BRPI0612039A2

BRPI0612039A2 - sistema de supressão de fogo utilizando emissores de baixa pressão de alta velocidade

Info

Publication number: BRPI0612039A2
Application number: BRPI0612039-3A
Authority: BR
Inventors: William J Reilly; Robert J Ballard; Kevin J Blease; Stephen R Ide
Original assignee: Victaulic Co Of America
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2010-10-13
Also published as: WO2006135891A3; AU2006257832A1; BRPI0612038B1; NO20080211L; US7721811B2; ES2418147T3; EP1893307B1; NO339394B1; EP1893305A2; CN101511433A; EP1893305A4; NO344063B1; KR20120126117A; EP1893307A4; MY146730A; AR077323A2; WO2006135890A2; CA2611961C; US8376059B2; TWI341750B

Abstract

SISTEMA DE SUPRESSAO DE FOGO UTILIZANDO EMISSORES DE BAIXA PRESSAO DE ALTA VELOCIDADE. Um sistema da supressão do fogo é divulgado. O sistema inclui uma fonte do gás pressurizado e uma fonte do líquido pressurizado. Ao menos um emissor está em uma comunicação fluida com as fontes do líquido e do gás. O emissor é usado estabelecer um córrego do gás, atomizar e entrar o líquido no córrego do gás e descarregar o córrego resultante do líquido-gás no fogo. Um método de operar o sistema é divulgado também. O método inclui o estabelecimento de um corrego do gás que tem primeiramente e em segundo partes dianteiras de choque usando o emissor, atomizando e entrar o líquido com o gás em uma das duas partes dianteiras de choque para dar forma a um córrego do líquido-gás, e descarregando o córrego no fogo. O método inclui também criar uma pluralidade de diamantes de choque no córrego do liquido-gás descarregado do emissor.

Description

SISTEMA DE SUPRESSÃO DE INCÊNDIO USANDO EMISSORES DEPRESSÃO BAIXA DE ALTA VELOCIDADE

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

Este pedido é baseado em e reivindica prioridade paraO Pedido Provisório U.S. N0 60/689.864, depositado em 13 dejunho de 2005, e para o Pedido Provisório U.S. N060/776.407, depositado em 24 de fevereiro de 2006.

Campo da Invenção

Esta invenção concerne a sistemas de supressão deincêndio usando dispositivos para a emissão de um líquidoatomizado, o dispositivo injetando o liquido em umacorrente de fluxo de gás em que o líquido é atomizado eprojetado para longe do dispositivo sobre um incêndio.

Antecedentes da Invenção

Os sistemas de controle e supressão de incêndiogeralmente incluem uma pluralidade de cabeçotes desprinkler individuais, os quais usualmente são montados noteto em torno da área a ser protegida. Os cabeçotes desprinkler normalmente são mantidos em uma condição fechadae incluem um membro de detecção de resposta térmica para sedeterminar quando uma condição de incêndio ocorreu.Mediante uma atuação do membro de resposta térmica, ocabeçote de sprinkler é aberto, permitindo que águapressurizada em cada um dos cabeçotes individuais desprinkler fluam livremente através dali para a extinção doincêndio. Os cabeçotes de sprinkler individuais sãoespaçados um do outro por distâncias determinadas pelo tipode proteção que se pretende que eles provejam (por exemplo,condições de risco leve ou comum) e as classificações dossprinklers individuais, conforme determinado pelas agênciasde classificação aceitas na indústria, tais comoUnderwriters Laboratories, Inc., Factory Mutual ResearchCorp. e/ou a National Fire Protection Association.

De modo a se minimizar o atraso entre uma atuaçãotérmica e a distribuição própria de água pelo cabeçote desprinkler, a tubulação que conecta os cabeçotes desprinkler à fonte de água, em muitos casos, em todos osmomentos, está preenchida com água. Isto é conhecido como osistema úmido, com a água estando imediatamente disponívelno cabeçote de sprinkler mediante sua atuação térmica.

Contudo, há muitas situações nas quais o sistema desprinkler é instalado em uma área não aquecida, tais comoem depósitos. Nessas situações, se um sistema úmido forusado e, em particular, uma vez que a água não está fluindodentro do sistema de tubulação por longos períodos detempo, há um risco de a água nos tubos congelar. Isto nãoapenas afetará de forma adversa a operação do sistema desprinkler, caso os cabeçotes de sprinkler sejamtermicamente atuados enquanto houver um bloqueio de gelonos tubos, mas, esse congelamento, se extensivo, podecausar a explosão dos tubos, desse modo destruindo osistema de sprinkler. Assim sendo, nessas situações, é aprática convencional ter a tubulação desprovida de qualquerágua durante sua condição não ativada. Isto é conhecidocomo sistema de proteção de incêndio seco.

