Sistema supresor de incendio que usa emisores de alta velocidad y baja presión.

Un sistema supresor de incendio, que comprende:

una fuente de gas presurizado (21);

una fuente de liquido presurizado (17);

por lo menos un emisor (10) para atomizar y descargar dicho liquido (17) arrastrado en dicho gas (21) sobre un incendio;

un conducto de gas (23) que proporciona comunicacion de fluidos entre dicha fuente de gas presurizado

(21) y dicho emisor (10);

una red de tuberias (15) que proporciona comunicacion de fluidos entre dicha fuente de liquido presurizado

(17) y dicho emisor (10);

una primera valvula (31) en dicho conducto de gas (23) que controla la presion y el caudal de dicho gas (21) hacia dicho emisor (10);

una segunda valvula (19) en dicha red de tuberias (15) que controla la presion y el caudal de dicho liquido

(17) hacia dicho emisor (10);

un transductor de presion (33) que mide la presion en el interior de dicho conducto de gas (23);

un dispositivo de deteccion de incendio (37) colocado cerca de dicho emisor (10); y

un sistema de control (39) en comunicacion con dichas valvulas primera (31) y segunda (19), dicho transductor de presion (33) y dicho dispositivo de deteccion de incendio (37), recibiendo dicho sistema de control (39) senales de dicho transductor de presion (33) y de dicho dispositivo de deteccion de incendio (37) y abriendo dichas valvulas (31, 19) en respuesta a una senal indicativa de un incendio a partir de dicho dispositivo de deteccion de incendio (37),

caracterizado por comprender dicho emisor (10) :

una boquilla (12) que tiene una entrada (14) y una salida (16), estando dicha entrada (14) conectada en comunicacion de fluidos con dicha primera valvula (31), siendo dicha salida circular y (16) teniendo un diametro, dicha boquilla (12) tiene una superficie interior convergente curvada (20); una camara anular (46) que rodea la boquilla (12); una pluralidad de ductos (50) separados de dicha boquilla (12), que se extienden a partir de y conectados con dicha camara anular (46), teniendo cada ducto (50) un orificio de salida (52) separado de y colocado junto a dicha salida de boquilla (16); una camara anular (46) conectada en comunicacion de fluidos con dicha segunda valvula (19); y una superficie deflectora (22) colocada con orientacion hacia dicha salida de boquilla (16), estando colocada dicha superficie deflectora (22) en una relacion separada con respecto a dicha salida de boquilla (16) y teniendo una primera porcion superficial (28) que comprende una superficie plana orientada sustancialmente en perpendicular a dicha boquilla (12) y una segunda porcion superficial que comprende una superficie en angulo (30) o una superficie curvada (34, 36) que rodea dicha superficie plana, teniendo dicha superficie plana un diametro aproximadamente igual al diametro de dicha salida (16) .

Sistema supresor de incendio que usa emisores de alta velocidad y baja presion

Campo de la invención Esta invencion se refiere a sistemas supresores de incendio que usan dispositivos para emitir un liquido atomizado, inyectando el dispositivo el liquido en una corriente de flujo de gas en la que el liquido se proyecta apartandose del dispositivo sobre un incendio.

Antecedentes de la invención Los sistemas rociadores para el control y supresion de incendios incluyen generalmente una pluralidad de cabezales rociadores individuales que normalmente estan montadas en el techo alrededor del area que se va a proteger. Los cabezales rociadores normalmente se mantienen en un estado cerrado e incluyen un miembro detector termosensible para determinar cuando ha tenido lugar un estado de incendio. Con el accionamiento del miembro termosensible, el cabezal rociador se abre, permitiendo que fluya libremente agua presurizada en cada uno de los cabezales rociadores individuales para que fluya libremente a traves de los mismos para extinguir el incendio. Los cabezales rociadores individuales estan separados uno de otro unas distancias determinadas por el tipo de proteccion que se pretende que proporcionen estos (por ejemplo, condiciones de alerta leves u ordinarias) y las clasificaciones de los rociadores individuales, determinadas por las agencias de clasificacion aceptadas por la industria, tal como Underwriters Laboratories, Inc., Factor y Mutual Research Corp. y/o la National Fire Protection Association (Asociacion Nacional de Proteccion Contra Incendio) .

