Ingeniería de la extracción de humos en un centro de datos.

Incendio & extracción de humos: la estrategia adecuada para las salas IT

El incendio en un entorno técnico ventilado: un enfoque específico

EOLIOS recibió el encargo de un estudio de extracción de humos de un centro de datos de alta densidad, donde los riesgos ligados al incendio no podían tratarse con un enfoque convencional. El hall analizado, representativo de las demás salas del edificio, está diseñado para alojar unos 400 bastidores informáticos, es decir una carga térmica total de más de 4 MW, disipada íntegramente por un sistema de refrigeración por aire impulsado en la galería técnica.

Este nivel de potencia, unido a la densidad de la implantación, implica una fuerte concentración de materiales combustibles, de fuentes de calor y de circulación de aire, en un espacio a la vez compartimentado y altamente técnico.

Garantizar la seguridad de los bomberos: estudio de la sostenibilidad

A diferencia de un edificio abierto al público, el edificio no tiene vocación de estar ocupado permanentemente. Sin embargo, la reglamentación de seguridad aplicable exige garantizar condiciones sostenibles para las operaciones de lucha contra el incendio, en particular en términos de visibilidad, de temperatura y de radiación térmica.

Esta exigencia se aplica en ausencia de extracción de humos de activación automática: la activación sigue siendo voluntaria, realizada in situ tras evaluación por los servicios de emergencia. El sistema debe por tanto ser capaz de restablecer condiciones favorables incluso si el incendio ya ha comenzado.

La problemática a resolver consistía en identificar las configuraciones críticas de un fuego localizado o propagado, y en evaluar la capacidad del sistema de extracción de humos para evacuar el humo sin agravar la combustión. Había que comprender cuándo y en qué condiciones podía plantearse una intervención, teniendo en cuenta el comportamiento de las instalaciones técnicas — en particular el reciclaje de aire por los fanwalls, el papel del plenum de impulsión y la geometría del edificio.

La simulación debía también integrar el efecto de los aspersores, que — aunque eficaces para limitar la propagación del fuego — pueden no bastar para garantizar una visibilidad suficiente o para reducir rápidamente las temperaturas ambientes.

En resumen, el objetivo no era solo validar el dimensionamiento de la extracción de humos y de los sistemas de emergencia, sino sobre todo comprender su dinámica real en un entorno complejo, con el fin de proporcionar al cliente y a las autoridades de control una visión precisa y fundamentada de la seguridad del sitio.

Simulación CFD de un incendio de data hall

Creación de un modelo realista adaptado a las configuraciones de centros de datos

Para responder a los objetivos del estudio y proporcionar una visión realista y predictiva de los fenómenos de incendio en el data hall, EOLIOS implementó un enfoque basado en la simulación numérica en dinámica de fluidos. La herramienta utilizada, Fire Dynamics Simulator (FDS), es una referencia internacional en modelización de incendios. Desarrollada por el National Institute of Standards and Technology (NIST), permite simular con precisión la propagación de los humos, la evolución de las temperaturas y el comportamiento del aire en entornos complejos.

La primera etapa consistió en construir un modelo 3D fiel a la geometría real de la sala, integrando todos los elementos que influyen en el flujo: compartimentación de los pasillos, implantación precisa de los bastidores informáticos, alturas bajo techo, galerías técnicas, plenums de impulsión y sistemas de retorno de aire.

Se prestó especial atención a la representación de los dispositivos de tratamiento de aire, en este caso los fanwalls, y a los distintos puntos de intercambio de aire entre volúmenes. Las compuertas de extracción de humos, las rejillas de impulsión y las entradas de aire fresco también se representaron para evaluar su papel en los mecanismos de extracción de humos una vez activados.

El mallado elegido para este estudio permitió alcanzar una resolución fina, con más de cien millones de celdas activas, asegurando una restitución fiel de los gradientes de temperatura, de humo y de velocidad.

Identificación de los focos de incendio potenciales

Se definieron tres escenarios de incendio para cubrir las principales configuraciones críticas según la posición del foco:

• A

  Escenario A — fuego al inicio del pasillo.

