BRPI0803826A2

BRPI0803826A2 - sistema de extinção de incêndios e prevenção de formação de atmosferas explosivas e seu uso

Info

Publication number: BRPI0803826A2
Authority: BR
Inventors: Moacyr Duartede Souza Jr
Original assignee: Cdiox Safety Com Ltda
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-06-22

Abstract

A inovação descreve um sistema que utiliza estoque de agente de extinção em fase líquida, gás carbónico 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.

Description

SISTEMA DE EXTINÇÃO DE INCÊNDIOS E PREVENÇÃO DEFORMAÇÃO DE ATMOSFERAS EXPLOSIVAS E SEU USO

Campo Técnico

A presente invenção descreve um sistema que utiliza estoquede agente de extinção em fase líquida, em sistemas fixos, com osequipamentos para recondensação e vaporização do fluido de trabalho e,seu uso na prevenção e extinção de incêndios em ambientes confinados ounão.

Técnicas Anteriores

As técnicas usualmente utilizadas para prevenção e combate aincêndios em ambientes confinados ou não, como os causados por curtoscircuitos em redes e equipamentos elétricos, consistem do uso deequipamentos como pequenos extintores que contém como agente deextinção água, gás pressurizado e CO2 como agente de extinção, que alémde exporem seus usuários aos efeitos do gás, fumaça e gases derivados daqueima de materiais e/ou equipamentos existentes, colocam os mesmos emcontato direto com altas temperaturas nos ambientes onde esta ocorrendo oincêndio, além de apresentarem baixos volumes armazenamento do agentede extinção, o que prejudica em muito sua utilização, apresentando assim,baixa eficiência quando utilizados em grandes espaços ou em áreasconfinadas.

Outra alternativa apresenta é a utilização de umarede.hidrantres ou de unidades móveis, que são limitados em sua utilizaçãopela dificuldade de acesso a determinadas áreas confinadas ou de difícilacesso como é o caso das tubulações, onde pelas características doincêndio e por ser água condutor de eletricidade se torna ineficiente nocombate.Assim sendo, primeiramente definiremos o conceito de fogo,como sendo o desenvolvimento simultâneo de calor e luz, que é produto dacombustão de materiais inflamáveis. É a reação química entre o combustívele oxigênio do ar (comburente), em face de uma fonte de calor. Para que hajafogo é necessário que existam três elementos essenciais da combustão, queconstituem o chamado "Triângulo da Combustão". São eles:

-Combustível;

-Calor;

-Oxigênio comburente.

O fogo é um processo químico que obedece rigorosamente asLeis das Proporções Definidas ou Leis de Proust, ou seja, a configuraçãodesordenada desses três elementos não produzirá o fogo. Se suprimirmosdesse triângulo, um dos seus lados, eliminaremos o fogo.

A partir disso, podemos definir as 3 formas de eliminar o fogo:

a) Resfriamento: Quando se retira o calor;

b) Abafamento: Quando se retira o comburente;

c) Isolamento: Quando se retira o combustível.

Condições para a combustão

De 0 a 8% de O2 não ocorre

De 8 a 13% de 02 lenta

De 13 a 21% de 02 viva

Formas de Combustão-Combustão viva: desprende luz e calor. Exemplo: gasolina em chamas-Combustão lenta: não desprende luz. Exemplo: oxidação do ferroExistem vários tipos de materiais combustíveis. Podemos classificá-los em:

(1) Combustíveis Sólidos

O que entra em combustão não é o corpo em si, mas os vaporesdesprendidos.

Fatores que afetam a combustibilidade:

-Composição química: os materiais mais combustíveis encerram oselementos carbono, enxofre e hidrogênio. Exemplos: Borracha, papel, dentreoutros;

Dimensões: Os materiais finamente divididos entram em combustão maisrapidamente. Exemplos: madeira, serragem e aço, esponja de aço.

(2) Combustíveis Líquidos

Os combustíveis líquidos também não ardem. Os vapores desprendidos dasua superfície é que entram em combustão.

Fatores que afetam a combustibilidade:

-quantidade de vapores;

-superfície exposta;

-volatibilidade;

-temperatura.

(3) .Combustíveis Gasosos

Via de regra os gases são acondicionados nas seguintes formas:-liqüefeitos;-comprimidos;-em tubulações.

Existem duas classes de gases:

Comburentes: aqueles que possibilitam a existência da combustão.

Exemplo: oxigênio

Gases Inertes: servem para suprimir a combustão - são os agentesextintores.

Exemplos: gás carbônico, nitrogênio, etc.

Classes de Incêndio

Classe A

Compreende os incêndios em corpos de fácil combustão, coma propriedade de queimarem em sua superfície e profundidade, e quedeixam resíduos, como: tecidos, papel, madeira, fibras, etc. Necessitam paraa sua extinção, o efeito de resfriamento: a água ou solução que a contenhaem grande porcentagem.