Con el fin de minimizar el retardo entre el accionamiento termico y la distribucion apropiada de agua por el cabezal rociador, la tuberia que conecta los cabezales rociadores con la fuente de agua esta, en muchos casos, completamente llena de agua en todo momento. Esto se conoce como un sistema en humedo, estando el agua disponible inmediatamente en el cabezal rociador con su accionamiento termico. No obstante, existen muchas situaciones en las cuales el sistema rociador se instala en un area sin calentamiento, tales como almacenes. En esas situaciones, si se usa un sistema en humedo, y en particular, debido a que el agua no esta fluyendo dentro del sistema de tuberia por largos periodos de tiempo, existe el peligro de que el agua dentro de las tuberias se congele. Esto no solamente afectara adversamente al funcionamiento del sistema rociador si los cabezales rociadores se accionaran termicamente mientras que puede haber un bloqueo por hielo en el interior de las tuberias sino que dicho congelamiento, de ser extensivo, puede dar como resultado la explosion de las tuberias, destruyendo de ese modo el sistema rociador. En consecuencia, en esas situaciones, es practica convencional tener la tuberia libre de toda agua durante su estado no activado. Esto se conoce como un sistema de proteccion contra incendio en seco.

Cuando se accionan, los cabezales rociadores tradicionales liberan una pulverizacion de liquido supresor de incendio, tal como agua, sobre el area del incendio. La pulverizacion de agua, a pesar de que es efectiva en cierta medida, tiene numerosas desventajas. Las gotas de agua que comprenden la pulverizacion son relativamente grandes y provocaran danos por agua al mobiliario o bienes en la region en combustion. La pulverizacion de agua tambien muestra modos limitados de supresion de incendios. Por ejemplo, la pulverizacion, que esta compuesta de unas gotas relativamente grandes que proporcionan un area superficial total pequena, no absorbe calor de manera eficiente y, por lo tanto, no puede funcionar eficientemente para prevenir la propagacion del incendio mediante la disminucion de la temperatura del aire ambiente alrededor del incendio. Las gotas grandes tampoco bloquean la transferencia de calor radiativa de manera efectiva, permitiendo de ese modo que el incendio se propague de esta manera. Ademas, la pulverizacion no desplaza de manera eficiente el oxigeno del aire ambiente que rodea al incendio, ni tampoco es habitualmente eficiente para disminuir la cantidad de movimiento de las gotas para superar el penacho de humo y atacar la base del incendio.

Con estas desventajas en mente, los dispositivos, tales como los tubos de resonancia, que atomizan un liquido supresor de incendio, se han considerado como sustitutos de los cabezales rociadores tradicionales. Los tubos de resonancia usan energia acustica, generada por una interaccion de onda de presion oscilatoria entre un chorro de gas y una cavidad, para atomizar a un liquido que se inyecta en la region cercana al tubo de resonancia en donde esta presente la energia acustica.

Desafortunadamente, los tubos de resonancia de diseno y modo de funcionamiento conocidos generalmente no tienen las caracteristicas de flujo de fluido requeridas para ser efectivos en las aplicaciones de proteccion contra incendio. El volumen de flujo de los tubos de resonancia tiende a ser no adecuado, y las particulas de agua generadas por el procedimiento de atomizacion tienen unas velocidades relativamente bajas. Como resultado, estas particulas de agua se desaceleran de forma significativa dentro de aproximadamente 20, 30 a 40, 64 centimetros (8 a 16 pulgadas) del cabezal rociador y no pueden superar el penacho de gas de combustion ascendente generado por el incendio. Por lo tanto, las particulas de agua no pueden llegar a la fuente del incendio para una supresion efectiva del incendio. Ademas, el tamano de particulas de agua generado por la atomizacion no es efectivo en la reduccion del contenido de oxigeno para suprimir el incendio si la temperatura ambiente esta por debajo de 55 [deg.]C. Ademas, los tubos de resonancia conocidos requieren unos volumenes de gas relativamente grandes suministrados a alta presion. Esto produce un flujo de gas inestable que genera una energia acustica significativa y que se separa de las superficies deflectoras a traves de las cuales viaja, conduciendo a una atomizacion ineficiente del agua. El documento US 6390203 da a conocer un sistema supresor de incendio de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. El documento US3084874 da a conocer un emisor en el que se forman multiples ondas/frentes de choque. Los documentos WO00/41769, WO03/X030995 y US2004188104 hacen referencia a un sistema supresor de incendio de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

