Modelado de los parámetros térmicos y cinéticos para la caracterización de la reacción al fuego de materiales

Abstract

RESUMEN: Para caracterizar un material durante un proceso de descomposición térmica es necesario conocer las propiedades térmicas y cinéticas. Esta tesis propone una metodología que, aunando un método de optimización numérica y un modelo de simulación de fluidodinámica computacional, obtenga los parámetros cinéticos y térmicos de los materiales aproximando numéricamente de simultáneamente las curvas TGA y DSC experimentales obtenidas en los ensayos de laboratorio. La evaluación de ambas curvas llevó a obtener un conjunto de parámetros cinéticos y térmicos que permitió obtener una representación de la pirólisis más completa, evaluando la pérdida de masa y el balance de energía. Esta tesis recoge los resultados de la aproximación y las conclusiones del análisis. Una vez determinado el conjunto de parámetros, ese conjunto fue empleado para simular mediante un modelo CFD los ensayos de cono calorimétrico para diferentes flujos de calor. Los datos de las simulaciones fueron comparados con ensayos de laboratorio. En esta tesis se presentan los resultados de la comparación entre escalas y los efectos del cambio de escala.

ABSTRACT: To characterize a material during a thermal decomposition process it is necessary to know the thermal and kinetic properties. This dissertation proposes a methodology that, combining a numerical optimization method and a computational fluid dynamics simulation model, obtain the kinetic and thermal parameters of the materials by a numerical approach to TGA and DSC curves simultaneously obtained in laboratory tests. The evaluation of both curves led to obtain a set of kinetic and thermal parameters that allowed to obtain a more complete pyrolysis representation, assessing the mass loss and the energy. This thesis shows the results of the approach and the conclusions of the analysis. Once the set of parameters was determined, this set was used to simulate by a CFD model the cone calorimetric tests under several heat flows. The data of the simulations were compared with laboratory tests. This thesis presents the results of the comparison between scales and the effects of scaling.