METODO Y DISPOSITIVO PARA GENERAR NIEBLA.

Dispositivo para generar niebla que comprende:

un conducto (2) que define un canal (3) con una cámara de mezcla (3A,

9) y una salida (5);

una boquilla de transporte (16) en comunicación fluida con dicho conducto (2), estando la boquilla de transporte (16) adaptada para introducir un fluido de transporte en la cámara de mezcla (3A, 9);

una boquilla de trabajo (34) ubicada adyacente a la boquilla de transporte (16) entre la boquilla de transporte (16) y la salida (5), estando la boquilla de trabajo (34) adaptada para introducir un fluido de trabajo en la cámara de mezcla (3A, 9);

en el que la boquilla de transporte (16) incluye una parte convergente-divergente en la misma de manera que en uso proporcione la generación de un flujo de alta velocidad del fluido de transporte;

y caracterizado porque las boquillas de transporte y de trabajo (16, 34) circunscriben considerablemente el canal (3) de manera que en uso el fluido de trabajo se atomiza y se crea un régimen de flujo de gotitas dispersadas de gotitas con un tamaño considerablemente uniforme en la cámara de mezcla (3A, 9) mediante la introducción del flujo de fluido de transporte de la boquilla de transporte (16) al flujo de fluido de trabajo desde la boquilla de trabajo (34) y la posterior cizalladura del fluido de trabajo por el fluido de transporte

Método y dispositivo para generar niebla.

La presente invención se refiere a un método y un dispositivo para generar niebla y, en concreto, pero no exclusivamente, a un método y un dispositivo para la generación de una niebla de gotitas líquidas con aplicaciones en, pero no restringidos a, la generación de agua nebulizada para la extinción, supresión y control de incendios. Un dispositivo de este tipo y el método correspondiente son conocidos a partir de WO 01/76764. Es bien conocido en la técnica que existen tres factores concurrentes principales necesarios para mantener la combustión. Se conocen como el triángulo del fuego, es decir, combustible, calor y oxígeno. La extinción de incendios convencional y los sistemas de supresión tienen por objetivo eliminar o por lo menos minimizar por lo menos uno de estos tres factores principales. Por lo general los sistemas de supresión de incendios utilizan entre otros: agua, CO2, Halón, polvo seco o espuma. Los sistemas de agua actúan eliminado el calor del incendio, mientras que los sistemas de CO2 funcionan desplazando el oxígeno.

Otro aspecto de la combustión es conocido como reacciones en cadena de la llama. La reacción depende de los radicales libres que se crean en el proceso de combustión y son esenciales para que continúe. El Halón funciona uniéndose a los radicales libres y evitando así una mayor combustión interrumpiendo la reacción en cadena de la llama.

La principal desventaja de los sistemas de agua es que habitualmente se requiere una gran cantidad de agua para extinguir un incendio. Esto presenta un primer problema de ser capaz de almacenar un volumen de agua suficiente o de tener un rápido acceso a una reserva adecuada. Además, tales sistemas pueden también causar daños por la propia agua, bien en la zona del incendio, o incluso por la filtración de agua a habitaciones contiguas. Los sistemas de CO2 y Halón tienen la desventaja de no poder utilizarse en ambientes donde hay personas presentes ya que crea una atmósfera que hace difícil o incluso imposible la respiración de las personas. El Halón tiene la desventaja adicional de ser tóxico y de dañar el medio ambiente. Por estas razones la fabricación de Halón está siendo prohibida en la mayoría de los países.

Para superar las desventajas anteriores han surgido una serie de sistemas alternativos que utilizan líquido nebulizado. La mayoría de éstos utilizan agua como el medio de supresión, pero la presentan al fuego en forma de agua nebulizada. Un sistema de agua nebulizada supera las desventajas anteriormente mencionadas de los sistemas convencionales utilizando el agua nebulizada para reducir el calor del vapor alrededor del fuego, desplazar el oxígeno y también interrumpir la reacción en cadena de la llama. Tales sistemas utilizan una cantidad relativamente pequeña de agua y generalmente están destinados a los incendios de clase A y B, e incluso a los incendios eléctricos.