Existe claramente una necesidad para un sistema supresor de incendio que tenga un emisor atomizador que funcione mas eficientemente que los tubos de resonancia conocidos. Un emisor de este tipo usaria idealmente unos volumenes de gas menores a unas presiones mas pequenas, para producir un volumen suficiente de particulas de agua atomizadas que tienen una menor distribucion de tamano, a la vez que mantienen una cantidad de movimiento significativa con la descarga de tal modo que las particulas de de agua pueden superar el penacho de humo del incendio y ser mas efectivas en la supresion del incendio.

Sumario de la invención La invencion se refiere a un sistema supresor de incendio de acuerdo con la reivindicacion 1. El sistema comprende una fuente de gas presurizado, una fuente de liquido presurizado y por lo menos un emisor para atomizar y descargar el liquido arrastrado en el gas sobre un incendio. Un conducto de gas proporciona comunicacion de fluidos entre la fuente de gas presurizado y el emisor, y una red de tuberias proporciona comunicacion de fluidos entre la fuente de liquido presurizado y el emisor. Una primera valvula en el conducto de gas controla la presion y el caudal del gas hacia el emisor, y una segunda valvula en la red de tuberias controla la presion y el caudal del liquido hacia el emisor. Un transductor de presion mide la presion en el interior del conducto de gas. Un dispositivo de deteccion de incendio se coloca cerca del emisor. Un sistema de control se encuentra en comunicacion con las valvulas primera y segunda, el transductor de presion y el dispositivo de deteccion de incendio. El sistema de control recibe senales del transductor de presion y del dispositivo de deteccion de incendio y abre las valvulas en respuesta a una senal indicativa de un incendio a partir del dispositivo de deteccion de incendio. El sistema de control acciona la primera valvula con el fin de mantener una presion predeterminada del agente extintor gaseoso en el interior del conducto de gas para el accionamiento del emisor.

El sistema tambien puede incluir una pluralidad de tanques de gas comprimido que forman la fuente de gas presurizado y un colector de distribucion de alta presion que proporciona comunicacion de fluidos entre los tanques de gas comprimido y la primera valvula. En un sistema de este tipo, es ventajoso tener una pluralidad de valvulas de control, estando cada una asociada con uno de los tanques de gas comprimido. Un circuito supervisor en comunicacion... [Seguir leyendo]

1. Un sistema supresor de incendio, que comprende:

una fuente de gas presurizado (21) ; una fuente de liquido presurizado (17) ; por lo menos un emisor (10) para atomizar y descargar dicho liquido (17) arrastrado en dicho gas (21) sobre un incendio; un conducto de gas (23) que proporciona comunicacion de fluidos entre dicha fuente de gas presurizado

(21) y dicho emisor (10) ; una red de tuberias (15) que proporciona comunicacion de fluidos entre dicha fuente de liquido presurizado

(17) y dicho emisor (10) ; una primera valvula (31) en dicho conducto de gas (23) que controla la presion y el caudal de dicho gas (21) hacia dicho emisor (10) ; una segunda valvula (19) en dicha red de tuberias (15) que controla la presion y el caudal de dicho liquido

(17) hacia dicho emisor (10) ; un transductor de presion (33) que mide la presion en el interior de dicho conducto de gas (23) ; un dispositivo de deteccion de incendio (37) colocado cerca de dicho emisor (10) ; y un sistema de control (39) en comunicacion con dichas valvulas primera (31) y segunda (19) , dicho transductor de presion (33) y dicho dispositivo de deteccion de incendio (37) , recibiendo dicho sistema de control (39) senales de dicho transductor de presion (33) y de dicho dispositivo de deteccion de incendio

(37) y abriendo dichas valvulas (31, 19) en respuesta a una senal indicativa de un incendio a partir de dicho dispositivo de deteccion de incendio (37) ,

caracteriºado por comprender dicho emisor (10) :

una boquilla (12) que tiene una entrada (14) y una salida (16) , estando dicha entrada (14) conectada en comunicacion de fluidos con dicha primera valvula (31) , siendo dicha salida circular y