• B

  Escenario B — fuego al final del pasillo, cerca de las unidades de tratamiento de aire.

• C

  Escenario C — fuego en medio del pasillo.

Para cada uno de estos casos, se estudiaron dos variantes: fuego sin propagación (un solo bastidor en llamas) y fuego con propagación (extensión a los bastidores adyacentes cada dos minutos, con modelización de la activación de los aspersores).

Dimensionamiento del fuego y papel de los aspersores

El comportamiento del fuego se representó de manera realista, a partir de datos procedentes de la literatura científica sobre la inflamación de los bastidores informáticos. La potencia térmica definida corresponde a un caso representativo de un fuego ventilado en entorno de centro de datos.

Cada simulación se llevó a cabo durante un periodo de varias decenas de minutos, con el fin de observar los efectos diferidos del fuego sobre el entorno y de evaluar el impacto de una activación de la extracción de humos a mitad de recorrido. Esta elección de ventana temporal permitió analizar tanto la fase de subida de potencia del fuego como la fase de estabilización posterior a los aspersores, con o sin intervención de extracción de humos.

Por último, para cada escenario, EOLIOS extrajo las magnitudes físicas pertinentes a la altura de una persona: temperatura, visibilidad, flujo térmico radiado y velocidad de flujo del aire. Estos datos se analizaron según los umbrales de sostenibilidad reconocidos por la reglamentación francesa y las normas internacionales, permitiendo una evaluación objetiva de la viabilidad de una intervención humana en un entorno lleno de humo.

Análisis de las condiciones de lucha contra el incendio

Efectos de un fuego contenido (1 bastidor)

Las simulaciones realizadas en el marco de los escenarios de fuego localizado mostraron que el entorno interior se mantenía controlado. Cuando un solo bastidor se ve afectado por el fuego, la carga térmica permanece moderada y los efectos térmicos se limitan a las inmediaciones del foco. A la altura de una persona, las temperaturas no superan los umbrales críticos de intervención, y los flujos térmicos radiados se mantienen por debajo de los límites admitidos para garantizar la seguridad de los intervinientes.

La propagación de los humos también permanece contenida en este tipo de configuración. Gracias a la eficacia de la compartimentación vertical y a la presencia de la impulsión en falso suelo, los humos tienden a concentrarse en las capas altas, formando una estratificación estable que apenas afecta a las zonas de circulación. El sistema de ventilación mecánica, siempre activo, contribuye a limitar la difusión horizontal de estos humos sin crear una sobrepresión desfavorable. Así, la visibilidad global es satisfactoria en la mayor parte de la instalación, incluidos los pasillos adyacentes.

Este comportamiento valida la estrategia de base adoptada para la organización del data hall: canalización de los flujos de aire, compartimentación de las zonas de impulsión y de retorno, y separación clara entre circuitos de evacuación y zonas de propagación potencial. En estas condiciones, los servicios de emergencia pueden intervenir rápidamente sin esperar la activación del sistema de extracción de humos — una ventaja importante en caso de fuego detectado en una fase temprana.

El impacto de la propagación sobre la visibilidad y las temperaturas

Cuando el fuego se propaga a varios bastidores, por efecto térmico o por falta de detección temprana, las condiciones de intervención se degradan significativamente. Los resultados ilustran una subida rápida de las temperaturas en los pasillos afectados, superando los 100 °C a la altura de una persona en los casos más desfavorables. La propagación modifica localmente los flujos de aire, en particular cerca de las unidades de tratamiento de aire, lo que puede generar un efecto de recirculación de los gases calientes hacia las zonas de retorno.

Este fenómeno de bucle crea bolsas de aire sobrecalentado en ciertas zonas del hall, incluso a distancia del fuego, dificultando o incluso imposibilitando temporalmente el desplazamiento de los servicios de emergencia sin protección reforzada. Además, la combustión prolongada de varios bastidores ricos en plásticos generó una importante producción de hollín, provocando una caída rápida de la visibilidad por debajo de los umbrales requeridos. A partir del décimo minuto, ciertas zonas del hall se volvían totalmente opacas, imposibilitando una navegación segura sin equipo adaptado.