Los sistemas de agua nebulizada actuales utilizan una diversidad de métodos para generar las gotitas de agua, utilizando una gama de presiones. Una desventaja principal de muchos de estos sistemas es que requieren una presión relativamente alta para forzar el agua a través de las boquillas de inyección y/o utilizan orificios de boquilla relativamente pequeños para formar el agua nebulizada. Por lo general estas presiones son de 20 bares o mayores. Como tal, muchos sistemas utilizan un tanque a presión para proporcionar el agua a presión, limitando así el tiempo de ejecución del sistema. Tales sistemas se emplean habitualmente en áreas cerradas de volumen conocido como salas de máquinas, salas de bombas, y salas de ordenadores. Sin embargo, debido a su capacidad de almacenaje finita, tales sistemas tienen la limitación de un tiempo de ejecución corto. Bajo algunas circunstancias, como un incendio particularmente violento, o si la habitación deja de ser estanca, el sistema puede vaciarse antes de que se extinga el incendio. Otra desventaja principal de estos sistemas es que el agua nebulizada de estas boquillas no tiene un alcance particularmente largo, y como tal las boquillas van habitualmente fijadas en su sitio por la habitación para asegurar una cobertura adecuada.

Los sistemas convencionales de agua nebulizada utilizan una boquilla de alta presión para crear la niebla de gotitas de agua. Debido al mecanismo de formación de gotitas de un sistema de este tipo, y a la alta tendencia de coalescencia de las gotitas, una limitación adicional de esta forma de generación de niebla es que crea una niebla con una amplia variedad de tamaños de gotitas de agua. Es conocido que las gotitas de agua de un tamaño de aproximadamente 40-50 µm proporcionan la solución óptima para la supresión del incendio para una serie de escenarios de incendio. Por ejemplo, un estudio hecho por US Naval Research Laboratories descubrió que un agua nebulizada con gotitas de un tamaño inferior a que 42 µm era más efectiva al extinguir un incendio de prueba que el Halón 1301. Un agua nebulizada que consiste en gotitas en el intervalo de tamaño aproximado de 40-50 µm proporciona una solución óptima de tener la mayor área superficial para un volumen determinado, al tiempo que también proporciona la masa suficiente para proyectarse a una distancia suficiente y también penetrar en el calor del incendio. Los sistemas convencionales de agua nebulizada que consisten en gotitas con un tamaño de gotita inferior no tendrán suficiente masa, y por tanto momento, para proyectarse a una distancia suficiente y también penetrar en el calor de un incendio.

La mayoría de los sistemas de agua nebulizada convencionales sólo alcanzan a conseguir un bajo porcentaje de las gotitas de agua en este intervalo de tamaños clave.

Una desventaja adicional de los sistemas de agua nebulizada convencionales, que generan un agua nebulizada con una variedad de tamaños de gotitas tan amplia, es que la mayor parte de la supresión del incendio requiere una operación en la línea de visión. Aunque las gotitas más pequeñas tenderán a comportarse como un gas las gotitas más grandes en el flujo impactarán con estas gotitas más pequeñas reduciendo así su efectividad. Una niebla que se comporta más parecido a una nube de gas tiene las ventajas de alcanzar áreas fuera de la línea de visión, eliminando así todos los puntos calientes y las zonas de posible re-ignición. Una ventaja adicional de un comportamiento de nube de gas de este tipo es que las gotitas de agua tienen más tendencia a permanecer en el aire, enfriando así los gases y los productos de la combustión del incendio, más que impactar con las superficies de la habitación. Esto mejora la velocidad de enfriamiento del incendio y también reduce los daños a los objetos en los alrededores del incendio.

Según un primer aspecto de la presente invención se proporciona un dispositivo para generar una niebla según el objeto como se describe en las reivindicaciones.

Por lo general por lo menos el 60% de las gotitas en volumen tienen un tamaño dentro del 30% del tamaño medio, aunque la invención no se limita a esto. En una niebla particularmente uniforme la proporción puede ser de un 70% ó 80% o más de las gotitas en volumen que presentan un tamaño dentro del 30%, 25%, 20% o menor del tamaño medio.

Preferentemente la boquilla de trabajo y/o transporte sustancialmente circunscribe el conducto.

Preferentemente la orientación angular y la geometría interna de la boquilla de trabajo y de transporte es tal que el tamaño de las gotitas de fluido de trabajo es inferior a 50 µm.