Quando atuados, os cabeçotes de sprinklerconvencionais liberam uma aspersão de um líquido desupressão de incêndio, tal como água, sobre a área doincêndio. A aspersão de água, embora um pouco efetiva, temvárias desvantagens. As gotículas de água compreendendo aaspersão são relativamente grandes e causarão danos de águaàs mobílias ou artigos na região de queima. A aspersão deágua também exibe modos limitados de supressão de fogo. Porexemplo, a aspersão, que é composta por gotículasrelativamente grandes provendo uma área superficial totalpequena, não absorve eficientemente o calor e, portanto,não pode operar eficientemente para impedir um espalhamentodo incêndio pela diminuição da temperatura do ar ambienteem torno do incêndio. As gotículas grandes também nãobloqueiam a transferência de calor de radiaçãoefetivamente, desse modo permitindo que o incêndio seespalhe por este modo. A aspersão, mais ainda, não deslocaeficientemente o oxigênio do ar ambiente em torno doincêndio, nem usualmente há um momento para baixosuficiente das gotículas para vencerem a coluna de fumaça eatacarem a base do incêndio.

Com estas desvantagens em média, dispositivos, taiscomo tubos de ressonância, os quais atomizam um líquido desupressão de incêndio, foram considerados comosubstituições para os cabeçotes de sprinkler convencionais.

Tubos de ressonância usam energia acústica, gerada por umainteração de onda de pressão oscilatória entre um jato degás e uma cavidade, para a atomização de um líquido que éinjetado na região próxima do tubo de ressonância onde aenergia acústica está presente.

Infelizmente, os tubos de ressonância de projeto emodo operacional conhecidos geralmente não têm ascaracterísticas de fluxo de fluido requeridas para seremefetivos em aplicações de proteção de incêndio. 0 volume defluxo a partir do tubo de ressonância tende a serinadequado, e as partículas de água geradas pelo processode atomização têm velocidades relativamente baixas. Comoresultado, estas partículas de água são desaceleradassignificativamente em de torno de 8 a 16 polegadas (de20,32 a 40,64 cm) do cabeçote de sprinkler, e não podemvencer a coluna de gás de combustão subindo gerada por umincêndio. Assim, as partículas de água não podem chegar àfonte de incêndio para uma supressão de incêndio efetiva.

Mais ainda, o tamanho de partícula de água gerada pelaatomização é ineficaz na redução do teor de oxigênio parasupressão de um incêndio, se a temperatura ambiente estiverabaixo de 55 °C. Adicionalmente, os tubos de ressonânciaconhecidos requerem volumes de gás relativamente grandesenviados à alta pressão. Isto produz um fluxo de gásinstável, o qual gera uma energia acústica significativa ese separa das superfícies defletoras através das quaisviaja, levando a uma atomização ineficiente da água.

Claramente, há uma necessidade de um sistema desupressão de incêndio tendo um emissor de atomização queopere mais eficientemente do que os tubos de ressonânciaconhecidos. Um emissor como esse idealmente usaria volumesmenores de gás a pressões menores para a produção de umvolume suficiente de partículas de água atomizadas tendouma distribuição de tamanho menor, enquanto se mantém ummomento significativo quando de uma descarga, de modo queas partículas de água possam vencer a coluna de fumaça deincêndio e ser mais efetivas na supressão do incêndio.

Sumário da Invenção

A invenção concerne a um sistema de supressão deincêndio. O sistema compreende uma fonte de gáspressurizado, uma fonte de líquido pressurizado e pelomenos um emissor para a atomização e a descarga do líquidoentranhado no gás em um incêndio. Um conduto de gás provêuma comunicação de fluido entre a fonte de gás pressurizadoe o emissor, e uma rede de tubulação provê uma comunicaçãode fluido entre a fonte de líquido pressurizado e oemissor. Uma primeira válvula no conduto de gás controla apressão e a vazão do gás para o emissor, e uma segundaválvula na rede de tubulação controla a pressão e a vazãodo líquido para o emissor. Um transdutor de pressão mede apressão no conduto de gás. Um dispositivo de detecção deincêndio é posicionado próximo do emissor. Um sistema decontrole está em comunicação com as primeira e segundaválvulas, o transdutor de pressão e o dispositivo dedetecção de incêndio. 0 sistema de controle recebe sinaisindicativos de um incêndio a partir do dispositivo dedetecção de incêndio. 0 sistema de controle atua a primeiraválvula, de modo a manter uma pressão predeterminada noconduto de gás para operação do emissor.

O sistema também pode incluir uma pluralidade detanques de gás comprimido formando a fonte de gáspressurizado e um coletor de alta pressão que provê umacomunicação de fluido entre os tanques de gás comprimido ea primeira válvula. Em um sistema como esse, é vantajosoter uma pluralidade de válvulas de controle, cada umaestando associada a um dos tanques de gás comprimido. Umlaço de supervisão em comunicação com o sistema de controlee as válvulas de controle monitora o status aberto efechado das válvulas de controle.

A invenção também envolve um método de operação de umsistema de supressão de incêndio. 0 sistema tem um emissorque compreende um bocal que tem uma entrada conectada emcomunicação de fluido com uma fonte de gás pressurizado euma saída. Um duto é conectado em comunicação de fluido comuma fonte de líquido pressurizado. 0 duto tem um orifíciode saída posicionado adjacente à saída. Uma superfíciedefletora é posicionada voltada para a saída em relaçãoespaçada com ela. 0 método compreende:

a descarga do líquido a partir do orifício;

a descarga do gás a partir da saída;

ο estabelecimento de uma primeira frente de choqueentre a saída e a superfície defletora;

o estabelecimento de uma segunda frente de choquepróxima da superfície defletora;

o entranhamento do líquido no gás para a formação deuma corrente de líquido e gás; e

a projeção da corrente de gás e líquido a partir doemissor.