Classe B

São os incêndios em materiais inflamáveis, ou seja, produtosque queimam somente em sua superfície, não deixando resíduos, como oslíquidos petrolíferos e outros líquidos inflamáveis (óleo, graxas, tintas,vernizes, etc). Para sua extinção, usa-se o sistema de abafamento (extintorde espuma).Classe C

Compreende os incêndios em equipamentos elétricos queoferecem riscos ao operador, como motores, transformadores, quadros dedistribuição, fios, etc. Exige-se, para a sua extinção, um meio não condutorde energia elétrica (extintor de CO2).

Classe D

Compreende os incêndios ocasionados por elementospirofosfóricos, como magnésio, zircônio, titânio, dentre outros.

Agentes Extintores

Agente extintor é todo material que, aplicado ao fogo, interferena sua química, provocando uma descontinuidade em um ou mais lados dotriângulo do fogo, alterando as condições para que haja fogo.

Os agentes extintores podem ser encontrados nos estadossólidos, líquidos ou gasosos. Existe uma variedade muito grande de agentesextintores. Os agentes mais empregados na extinção de incêndios e quepossivelmente teremos que utilizar em caso de incêndios são: água, espuma(química e mecânica), gás carbônico e pó químico seco, agentesalogenados (Halon), agentes improvisados como areia, cobertor, tampa devasilhame, etc, que normalmente extinguem o incêndio por abafamento, ouseja, retiram todo o oxigênio a ser consumido pelo fogo.

Os aparelhos extintores são os vasilhames fabricados comdispositivo que possibilitam a aplicação do agente extintor sobre os focos deincêndio. Normalmente os aparelhos extintores recebem o nome do agenteextintor que neles contém. Os aparelhos extintores destinam-se ao combateimediato de pequenos focos de incêndio, pois, acondicionam pequenosvolumes de agentes extintores para manterem a condição de fácil transporte.São de grande utilidade, pois podem combater a maioria dos incêndios, cujoprincípios são pequenos focos, desde que, manejados adequadamente e nomomento certo.

Extintor de Água f H2Q)

A água é o agente extintor de uso mais comum e é um extintormuito usado por ser encontrado em abundância. Age por resfriamento,quando aplicada sob a forma de jato sólido, neblina nos incêndios de ClasseA ou vapor, é difícil extinguir o fogo em líquidos inflamáveis com água porser ela mais pesada que eles. É boa condutora de energia elétrica, o que atorna extremamente perigosa nos incêndios de Classe C.

Tem capacidade variável entre 10 e 18 litros.

Métodos de Uso

-Resfriamento - Incêndios que envolvam líquidos em chamas, somentepoderão ser extintos pelo método do resfriamento. Ex: Absorve atemperatura do fogo, o que irá promover a extinção total do incêndio.

-Abafamento - Quando o vapor é gerado em volume suficiente, o ar poderáser deslocado e o fogo poderá ser extinto.

-Diluição e emulsionamento - O fogo em materiais inflamáveis, que sãosolúveis em água, poderá ser extinto por este processo que, no entanto, épouco utilizado.Nunca deve ser empregada em:

-Fogos de classe B, salvo quando pulverizada sob a forma de neblina;-Fogos da classe C, salvo quando se tratar de água pulverizada;

-Fogos da classe D.

Extintor de Espuma (ES)

Existem dois tipos: química e mecânica.

A espuma química (formada por bolhas e CÜ2)é produzidajuntando-se soluções aquosas de sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio(com alcaçuz, como estabilizador). Sua razão média de expansão é de 1:10.

A espuma mecânica (formada por bolhas de ar) é produzidapelo batimento mecânico de água com extrato proteínico, uma espécie desabão líquido concentrado. Sua razão de expansão é de 1:6. A espumamecânica de alta expansão chega a 1:1000. A espuma mecânica é umagente extintor empregado no combate a incêndio da classe "B" (líquidosinflamáveis). A espuma mecânica deve ser aplicada contra um anteparo,para que possa ir cobrindo lentamente a superfície da área incendiada.

Tanto a espuma química como a mecânica têm dupla ação.

Agem por resfriamento, devido a água e por abafamento, devido a própriaespuma. Portanto, são úteis nos incêndios de Classe A e B.

A espuma é condutora de eletricidade. Portanto, jatos plenosde espuma não devem ser aplicados em incêndios de equipamentoselétricos energizados, ou seja. em incêndios de Classe C, porque contêmágua.; também não é considerada agente adequado para incêndios queenvolvam gases de petróleo.Extintor de Gás (CO2)

Gás insípido, inodoro, incolor, inerte e não condutor deeletricidade.

Pesa cerca de 1,5 vezes mais do que o ar atmosférico e éarmazenado, sob a pressão de 850 libras, em tubos de aço. As unidades detipo maior de 60 a 150 Kg devem ser montadas sobre rodas.

