Estudio comparativo de la prueba de flamabilidad experimental según la Norma ISO 3795 y la simulación FDS de placas de polietileno de alta densidad (HDPE) y corosil, utilizados en la fabricación de interiores de carrocerías de buses
Date
2026-01-19
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This study analyzed the thermal behavior of materials widely used in the automotive
industry, such as high-density polyethylene (HDPE) and Corosil, using ISO 3795. The
problem focuses on analyzing if the results obtained experimentally can be accurately
replicated using the FDS simulation, specifically in PyroSim software, in order to
validate the use of FDS simulation tools as a reliable alternative for the flammability
study.
The methodology was developed in an initial phase, where experimental data were
evaluated at the Laboratorio de Investigación Mecánica (LIM) of the Universidad
Técnica de Ambato (UTA). During the experiment, 32 tests were performed on each
material, recording the thermal evolution using a thermal imaging camera and
establishing specific control points to define the behavior of heat propagation during
combustion. The simulation recreated the same experimental conditions of the
physical environment, defining parameters and properties of the materials by
positioning the temperature sensors in the same locations, as the specific points of the
experimental test.
Subsequently, the results were compared using the statistical error metrics using MAE,
RMSE, and MAPE for the HDPE. The results indicated high accuracy at four of the
six control points evaluated (Sp1, Sp2, Sp4, and Sp6) with a MAPE error of less than
10%, while points Sp3 and Sp5 showed average accuracy with errors between 10 and
20% due to thermal variability caused by residues produced during combustion. In the
case of Corosil, the simulation obtained highly accurate values compared to the
experimental behavior, generating errors of less than 8% at all control points.
In general, the results show that FDS simulation allows the thermal behavior in
experimental tests to be reproduced with high accuracy, verifying the hypothesis
proposed and proving to be a useful tool for analyzing and predicting the fire behavior
of polymeric materials.
Description
En el presente estudio se analiza el comportamiento térmico de los materiales
utilizados ampliamente en la industria carrocera como el polietileno de alta densidad
(HDPE) y el Corosil, mediante la Norma ISO 3795. El problema se centra en analizar
si los resultados obtenidos experimentalmente pueden ser replicados con exactitud
mediante la simulación FDS, usando específicamente el software PyroSim. Esto se
realiza con la finalidad de validar el uso de herramientas de simulación FDS como
alternativa confiable para el estudio de flamabilidad.
En la metodología, se desarrolló en una fase inicial donde se evaluaron datos
experimentales realizados en el Laboratorio de Investigación Mecánica (LIM) de la
Universidad Técnica de Ambato (UTA). En total, se realizaron 32 ensayos de cada
material, registrando la evolución térmica mediante la cámara termográfica y
estableciendo puntos de control específicos para definir el comportamiento de la
propagación de calor durante la combustión. En la simulación, se recreó las mismas
condiciones experimentales del entorno físico, definiendo parámetros y propiedades
de los materiales, posicionando los sensores de temperatura en las mismas ubicaciones
de los puntos específicos del ensayo experimental.
Posteriormente, se compararon los resultados mediante las métricas estadísticas de
error MAE, RMSE y MAPE para el HDPE. Como resultado, estos indicaron una
precisión alta en cuatro de los seis puntos de control evaluados (Sp1, Sp2, Sp4 y Sp6)
con un error MAPE inferior al 10%, mientras que en los puntos Sp3 y Sp5 presentaron
una precisión media con errores entre 10 y 20%. Esto fue debido a la variabilidad
térmica causada por residuos producidos durante la combustión. En el caso del Corosil,
la simulación obtuvo valores con alta precisión en comparación con el comportamiento
experimental, generando errores inferiores al 8% en todos los puntos de control.
En general, los resultados demuestran que la simulación FDS permite reproducir con
precisión el comportamiento térmico en ensayos experimentales, verificando la
hipótesis planteada y demostrando ser una herramienta útil para el análisis y predicción
del comportamiento frente al fuego de los materiales poliméricos.
Keywords
FLAMABILIDAD, SIMULACIÓN FDS, ANÁLISIS TÉRMICO
Citation
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Mecánica