O método também inclui o uso de uma pluralidade detanques de gás comprimido como a fonte de gás pressurizado.Uma pluralidade de válvulas de controle, cada uma estandoassociada a um dos tanques de gás comprimido, é usada emconjunto com um laço de supervisão em comunicação com asválvulas de controle para a monitoração do status aberto efechado das válvulas de controle. 0 método ainda compreendea monitoração do status das válvulas de controle e amanutenção das válvulas de controle em uma configuraçãoaberta, durante uma operação do sistema.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra umsistema de supressão de incêndio de exemplo de acordo com ainvenção;

a Figura 2 é uma vista em corte longitudinal de umemissor de baixa pressão e alta velocidade usado no sistemade supressão de incêndio mostrado na Figura 1;

a Figura 3 é uma vista em corte longitudinal quemostra um componente do emissor descrito na Figura 2;

a Figura 4 é uma vista em corte longitudinal quemostra um componente do emissor descrito na Figura 2;

a Figura 5 é uma vista em corte longitudinal quemostra um componente do emissor descrito na Figura 2;

a Figura 6 é uma vista em corte longitudinal quemostra um componente do emissor descrito na Figura 2;

a Figura 7 é um diagrama que descreve um fluxo defluido a partir do emissor, com base em uma fotografia deSchlieren do emissor mostrado na Figura 2 em operação; e

a Figura 8 é um diagrama que descreve um fluxo defluido predito para uma outra modalidade do emissor.

Descrição Detalhada das Modalidades

A Figura 1 ilustra, de forma esquemática, um sistemade supressão de incêndio de exemplo 11 de acordo com ainvenção. 0 sistema 11 inclui uma pluralidade de emissoresde baixa pressão e alta velocidade 10, descritos emdetalhes abaixo. Os emissores 10 são dispostos em uma zonade risco de incêndio potencial 13, o sistema compreendendouma ou mais dessas zonas, cada zona tendo seu próprio bancode emissores. Por clareza, apenas uma zona é descrita aqui,sendo compreendido que a descrição é aplicável a zonas derisco de incêndio adicionais, conforme mostrado.

Os emissores 10 são conectados através de uma rede detubulação 15 a uma fonte de água pressurizada 17. Umaválvula de controle de água 19 controla o fluxo de águapartir da fonte 17 para os emissores 10. Os emissorestambém estão em comunicação de fluido com uma fonte de gáspressurizado 21 através de uma rede de conduto de gás 23. 0gás pressurizado preferencialmente é um gás inerte, talcomo nitrogênio, e é mantido em bancos de cilindros ã altapressão 25. Os cilindros 25 podem estar pressurizados a até2.500 psig (17,24 MPag) . Para sistemas grandes, os quaisrequerem grandes volumes de gás, um ou mais tanques depressão mais baixa (a em torno de 350 psig (2,41 MPag))tendo volumes da ordem de 30.000 galões (113,56 m3) podemser usados.

As válvulas 27 de cilindros 25 preferencialmente sãomantidas em um estado aberto em comunicação com um coletorã alta pressão 29. A vazão de gás e a pressão a partir docoletor para o conduto de gás 23 são controladas por umaválvula de controle de gás à alta pressão 31. A pressão noconduto 23 a jusante da válvula de controle de alta pressão31 é monitorada por um transdutor de pressão 33. 0 fluxo degás para os emissores 10 em cada zona de risco de incêndio13 é adicionalmente controlado por uma válvula de baixapressão 35 a jusante do transdutor de pressão.

Cada zona de risco de incêndio 13 é monitorada por umou mais dispositivos de detecção de incêndio 37. Estesdispositivos de detecção operam em qualquer um dos váriosmodos conhecidos para detecção de incêndio, tais comodetecção de chama, calor, taxa de elevação de temperatura,detecção de fumaça ou combinações dos mesmos.

Os componentes do sistema assim descritos sãocoordenados e controlados por um sistema de controle 39, oqual compreende um microprocessador 41, que tem um visor depainel de controle (não mostrado) , um software residente eum controlador lógico programável 43. 0 sistema de controlese comunica com os componentes do sistema para receber umainformação e emitir comandos de controle, conforme sesegue.

Cada válvula de cilindro 27 é monitorada quanto ao seustatus (aberto ou fechado) por um laço de supervisão 45 quese comunica com o microprocessador 41, o qual provê umaindicação visual do status de válvula de cilindro. Aválvula de controle de água 19 também está em comunicaçãocom o microprocessador 41 através de uma linha decomunicação 47, a qual permite que a válvula 19 sejamonitorada e controlada (aberta e fechada) pelo sistema decontrole. De modo similar, a válvula de controle de gás 35se comunica com o sistema de controle através de uma linhade comunicação 49, e os dispositivos de detecção deincêndio 37 também se comunicam com o sistema de controleatravés de linhas de comunicação 51. 0 transdutor depressão 35 provê seus sinais para o controlador lógicoprogramável 43 pela linha de comunicação 53. 0 controladorlógico programável também está em comunicação com a válvulade gás à alta pressão 31 pela linha de comunicação 55 e como microprocessador 41 pela linha de comunicação 57.

