ES2239232T3 - Dispositivo de aviso de incendios con auto-aspiracion. - Google Patents
Dispositivo de aviso de incendios con auto-aspiracion.Info
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Abstract
Dispositivo de aviso de incendios con auto- aspiración para vigilar instalaciones y edificios con riesgo de incendios y/o explosiones, que comprende uno o varios tubos de aspiración (1) para la aspiración regulable del aire ambiente procedente de la zona a vigilar o de las zonas a vigilar, un sistema óptico de medición de luz parásita (2, 16) altamente sensible con un foco luminoso (4) de alta energía y elementos receptores (6, 8) para la detección, estando unido los elementos receptores (6, 8) del sistema de medición de luz parásita a un sistema de microcontroladores (13) y/o a una central de aviso de incendios (15), para archivar datos y almacenar y, adicionalmente, uno o varios sensores de gas (9) o un conjunto sensorial de gases, que detectan al menos una clase de gas, caracterizado porque el sistema óptico de medición y el sensor o los sensores de gas o bien el conjunto sensorial de gases están dispuestos en la corriente de aire de un tubo de aspiración común o en un tubo de derivacióncomún en un tubo de aspiración, - en donde al menos dos elementos receptores (6, 8) del sistema de medición de luz parásita (2) están dispuestos de tal manera con relación al volumen de medición de la corriente de muestras procedente del tubo de aspiración (1), que las radiaciones ópticas difundidas en las partículas de humo en un intervalo de ángulo sólido hacia delante y en un intervalo de ángulo sólido hacia atrás se detectan simultáneamente por medio de un circuito de exploración-parada (36) y los valores de medición obtenidos en paralelo pueden tratarse en el sistema de microcontroladores (13) o una central de aviso de incendios (15), para formar una magnitud de medición que caracteriza los aerosoles en el volumen de medición, - y la selección de las fases de alarma a activar se realiza en dependencia de la magnitud o las magnitudes de medición y puede ajustarse en dependencia de las condiciones locales de la zona a vigilar o del fin aplicativo específico.
Description
Dispositivo de aviso de incendios con
auto-aspiración.
La invención se refiere a un dispositivo de aviso
de incendios con auto-aspiración para vigilar si en
instalaciones técnicas, edificios y zonas de almacenaje se producen
incendios, conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Por dispositivos de aviso de incendios con
auto-aspiración deben entenderse aquellos sistemas
de aviso de incendios, que disponen de uno o varios tubos de
aspiración cuyas aberturas de aspiración toman muestras de aire de
la zona a vigilar de las instalaciones o salas y las alimentan a los
detectores de reconocimiento de incendios, para la medición de
diferentes magnitudes características del incendio.
Como medio de aspiración para generar una
corriente de aire continua desde la zona a vigilar se utilizan con
frecuencia sopladores o ventiladores, pero también se utilizan
bombas de émbolo o membrana.
Los sistemas con auto-aspiración
se utilizan ventajosamente cuando, en el caso de un incendio sin
llama sólo se genera un calor reducido y las partículas de humo sólo
llegan muy lentamente a la zona de detección de los detectores de
incendios, instalados con frecuencia a gran distancia.
Esto es especialmente el caso en grandes salas y
zonas de almacenaje. En salas climatizadas y con ventilación forzada
en las que se producían en parte corrientes de aire cambiantes e
intensos efectos de dilución, pueden usarse muy ventajosamente
sistemas con auto-retención de mayor sensibilidad
para la detección temprana.
En el caso de sistemas habituales sin
auto-aspiración se activaría un mensaje de alarma en
un momento bastante tardío y se retrasarían las medidas ulteriores
de lucha contra incendios, lo que en consecuencia puede conducir a
mayores daños materiales y personales de lo que sería el caso en el
caso de una activación de alarma más temprana.
En el caso de instalaciones climatizadas y con
ventilación forzada en donde, a causa de las condiciones variables
de la corriente de aire, casi no puede desarrollarse la convección
térmica en la fase de generación del incendio, casi no puede
materializarse una detección temprana con sistemas sin
aspiración.
Otra ventaja de los sistemas con
auto-aspiración consiste en que las aberturas de
aspiración pueden encontrarse en el interior de zonas con
determinadas instalaciones en riesgo, como la carcasa de un armario
de distribución eléctrico o una instalación EDV (procesamiento
electrónico de datos), de tal modo que las muestras de aire pueden
tomarse directamente de la zona en riesgo de objetos especiales de
la instalación y detectarse juntos.
Los incendios en crecimiento en zonas de
instalaciones pueden detectarse a tiempo por medio de esto,
pudiéndose adoptar las contramedidas adecuadas.
