Estudio de simulación numérica de fugas y explosiones de hidrógeno en autobuses de pila de combustible de hidrógeno

Área de la Ciencia:

• Ingeniería
• Ingeniería Química
• Ingeniería de seguridad

Sus antecedentes:

• Los autobuses de pila de combustible de hidrógeno ofrecen una alternativa sostenible para el transporte público.
• Garantizar la seguridad de los sistemas de hidrógeno, especialmente en lo que respecta a los riesgos de fugas y explosiones, es fundamental para su adopción generalizada.

Objetivo del estudio:

• Investigar los problemas de seguridad asociados con fugas y explosiones de hidrógeno en autobuses de pila de combustible de hidrógeno.
• Analizar los patrones de difusión de hidrógeno dentro de la cabina de pasajeros en diversos escenarios de fugas.
• Evaluar los riesgos térmicos y de sobrepresión resultantes de la ignición con hidrógeno.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para modelar la difusión de hidrógeno y la dinámica de explosión.
• Las simulaciones consideraron diferentes posiciones de fuga y caudales dentro de la cabina del autobús.
• Se analizaron los efectos del tiempo de ignición y la ubicación de la fuente en la propagación del peligro.

Principales resultados:

• Se identificó una capa estratificada de concentración constante de hidrógeno en la parte superior de la cabina.
• La fuga cerca de la pared trasera resultó en las concentraciones más altas de hidrógeno.
• Las velocidades de flujo más altas aceleraron la propagación de las concentraciones de hidrógeno inflamables.
• Las simulaciones de ignición indicaron rápidos aumentos de presión interna y explosiones secundarias externas.
• Se encontró que los peligros térmicos eran más significativos que los peligros de sobrepresión.
• Las llamas encendidas por la parte trasera presentaban el rango de peligro de altas temperaturas más lejano (10,88 m).

Conclusiones:

• Los hallazgos proporcionan información crítica sobre el comportamiento del hidrógeno en espacios confinados como las cabinas de los autobuses.
• El estudio sirve de guía para la evaluación de riesgos y la planificación de respuestas de emergencia para los autobuses de pila de combustible de hidrógeno.
• Los resultados contribuyen al desarrollo de protocolos de seguridad sólidos para un transporte público más seguro utilizando energía de hidrógeno.