Em operações, os detectores de incêndio 3 7 detectam umevento de incêndio e provêem um sinal para omicroprocessador 41 pela linha de comunicação 51. 0microprocessador atua o controlador lógico 43. Note que ocontrolador 4 3 pode ser um controlador em separado ou umaparte integral da válvula de controle de alta pressão 31. Ocontrolador lógico 43 recebe um sinal a partir do espaço 33via a linha de comunicação 53 indicativo da pressão noconduto de gás 23. O controlador lógico 43 abre a válvulade gás de alta pressão 31 enquanto o microprocessador 41abre a válvula de controle de gás 3 5 e a válvula decontrole de água 19, usando as respectivas linhas decomunicação 49 e 47. Assim, é permitido que o nitrogêniodos tanques 25 e a água da fonte 17 fluam através doconduto de gás 23 e da rede de tubulação de água 15,respectivamente. Uma pressão de água preferida para umaoperação apropriada dos emissores 10 está entre em torno de1 psig (6,89 kPag) e em torno de 50 psig (344,74 kPag) ,conforme descrito abaixo. O controlador lógico 43 opera aválvula 31 para manter a pressão de gás correta (entre emtorno de 29 psia (199,95 kPa) e em torno de 60 psia (413,69kPa) ) e a vazão para operar os emissores 10 nos parâmetrosconforme descrito abaixo. Mediante uma detecção que oincêndio está extinto, o microprocessador 41 fecha asválvulas de gás e de água 35 e 19, e o controlador lógico43 fecha a válvula de controle de alta pressão 31. Osistema de controle 3 9 continua a monitorar todas as zonasde risco de incêndio 13 e, no caso de um outro incêndio ouno de um novo rompimento de chamas do incêndio inicial, aseqüência descrita acima é repetida.

A Figura 2 mostra uma vista em corte longitudinal deum emissor de baixa pressão e alta velocidade 10 de acordocom a invenção. O emissor 10 compreende um bocalconvergente 12 que tem uma entrada 14 e uma saída 16. Asaída 16 pode variar no diâmetro entre em torno de 1/8"(3,175 mm) e em torno de 1" (25,4 mm) para muitasaplicações. A entrada 14 está em comunicação de fluido comum suprimento de gás pressurizado 18 que provê gás para obocal a uma pressão e uma vazão predeterminadas. Évantajoso que o bocal 12 tenha uma superfície internaconvergente curvada 20, embora outros formatos, tal comouma superfície afunilada linear, também sejam praticáveis.

Uma superfície defletora 22 é posicionada em umarelação espaçada com o bocal 12, um espaço 24 sendoestabelecido entre a superfície defletora e a saída debocal. O espaço pode variar de tamanho entre em torno de1/10" (2,54 mm) e em torno de 3/4" (19,05 mm). A superfíciedefletora 22 é mantida em relação espaçada a partir dobocal por uma ou mais pernas de suporte 26.

Preferencialmente, a superfície defletora 22compreende uma porção de superfície plana 28substancialmente alinhada com a saída de bocal 16, e umaporção de superfície inclinada 3 0 contígua com ecircundando a porção plana. A porção plana 28 ésubstancialmente perpendicular ao fluxo de gás a partir dobocal 12, e tem um diâmetro mínimo aproximadamente igual aodiâmetro da saída 16. A porção inclinada 30 é orientada aum ângulo traseiro de varredura 32 a partir da porçãoplana. O ângulo traseiro de varredura pode variar entre emtorno de 15° e em torno de 45° e, juntamente com o tamanhodo espaço 24, determina o padrão de dispersão do fluxo apartir do emissor.

A superfície defletora 22 pode ter outros formatos,tais como a borda superior curvada 34 mostrada na Figura 3e a borda curvada 36 mostrada na Figura 4. Conformemostrado nas Figuras 5 e 6, a superfície defletora 22também pode incluir um tubo de ressonância de extremidadefechada 38 circundado por uma porção plana 4 0 e uma porçãode ângulo traseiro de varredura 4 2 (Figura 5) ou uma porçãocurvada 44 (Figura 6) . O diâmetro e a profundidade dacavidade de ressonância podem ser aproximadamente iguais aodiâmetro da saída 16.

