas de España,
en verano no es difícil encontrar temperaturas ambiente en el interior de
edificios sin climatizar (caso de los garajes), en este estudio consideraremos
una temperatura de 35 ºC o lo que es lo mismo de 308 ºK.
La gasolina es una mezcla de hidrocarburos que forma gases del grupo IIA y
grupo de temperatura T3, con un límite inferior de explosividad (LIE) de 1,6 %
en volumen de aire y de 6 % de límite superior de explosividad (LSE). Como
LIE, tomando de tabla de la página 49 de la norma UNE 60079-10:1996
usaremos la cifra de 0,022 Kg / m3
.
Para la obtención de valores tabulados, supondremos que el garaje que vamos
a desclasificar es de 500 m2
en planta. A esta suposición tendríamos que
aplicarle los considerandos anteriores, es decir que los cálculos efectuados en
este estudio sería para un garaje de 500 m2
en planta en el que podrían

5. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
producirse hasta 10 colisiones simultáneas de vehículos con una velocidad de
hasta 56 Km/h para que el sistema de ventilación fuese válido.
Cálculo del caudal mínimo teórico de ventilación
necesario para diluir un escape.
Tomando de la norma UNE 60079-10:1996, el volumen mínimo teórico para
diluir un escape dado de sustancia inflamable hasta una concentración por
debajo del límite inferior de explosión se puede calcular por la fórmula:
( )
( )
293
/
/ max
min
T
x
KxLIE
dtdG
dtdV =
donde:
• (dV/dt)mín. es el caudal mínimo en volumen de aire fresco. (Volumen por
unidad de tiempo m3
/s);
• (dG/dt)máx es la tasa máxima de escape de la fuente (Masa por unidad de
tiempo, kg/s) = 5 10-3
Kg/s
• LIE es el límite inferior de explosión (masa por unidad de volumen,
kg/s)= 0,022 Kg/m3
.
• k es un factor de seguridad aplicado al LIE, normalmente:
• k = 0, 25 (grados de escape continuo y primario) y
• k = 0, 5 (grado de escape secundario);
• T es la temperatura ambiente (en grados Kelvin).= 308 ºK
El concepto del caudal mínimo teórico debe ser bien entendido. Nuestro caudal
de ventilación debe ser superior siempre a este mínimo teórico, ya que es el
parámetro de referencia.

6. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
Con las consideraciones de citadas en los puntos anteriores resulta un volumen
mínimo teórico de:
( ) hmsmdtdV /728.1/48,0/ 33
min ==
Si dividimos esta cifra entre los metros cuadrados que estamos considerando
(500 m2
), el ratio de caudal es de 3,46 m3
/h m2
. Si tomamos en consideración
los parámetros recomendados por el anterior Reglamento Electrotécnico de
Baja Tensión (15 m3
/h m2
), vemos que son ampliamente suficientes.
Volumen teórico, Vz , de atmósfera potencialmente
explosiva alrededor de la fuente de escape.
el volumen teórico, Vz , de atmósfera potencialmente explosiva alrededor de la
fuente de escape puede calcularse usando la siguiente fórmula.
( )
C
dtdVfx
Vz
min/
=
• C es el número de renovaciones de aire fresco por unidad de tiempo (s-
1
).
• f expresa la eficacia de la ventilación en la dilución de la atmósfera
explosiva con un valor que va de f = 1 (Situación ideal) a f = 5
(circulación de aire con dificultades debido a los obstáculos).
Tomando el criterio del anterior Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en
el que se citaba un ratio de 15 m3
/h m2
, el caudal instalado C, sería:
13
2
32
106,1
5,2500
/3600//15500 −−
== sx
mxm
shhmxm
C

7. Autor: Eduardo Arcos
Experto de Alfa Desarrollo de Sistemas, S.L.
El caudal anterior se ha calculado tomando la altura del garaje de 2,5 m.
Para calcular Vz realizaremos dos supuestos:
F = 1. Ventilación perfecta con superficies diáfanas
Vz = 0,48 / 1,6 10-3
= 300 m3
Dividiendo por la superficie del garaje que hemos considerado, obtendremos la
altura del volumen clasificado:
H = 300 / 500 = 0,60 m
F= 2,5. Ventilación intermedia con circulación de aire con dificultades debido a
columnas y vehículos
Vz = (2,5 x 0,48) / 1,6 10-3
= 750 m3
Dividiendo por la superficie del garaje que hemos considerado, obtendremos la
altura del volumen clasificado:
H = 750 / 500 = 1,50 m
Si recordamos, estos valores son los prescritos por el antiguo Reglamento
Electrotécnico de Baja Tensión como límite del volumen peligroso (0,60 m) y
límite para colocar mecanismos (1,50 m).
Fecha: 15 de marzo de 2004