É o agente extintor mais indicado para dar combate a incêndioem equipamentos elétricos energizados. Sendo um gás inerte, não éinflamável, nem bom condutor de eletricidade. É eficiente também nosincêndios de Classes B. Não dá bons resultados nos de Classe A.

O gás carbônico, como agente extintor, tem, poucas restrições,não devendo ser utilizado sobre superfícies quentes e brasas, materiaiscontendo oxigênio e metais pirofosfóricos.

Quando aplicado sobre os incêndios, age por abafamento,suprimindo e isolando o oxigênio do ar.

Observações:

-Asfixia - Embora o CO2 não seja tóxico, poderá causar desmaios e atémorte por asfixia mecânica, quando estiver presente em ambientesconfinados para extinção de incêndios.

-Reinicio de incêndios - Incêndios, aparentemente extintos com uso de gáscarbônico, podem reiniciar-se caso permaneçam brasas vivas ou superfíciesmetálicas aquecidas.-Substâncias químicas - O gás carbônico também não é eficaz como agenteextintor de incêndios envolvendo substâncias químicas que contêm oxigênio.

-Metais pirofosfóricos - Incêndios pirofosfóricos, tais como sódio, potássio,magnésio, titânio, zircônio e incêndios que envolvam hidratos de metais, nãopodem ser extintos com gás carbônico. Estas substâncias decompõem oC02.

Extintor de Pó Químico Seco (Pó)

O pó químico comum é fabricado com 95% de bicarbonato desódio, micropulverizado e 5% de estearato de potássio, de magnésio eoutros, para melhorar sua fluidez e torná-lo repelente à umidade e aoempedramento.

Age por abafamento e, segundo teorias mais modernas, agepor interrupção da reação em cadeia de combustão, motivo pelo qual é oagente mais eficiente para incêndios de Classe B.

Os produtos químicos secos são agentes extintores indicadospara dar combate eficiente a incêndios que envolvam líquidos inflamáveis.Podem ser utilizados naqueles ocorridos em equipamentos elétricosenergizados (fogo de Classe C), pois são maus condutores de eletricidade.

Contudo, deve-se evitá-lo em equipamentos eletrônicos onde, aliás, o CO2 émais indicado. Não dá bons resultados nos incêndios de Classe A.

O efeito do agente químico seco não é prolongado, caso existano local fonte de reignição, como, por exemplo, superfícies metálicasaquecidas, o incêndio poderá ser reativado.Não deve ser usado em painéis de relês e contatos elétricos,como centrais telefônicas, computadores, dentre outros.

A tabela abaixo mostra as informações de utilização e deeficiência para os vários tipos de extintores.

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HlDRANTES

Os hidrantes normalmente estão localizados perto ou noscorredores e escadas de emergências e são chamados vulgarmente de"caixas de incêndio" por estarem nas paredes, dentro de caixas vermelhassinalizadas.

Referências Instruções básicas de combate a incêndiohttp://wvw.administer.com.br/po.htm BRASIL. Portaria n° 3.214 de 08 dejunho de 1978 Aprova as normas regulamentadoras que consolidam as leisdo trabalho, relativas à segurança e medicina do trabalho. NR - 23. Proteçãocontra Incêndios. In: SEGURANÇA E MEDICINA DO TRABALHO. 29. ed.São Paulo: Atlas, 1995. 489 p. (Manuais de legislação, 16).

Sumário de Invenção

A inovação ora proposta diz respeito a uma gaiola de gáscarbônico, ou outro agente com características físico-químicas semelhantesformada por cortinas, que combinam jatos pressurizados de alta e baixavelocidade, que permitem cessar a circulação lateral do ar atmosférico,confinando volumes pré-definidos do agente de extinção, no caso CO2, acéu aberto ou em amplos ambientes. Os jatos de alta pressão são alinhadospara formar superfícies de bloqueio ao ar em movimento. Os fluxos sãoprovenientes de estoques de gás carbônico em fase líquida, pois sãodemandadas vazões da ordem de até aproximadamente 4.000 litros porminuto, com teores de até 75% de neve de sublimação. Tal característica dasubstância faz parte do processo a ser descrito.

Como complementos da cortina de alta velocidade, sãoinjetados dentro da gaiola fluxos de gás carbônico com baixa velocidadeformados pela projeção de jatos de alta pressão, por meio de bicos dedisparo adequados, sobre placas de aço, que atuam como elementosdefletores. Os defletores podem ser fixos, para forçar o gás em umacirculação, ou móveis, para possibilitar a variação da direção do disparo aolongo do processo de extinção. Esses jatos secundários proporcionam aselagem dos pontos básicos entre os bicos dos jatos que formam as cortinasde isolamento e permitem elevar a concentração de gás carbônico no interiorpreenchendo a gaiola.Desse modo, os volumes confinados apresentam redução daconcentração de oxigênio e forte baixa da temperatura, em função do calorabsorvido na vaporização da neve de sublimação. A combinação dos fatorespermite que sejam alcançados no interior da gaiola os parâmetros quepermitem extinguir incêndios e prevenir a formação de atmosferasexplosivas de diversos materiais e substâncias químicas que nãoapresentem incompatibilidade com o agente de extinção.

