Die 3D-Simulation eines Gaslecks in einem Wohnhaus ermöglicht es, die Strömungsmechanik von Erdgas, das leichter als Luft ist und sich in toten Winkeln der Decke ansammelt, zu visualisieren. Das Modell berechnet die Methankonzentration, bis 5 % des Volumens erreicht sind, woraufhin ein elektrischer Funke eines Schalters das Gemisch zur Detonation bringt. Die Druckwelle, nachgebildet mit Partikeln und Netzverformung, zeigt, wie die Gipskartonwände einstürzen, während die Betonstruktur standhält, und liefert so Schlüsseldaten für die strukturelle Prävention.
Ausbreitung der Konzentration und Zündpunkt in geschlossenen Räumen 💥
Im 3D-Modell verteilt sich das Gas von der undichten Verbindung eines schlecht eingestellten Absperrhahns. Die laminare Strömung wird beim Auftreffen auf Hindernisse wie Möbel turbulent. Die Simulation zeigt, dass sich ohne Querlüftung das explosive Gemisch in einer 20 Quadratmeter großen Küche innerhalb von 45 Minuten bildet. Der Zündpunkt wird aktiviert, sobald die untere Explosionsgrenze (UEG) erreicht ist. Parallel dazu wird eine Kohlenmonoxidvergiftung an einem defekten Heizkessel modelliert, bei dem sich das virtuelle Hämoglobin nach 90 Minuten zu 70 % sättigt, was zu einem simulierten Bewusstseinsverlust führt, dargestellt durch eine freie Fallanimation von einer Trittleiter.
Aktive und passive Maßnahmen zur Unterbrechung der Unglückskette 🛡️
Der 3D-Vergleich stellt zwei Szenarien gegenüber: eines ohne Schutz und eines mit Gasdetektor und automatischem Absperrventil. Im ersten Szenario zerstört die Explosion 80 % der Einrichtung. Im zweiten löst der Sensor die Absperrung innerhalb von 2 Sekunden aus und verhindert so die kritische Ansammlung. Ebenfalls visualisiert wird die Auswirkung der natürlichen Belüftung: Ein 30x30 cm großes Gitter reduziert die Risikodauer um 60 %. Die Simulation kommt zu dem Schluss, dass eine technische Schulung zur Lecksuche und die Verwendung von Leitern mit Stabilisatoren Unfälle durch Stürze und Druckstöße in Rohrleitungen drastisch reduzieren.
Inwiefern kann die 3D-Simulation der Erdgasausbreitung blinde Flecken in den aktuellen Protokollen zur Prävention von Haushaltsexplosionen aufdecken?
(PS: Katastrophen zu simulieren macht Spaß, bis der Computer durchbrennt und du selbst die Katastrophe bist.)