Com referência, novamente, à Figura 2, uma câmaraanular 46 circunda o bocal 12. A câmara 46 está emcomunicação de fluido com um suprimento de líquidopressurizado 4 8 que provê um líquido para a câmara a umapressão e vazão predeterminadas. Uma pluralidade de duto 50se estende a partir da câmara 46. Cada duto tem um orifíciode saída 52 posicionado adjacente à saída de bocal 16. Osorifícios de saída têm um diâmetro de em torno de 1/32"(0,79 mm) a em torno de 1/8" (3,175 mm). As distânciaspreferidas entre a saída de bocal 16 e o orifício de saída52 variam entre em torno de 1/64" (0,40 mm) e em torno de1/8" (3,175 mm), conforme medido ao longo de uma linha deraio a partir da borda da saída de bocal até a borda maispróxima do orifício de saída. Um líquido, por exemplo, águapara supressão de incêndio, flui a partir do suprimentopressurizado 48 para a câmara 46 e através dos dutos 50,saindo a partir de cada orifício 52, onde é atomizado pelofluxo de gás a partir do suprimento de gás pressurizado queflui através do bocal 12 e sai através da saída de bocal16, conforme descrito em detalhes abaixo.

O emissor 10, quando configurado para uso em umsistema de supressão de incêndio, é projetado para operarcom uma pressão de gás preferida entre em torno de 29 psia(199,95 kPa) e em torno de 60 psia (413,69 kPa) na entradade bocal 14 e uma pressão de água preferida entre em tornode 1 psig (6,89 kPa) e em torno de 50 psig (344,74 kPa) nacâmara 46. Os gases praticáveis incluem nitrogênio, outrosgases inertes, misturas de gases inertes, bem como misturasde gases inertes e quimicamente ativos, tal como ar.

A operação do emissor 10 é descrita com referência àFigura 7, a qual é um desenho baseado em uma análisefotográfica de Schlieren de um emissor em operação.

O gás 85 sai pela saída de bocal 16 a em torno deMaterial de absorção de choque 1,5 e impinge na superfíciedefletora 22. Simultaneamente, a água 87 é descarregada apartir dos orifícios de saída 52.

Uma interação entre o gás 85 e a superfície defletora22 estabelece uma primeira frente de choque 54 entre asaída de bocal 16 e a superfície defletora 22. Uma frentede choque é uma região de transição de fluxo de velocidadesupersônica para subsônica. A água 87 saindo dos orifícios52 não entra na região da primeira frente de choque 54.

Uma segunda frente de choque 56 se forma próximo dasuperfície defletora na fronteira entre a porção desuperfície plana 28 e a porção de superfície inclinada 30.A água 87 descarregada a partir dos orifícios 52 éentranhada com o jato de gás 85 próximo da segunda frentede choque 56 formando uma corrente de líquido e de gás 60.Um método de entranhamento é usar o diferencial de pressãoentre a pressão no jato de fluxo de gás e o ambiente.Diamantes de choque 58 se formam em uma região ao longo daporção inclinada 30, os diamantes de choque sendoconfinados na corrente de líquido e de gás 60, a qual seprojeta para fora e para baixo a partir do emissor. Osdiamantes de choque também são regiões de transição entrevelocidade de fluxo super e subsônica e são o resultado dofluxo de gás sendo expandido em excesso, conforme ele saido bocal. Um fluxo expandido em excesso descreve um regimede f lvixo em que a pressão externa (isto é, a pressãoatmosférica ambiente neste caso) é mais alta do que apressão de saída de gás no bocal. Isto produz ondas dechoque oblíquas, as quais se refletem a partir da fronteirade jato livre 8 9 marcando o limite entre a corrente delíquido e de gás 60 e a atmosfera ambiente. As ondas dechoque oblíquas são refletidas umas em direção às outraspara a criação dos diamantes de choque.

Forças de cisalhamento significativas são produzidasna corrente de líquido e de gás 60, a qual, de modo ideal,não se separa da superfície defletora, embora o emissorainda seja efetivo, se uma separação ocorrer, conformemostrado em 60a. A água entranhada próximo da segundafrente de choque 56 é submetida a estas forças decisalhamento, as quais são o mecanismo primário paraatomização. A água também encontra os diamantes de choque58, os quais são uma fonte secundária de atomização deágua.

Assim, o emissor 10 opera com múltiplos mecanismos deatomização, os quais produzem partículas de água 62 menoresdo que 2 0 pm de diâmetro, a maioria das partículas sendomedida em menos do que 5 μπι. As gotículas menores flutuamno ar. Esta característica permite que elas mantenham umaproximidade com a fonte de incêndio para um maior efeito desupressão de incêndio. Mais ainda, as partículas mantêm ummomento para baixo significativo, permitindo que a correntede líquido e de gás 60 vença a coluna se elevando de gasesde combustão resultando de um incêndio. As medições mostramque a corrente de líquido e de gás tendo uma velocidade de1.200 ft/min (365,76 m/min) a 18" (45,72 cm) do emissor euma velocidade de 700 ft/min (213,36 m/min) a 8' (2,44 m)do emissor. O fluxo a partir do emissor é observado paraimpingir no piso do aposento no qual é operado. O ângulotraseiro de varredura 32 da porção inclinada 3 0 dasuperfície defletora 22 provê um controle significativopelo ângulo incluso 64 da corrente de líquido e de gás 60.Ângulos inclusos de em torno de 120° são obteníveis. Umcontrole adicional sobre o padrão de dispersão do fluxo érealizado pelo ajuste do espaço 24 entre a saída de bocal16 e a superfície defletora.