A gaiola de gás pode ser montada como sistema fixo em quatrocondições distintas:

a) a céu aberto em redor de equipamentos com potencial de incêndio, parareduzir o tempo de resposta na extinção de focos;

b) a céu aberto em redor de fontes de ignição presentes nas proximidadesde operações com substâncias inflamáveis, possibilitando o isolamento damesma;

c) a céu aberto ao redor de equipamentos que operem com gasescomprimidos e/ou liqüefeitos inflamáveis, para diluir vazamentos em suafaze vapor, prevenindo a formação de atmosferas explosivas;

d) dentro de galpões ou ambientes amplos, para isolar e combater incêndiosem setores específicos.

Em todos os casos são empregados os sistemas de cortinas eselagens com auxílio de defletores que apresentam as configurações dosbicos de disparo, da geometria de distribuição das cargas e a orientação dosdisparos por meios de defletores, que são dispostos de acordo com ascaracterísticas de cada ambiente. A gaiola de gás constitui um sistema quepermite atacar os focos de incêndio com a conjugação de duas formastradicionais de combate: redução do oxigênio disponível e resfriamento.Descrição de Detalhada da Invenção

A gaiola de gás é composta de três tipos de disparos comcaracterísticas e funções distintas. Os disparos de gás devem ter umadistribuição espacial específica e uma geometria moldada das plumas, demodo que isolem o volume interno da gaiola e permitam as condições deextinção e/ou prevenção de ignição. Os elementos da gaiola são:

1 - Jatos Componentes da Cortina Principal

Constitui a barreira principal de isolamento, que impede amovimentação lateral do ar, em direção ao interior da gaiola. Os jatos de altavelocidade que compõem a gaiola têm como origem as fontes de altapressão (>50 kgf/cm2) e bico que permitem direcionar o disparo. As plumasde dispersão formadas apresentam zonas bem características. Nasproximidades da fonte a massa de gás se desloca em velocidade elevada,sendo que o movimento das moléculas e dominantemente orientado pelaposição dos bicos. Esse movimento alcança uma distância proporcional àspressões e vazões do disparo. A partir daí, segue-se o movimento dedispersão que é orientado pelas condições meteorológicas, ocorrendo umamistura progressiva do gás com o ar, que determina um gradiente deredução das concentrações, nas posições adjacentes.

Essa zona de deslocamento orientado é a parte que é eficientepara compor o sistema de bloqueio da circulação lateral. É necessário queos disparos da cortina de alta velocidade sejam orientados verticalmentepara cima, de modo que a zona de dispersão livre da pluma permaneçaacima da superfície. Desse modo, as concentrações do agente de extinçãonão se elevarão nas áreas vizinhas, no nível da superfície.

Os jatos de alta velocidade que compõe a cortina não são porsi suficientes para possibilitar a elevação das concentrações do agente deextinção, no interior da gaiola. Apesar de realizarem com eficiência obloqueio da circulação lateral, os jatos de alta velocidade arrastam em seumovimento turbulento o ar ao redor do canhão de disparo, promovendo suamistura ao agente de extinção. Essa mistura ocorre ao longo de toda a zonade alta velocidade do fluxo.

A zona de arraste de ar pode ser comprovada quando o gásinerte, agente de extinção, é substituído por outro de comportamentosemelhante, porém com potencial de ignição. O fenômeno do jato de fogoque ocorre como conseqüência final da ignição de um vazamentopressurizado de fluido inflamável, bem ilustra a dinâmica do arraste emistura. Os jatos de fogo são cenários descritos como acidente potencial eminstalações de gases liqüefeitos inflamáveis, como de propano e de butano.

As temperaturas e dimensões das chamas formadas ao longoda linha de dispersão forçada do fluido inflamável só são possíveis pela taxade mistura do ar. Essa velocidade de formação da mistura tem como energiaprincipal o movimento turbulento da fonte de emissão.

Do mesmo modo, os jatos de alta velocidade do agente deextinção realizarão arrastes de ar, dificultando a elevação da concentraçãode gás inerte no interior da gaiola. Os fluxos de arraste foram identificados emedidos durante campanhas curtas de disparos experimentais. Utilizandocom canhão de vazão igual a cem galões americanos (trezentos e setenta eoito litros e meio) por minuto de gás carbônico, foram realizados disparoscontra fonte térmica a céu aberto e em ambiente fechado. Com o suporte demedidores de oxigênio foi possível registrar o arraste.