Preferentemente la cámara de mezcla incluye una parte convergente.

Preferentemente la cámara de mezcla incluye una parte divergente.

Preferentemente el dispositivo incluye una segunda boquilla de transporte adaptada para introducir más fluido de transporte o un segundo fluido de transporte en la cámara de mezcla.

Preferentemente la segunda boquilla de transporte se sitúa más cerca de la salida que la boquilla de trabajo, de manera que la boquilla de trabajo se encuentra entre ambas boquillas de transporte.

Preferentemente la cámara de mezcla incluye una entrada adaptada para introducir un fluido de entrada en la cámara de mezcla, siendo la entrada distal con respecto a la salida, estando las boquillas de trabajo y de transporte dispuestas entre la entrada y la salida.

Preferentemente el dispositivo incluye una boquilla complementaria dispuesta dentro de la boquilla de transporte y adaptada para introducir más fluido de transporte o un segundo fluido de transporte...

1. Dispositivo para generar niebla que comprende:

       un conducto (2) que define un canal (3) con una cámara de mezcla (3A, 9) y una salida (5);

       una boquilla de transporte (16) en comunicación fluida con dicho conducto (2), estando la boquilla de transporte (16) adaptada para introducir un fluido de transporte en la cámara de mezcla (3A, 9);

       una boquilla de trabajo (34) ubicada adyacente a la boquilla de transporte (16) entre la boquilla de transporte (16) y la salida (5), estando la boquilla de trabajo (34) adaptada para introducir un fluido de trabajo en la cámara de mezcla (3A, 9);

       en el que la boquilla de transporte (16) incluye una parte convergente-divergente en la misma de manera que en uso proporcione la generación de un flujo de alta velocidad del fluido de transporte;

       y caracterizado porque las boquillas de transporte y de trabajo (16, 34) circunscriben considerablemente el canal (3) de manera que en uso el fluido de trabajo se atomiza y se crea un régimen de flujo de gotitas dispersadas de gotitas con un tamaño considerablemente uniforme en la cámara de mezcla (3A, 9) mediante la introducción del flujo de fluido de transporte de la boquilla de transporte (16) al flujo de fluido de trabajo desde la boquilla de trabajo (34) y la posterior cizalladura del fluido de trabajo por el fluido de transporte.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, donde la cámara de mezcla (3A, 9) incluye una parte convergente.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, donde la cámara de mezcla (3A, 9) incluye una parte divergente.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo incluye una segunda boquilla de transporte (44) adaptada para introducir más fluido de transporte o un segundo fluido de transporte en la cámara de mezcla (3A, 9).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, donde la segunda boquilla de transporte (44) se sitúa más cerca de la salida (5) que la boquilla de trabajo (34), de manera que la boquilla de trabajo (34) se encuentra entre ambas boquillas de transporte (16, 44).

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el canal (3) incluye una entrada (4) adaptada para introducir un fluido de entrada en la cámara de mezcla (3A, 9), siendo la entrada (4) distal con respecto a la salida (5), estando dispuestas las boquillas de transporte y de trabajo (16, 34) entre la entrada (4) y la salida (5).

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo incluye una boquilla complementaria (22) dispuesta dentro de la boquilla de transporte (16) y adaptada para introducir más fluido de transporte o un segundo fluido de transporte en la cámara de mezcla (9).

8. Dispositivo según la reivindicación 7, donde la boquilla complementaria (22) se dispone axialmente en la cámara de mezcla (9).

9. Dispositivo según la reivindicación 7 ó 8, donde la boquilla complementaria (22) se extiende delante de la boquilla de transporte (16).

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde la boquilla complementaria (22) está formada con un perfil convergente-divergente para proporcionar un flujo supersónico del fluido de transporte que fluye a través de la misma.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la boquilla de transporte (16) está formada de manera que el fluido de transporte introducido en la cámara de mezcla (3A, 9) a través de la boquilla de transporte (16) tiene un patrón de flujo convergente o divergente.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, donde la boquilla de transporte (16) tiene unas superficies interior y exterior siendo cada una de ellas de forma sustancialmente /troncocónica.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente una cámara de sobrepresión del fluido de trabajo (32) que circunscribe considerablemente el canal (3).