Durante uma operação de emissor, é adicionalmenteobservado que a camada de fumaça que se acumula no teto deum aposento durante um incêndio é aspirada para a correntede gás 85 que sai do bocal e é entranhada no fluxo 60. Istose soma os múltiplos modos de característica de extinção doemissor, conforme descrito abaixo.

O emissor causa uma queda de temperatura devido àatomização da água nos tamanhos de partícula extremamentepequenos descritos acima. Isto absorve calor e ajuda amitigar o espalhamento da combustão. O fluxo de gásnitrogênio e a água entranhada no fluxo substituem ooxigênio no ambiente com gases que não podem suportar umacombustão. Ainda, gases desprovidos de oxigênio na forma dacamada de fumaça que é entranhada no fluxo tambémcontribuem para a escassez de oxigênio do incêndio. Éobservado, contudo, que o nível de oxigênio no aposento emque o emissor é empregado não cai abaixo de 16%. Aspartículas de água e a fumaça entranhada criam uma neblinaque bloqueia uma transferência de calor por radiação apartir do incêndio, desse modo mitigando o espalhamento decombustão por este modo de transferência de calor. Devido àárea superficial extraordinariamente grande resultante dotamanho de partícula de água extremamente pequeno, a águaprontamente absorve a energia e forma vapor, o qualadicionalmente desloca oxigênio, absorve calor do incêndioe ajuda a manter uma temperatura estável tipicamenteassociada a uma transição de fase. A mistura e aturbulência criadas pelo emissor também ajudam a diminuir atemperatura na região em torno do incêndio.

0 emissor é diferente de tubos de ressonância pelofato de não produzir energia acústica significativa. 0ruído de jato (o som gerado pelo ar se movendo sobre umobjeto) é a única saída acústica do emissor. 0 ruído dejato do emissor não tem componentes de freqüênciasignificativas mais altas do que em torno de 6 kHz (metadeda freqüência de operação de tipos bem conhecidos de tubosde ressonância) e não contribui significativamente para aatomização da água.

Mais ainda, o fluxo a partir do emissor é estável enão se separa da superfície defletora (ou experimenta umaseparação atrasada, conforme mostrado em 60a),diferentemente do fluxo de tubos de ressonância, o qual éinstável e se separa da superfície defletora, desse modolevando a uma atomização ineficiente ou mesmo a uma perdade atomização.Uma outra modalidade de emissor 101 é mostrada naFigura 8. O emissor 101 tem dutos 50 que são orientados deforma angular em direção ao bocal 12. Os dutos sãoorientados de forma angular para direcionarem a água ou umoutro líquido 8 7 em direção ao gás 85, de modo a entranharo líquido no gás próximo da primeira frente de choque 54.

Acredita-se que este arranjo adicionará ainda uma outraregião de atomização na criação da corrente de líquido e degás 60 projetada a partir do emissor 10.

Os sistemas de supressão de incêndio de acordo com ainvenção usando emissores, conforme descrito aqui, obtémmúltiplos modos de extinção de incêndio, os quais são bemadequados para o controle do espalhamento de incêndio,enquanto usam menos gás e água do que os sistemasconhecidos.

Claims

1. Sistema de supressão de incêndio, caracterizadopelo fato de compreender:uma fonte de gás pressurizado;uma fonte de líquido pressurizado;pelo menos um emissor para a atomização e a descargado referido líquido entranhado no referido gás em umincêndio;um conduto de gás provendo uma comunicação de fluidoentre a referida fonte de gás pressurizado e o referidoemissor;uma rede de tubulação provendo uma comunicação defluido entre a referida fonte de líquido pressurizado e oreferido emissor;uma primeira válvula no referido conduto de gáscontrolando pressão e vazão do referido gás para o referidoemissor;uma segunda válvula na referida rede de tubulaçãocontrolando pressão e vazão do referido líquido para oreferido emissor;um transdutor de pressão medindo a pressão no referidoconduto de gás;um dispositivo de detecção de incêndio posicionadopróximo do referido emissor; eum sistema de controle em comunicação com as referidasprimeira e segunda válvulas, o referido transdutor depressão e o referido dispositivo de detecção de incêndio, oreferido sistema de controle recebendo sinais a partir doreferido transdutor de pressão e do referido dispositivo dedetecção de incêndio e abrindo as referidas válvulas, emresposta a um sinal indicativo de um incêndio a partir doreferido dispositivo de detecção de incêndio, o referidosistema de controle atuando a referida primeira válvula demodo a manter uma pressão predeterminada no referidoconduto de gás para operação do referido emissor.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender:uma pluralidade de tanques de gás comprimidocompreendendo a referida fonte de gás pressurizado; eum coletor de alta pressão provendo uma comunicação defluido entre os referidos tanques de gás comprimido e areferida primeira válvula.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de ainda compreender:uma pluralidade de válvulas de controle, cada umaestando associada a um dos referidos tanques de gáscomprimido; eum laço de supervisão em comunicação com o referidosistema de controle e as referidas válvulas de controlepara monitoração do status das referidas válvulas decontrole.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o referido emissor compreender:um bocal que tem uma entrada conectável em comunicaçãode fluido com a referida primeira válvula e uma saída;um duto conectável em comunicação de fluido com areferida segunda válvula, o referido duto tendo um orifíciode saída posicionado adjacente à referida saída; euma superfície defletora posicionada voltada para areferida saída em relação espaçada com ela, a referidasuperfície defletora tendo uma primeira porção desuperfície orientada de forma substancialmenteperpendicular ao referido bocal e uma segunda porção desuperfície posicionada adjacente à referida primeira porçãode superfície e orientada de forma não perpendicular aoreferido bocal, o referido líquido sendo descarregável apartir do referido orifício, e o referido gás sendodescarregável a partir da referida saída de bocal, oreferido líquido sendo entranhado com o referido gás eatomizado, formando uma corrente de líquido e de gás queimpinge sobre a referida superfície defletora e flui paralonge dali sobre o referido incêndio.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido bocal ser um bocalconvergente.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato da referida saída ter um diâmetroentre em torno de 1/8" (3,175 mm) e em torno de 1" (25,4 mm).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido orifício ter umdiâmetro entre em torno de 1/32" (0,79 mm) a em torno de-1/8" (3,175 mm).