A correção da forma dos jatos de alta velocidade que compõema cortina é feita por meio da colocação de pequenas superfícies defletoras.Esse defletor de ajuste está posicionado junto a cada canhão de disparo dacortina e a linha de sua extremidade intercepta o fluxo com a forma de umasecante curta, no contorno exterior do bico de disparo (ver figura 1). A peçatem como objetivo modificar a forma da pluma na zona de dispersão de altavelocidade, alargando a sua base e reduzindo os espaços de penetração de ar.

Mesmo assim a cortina de alta velocidade deverá sercomplementada com os jatos de selagem, que constituem o segundocomponente da Gaiola de gás.

2- Jato de Selagem

Para preencher os espaços existentes na cortina de altavelocidade e neutralizar os efeitos do arraste e da conseqüente misturaforçada do ar, são necessários fluxos de gás com característicasparticulares. Esses jatos são jatos de baixa velocidade formados a partir dacolisão direta do fluxo de alta velocidade com uma superfície defletora. Asuperfície deve ser moldada em aço inox 304 de espessuras entre quatro eoito milímetros ou outro material com resistência às temperaturascriogênicas e que preserve as características de resistência.

O defletor tem dupla função na formação dos jatos de selagem:reduzir a velocidade e redirecionar o disparo. A primeira função da colisãodo fluxo de gás contra o defletor é reduzir a velocidade do fluxo e encurtar azona de dispersão dominada pela força do canhão de disparo. Assim sendo,a massa de gás com a velocidade reduzida pelo impacto inicia um novoprocesso de dispersão, com o fracionamento e o redirecionamento do fluxo.Nesse processo ocorre a formação de uma zona de dispersão com altaconcentração do gás e saturação de material sublimado, no caso, nevecarbônica. A segunda função da colisão contra o defletor é oredirecionamento do fluxo, orientando-o para os pontos necessários paracompor a estrutura da Gaiola. É possível graduar a redução da velocidadedo fluxo, a dimensão da zona de saturação e a direção do disparo alterandoa forma do defletor e o ângulo entre o canhão de disparo e a superfície dodefletor.

Ao contrário do jato de alta velocidade das cortinas, que formaaltas concentrações de gás na zona de dispersão após a dissipação daenergia da fonte do disparo, o jato de baixa forma altas concentrações acurtas distâncias do ponto de disparo. Esses canhões disparam contradefletores e são colocados abaixo do nível do piso, nos espaços entre oscanhões de alta velocidade que compõem a cortina (ver figura 10). O fluxode baixa deve ser orientado pelo defletor, de modo a possibilitar a dispersãovertical ascendente do gás na mesma linha de projeção da cortina (ver figura4). Desse modo, além de preencher os espaços entre os pontos da cortina,os jatos de baixa saturam a zona de arraste com gás carbônico e nevecarbônica, cessando essa circulação de ar par ao interior da gaiola.

Por esse motivo esses disparos foram denominados jatos deselagem, pois completam os espaços de circulação, fechando o espaço daGaiola.

3- Jato de Preenchimento

São disparos de baixa velocidade formados do mesmo modoque os jatos de selagem, Isto é, a projeção dos jatos de alta contrasuperfícies defletoras. No entanto, ao contrário dos jatos de selagem, essejato deve ser direcionado para o interior da gaiola. Montado sob o nível dopiso, o canhão de disparo deverá ser orientado para cima, em ângulos entrenoventa graus e sessenta e cinco graus em relação à superfície do piso,projetando o fluxo contra dois defletores posicionados acima e a baixo. Acombinação entre os ângulos do canhão e dos defletores deverá permitir odisparo do fluxo de alta concentração e baixa velocidade, ao nível do piso ouem direção a alvos em alturas variadas dentro da gaiola (ver figura 8). Oposicionamento e direcionamento dos diversos jatos de preenchimentopermitem promover uma circulação controlada do fluxo do agente deextinção, no interior da gaiola. Esse efeito é particularmente importantequando o recurso da gaiola for empregado em amplos ambientes fechados.

O objetivo do jato de preenchimento é a elevação daconcentração de gás carbônico e a redução da temperatura, no interior dagaiola complementando as condições para alcançar os parâmetros deextinção de incêndios e prevenção da formação de atmosferas explosivas.Como o gás carbônico é proveniente de estoque líquido, ao projetar o jato debaixa velocidade cerca de 75% do volume da nuvem será composto porneve carbônica. Nesse caso, as temperaturas serão da ordem de menos70°C com calor de vaporização igual a 571 kj/kg. Esse potencial de absorçãode calor associada a redução do volume de oxigênio disponível no interior daGaiola, para a reação de combustão, são suficientes para extinguir focos deincêndio.

Nas aplicações práticas as cortinas devem ser ajustadas emcada caso para definir o espaçamento correto entre os jatos, além daspressões e vazões de trabalho. A definição desses dois últimos parâmetrosdepende das cargas de incêndio que estarão no interior da gaiola, para quesejam calculados os disparos necessários para a extinção. As gaiolas sãoprojetadas conforme as quantidades e energias de combustão dos materiaisdisponíveis para a queima.

