BR102017003097B1 - Sistema aéreo de combate a incêndios, utilizando co2 armazenado em forma líquida - Google Patents

Abstract

A presente invenção consiste de um sistema composto de um tanque externo, com CO2 liquefeito, localizado entre os esquis de um helicóptero, ligado a um sistema de válvulas e bomba, localizado no interior do mesmo, que ligado a mangueiras acopladas a braços bi partidos e articulados, e localizados, externamente, nas laterais inferiores e a frente da aeronave, e que possuem difusores em suas extremidades, lançam CO2 vaporizado ou semi vaporizado, na direção desejada, para extinção de incêndios.

Description

CAMPO TÉCNICO

1- A inovação ora proposta consiste de um sistema composto de um tanque externo, com CO2 liquefeito, localizado entre os esquis de um helicóptero, ligado a um sistema de válvulas e bomba, localizado no interior do mesmo, que ligado a mangueiras acopladas a braços articulados e localizados, nas laterais e a frente do mesmo, e que possuem difusores em suas extremidades, lançam CO2 vaporizado ou semi vaporizado, na direção desejada, para extinção de incêndios.

TÉCNICAS ANTERIORES

2- O Dióxido de Carbono proporciona proteção efetiva no combate a incêndios onde existam riscos preferenciais, das classes B (Líquidos e gases inflamáveis) ou C (Material elétrico energizado), sendo particularmente útil onde seja desejável ou essencial a utilização de um agente extintor não condutivo, onde a existência de obstáculos recomenda-se a utilização de um agente gasoso e onde a utilização de um agente limpo, seja importante para combater o incêndio, preservando os materiais existentes na área protegida, ou seja, bens móveis e imóveis

3- O dióxido de carbono, ou anidrido carbônico é um composto químico constituído por dois átomos de oxigênio e um átomo de carbono. A representação química é CO2. O dióxido de carbono foi descoberto pelo escocês Joseph Black em 1754. Estruturalmente o dióxido de carbono é constituído por moléculas de geometria linear e de caráter apolar. Por isso as atrações intermoleculares são muito fracas, tornando-o, nas condições ambientais, um gás. Daí o seu nome comercial gás carbônico.

4- O CO2, mantido em determinadas quantidades no ar atmosférico, é um dos gases responsáveis pela manutenção da temperatura terrestre. Sem este gás a Terra seria um bloco de gelo. Por outro lado, são importantes os esforços que estão sendo feitos para evitar um excesso de CO2 liberado na atmosfera para que não ocorra o impedimento da saída de calor, provocando um aquecimento do planeta denominado efeito estufa.

5- Falar de CO2 e efeito estufa pode levar a uma análise dos vilões deste fenômeno, basta saber quem é quem neste caso. Avalia-se que 77% do efeito estufa são provocados pelo dióxido de carbono, produzido principalmente por automóveis, indústrias e termelétricas. Mas há a contribuição do metano (CH4) que com seus 14% vem em segundo lugar. Embora a concentração de metano na atmosfera seja bem menor que a de dióxido de carbono, ele é capaz de reter 21 vezes mais calor.

6- O dióxido de carbono é um gás abundante, não corrosivo que não fomenta a combustão nem reage com a maioria das substâncias, é incolor e inodoro, que é utilizado, para aplicações de combate a incêndios em ambientes fechados e/ou abertos, como no caso de subestações ou unidades industriais, onde inclusive o gás é armazenado em pequenos cilindros, em sua forma líquida e disperso através de uma rede de pequenos difusores (sprinks), e que apesar de ter um baixo grau de toxidez, costuma ser odorizado para que sua presença seja facilmente percebida.

7- Na literatura aberta existem várias citações e propagandas de empresas, que comercializam equipamentos fixos e portáteis destinados a extinção a incêndios, utilizando CO2 estocado em sua forma gasosa ou líquida.

8- O boletim informal de segurança (Técnica de Risco), fala sobre as características do gás e de sistemas fixos de CO2 - Parte 1 - Departamento Técnico da GIFEL Engenharia de Incêndios.