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato da referida superfície defletoraser espaçada da referida saída por uma distância entre emtorno de 1/10" (2,54 mm) e em torno de 3/4" (19,05 mm).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato da referida primeira porção desuperfície compreender uma superfície plana e a referidasegunda porção de superfície compreender uma superfícieinclinada que circunda a referida superfície plana.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato da referida superfície plana ter umdiâmetro aproximadamente igual ao diâmetro da referidasaída.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato da referida superfície inclinadater um ângulo traseiro de varredura entre em torno de 15° eem torno de 45° medido a partir da referida superfícieplana.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato da referida primeira porção desuperfície compreender uma superfície plana e a referidasegunda porção de superfície compreender uma superfíciecurvada que circunda a referida superfície plana.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato da referida superfície defletoraincluir uma cavidade de ressonância de extremidade fechadaque tem uma extremidade aberta posicionada em relação deface com a referida saída.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato da referida primeira posição desuperfície circundar a referida cavidade de ressonância.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato da referida primeira porção desuperfície circundar a referida primeira porção desuperfície.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido orifício de saída serespaçado da referida saída por uma distância entre em tornode 1/64" (0,40 mm) e em torno de 1/8" (3,175 mm).

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido bocal ser adaptado paraoperar por uma faixa de pressão de gás entre em torno de 29psia (199,95 kPa) e em torno de 60 psia (413,69 kPa).

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido duto ser adaptado paraoperar por uma faixa de pressão de líquido entre em tornode 1 psig (6,89 kPa) e em torno de 50 psig (344,74 kPa)

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato do referido emissor compreender:um bocal que tem uma entrada conectável em comunicaçãode fluido com a referida fonte de gás pressurizado e umasaída;um duto conectável em comunicação de fluido com areferida fonte de líquido pressurizado, o referido dutotendo um orifício de saída posicionado adjacente à referidasaída,· euma superfície defletora posicionada voltada para areferida saída em relação espaçada com ela, a referidasuperfície defletora sendo posicionada de modo que umaprimeira frente de choque seja formada entre a referidasaída e a referida superfície defletora, e uma segundafrente de choque seja formada próxima da referidasuperfície defletora para uma pressão predeterminada doreferido gás suprida para o referido emissor e descarregadaa partir da referida saída de bocal.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato do referido duto ser posicionado eorientado de modo que o referido líquido descarregado apartir do referido orifício seja entranhado com o referidogás próximo de uma das referidas frentes de choque.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato da referida superfície defletoraser posicionada de modo que diamantes de choque se formemna referida corrente de líquido e de gás.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato dos referidos orifícios seremposicionados relativamente à referida saída de modo quefaçam com que o referido líquido seja entranhado noreferido gás próximo da referida segunda frente de choque.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato dos referidos dutos seremorientados de forma angular em relação ao referido bocal,de modo a fazerem com que o referido líquido sejaentranhado com o referido gás próximo da referida primeirafrente de choque.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de compreender o dimensionamento doreferido bocal de modo a se criar um jato de fluxo de gásexpandido em excesso a partir do referido bocal por umapressão de gás predeterminada.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de ainda compreender odimensionamento do referido bocal de modo que o referidojato de fluxo não crie um ruído significativo além do ruídode jato de gás.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato da referida superfície defletoracompreender uma porção de superfície plana orientada deforma substancialmente perpendicular à referida saída e umaporção de superfície inclinada circundando a referidaporção de superfície plana, a referida porção de superfícieinclinada determinando um ângulo incluso de um padrão defluxo a partir do referido emissor.

