Fluid Dynamics Analysis and Fire Evacuation through Computer Simulation: A Case Study

Authors

  • Cynthia Jordão de Oliveira Santos Polytechnic School of the University of Pernambuco (POLI/UPE), Benfica Street, 455 - Madalena, Recife – PE, 50720-001, Brazil.
  • Victor de Sá Alencar e Moraes Polytechnic School of the University of Pernambuco (POLI/UPE), Benfica Street, 455 - Madalena, Recife – PE, 50720-001, Brazil.
  • Bianca Vasconcelos Polytechnic School of the University of Pernambuco (POLI/UPE), Benfica Street, 455 - Madalena, Recife – PE, 50720-001, Brazil.

Keywords:

Fire protection, PyroSim, Pathfinder, Occupational safety and health

Abstract

Accidents caused by fires are harmful to both property and human life, causing most of the events to result in disasters. As an aid method for fire and panic protection and combat projects, fluid dynamics and building abandonment simulation software can be used, which can suggest re-dimensioning of accesses and active and passive protection systems, to mitigate structural damage and improve protection for users. In this context, the present research aimed to simulate the propagation of smoke and the abandonment of the Occupational Safety and Hygiene Laboratory (LSHT), using the PyroSim software, related to fluid dynamics analysis, and Pathfinder, related to evacuation dynamics. To this end, the research followed the following steps: literature review; 3D modeling of the LSHT, as well as the insertion of the materials present in the building, firing configurations, and then fire simulation through PyroSim; finally, the simulation of the evacuation of the occupants through the Pathfinder highest rate of thermal heat transfer through radiation. Regarding the results of computer program; and data analysis. The results show that during the 600s simulation, the smoke spread through all environments of the LSHT, reaching a temperature of 240.04ºC at the end of the simulation, with the evacuation simulator, it was verified that the individuals vacated the environments in only 36.5s. Regarding the results of the evacuation simulator, it was found that the individuals vacated the environments only 36.5s. Within the abandonment time, they have not reached levels that could compromise the survival of the occupants.