9- A Janus Fire Sistems propõem, um Sistema de Extinção de Incêndio intitulado, HPCO2 da Janus Fire Systems®, que utiliza o dióxido de carbono altamente pressurizado como meio de extinção, composto de: 1. Componentes de Armazenamento do HPCO2: composto pelo conjunto do cilindro, que contém o agente CO2 líquido, e o suporte do cilindro, que fixa o conjunto do cilindro perfeitamente no lugar; 2. Componentes de Distribuição do HPCO2: composto pelo difusor usado para introduzir o agente CO2 em uma área de risco protegida juntamente com a tubulação associada usada para conectar os difusores ao conjunto do cilindro; 3. Componentes de Arranjo: completam a instalação do sistema HPCO2 e são compostos pela mangueira flexível de descarga, pelos adaptadores de saída de descarga ou válvulas de retenção, pela mangueira flexível de atuação, pelos acessórios de conexão, pelas válvulas solenóides e pelos atuadores manuais da válvula; 4. Componentes Complementares: incluem o comutador à pressão de descarga, válvulas de retenção em linha, válvulas direcionais, válvulas de bloqueio, discos de ruptura e reguladores. Eles complementam o equipamento principal ou completam uma configuração de cilindro específica; 5. Painel de Controle: e que o mesmo, monitora a condição da válvula solenóide, detectores, dispositivos de aviso e de qualquer acionador manual de disparo. Todos os dispositivos elétricos ou eletrônicos devem se conectar ao painel de controle para funcionar. 6. Dispositivos de Aviso Precoce de Detecção e Alarme: juntamente com os acionadores manuais de disparo maximizam a eficácia do sistema, enquanto os dispositivos sonoros e visuais de alarme alertam o pessoal quanto às condições de alarme.

10- A APSEI - Associação Portuguesa de Segurança Eletrônica e de Proteção Incêndio, onde são apresentados, Sistemas de Extinção de Incêndios por Agentes Gasosos (Ficha Técnica 21) - Os Sistemas de Extinção de Incêndios por Agentes Gasosos são constituídos, regra geral, pelos seguintes componentes: Sistema de armazenagem: deste sistema fazem parte os recipientes que contêm o agente extintor, em quantidade suficiente à extinção, e as válvulas, que devem assegurar que a descarga de agente extintor é efetuada nos limites de tempo estipulados. Cada recipiente contendo agente extintor deve possuir marcação permanente que especifique o agente extintor, tara e peso bruto. No caso do recipiente conter gás inerte, deve possuir marcação permanente que especifique o agente extintor, nível de pressurização do recipiente e volume nominal; Tubagens e Acessórios: têm como função encaminhar o agente extintor dos recipientes para o compartimento a proteger. Devem ser de material incombustível, e nunca em ferro fundido ou materiais não metálicos, devendo a sua espessura ser calculada em conformidade com a normalização nacional aplicável; Difusores: têm como função a descarga e distribuição do agente extintor no compartimento a proteger, devendo a sua localização ter em consideração a geometria do compartimento; Tempo de descarga: - Agente Extintor Liquefeito: 10 s- Agente Extintor Não-Liquefeito: 60 s

11- Sistema de detecção, atuação e controle: pode ser automático ou manual. No caso de ser automático deve estar prevista também a possibilidade de operação manual; Detecção automática: deve ser efetuada por qualquer método ou dispositivo aceitável por parte da autoridade competente e deve ser capaz de efetuar a detecção precoce e indicação de calor, chama, fumo, vapores combustíveis, ou qualquer condição anormal no risco, passível de dar origem a incêndio, devendo ativar a extinção apenas com a confirmação de duas zonas de detecção; Operação automática: os sistemas automáticos devem ser controlados por sistemas de atuação e sistemas de detecção de incêndio automáticos, adequados ao sistema e ao risco, devendo ser igualmente munidos com um meio de operação manual; Operação manual: devem ser tomadas providências para a operação manual do sistema de combate a incêndio por meio de um controlo situado fora do espaço protegido ou adjacente à saída principal desse espaço.