Dependiendo de la concentración de valores, el
riesgo de incendio y el concepto global de protección contra
incendios, en el caso de una importancia especialmente económica de
una detección temprana de incendios para sistemas con
auto-aspiración normalmente sólo se utilizan
detectores de alta sensibilidad.
Con ello han demostrado ser muy adecuados los
sistemas ópticos de medición de luz parásita como detectores de alta
sensibilidad para verificar, incluso en las mínimas cantidades,
partículas de humo (productos de la descomposición térmica,
partículas de hollín o en suspensión).
Estos sistemas conocidos están disponibles en
numerosas variantes y utilizan casi siempre un LED o un diodo láser
como foco de luz parásita.
Los rayos luminosos emitidos por el foco luminoso
circulan con ello a través de un tramo de medición, pasando por un
volumen de muestras, y se dispersan en las partículas de humo
existentes.
La luz parásita distribuida de forma no homogénea
se transforma después, mediante uno o varios elementos receptores
(detectores fotoeléctricos) en una señal eléctrica que puede
medirse.
Con ello la intensidad del ángulo de dispersión
de la luz dispersada depende, entre otras cosas, de la longitud de
onda de la luz, del tamaño y de la forma, así como de las
características ópticas de las partículas de humo presentes en el
volumen de muestras.
Del análisis de las señales de los elementos
receptores dispuestos en diferentes ángulos de dispersión pueden
deducirse resultados sobre el número y las partículas existentes en
el volumen de muestras del aire.
Los últimos desarrollos para la detección incluso
de las mínimas cantidades de aerosoles de humo en un volumen de
muestras aspirado se basan cada vez más en sistemas de medición muy
sensibles y más precisos, apoyados por láser.
La radiación láser de alta energía tiene la
ventaja de que, al incidir sobre partículas de humo, entrega mayores
intensidades de luz parásita que con ello pueden detectarse mejor.
Mediante la estrechez de banda espectral del láser se obtiene la
claridad de los valores de medición resultantes con relación a la
teoría de luz parásita en la que se basan.
Con ello se sufre a menudo una elevada
complejidad constructiva para el acoplamiento óptimo del sistema de
medición láser a la cámara de muestras de aire y a la alimentación
de gases.
En el caso de sistemas muy sensibles supone un
inconveniente el peligro de falsas alarmas a causa de la aparición
inesperada de magnitudes características no relevantes para el
incendio (por ejemplo, humo de cigarrillos) o la influencia de
magnitudes perturbadoras o engañosas como polvo fino o vapor de agua
en los detectores. Fundamentalmente es a menudo difícil para los
sistemas de detección diferenciar determinadas magnitudes
perturbadoras, o bien partículas no relevantes para detectar el
incendio en el volumen de medición, de las partículas de humo a
detectar.
Por esto se realizan numerosos esfuerzos en la
técnica de protección contra incendios para diferenciar las
magnitudes características del incendio de las magnitudes
perturbadoras o engañosas, para descartar en lo posible las falsas
alarmas.
Los sistemas ópticos de medición de la luz
parásita pueden usarse sin medidas adicionales, de forma
especialmente ventajosa en donde sólo puede contarse en pequeña
medida con magnitudes perturbadoras o engañosas.
Se trata en especial de zonas de cámaras
climatizadas y limpias, instalaciones EDV, instalaciones productivas
de la tecnología de semiconductores y biológica así como
instalaciones telefónicas y de comunicaciones.
De todo lo dicho queda claro que la exigencia de
unos sistemas de detección cada vez más sensibles para la detección
temprana de incendios está en contradicción con la creciente
influencia de magnitudes perturbadoras y engañosas.
En el documento DE19605637 C1 se describe un
procedimiento para la vigilancia de corrientes de aire y un
dispositivo para detectar incendios según el principio de la
aspiración de muestras de aire.
A través de dos sistemas de tubos de aspiración
se extraen cantidades parciales representativas del aire ambiente o
del aire de refrigeración, de una zona en riesgo a vigilar, y se
alimentan a un detector para reconocer una magnitud característica
del incendio.
Como premisa importante para la detección
temprana de incendios se valora el reconocimiento de averías
indeseadas en el sistema de aspiración, por ejemplo a causa de
obstrucciones de las aberturas de aspiración o roturas en el sistema
de tubos de aspiración.
Con ello juega un papel importante la
alimentación continua de un volumen de aire definido hacia la cámara
del avisador.
Para solucionar esta tarea se propone el uso de
en cada caso un sensor de corriente de aire para cada una de las dos
tuberías de aspiración, cuyas señales de salida se ajustan y se
utilizan para vigilar la corriente de aire.
Como medida ulterior para la detección segura de
una magnitud característica del incendio se propone la posible
disposición de un segundo detector en una segunda cámara del
avisador de incendios.
Sin embargo no se ofrecen datos más precisos
sobre su clase o utilización.
