Simulación numérica con MATLAB y modelos Probit para calcular las consecuencias por daño pulmonar de explosiones en calderas

• Ricardo A. Morales-Vargas ^[1]
  1. [1] Universidad de Costa Rica

     Universidad de Costa Rica

     Hospital, Costa Rica

     
• Localización: Tecnología en Marcha, ISSN 0379-3982, ISSN-e 2215-3241, Vol. 38, Nº. 1, 2025, págs. 44-58
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Numerical simulation with MATLAB and Probit models to calculate the consequences due to lung damage from boiler explosions
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Las explosiones de calderas generan graves daños en instalaciones de trabajo así como lesiones a los operadores, que pueden ir desde quemaduras y laceraciones hasta la muerte, con altos costes económicos para las empresas usuarias. En entornos industriales como institucionales, la principal causa de las explosiones de las calderas es el bajo nivel de agua, generándose sobrecalentamiento de los tubos de las calderas, vaporización repentina, aumento de la presión y fallas catastróficas. A pesar de estos riesgos, existen escasas herramientas computacionales para calcular sus consecuencias. Prevenir este tipo de accidentes es fundamental en la industria, comercio y servicios ya que éstos deben ser intrínsecamente seguros para cumplir su misión económica y humanitaria, respectivamente. Este artículo revisa los requisitos técnicos para el funcionamiento seguro de las calderas centrándose en la ubicación correcta y el distanciamiento de la sala de calderas para minimizar el efecto dominó y lesiones humanas. Se desarrolló un script y código compilado en el entorno MATLAB® para calcular la sobrepresión máxima resultante en función de la distancia, con parámetros ingresados por el usuario para una variedad de calderas y condiciones de explosión. El daño de la onda de choque se estimó mediante cálculos Probit considerando el daño pulmonar, para facilitar el análisis y recomendar la ubicación ideal o mejorada de la sala o compartimento de calderas. Se concluye que la normativa deba incluir un análisis obligatorio de consecuencias, utilizando modelos numéricos para guiar la distribución de las plantas y proteger a los trabajadores y vecinos ante las explosiones.

  • English

    Boiler explosions around the world cause serious damage to work facilities as well as injuries to operators, which can range from burns and lacerations to death, with high economic costs for user companies. In industrial and institutional environments, the main cause of boiler explosions is low water level, which causes boiler tube overheating, sudden vaporization, pressure rise, and catastrophic failure. Despite these risks, there are few computational tools to calculate their consequences. Preventing this type of accident is essential in industry and commerce, as well as the service sectors since these must be intrinsically safe to fulfill their economic and humanitarian mission, respectively. This article reviews the technical requirements for safe operation of boilers focusing on correct location and distancing from the boiler room to minimize the domino effect and human injuries. The author developed a script and compiled code in the MATLAB® environment to calculate the resulting maximum overpressure as a function of distance, with user-entered parameters for a variety of boilers and explosion conditions. Shock wave damage was estimated using Probit calculations considering lung damage, to facilitate analysis and recommend the ideal or improved location of the boiler room or compartment. It is concluded that regulations must include a mandatory analysis of consequences, using similar or more elaborate numerical models, to guide the distribution of plants and protect workers and neighbors from explosion overpressure effects.