12- Tipos de Agentes Gasosos - Os sistemas de extinção de incêndios por agentes gasosos utilizam os seguintes tipos de gases extintores: - HFC’s (Hidrofluorocarbonetos): atuam diretamente sobre o foco de incêndio a concentrações relativamente baixas. São armazenados no estado líquido (gás liquefeito) e extinguem o incêndio através do mecanismo de arrefecimento; - Gases Inertes: exigem concentrações relativamente elevadas e extinguem o incêndio através do mecanismo de abafamento. São utilizados puros ou em mistura e com ou sem CO2, sendo armazenados enquanto gases comprimidos; CO2: este gás exige concentrações relativamente elevadas e extingue o incêndio através do mecanismo de abafamento. É armazenado no estado líquido. Dependendo do tempo de exposição, é letal para os seres humanos, mesmo a baixas concentrações.

13- Conforme continuará a ser visto, existem patentes e pedidos de patente, que versão sobre a matéria, porém diferem do conteúdo da matéria apresentada e objeto da patente solicitada, inclusive quanto a sua, configuração, operação e forma de utilização.

14- A patente inglesa número 607,458 depositada em 05 de fevereiro 1946, por Willian Warrent Triggs, sob o título sistema de extição de incendios e metodo, descreve um sistema de extinção de incêndios, com dióxido de carbono líquido, e mais particularmente, a um sistema e método de extinção de incêndios, em que o dióxido de carbono líquido é armazenado a temperaturas sub-atmosféricas, no que apesar de utilizar CO2 em estoque líquido, difere em todos os seus aspectos, do objeto do presente pedido.

15- Assim como nos demais sistemas propostos, temos o PI 09023917 depositado em 15/07/2009, pela CDIOX Engenharia Ltda, que fala sobre um Sistema de Descarga Baseado em Dióxido de Carbono (CO2) Líquido, no que é descrito um sistema de descarga baseado em C02 Líquido, intitulado DBCL, a ser utilizado no combate a extinção de células 4 e incêndio em ambientes abertos ou fechados.

16- O PI0802403-0, depositado em 22/07/2008, pela CDIOX Engenharia Ltda, descreve um sistema difusor, intitulado Aparato Móvel de Extinção de Incêndios e Prevenção de Formação de Atmosferas Explosivas em Ambientes Fechados, no que é descrito um aparato móvel para extinção de incêndios e prevenção de formação de atmosferas explosivas em ambientes fechados denominado, canhão de fluxos de gás, destinado à intervenção em células de incêndios em ambientes fechados ou pequenos focos a céu aberto, tais como incêndios veiculares, dentre outros, no que apresenta limitações pela falta de portabilidade.

17- O PI0802422-7, depositado em 22/07/2008, pela CDIOX Engenharia Ltda, intitulado, Aparato para Extinção de Incêndios em Poça e Recolhimento Seguro de Produtos Inflamáveis e Combustíveis em Ignição, no que é descrito um artefato, destinado à extinção de incêndios em poça e ao recolhimento seguro de fluidos inflamáveis, sendo o artefato denominado, Grelha de Fracionamento e Resfriamento Rápido (GFRR) que é composto por uma câmara inerte, que é preenchida com jatos combinados monofásicos e bifásicos de dióxido de carbono, que é subdividida por meio de grelhas que fracionam o fluxo do fluido inflamável e o projetam contra uma placa fria localizada no fundo da câmara.

18- O PI0803826-0, depositado em 22/07/2008, pela CDIOX Engenharia Ltda, sob o título, Sistema de Extinção de Incêndios e Prevenção de Formação de Atmosferas Explosivas e Seu Uso, descreve um sistema que utiliza estoque de agente de extinção em fase líquida, gás carbônico ou outro agente com características físico-químicas semelhantes, em sistemas fixos, com os equipamentos para recondensação e vaporização do fluido de trabalho e, seu uso na prevenção e extinção de incêndios em ambientes confinados ou não, como em conjuntos de equipamentos que estejam dispostos em um mesmo nicho, como bombas de transferência de produtos inflamáveis, em transformadores, conjunto de chaves de disjuntores e equipamentos elétricos de alta tensão, que operem com óleos isolantes, dentre outros.