Modo e Parâmetros de Operação do Sistema

A gaiola de gás tem cinco parâmetros básicos:

a) número de pontos de disparo para cada tipo de jato, mínimo de dez;

b) vazão dos jatos de 1.000 galões americanos ou 3.785 litros por minuto;

c) pressão de trabalho é de aproximada de 60 kgf/cm2;

c) espaçamento entre os jatos é definido pela geometria do local;

d) tempo de duração do acionamento da gaiola, mínimo de 3 minutos.

Para fazer funcionar as gaiolas de gás, de modo eficiente, énecessário seqüenciar os disparos para compor o ambiente de extinção. Nocaso de ambientes abertos, após a detecção do núcleo de calor identificadocomo foco de incêndio devem ser imediatamente abertos os jatos deselagem. Isso deve ser feito antes do acionamento da cortina principal. Esseprocedimento é necessário em função do arraste de ar, realizado pelo jatode alta velocidade da cortina principal, descrito anteriormente.

O acionamento das cortinas de gás tenderia a fazer aeração dachama, aumentando a eficiência da combustão e conseqüentemente o fluxode calor. A aceleração da combustão reduziria a eficiência relativa da gaiola.Com efeito, é necessário que os jatos de selagem sejam disparados noinício da operação para promover a saturação da zona junto ao piso, com oagente de extinção. Desse modo, ao ser acionada a cortina, o movimentoinicial do fluxo do gás de extinção que formará a barreira complementar, nãodeverá interferir na dinâmica do foco de incêndio.

Os jatos de preenchimento complementam o processo deextinção imprimindo uma elevação da concentração de gás de extinção quedeverá reduzir progressivamente a reação de combustão, que consome porsi o oxigênio ainda disponível no interior da gaiola. Ao mesmo tempo, a nevede sublimação presente nos fluxos dos jatos de selagem e depreenchimento, absorve o calor gerado no processo de combustão. Essefenômeno favorece o processo de extinção de suas formas distintas. Aprimeira é redução do calor disponível para vaporização da substânciainflamável que alimenta o incêndio. A segunda é o incremento dasconcentrações do agente de extinção na fase gasosa, provocado pelavaporização da fase sublimada.

Nas operações a céu aberto a interferência do vetor querepresenta o vento local, pode ser compensada com o ajuste de três fatores:aumento das vazões de disparo; aumento do número de pontos de disparo;modificação das direções de disparo por meio da regulagem dos defletores.As condições de acionamento devem ser ajustadas previamente para aslocais. Assim sendo, as faces da cortina onde incidir o vento deverão ter umnúmero maior de jatos de alta, enquanto as faces de sotavento deverão terum maior número de disparos de baixa. Os modos de acionamento paracada condição podem ser armazenados sob forma de tabelas, contendo aidentificação das válvulas que devem ser abertas para as diferentes direçõesdo vento, com suas respectivas cargas de disparo.Os acionamentos diferenciados das gaiolas de gás só deverãoser necessários para condições com velocidades do vento superiores a 15km/h. Em função das elevadas pressões de trabalho do sistema, maioresque 50 Kgf./cm2, menores velocidades do vento não devem gerarinterferência na zona de dispersão em jato A eficiência da gaiola estácondicionada ao fato de que o estoque do agente de extinção encontra-seem fase líquida. Para tal, o estoque de suporte deverá ser mantido com umconjunto de equipamentos complementares para equilibrar as fases notanque de estoque, dentro dos parâmetros de trabalho. Do mesmo modo sãonecessárias bombas para imprimir as vazões de operação.

No caso de ambientes amplos, porém fechados, como galpõesde armazenamento e prédios que têm como função a proteção de grandesequipamentos tais como turbinas e geradores, as configurações da cortinadevem variar. Nesses casos a geometria do ambiente indicará oposicionamento dos jatos de alta velocidade, que podem pender do teto ouserem disparados com orientação horizontal, a partir de uma coluna ouvértices formados por paredes. Os jatos deverão ter uma inclinação de atédez graus, no sentido do interior da área isolada. Também para essaaplicação devem ser disparados em primeiro lugar, os jatos de selagem queencontrarem-se mais próximos do ponto de operação da cortina de altavelocidade, que será acionada para isolamento do setor desejado.

A aplicação das cortinas de alta velocidade para isolar setoresem ambientes amplos permite elevar a concentração do agente de extinçãode forma diferenciada, se for considerado o volume total da edificação. Emfunção do fenômeno do arraste, que foi anteriormente descrito, a cortina dealta velocidade induzirá o movimento do ar de forma a projetá-lo para ointerior da gaiola. Esse movimento gera um fluxo ar em direção à gaiola,esse permanecerá até que atuem os jatos de preenchimento. Após asaturação do interior da gaiola, a concentração do agente de extinção noespaço exterior à gaiola, porém no interior do ambiente geral deverá elevar-se com maior gradiente.A fase sublimada dos gases liqüefeitos encontra-se atemperaturas muito baixas, que no caso do dióxido de carbono é de menos72°C. Em qualquer dos casos descritos de operação da gaiola, são evitadosos disparos diretos dos jatos contra partes específicas dos equipamentos eedificações, sem as devidas proteções. O objetivo é evitar efeitosindesejáveis de um choque térmico, que pode comprometer as estruturas ealterar as características de resistências dos materiais.