27. Método de operação de um sistema de supressão deincêndio, o referido sistema tendo um emissor quecompreende:um bocal que tem uma entrada conectada em comunicaçãode fluido com uma fonte de gás pressurizado e uma saída;um duto conectado em comunicação de fluido com umafonte de líquido pressurizado, o referido duto tendo umorifício de saída posicionado adjacente à referida saída; euma superfície defletora posicionada voltada para areferida saída em relação espaçada com ela;o referido método caracterizado pelo fato decompreender:a descarga do referido líquido a partir doreferido orifício;a descarga do referido gás a partir da referidasaída;o estabelecimento de uma primeira frente dechoque entre a referida saída e a referida superfíciedefletora;o estabelecimento de uma segunda frente de choquepróximo da referida superfície defletora;o entranhamento do referido líquido no referidogás para a formação de uma corrente de líquido e de gás; ea projeção da referida corrente de líquido e degás a partir do referido emissor.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que o referido sistemacompreende:uma pluralidade de tanques de gás comprimido formandoa referida fonte de gás pressurizado;uma pluralidade de válvulas de controle, cada umaestando associada a um dos referidos tanques de gáscomprimido;um laço de supervisão em comunicação com o referidosistema de controle e as referidas válvulas de controlepara monitoração do status aberto e fechado das referidasválvulas de controle; eo referido método compreendendo a monitoração dostatus das referidas válvulas de controle e mantendo asreferidas válvulas de controle em uma configuração abertadurante uma operação do referido sistema.

29. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender o estabelecimento deuma pluralidade de diamantes de choque na referida correntede liquido e de gás.

30. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender a criação de um jatode fluxo de gás expandido em excesso a partir do referidobocal.

31. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender o suprimento de gáspara a referida entrada a uma pressão entre em torno de emtorno de 29 psia (199,95 kPa) e em torno de 60 psia (413,69kPa).

32. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender o suprimento delíquido para o referido duto a uma pressão entre em tornode 1 psig (6,89 kPa) e em torno de 50 psig (344,74 kPa)

33. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de ainda compreender oentranhamento do referido líquido com o referido gáspróximo da referida segunda frente de choque.

34. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de ainda compreender oentranhamento do referido líquido com o referido gáspróximo da referida primeira frente de choque.

35. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato da referida corrente de fluido nãose separar da referida superfície defletora.

36. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender a criação de nenhumruído significativo a partir do referido emissor além de umruído de jato de gás.

37. Método, de acordo com a reivindicação 36,caracterizado pelo fato do referido ruído de jato de gáster componentes de freqüência não maiores do que em tornode 6 kHz.

38. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de ainda compreender a geração demomento no referido jato de fluxo de gás.

39. Método, de acordo com a reivindicação 38,caracterizado pelo fato da referida corrente de líquido ede gás ter uma velocidade de em torno de 1.200 f t/min(365,76 m/min) a uma distância de em torno de 18" (45,72cm) do referido emissor.

40. Método, de acordo com a reivindicação 38,caracterizado pelo fato da referida corrente de líquido ede gás ter uma velocidade de em torno de 700 ft/min (213,36m/min) a uma distância de em torno de 8' (2,44 m) doreferido emissor.

41. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de ainda compreender oestabelecimento de um padrão de fluxo a partir do referidoemissor tendo um ângulo incluso predeterminado pelaprovisão de uma porção inclinada da referida superfíciedefletora.

42. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que compreende puxar o líquidopara o referido jato de fluxo de gás usando-se umdiferencial de pressão entre a pressão no referido jato defluxo de gás e o ambiente.

43. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender o entranhamento doreferido líquido no referido jato de fluxo de gás e aatomização do referido líquido em gotas menores do que 20pm de diâmetro.

44. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que compreende puxar uma camadade fumaça desprovida de oxigênio no referido jato de fluxode gás e o entranhamento da referida camada de fumaça com areferida corrente de fluido do referido emissor.

45. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender a descarga de um gásinerte a partir da referida saída.

46. Método, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de compreender a descarga de umamistura de gases inertes e quimicamente ativos a partir dareferida saída.

47. Método, de acordo com a reivindicação 46,caracterizado pelo fato de a referida mistura de gáscompreender ar.

48. Método de operação de um sistema de supressão deincêndio, o referido sistema de supressão de incêndio tendoum emissor que compreende:um bocal que tem uma entrada conectável em comunicaçãode fluido com uma fonte de gás pressurizado e uma saída;um duto conectável em comunicação de fluido com umafonte de líquido pressurizado, o referido duto tendo umorifício de saída posicionado adjacente à referida saída; euma superfície defletora posicionada voltada para areferida saída em relação espaçada com ela;o referido método caracterizado pelo fato decompreender:a descarga do referido líquido a partir doreferido orifício;a descarga do referido gás a partir da referidasaída, criando-se um jato de fluxo de gás expandido emexcesso a partir do referido bocal;o entranhamento do referido líquido no referidogás para a formação de uma corrente de líquido e de gás; ea projeção da referida corrente de líquido e degás a partir do referido emissor.

49. Método, de acordo com a reivindicação 48,caracterizado pelo fato de ainda compreender:o estabelecimento de uma primeira frente de choqueentre a referida saída e a referida superfície defletora;o estabelecimento de uma segunda frente de choquepróxima da referida superfície defletora; eo entranhamento do referido líquido no referido gáspróximo de uma das referidas primeira e segunda frentes dechoque.

50. Método, de acordo com a reivindicação 48,caracterizado pelo fato de ainda compreender oestabelecimento de uma pluralidade de diamantes de choquena referida corrente de líquido e de gás a partir doreferido emissor.