19- A patente australiana, número AU2003259623 A1, depositada em 25 de novembro de 2003, tendo como depositante Nihal Sisira Ranjith Kankanamalage, sob o título “Caminhão que lança vapor de dióxido de carbono, para extinção de incêndios, a partir do dióxido de carbono liquefeito”, no que também, nada tem a haver, com o objeto do presente pedido.

20- A Patente Americana US 5,850,876 depositada por Allison, et al., concedida em 22 de dezembro de 1988, sob o título “Aparelho e sistema para o armazenamento e fornecimento de CO2 líquido a baixa pressão para extinção de incêndios”, descreve um aparelho e sistema que armazena e fornece CO2 líquido a baixa pressão para extinção de incêndios. O aparelho compreende um recipiente de pressão para armazenar CO2 líquido a baixa pressão, um dispositivo de arrefecimento em contacto com o CO2 gasoso no recipiente, para manter a baixa pressão, uma entrada e uma saída, para encher o recipiente e um condutor de alimentação, que comunica com uma porção inferior do interior do recipiente para permitir que o CO2 líquido, passe a partir do recipiente e para um sistema de reticulação. Um número de recipientes sob pressão pode ser acoplado em conjunto através de um colector, para proporcionar a quantidade necessária de CO2 líquido a um local de risco. As válvulas de alimentação ou as válvulas do colector, podem ser operadas por um sensor, num local de risco e um processador lógico pode ser utilizado para regular as válvulas e, deste modo, o líquido CO2. O aparelho e o sistema são especialmente concebidos como um substituto para os atuais sistemas de halon que causam danos à camada de ozonio.

21- O pedido de patente internacional anterior, WO8804007 também depositado por Allison, et al., revelou um sistema de armazenamento para CO2 líquido a baixa pressão. O sistema de armazenamento incluía um recipiente de pressão com um meio de arrefecimento interno localizado na região normalmente ocupada por CO2 gasoso para manter a baixa pressão no interior do vaso de pressão e incluía um condutor de alimentação para fornecer CO2 gasoso a partir da pressão embarcada. O CO2 gasoso foi utilizado principalmente, na indústria hoteleira para o fornecimento de bebidas carbonatadas. Era essencial que o CO2 fosse retirado do recipiente sob pressão e fosse no estado gasoso, de modo que pudesse ser obtido, um fornecimento de CO2 gasoso a uma pressão constante.

22- O pedido de patente WO 01/2126, publicado em 29 de março de 2011, tendo como depositante Phuong, Phan Dinh, sob o título “Sistema Automático para Extinção de Incêndio Usando CO2 Liquefeito”, no que descreve um método automático para extinção de incêndios, utilizando CO2 liquefeito, para regular a distribuição de agentes extintores de incêndio, sendo este método caracterizado por utilizar CO2 líquido, como um extintor de incêndio independente ou combinado, com outros agentes extintores, para criar um novo extintor de incêndios, que têm fortes efeitos e alta eficiência como uma fonte dinâmica de produção de pressão, direcionando os agentes extintores, para a área do incêndio e como uma fonte dinâmica, de todo o sistema de extinção de incêndios e automatizando o processo.

23- Embora todas as referências acima citadas, descrevam variados tipos de sistemas e métodos, em que é utilizado CO2, como agente de extinção, nenhuma delas colide com o objeto do presente pedido de patente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

24- A inovação diz respeito a um sistema composto de um tanque externo, com CO2 liquefeito, com volume proporcional ao da capacidade de carga do helicóptero, destinado a operação, fixado entre os esquis, ligado a um sistema de válvulas e/ou bomba(s), localizado no interior do mesmo, que ligado a mangueiras articuladas e acopladas, a braços bi partidos, e articulados, localizados, externamente e ao longo das laterais inferiores e a frente da aeronave, com difusores em sua extremidade, é capaz de lançar CO2 vaporizado ou semi vaporizado, na direção desejada, para extinção de incêndios.