(16) teniendo un diametro, dicha boquilla (12) tiene una superficie interior convergente curvada (20) ; una camara anular (46) que rodea la boquilla (12) ; una pluralidad de ductos (50) separados de dicha boquilla (12) , que se extienden a partir de y conectados con dicha camara anular (46) , teniendo cada ducto (50) un orificio de salida (52) separado de y colocado junto a dicha salida de boquilla (16) ; una camara anular (46) conectada en comunicacion de fluidos con dicha segunda valvula (19) ; y una superficie deflectora (22) colocada con orientacion hacia dicha salida de boquilla (16) , estando colocada dicha superficie deflectora (22) en una relacion separada con respecto a dicha salida de boquilla (16) y teniendo una primera porcion superficial (28) que comprende una superficie plana orientada sustancialmente en perpendicular a dicha boquilla (12) y una segunda porcion superficial que comprende una superficie en angulo (30) o una superficie curvada (34, 36) que rodea dicha superficie plana, teniendo dicha superficie plana un diametro aproximadamente igual al diametro de dicha salida (16) .

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, que ademas comprende:

una pluralidad de tanques de gas comprimido que comprenden dicha fuente de gas presurizado; y un colector de distribucion de alta presion que proporciona comunicacion de fluidos entre dichos tanques de gas comprimido y dicha primera valvula; preferiblemente, el sistema comprende ademas:

una pluralidad de valvulas de control, estando cada una asociada con uno de dichos tanques de gas comprimido; y un circuito supervisor en comunicacion con dicho sistema de control y dichas valvulas de control para supervisar el estatus de dichas valvulas de control.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

- dicha salida tiene un diametro de entre 3, 175 y 25, 4 mm (1/8 y 1 pulgada) ;

- dicho orificio tiene un diametro de entre aproximadamente 0, 794 y 3, 175 mm (1/32 y 1/8 pulgada) , o

- dicha superficie deflectora esta separada de dicha salida por una distancia de entre 2, 54 y 19, 05 mm (1/10 y 3/4 de una pulgada) .

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

-dicha superficie en angulo tiene un angulo inclinado hacia detras de entre aproximadamente 15º y aproximadamente 45º medido con respecto a dicha superficie plana;

- dicho orificio de salida esta separado de dicha salida por una distancia de entre 0, 397 y 3, 175 mm (1/64 y 1/8 de una pulgada) .

-dicha boquilla esta adaptada para funcionar a lo largo de un intervalo absoluto de presiones de gas de entre 199, 95 ºPa y 413, 69 ºPa (29 psia y 60 psia) ; o -dicho ducto esta adaptado para funcionar a lo largo de un intervalo absoluto de presiones de liquido de entre 6, 895 ºPa y 344, 74 ºPa (1 psig y 50 psig) .

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que:

- dicho ducto esta orientado en angulo hacia dicha boquilla.

6. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, que ademas comprende una cavidad de resonancia de extremo cerrado colocada en el interior de dicha superficie deflectora y rodeada por dicha superficie plana.

7. Un metodo de accionamiento de un sistema supresor de incendio de acuerdo con las reivindicaciones 1-6, teniendo dicho sistema un emisor que comprende:

una boquilla (12) que tiene una entrada (14) y una salida (16) , estando dicha entrada (14) conectada en comunicacion de fluidos con dicha primera valvula (31) , siendo dicha salida circular y (16) teniendo un diametro, dicha boquilla (12) tiene una superficie interior convergente curvada (20) ; una camara anular (46) que rodea la boquilla (12) ; una pluralidad de ductos (50) separados de dicha boquilla (12) , que se extienden a partir de y conectados con dicha camara anular (46) , teniendo cada ducto (50) un orificio de salida (52) separado de y colocado junto a dicha salida de boquilla (16) ; una camara anular (46) conectada en comunicacion de fluidos con dicha segunda valvula (19) ; y una superficie deflectora (22) colocada con orientacion hacia dicha salida de boquilla (16) , estando colocada dicha superficie deflectora (22) en una relacion separada con respecto a dicha salida de boquilla (16) y teniendo una primera porcion superficial (28) que comprende una superficie plana orientada sustancialmente en perpendicular a dicha boquilla (12) y una segunda porcion superficial que comprende una superficie en angulo (30) o una superficie curvada (34, 36) que rodea dicha superficie plana, teniendo dicha superficie plana un diametro aproximadamente igual al diametro de dicha salida (16) ; comprendiendo dicho metodo:

descargar dicho liquido a partir de dicho orificio; descargar dicho gas a partir de dicha salida, alcanzando dicho gas una velocidad supersonica; establecer un primer frente de choque entre dicha salida y dicha superficie deflectora, en el que dicho gas se ralentiza hasta una velocidad subsonica; establecer un segundo frente de choque cerca de dicha superficie deflectora, moviendose dicho gas a traves de dicha superficie plana y aumentando hasta una velocidad supersonica entre dicho primer frente de choque y dicho segundo frente de choque, y disminuyendo su velocidad despues de pasar a traves de dicho segundo frente de choque; arrastrar dicho liquido en dicho gas por lo menos uno de dichos frentes de choque para formar una corriente de liquido-gas; y proyectar dicha corriente de liquido-gas a partir de dicho emisor.

8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, que ademas comprende arrastrar dicho liquido con dicho gas cerca de dicho segundo frente de choque.

9. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, que ademas comprende arrastrar dicho liquido con dicho gas cerca de dicho primer frente de choque.

10. Un metodo de acuerdo con las reivindicacione.

7. 9, en el que dicho sistema comprende:

una pluralidad de tanques de gas comprimido que forman dicha fuente de gas presurizado; y una pluralidad de valvulas de control, estando cada una asociada con uno de los tanques de gas comprimido; un circuito supervisor en comunicacion con dichas valvulas de control para supervisar el estatus abierto y cerrado de dichas valvulas de control; y comprendiendo dicho metodo supervisar el estatus de dichas valvulas de control y mantener dichas valvulas de control en una configuracion abierta durante el funcionamiento de dicho sistema.

11. Un metodo de acuerdo con las reivindicacione.

7. 9:

- que comprende establecer una pluralidad de diamantes de choque en dicha corriente de liquido-gas

- que comprende crear un chorro de flujo de gas sobreexpandido a partir de dicha boquilla;

- que comprende suministrar gas a dicha entrada a una presion absoluta de entre 199, 95 ºPa y 413, 69 ºPa (29 psia y 60 psia) ;

-que comprende suministrar liquido a dicho ducto a un calibre de presiones de entre 6, 895 y 344, 74 ºPa (1 psig y 50 psig) ; o

- en el que dicha corriente de fluido no se separa de dicha superficie deflectora.

12. Un metodo de acuerdo con las reivindicacione.

7. 9, que comprende no crear ruido significativo alguno a partir de dicho emisor diferente del ruido de chorro de gas.

13. Un metodo de acuerdo con las reivindicacione.

7. 9, que ademas comprende generar una cantidad de movimiento en dicho chorro de flujo de gas; preferiblemente:

- dicha corriente de liquido-gas tiene una velocidad de 365, 76 m/min (1.200 pies/min) a una distancia de aproximadamente 457, 2 mm (18 pulgadas) de dicho emisor; o -dicha corriente de liquido-gas tiene una velocidad de 213, 36 m/min (700 pies/min) a una distancia de aproximadamente 2, 44 m (8 pies) de dicho emisor.

14. Un metodo de acuerdo con las reivindicacione.

7. 9:

-que ademas comprende establecer un patron de flujo a partir de dicho emisor que tiene un angulo de abertura predeterminado mediante la provision de una porcion en angulo de dicha superficie deflectora que rodea dicha superficie plana; -que comprende extraer liquido a dicho chorro de flujo de gas usando un diferencial de presion entre la presion en dicho chorro de flujo de gas y el ambiente; -que comprende arrastrar dicho liquido a dicho chorro de flujo de gas y atomizar dicho liquido para dar unas gotas de menos de 20 ! de diametro; -que comprende extraer una capa de humo empobrecida en oxigeno a dicho chorro de flujo de gas y arrastrar dicha capa de humo con dicha corriente de fluido de dicho emisor; o

- que comprende descargar un gas inerte a partir de dicha salida.

15. Un metodo de acuerdo con las reivindicaciones 7 º 9, que comprende descargar una mezcla de gases inertes y quimicamente activos a partir de dicha salida; preferiblemente, dicha mezcla de gases comprende aire.