Modalidades Preferidas

0 sistema de gaiola de gás proposto pode ser aplicado nasseguintes modalidades:

1 - Prevenção e extinção de incêndios em conjunto deequipamentos que estejam dispostos em um mesmo nicho, isto é, em umamesma bacia de contenção, em uma unidade industrial. Como exemplopode-se citar: bombas de transferência de produtos inflamáveis, dentreoutras.

2 - Prevenção e extinção de incêndios em transformadores,conjunto de chaves de disjuntores e equipamentos elétricos de alta tensão,que operem com óleos isolantes.

3 - Isolamento de fontes de ignição, que se encontrem emambientes de operação com substâncias inflamáveis e que não possam serprotegidas com sistemas a prova de explosões. Como exemplo pose-se citaros fornos de aquecimento de carga em unidades petroquímicas, de refino etratamento de derivados de petróleo, dentre outras.

4 - Geração de setores de área inerte em um ambientefechado amplo, sem divisarias ou com divisórias parciais. Nesse caso, a

Gaiola é composta em parte, por paredes ou estruturas componentes daedificação. Como exemplo pode-se citar os edifícios de turbinas e geradoreselétricos, dentre outras.

5 - isolamento e diluição da fase vapor de vazamentos degases comprimidos e/ou liqüefeitos inflamáveis, liberados de equipamentosde transferência e armazenamento desse tipo de substâncias ou misturasdas mesmas.6 - Criação de uma janela inerte na linha de avanço deincêndios florestais, protegendo setores onde estão localizadas edificações.Nesse caso, as paredes das gaiolas são abertas, para criar uma linha debloqueio abastecida por linhas flexíveis enterradas, que podem serrapidamente montadas em limites laterais de condomínios residenciais,depósitos industriais e comerciais.

Descrição das Figuras

Figura -1

A figura 1 apresenta o detalhe do bico de disparo do jato dealta velocidade (A) da cortina principal, com seu respectivo defletor de ajuste(B) e a tampa protetora (C).

Figura - 2

A figura 2 mostra o conjunto do bico de disparo e defletor deajuste montado dentro dos copos protetores que ficam embutidos no piso.

Essa característica visa proteger o sistema de algum evento acidentalanterior, na mesma área. A figura mostra em detalhes o curso de abertura(D) apresenta a tampa de proteção (C) com detalhe da trava da tampa (F),que evita a entrada de água e atmosferas corrosivas no copo de proteção(G), para prevenir a corrosão do bico de disparo (A) figura 1, abaixo do nívelde piso (E).

Figura - 3

A figura 3 mostra marcados no piso, o alinhamento dos bicosde alta velocidade posicionados nos limites da gaiola, com a indicação dovetor de fluxo principal do gás de extinção, isto é, sendo representada acortina principal, detalhe da posição e setas verticais que representam ovetor de fluxo do gás de extinção e a posição dos bicos de disparo que sãoindicados pelos círculos na base das setas verticais.

Figura - 4

A figura 4 mostra o detalhe da montagem dos jatos de selagemde baixa velocidade. São apresentados os posicionamentos doscomponentes: defletor de fluxo (J), bico de disparo (A) e caixa de proteção(K). A figura apresenta a tampa de proteção (H) que evita a entrada de águae atmosferas corrosivas na caixa de proteção (K), para prevenir a corrosãodo bico de disparo (A) e o curso de abertura da tampa (H).

Figura - 5

A figura 5 mostra o corte longitudinal do sistema de jatos deselagem, evidenciando a inserção no piso e o ângulo de incidência do fluxode gás de extinção sobre o defletor, ou seja, detalhe da tampa protetora (H),o nível do piso (E), o bico de disparo (A), o defletor (J), a caixa de proteção(K) e a tampa protetora (H).

Figura-6

A figura 6 mostra o posicionamento dos jatos de selagem nalinha da cortina, com seus respectivos vetores de fluxo, ou seja, as setasverticais e em ângulo representam os principais vetores de fluxo e oscírculos em sua base, a localização dos jatos de selagem.

Figura-7

A figura 7 mostra o detalhe de montagem da caixa de disparodo jato de preenchimento. São apresentados: o defletor superior de fluxo(N), os suportes do defletor (O) e a caixa de proteção do sistema (M). Afigura apresenta a tampa de proteção (Q), que evita a entrada de água eatmosferas corrosivas na caixa de proteção, para prevenir a corrosão dobico de disparo.