14. Dispositivo según la reivindicación 13, donde la cámara de sobrepresión del fluido de trabajo (32) circunscribe considerablemente la boquilla de transporte (16).

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la boquilla de trabajo (34) está formada de manera que el fluido de trabajo introducido en la cámara de mezcla (3A, 9) a través de la boquilla de trabajo (34) tiene un patrón de flujo convergente o divergente.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, donde la boquilla de trabajo (34) tiene unas superficies interior y exterior siendo cada una de ellas sustancialmente de forma /troncocónica.

17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye adicionalmente unos medios de control para controlar uno o más de la velocidad de flujo, presión, velocidad, calidad, y temperatura de los fluidos de trabajo y de transporte.

18. Dispositivo según la reivindicación 17, donde los medios de control incluyen unos medios para controlar la orientación angular y la geometría interna de las boquillas de transporte y de trabajo (16, 34).

19. Dispositivo según la reivindicación 17 o la reivindicación 18, donde los medios de control incluyen unos medios para controlar la geometría interna de por lo menos parte de la cámara de mezcla (3A, 9) o la salida (5) para hacerlas variar entre convergente y divergente.

20. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la geometría interna de la boquilla de transporte (16) tiene una relación de área, es decir área de salida respecto al área de la garganta, en el intervalo de 1,75 a 15, con un ángulo incluido a sustancialmente igual a o inferior a 6 grados para flujo supersónico y sustancialmente igual a o inferior a 12 grados para flujo sub-sónico.

21. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la boquilla de transporte (16) está orientada un ángulo ß de entre 0 y 30 grados con respecto al canal (3).

22. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la cámara de mezcla (3A, 9) está cerrada aguas arriba de la boquilla de transporte (16).

23. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un generador de turbulencias para inducir turbulencias en el fluido que pasa por el mismo antes de que el fluido se introduzca en la cámara de mezcla (3A, 9).

24. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la boquilla de trabajo (34) circunscribe considerablemente la boquilla de transporte (16).

25. Sistema de pulverización que comprende un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, un suministro de fluido de transporte y un suministro de fluido de trabajo.

26. Sistema de pulverización según la reivindicación 25, donde el suministro de fluido de trabajo es un suministro de agua.

27. Sistema de pulverización según la reivindicación 25 o reivindicación 26, donde el suministro de fluido de transporte es un generador de vapor.

28. Método para generar niebla que comprende las etapas de:

       introducir un flujo de alta velocidad de fluido de transporte a través de una boquilla de transporte (16) que incluye una parte convergente-divergente en la misma en una cámara de mezcla (3A, 9) de un canal (3), circunscribiendo la boquilla de transporte (16) el canal (3) considerablemente;

       introducir un flujo de fluido de trabajo en la cámara de mezcla (3A, 9) a través de la boquilla de trabajo (34) situada aguas abajo de la boquilla de transporte (16) y que circunscribe el canal (3) considerablemente;

       atomizar el fluido de trabajo y crear un régimen de flujo de gotitas dispersadas de gotitas con un tamaño considerablemente uniforme en la cámara de mezcla (3A, 9) mediante la introducción de un flujo de fluido de transporte de la boquilla de transporte (16) al flujo de fluido de trabajo de la boquilla de trabajo (34) y la posterior cizalladura del fluido de trabajo por el fluido de transporte.

29. Método según la reivindicación 28, donde el flujo de fluido de transporte introducido en la cámara de mezcla (3A, 9) es anular.

30. Método según la reivindicación 28 o la reivindicación 29, donde el método incluye la etapa de introducir el fluido de transporte en la cámara de mezcla (3A, 9) como un flujo supersónico.

31. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30, que incluye la inducción de turbulencias en el fluido de trabajo antes de introducirlo en la cámara de mezcla (3A, 9).

32. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 31 que incluye la inducción de turbulencias en el fluido de transporte antes de introducirlo en la cámara de mezcla (3A, 9).

33. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 32, donde el fluido de transporte es vapor.

34. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 33, donde el fluido de trabajo es agua.

35. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 34, donde la niebla se usa para la extinción de incendios.

36. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 34, donde la niebla se usa para la descontaminación.

37. Método según cualquiera de las reivindicaciones 28 a 34, donde la niebla se usa para la depuración de gases.