25- Mais especificamente a presente invenção, descreve um sistema composto de um tanque (A), fixado na parte inferior da fuselagem da aeronave, entre os esquis (B), ligado a um sistema de válvulas e uma bomba, localizado em seu interior, para controle do fluxo de CO2, sendo que esta bomba está conectada, a duas saídas laterais, onde serão acopladas externamente as mangueiras articuladas, nas laterais da aeronave e fixadas aos braços bi partidos e articulados (C) e (D), existentes e fixados ao longo das laterais da fuselagem, em sua parte inferior e articulados próximo ao nariz ou acopladas no interior dos mesmos, tendo em sua extremidade, os difusores (E) e (F), para dispersão do CO2 vaporizado ou semi vaporizado.

26- Os materiais para confecção do tanque vão do alumínio a compósitos de carbono, dentre outros compatíveis e que ofereçam a resistência necessária, dependendo da capacidade do tanque e do tipo de helicóptero a ser utilizado.

27- O comprimento das mangueiras e dos braços articulados é proporcional ao raio das hélices, somado ao raio do vórtice formado, quando do giro das mesmas, em termos gerais, do anel de vórtice, que é o escoamento circular ou rotacional, e ou do arrasto, provocado pelo ar jogado para baixo, provocado pelo movimento do rotor principal, a fim de não causar alterações, quanto ao direcionamento do agente de extinção, no caso, do CO2, que será disparado através dos difusores, até o foco do incêndio.

28- Os braços serão fixados ao longo das laterais inferiores da fuselagem da aeronave, acima dos esquis e a partir da saída de onde serão fixadas as mangueiras, tendo os mesmos, articulações próximas ao nariz, e rotacionados lateralmente, e para frente, até o alinhamento dos mesmos, para entrada em posição de operação, nas laterais e a frente da mesma, vide a figura 3.

29- O tipo do braço articulado será compatível e estará relacionado, ao tipo da aeronave a ser utilizada nas operações, já que, os braços articulados são um equipamento normalmente usado, em operações de manipulação de cargas, uma vez que, garantem uma boa ergonomia ao operador, através do manuseio confortável e esforço mínimo por parte deste. Além disso, é um equipamento que possui formato compacto e peso reduzido, de modo que possui instalação simples, rápida e de fácil manuseio.

30- Assim temos vários tipos de braços articulados, sendo eles: braço articulado bandeira, braço bi articulado aéreo, braço bi articulado fixo, braço pantográfico aéreo e de reação, braço pantográfico fixo e de reação, braço congo balance fixo e braço congo balance aéreo, que poderão inclusive, ter suas configurações modificadas, para o tipo de operação no pedido ora descrito.

31- No caso específico, poderão ser utilizados preferencialmente, braços articulados tipo bandeira, que são compostos por uma base, coluna, eixo principal e lança. Possui a característica de girar até 360° em torno de sua própria coluna (único ponto de giro) e uma única articulação, sendo uma tecnologia muito simples. No que seria instalado nas laterais inferiores e acima dos esquis, com layout de processo produtivo, que permita a liberdade do giro da lança, para alinhamento da mesma, nas laterais e a frente da aeronave, já que, os braços articulados de maneira geral, são equipamentos confeccionados para auxiliar na montagem de produtos, de modo que possuem extrema praticidade e flexibilidade na sua utilização.

32- A operação do sistema será feita através de comandos, que serão acoplados a direita do piloto, ou seja, ao lado do co-piloto, que nesse caso será o responsável pela operação do sistema.

33- Uma câmera termográfica acoplada à frente da aeronave será responsável pela avaliação da temperatura, no local do incêndio e de sua redução durante a operação do sistema, inclusive identificando nos focos, que poderão ainda existir em decorrência do inicialmente ocorrido.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

34- A figura 1 mostra a vista lateral direita da aeronave, onde são mostrados detalhes, como o tanque (A), fixado na parte inferior e entre os esquis (B), tendo a mangueira acoplada à saída existente na lateral da aeronave e fixada ao braço articulado (C), e tendo em sua extremidade o difusor (E), disposto em sua posição normal e articulado, longitudinalmente, e para frente.