Las galerías técnicas, conectadas a los volúmenes principales por bandejas de cables o conductos de ventilación, sufren también una subida de temperatura y una contaminación progresiva por los humos, limitando las posibilidades de acceso indirecto al foco. En tales escenarios, la extracción de humos debe activarse para restablecer condiciones de visibilidad mínimas y limitar la subida de carga térmica del edificio.

Efecto de los sistemas de extracción de humos sobre la seguridad contra incendios

Las simulaciones confirman la eficacia del sistema de extracción de humos tal como se ha diseñado, a condición de que se active manualmente en el momento adecuado. En los escenarios probados, la activación de las compuertas de extracción de humos a partir del decimocuarto minuto inicia una dinámica favorable de renovación de aire, evacuando los humos estancados y reduciendo progresivamente la temperatura en las zonas de circulación.

Este mecanismo actúa con cierta inercia, pero sus efectos se vuelven perceptibles en los cinco a seis minutos posteriores a la activación. Las capas de gases calientes son aspiradas por los exutorios y sustituidas por aire fresco introducido desde los niveles bajos o las zonas tampón, contribuyendo a restablecer volúmenes accesibles a nivel del suelo. Esto mejora la visibilidad pero también reduce la presión térmica sobre las estructuras sensibles y los materiales aún no alcanzados por el fuego.

Acoplada al sistema de aspersores, que limita la intensidad calorífica del fuego, la extracción de humos estabiliza la situación y abre una ventana de intervención para los servicios de emergencia. Las simulaciones muestran que la combinación de estos dos sistemas técnicos puede restablecer una atmósfera sostenible en la mayor parte del data hall en pocos minutos, incluso en caso de propagación inicial — confirmando la importancia de una coordinación fina entre detección, extinción y extracción para garantizar una gestión eficaz del fuego en este tipo de entorno técnico.

La aportación de EOLIOS: la pericia del rendimiento contra incendios

Herramientas numéricas al servicio del rendimiento contra incendios

Ante entornos tan específicos como las salas informáticas de alta densidad energética, las herramientas convencionales de análisis de incendios muestran rápidamente sus límites. Para este proyecto, EOLIOS desplegó una modelización avanzada para representar con precisión los efectos reales de un fuego en un data hall moderno. El uso del software FDS, acoplado a una modelización 3D completa del sitio, permitió simular escenarios a la vez representativos y aprovechables, integrando las interacciones complejas entre dispositivos de impulsión, compartimentación, recirculación de aire y extracción de humos.

Más allá de la modelización, EOLIOS estructuró el estudio de manera que proporcionara indicadores claros: temperatura, visibilidad, radiación térmica, condiciones de sostenibilidad… Cada parámetro se analizó a altura de una persona, con especial atención a los umbrales admisibles para una intervención humana prolongada. Este enfoque pragmático, centrado en las necesidades operativas, permite evaluar no solo el rendimiento intrínseco de las instalaciones sino también su eficacia en situación real.

Un enfoque claro, fiable y valorizable ante las autoridades

El estudio también se distinguió por su capacidad para reunir a las partes interesadas del proyecto en torno a una comprensión compartida de los retos. Los resultados se presentaron en forma de informes ilustrados, de extractos de vídeo de las simulaciones y de cartografías espacio-temporales, facilitando su apropiación por la propiedad, los explotadores, las oficinas de control y los servicios de incendios y de emergencia. Esta pedagogía técnica es una de las fortalezas de EOLIOS, combinando rigor metodológico y capacidad para hacer la información inteligible y directamente aprovechable.

Por último, este estudio constituye una herramienta valiosa de diálogo con las autoridades administrativas. Demuestra que el sitio no solo cumple las exigencias reglamentarias, sino que también ha sido objeto de un enfoque voluntario de anticipación y de optimización del riesgo de incendio. En este sentido, supera la simple validación de diseño para reflejar resiliencia, rendimiento y responsabilidad técnica.