Fire is the most common phenomenon that characterizes major accidents that take place in both industrial establishments and in the transport of dangerous goods by road and rail. The formation of a fireball, with or without a BLEVE, is characterized by the strong emission of thermal radiation, capable of causing lethal damage and irreversible injuries to people located at a significant distance. Although the knowledge about this type of accident has improved substantially, are still occurring eventually, so it is necessary to develop proposals aimed at reducing the effects of their consequences.
This thesis has as main objective the development of new configuration factors between a fireball and a vulnerable target, considering the shadow effect of a third surface interposed between them. This approach defines a scenario of great practical utility, such as it is the implementation of physical barriers, not considered so far for the prediction of the consequences of major accidents of fireballs over their surroundings. In the literature review, no references has been found related with the raised hypothesis, so it will be in this research the first time they are published, for two particular cases: aboveground and elevated fireball.
A novel mathematical method has been developed to determine the configuration factor under the conditions described above, which provides accurate results with reduced execution time and computational cost. Moreover, mathematical equations have been derived, through a semi-analytical method, that allow an acceptable approximation of these factors.
The results of this research have allowed the development of a new mathematical model of dynamic fireball considering the shadow effect, whose m a in novelty is that the transitory regime of the fireball evolves through different regions in which the relative visibility can be total, partial and null.
Physical barrier design criteria are established to limit the effects of thermal radiation, which until now was limited to walls designed to withstand the shock wave and the hypothetical impact of fragments. It can be integrated into risk analysis methodologies related to land use planning.
In summary, this thesis provides knowledge and tools on an effect not considered so far
El incendio es el fenómeno más frecuente que caracteriza a los accidentes graves que tienen lugar tanto en establecimientos industriales como en el transporte de mercancías peligrosas por carretera y ferrocarril. La formación de una bola de fuego, aislada o como parte de una BLEVE, se caracteriza por la emisión de una intensa radiación térmica, capaz de causar daños letales e irreversibles a personas situadas a una distancia significativa. A pesar de que el conocimiento acerca de este tipo de accidente ha mejorado de forma sustancial, se siguen produciendo eventualmente, por lo que es necesario desarrollar propuestas encaminadas a reducir los efectos de sus consecuencias. Esta tesis tiene como objetivo principal el desarrollo de factores de configuración entre una bola de fuego y un receptor vulnerable, considerando el efecto sombra que ejerce una tercera superficie interpuesta entre ambos. Este planteamiento define un escenario de gran utilidad práctica, como es la implantación de barreras físicas, no considerado hasta el momento para la predicción de las consecuencias de accidentes graves con bolas de fuego sobre su entorno próximo. No se han encontrado en la bibliografía factores de configuración para la hipótesis planteada, por lo que será en esta tesis la primera vez que se publiquen, para dos casos particulares: de bola de fuego a ras de suelo y elevada. Se ha desarrollado un método matemático propio para determinar el factor de configuración en las condiciones descritas anteriormente, que proporciona unos resultados de gran precisión, con reducido tiempo de ejecución y coste computacional. También se han obtenido ecuaciones matemáticas, a través de un método semi-analítico, que permiten realizar una aproximación aceptable de dichos factores. Los resultados de esta investigación han permitido desarrollar un nuevo modelo matemático de bola de fuego dinámica considerando el efecto sombra, cuya principal novedad es que el régimen transitorio de la bola de fuego evoluciona a través de diferentes regiones en las que la visibilidad relativa puede ser nula, parcial y total. Se establecen criterios de diseño de barreras físicas para limitar los efectos de la radiación térmica, conocimiento que hasta el momento se limitaba a muros diseñados para resistir la onda de choque y el hipotético impacto de fragmentos. Puede integrarse en metodologías de análisis del riesgo relacionadas con la planificación del uso del suelo. En síntesis, esta tesis proporciona conocimientos y herramientas sobre un efecto no considerado hasta el momento