35- A figura 2 mostra a vista lateral esquerda da aeronave, onde são mostrados detalhes, como o tanque (A), fixado na parte inferior e entre os esquis (B), tendo a mangueira acoplada à saída existente na lateral da aeronave e fixada ao braço articulado (D), e tendo em sua extremidade o difusor (F), disposto em sua posição normal e articulado, longitudinalmente, e para trás.

36- A figura 3 mostra em vista de topo, a aeronave com as mangueiras acopladas às saídas existentes nas laterais da aeronave e fixadas aos braços articulados (C) e (D), tendo em sua extremidade os difusores (E) e (F), em movimento rotacional horizontal de alinhamento e para frente, para a entrada na posição de operação.

37- A figura 4 mostra em vista de topo, a aeronave com as mangueiras acopladas às saídas existentes nas laterais da aeronave e fixadas aos braços articulados (C) e (D), sobre os esquis, tendo em sua extremidade os difusores (E) e (F). em posição de operação.

38- A figura 5 mostra a vista inferior da aeronave, onde é mostrado, o tanque (A), fixado entre os esquis (B) e os braços articulados (C) e (D), em posição de operação.

39- A figura 6 mostra em vista frontal, o tanque (A) entre os esquis (B) e os difusores (E) e (F) em suas laterais.

VANTAGENS DO SISTEMA PROPOSTO

40- Maior mobilidade e velocidade até área onde estará ocorrendo o foco do incêndio, tendo como resultado, maior tempo de resposta, mitigando assim, possíveis prejuízos causados por ocasião do incêndio, já que também é um gás inerte, não provocando danos elétricos ou de qualquer outra natureza.

41- Aumento na captura e armazenamento do CO2 considerado sujo, decorrente das atividades industriais, já que o CO2 normalmente utilizado é o mesmo, consumido nas indústrias de bebidas e refrigerantes.

42- A não há necessidade de odorização do gás, já que o mesmo é sujo, no que é mantido o odor de onde foi obtido.

MANUTENÇÃO DO SISTEMA

43- Os procedimentos de manutenção do sistema proposto consistem de revisões periódicas, onde deverão ser verificados os níveis de CO2 e o estado dos componentes, como os difusores ou bicos de injeção, válvulas de controle, sensores, micro controladores, dentre outros presentes e que poderão compor o sistema. As peças ou itens com desgaste e/ou com mau funcionamento, devem ser substituídas.

44- Os sistemas de proteção do sistema em operação consistem de micro controladores, que paralisam o sistema em funcionamento, na presença de qualquer anomalia no equipamento de armazenamento e/ou dos componentes do sistema de CO2, que prejudiquem sua operação ou ainda a estabilidade de vôo da aeronave.

Claims (5)

1- SISTEMA AÉREO DE COMBATE A INCÊNDIOS, UTILIZANDO CO2 ARMAZENADO EM FORMA LÍQUIDA, caracterizado por um tanque (A), fixado na parte inferior da fuselagem da aeronave e entre os esquis (B), ligado a um sistema de válvulas no interior de suas laterais e uma bomba localizada em seu interior próximo a calda, para controle do fluxo de CO2, sendo que esta bomba está conectada, ao sistema de válvulas no interior de suas laterais, no que possuem duas saídas, onde serão acopladas externamente as mangueiras articuladas e fixadas aos braços bi partidos e articulados (C) e (D), existentes ao longo das laterais da fuselagem e em sua parte inferior, sendo articulados próximo ao nariz, tendo em sua extremidade, os difusores (E) e (F), para dispersão do CO2 vaporizado ou semi vaporizado.

2- SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser comprimento das mangueiras e dos braços articulados, proporcional ao raio das hélices, somado ao raio do vórtice formado, quando do giro das mesmas.

3- SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem os braços fixados, ao longo das laterais inferiores da fuselagem da aeronave, acima dos esquis e a partir da saída de onde serão fixadas as mangueiras.

4- SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por terem os braços, articulações próximas ao nariz, e rotacionados lateralmente, e para frente, até o alinhamento dos mesmos.

5- SISTEMA de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de possuir, micros controladores, que paralisam o sistema em funcionamento, em presença de qualquer anomalia no equipamento de armazenamento e/ou dos componentes do sistema de CO2.

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