References

[1] ABDALA, M. M. Comparação das medidas de segurança contra incêndio exigidas para uma edificação com boate e agência bancária segundo o CPI (2001) e o CSCIP (2015). 101 p. Monografia (Graduação). Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão. 2015
[2] ANVISA, Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Segurança contra Incêndio em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde. Série: Tecnologia em serviços de saúde. Brasília, 1ª Edição, p. 146. 2014.
[3] BRAGA, G. C.; LISBOA NETO, J. P.; SALAZAR, H. de F. A temperatura e fluxo de calor em uma situação de incêndio e as consequências para os bombeiros. Brasília. Revista FLAMMAE. Recife, 2 (4), (2016) 1 – 28.
[4] BRAND, W.; MARZLUFT, A. Protective measures: guidelines and testing of fire protection systems for cable stays are needed. Bridge Design and Engineering. 81, (2015) 1 – 5.
[5] CAO, Y. Fire protection design of large-scale cold storehouse in modern logistics based on risk analysis and countermeasure. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. The 6th International Conference on Environmental Science and Civil Engineering. Guangxi, 455 (2020) 1 – 5.
[6] CORREIA, A. G. F. A. Desenvolvimento e implementação numérica de um modelo de análise de risco de incêndio urbano – Mariee edifícios administrativos, escolares, habitacionais, hospitalares e hoteleiros. (2014) 336p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto.
[7] COSTA NETO, M. L. da. Um estudo do fenômeno explosão e das ondas de choque utilizando a fluidodinâmica computacional. (2015) 121p. Dissertação (Mestrado). Universidade de Brasília.
[8] COSTA, S. S. S. de A. Análise de um sistema de desenfumagem para a atenuação do risco de incêndio. (2018) 101p. Dissertação (Mestrado). Instituto Superior de Engenharia de Lisboa.
[9] FIOCRUZ. (2019). Incêndio e fogo. http://www.fiocruz.br
/biosseguranca/Bis/virtual%20tour/hipertextos/up2/incendio.htm.
[10] ISB, Instituto Sprinkler Brasil. (2021). Estatíticas. https://sprinklerbrasil.
org.br/instituto-sprinkler-brasil/estatisticas
[11] KHAN, M. A.; CASHELL, K. A.; USMANI, A. S. Analysis of restrained composite perforated beams during fire using a hybrid simulation approach. 3” London, 146(3) (2020) 04020002-1 - 04020002-15. 2020.
[12] KIM, H.; HAN, J.; HAN, S. Analysis of evacuation simulation considering crowd density and the effect of a fallen person. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing. Daejeon, 10(12), (2019) 4869 – 4879.
[13] KOTSOVINOS, P.; ATALIOTI, A.; MCSWINEY, N.; LUGARESI, F.; REIN, G.; SADOWKI, A. J. Analysis of the thermomechanical response of structural cables subject to fire. Fire Technology. London, 56(2) (2020) 515 – 543.
[14] PRASETYA, A. Designing for Fire Safety and Ventilation in Warm Humid Climate, Case Study. Library Building of Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Indonesia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Indonésia, 436(1) (2020) 1 – 8.
[15] RIOS, F. da C. M. Um estudo das propriedades mecânicas do concreto submetido a elevadas temperaturas para dar suporte ao gerenciamento dos riscos de incêndios em edificações. (2018) 244p. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Pernambuco.
[16] ROMERO, M. L.; ALBERO, V.; ESPINÓS, A.; HOSPITALER, A. Fire design of slim-floor beams. Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. Berlin, 88(7) (2019) 665 – 674.
[17] ROTONDARO, I. F. ESTUDO DE CASO: Projeto de prevenção e combate ao incêndio e pânico do BH supermercados, em Três Pontas. (2018) 113p. Monografia (Graduação). Centro universitário do sul de Minas UNIS/MG.
[18] REBOLEDO, A.; SILVA, P. R. V.; CORDEIRO, T. A. Análise comportamental das cargas de incêndio em estruturas. 110p. Monografia (Graduação). Universidade Anhembi Morumbi. São Paulo. 2010.
[19] SANTOS, B.P.; ALBERTO, A.; LIMA. T. D. F. M.; CHARRUA-SANTOS, F.M. B. Indústria 4.0: Desafios E Oportunidades. Revista Produção e Desenvolvimento. 4(1), (2018), 111-124.
[20] SILVA, N. B. da S.; ALMEIDA, S. J. de C. Simulação computacional de incêndios em edificações. Campinas. XXVI Congresso de iniciação científica Unicamp. Anais [...]. Campinas (2018) 1p.
[21] SOUZA, K. B. de O. Compartimentação de edificações em caso de incêndio: uma análise computacional de legislações. (2019) 85p. Monografia (Graduação). Universidade do Vale do Taquari Curso de Engenharia Civil.
[22] VALASEK, L. The use of PyroSim graphical user interface for FDS simulation of a cinema fire. International Journal of Mathematics and Computers in Simulation. Eslováquia, 7(3), (2013), 258-267.
[23] WETZEL, T.; LANGE, J.; TICHELMANN, K. Zur Bemessung von Stahlstützenim Brandfall. Ernst & Sohn Verlag für Architektur und Technische Wissenschaften GmbH & Co. Berlin, 88(12), (2019), 1136 – 1143.
[24] ZABEU, L. J. L. Comportamento de estruturas de concreto de edifícios industriais compartimentados submetidos a situação de incêndio. 154 p. Dissertação (Mestrado) Universidade estadual de campinas faculdade de engenharia civil, arquitetura e urbanismo. Campinas. 2011.

Downloads

Published

2022-05-15

How to Cite

Santos, C. J. de O., Moraes, V. de S. A. e, & Vasconcelos, B. . (2022). Fluid Dynamics Analysis and Fire Evacuation through Computer Simulation: A Case Study. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences, 88(1), 26–41. Retrieved from https://asrjetsjournal.org/index.php/American_Scientific_Journal/article/view/7414

Issue

Vol. 88 No. 1 (2022)

Section

Articles

License

Authors who submit papers with this journal agree to the following terms.