Figura - 8

A figura 8 apresenta o corte longitudinal da caixa de disparodos jatos de preenchimento, ê possível visualizar o bico de disparo (A) erespectivo ângulo de incidência do fluxo de agente de extinção com odefletor superior (N) e inferior (P), o suporte do defletor (O), a caixa deproteção (M) e o curso da tampa de proteção (H). Também é mostradainserção do conjunto no piso (E), para a proteção contra outros eventosacidentais que possam ocorrer na área de instalação.Figura - 9

A figura mostra o posicionamento dos jatos de preenchimento na linhada cortina, com seus respectivos vetores de fluxo, representados pelas setashorizontais.

Figura-10

A figura mostra o posicionamento dos jatos componentes dacortina, conforme devem alinhados em de cada face da Gaiola de Gás. Sãoapresentados os jatos de alta velocidade da cortina de bloqueio, os jatos deselagem e os jatos de preenchimento possibilitam o isolamento do volumeinterno, representados respectivamente por (CA), (JP) e (JS).

Figura - 11

A figura apresenta a vista frontal do alinhamento dos elementosque compõem a cortina, em cada face da Gaiola de Gás. São mostradossimultaneamente os vetores de fluxo (CA), (JP) e (JS).para cada jatocomponente da cortina.

Claims

1.- SISTEMA DE EXTINÇÃO DE INCÊNDIOS EPREVENÇÃO DE FORMAÇÃO DE ATMOSFERAS EXPLOSIVAScaracterizado pelo uso de jatos bifásicos de gás inerte liqüefeito queapresente características físico-químicas semelhantes ao dióxido decarbono, que por meio de variações na combinação da distribuição física,das velocidades diferenciadas, do controle dos parâmetros vazão, pressão etempo de duração da descarga, para produzir volumes de atmosfera inerte eforte absorção de calor.

2.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo emprego de jatos de alta velocidade para barrar acirculação lateral, utilizando-se da zona de movimento forçado comobarreira.

3.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 1 e 2,caracterizado pelo emprego de jatos de baixa velocidade gerados porprojeção de jatos de alta velocidade contra placas defletoras que encurtam azona de dispersão forçada e elevam a concentração do agente de extinção auma curta distância do ponto de disparo, sendo que esses jatoscomplementam a barreira, por meio da saturação da atmosfera, no espaçode aplicação do sistema, com neve de sublimação.

4.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3,caracterizado pelo emprego simultâneo e intensivo de duas formas decombate a incêndios redução do oxigênio disponível e resfriamento.

5.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 2 e 3,caracterizado pelo emprego de combinações de bloqueios articulados pormeio de fluxos do agente de extinção, que permite gerar setores específicosdentro de uma edificação ampla ou baias de equipamentos elétricos eindustriais.

6.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 2 e 3,caracterizado pelo emprego de elementos embutidos no piso, em caixasseladas com tampas que se abrem com o aumento de pressão gerado peloacionamento dos bicos de disparo.

7.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 1 e 4,caracterizado pelo emprego de estoque de agente de extinção em faselíquida, em sistema fixos, com os equipamentos para recondensação evaporização do fluido de trabalho.

8.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 7,caracterizado por ser o agente de extinção empregado dióxido de carbono.

9.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 1-8,caracterizado por cinco parâmetros básicos:a) número de pontos de disparo para cada tipo de jato, mínimo de dez;b) vazão dos jatos de 1.000 galões americanos ou 3.785 litros por minuto;c) pressão de trabalho é de aproximada de 60 kgf/cm2;c) espaçamento entre os jatos é definido pela geometria do local;d) tempo de duração do acionamento da gaiola, mínimo de 3 minutos.

10.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pela prevenção e extinção de incêndios em conjunto deequipamentos que estejam dispostos em um mesmo nicho, como bombasde transferência de produtos inflamáveis, dentre outras.

11.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pela prevenção e extinção de incêndios em transformadores,conjunto de chaves de disjuntores e equipamentos elétricos de alta tensão,que operem com óleos isolantes.

12.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pelo isolamento de fontes de ignição, que se encontrem emambientes de operação com substâncias inflamáveis e que não possam serprotegidas com sistemas a prova de explosões, como fornos deaquecimento de carga em unidades petroquímicas, de refino e tratamento dederivados de petróleo, dentre outras.

13.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pela geração de setores de área inerte em um ambientefechado amplo, sem divisórias ou com divisórias parciais, como edifícios deturbinas e geradores elétricos, dentre outras.

14.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pelo isolamento e diluição da fase vapor de vazamentos degases comprimidos e/ou liqüefeitos inflamáveis, liberados de equipamentosde transferência e armazenamento desse tipo de substâncias ou misturasdas mesmas.

15.- USO conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado pela aplicação de descargas massivas de dióxido de carbono,sob forma de combinações de jatos, conforme descrito para as linhas debloqueio de cada face da gaiola de gás, para interromper o avanço desetores de uma linha de incêndio florestal e proteger edificações.