La mayoría de los desarrollos que se han dado a
conocer hasta ahora para los dispositivos de avisos de incendios con
auto-aspiración se han impuesto como objetivo
conseguir, ya en la fase de generación, una detección temprana
segura de los incendios.
Para esto se han propuesto numerosas mejoras en
los sistemas de aspiración o en la sensibilidad (umbral de
respuesta) de los detectores (ópticos) utilizados.
Para conseguir una mejora de la sensibilidad de
los sistemas de detección y, sin embargo, mantener reducida la
influencia de magnitudes perturbadoras o engañosas, se han realizado
diferentes propuestas.
De este modo se conoce del documento DE4231088 A1
un sistema de alarma de fuego que comprende un detector de humos que
funciona según el principio de la luz parásita, cuyos receptores de
luz parásita pueden posicionarse en diferentes ángulos de
dispersión.
Para obtener una imagen más precisa de las
partículas situadas en el volumen de muestras se propone equipar el
sistema óptico de medición de luz parásita, adicionalmente, con un
filtro de polarización y determinar el grado de polarización de la
luz dispersa.
De la clara correlación entre grado de
polarización y ángulo de dispersión puede concluirse después un
determinado tipo de humo.
Mediante ensayos experimentales con incendios de
prueba se han archivado diferentes modelos de tipos de humo con
valores umbrales en bancos de datos, que después se comparan con los
resultados de la medición de luz parásita y polarización.
De la comparación de los dos modelos de humo
deben obtenerse después indicaciones sobre el tipo de fuego.
En el documento
EP-A-1 006 500 se describe un
avisador de humos puntual (point-type), que contiene
un sensor de humos y/o un sensor de gas así como un dispositivo de
aspiración. El objetivo de este documento es una solución para una
circulación de aire mínima o inexistente en el entorno directo (en
un margen de entre centímetro y metro) del avisador de incendios
puntual. Estos avisadores puntuales tienen una zona de vigilancia
limitada que, junto a los límites físicos, se prefija adicionalmente
mediante las normas/prescripciones nacionales correspondientes. De
este modo se necesita para vigilar varias salas o varios objetos un
número determinado de avisadores de incendios, que necesitan todos
un suministro de corriente correspondientemente complejo y un medio
de comunicación con la unidad de control central.
Este avisador de incendios con un dispositivo de
aspiración integrado se diferencia fundamentalmente del objeto de la
presente invención, ya que no toma muestras de aire, como el
dispositivo de aviso de incendios con
auto-aspiración descrito en este documento, a través
de uno o varios tubos de aspiración con aberturas de aspiración.
Por ello se necesita una multitud de avisadores
de incendios para la detección en diferentes salas/objetos. En
especial no pueden tomarse muestras de aire muy cerca del foco
potencial del incendio, como en el caso del dispositivo de aviso de
incendios con auto-aspiración descrito en este
documento, que puede estar alejado hasta más de cien metros del
avisador de incendios.
Del documento US-A 5 280 272 no
puede deducirse que los valores de medición de luz parásita de al
menos 2 ángulos de dispersión se midan simultáneamente o se obtengan
en paralelo. Tan solo las líneas de unión de las reproducciones
impiden sacar esta conclusión. El estado de la técnica es que a
través de un multiplexor se detectan en serie los diferentes canales
de medición y, de este modo, se produce un retardo de tiempo de
micro a milisegundos en la detección de los diferentes valores de
medición.
En la presente solicitud de patente se ha
destacado en varios puntos la importancia de la simultaneidad
conforme a la invención de la medición. En oposición a esto, en la
patente US-A-5 280 272 también queda
explícito que se contempla la medición consecutiva de las señales de
luz parásita a través de un dispositivo giratorio del receptor.
Tampoco en el caso de este dispositivo de aviso
de incendios conocido pueden encontrarse datos para una
diferenciación segura entre las siempre presentes magnitudes
perturbadoras y engañosas y las partículas de humo que aparecen como
magnitud característica del incendio.
De los inconvenientes conocidos del estado de la
técnica se deduce por tanto la tarea de la presente invención, de
crear un dispositivo de aviso de incendios de la clase genérica, el
cual detecte incendios en crecimiento en diferentes puntos mediante
un único aparato, a tiempo y con una elevada sensibilidad y, a pesar
de ello, sea capaz de diferenciar con seguridad las magnitudes
perturbadoras o engañosas de las magnitudes características del
incendio relevantes para el origen del incendio y el desarrollo del
mismo.
Asimismo, el dispositivo de aviso de incendios
conforme a la invención debe ser capaz de generar diferentes fases
de alarma de forma correspondiente al desarrollo del incendio, que
permita el uso de medidas de lucha contra incendios escalonadas más
flexibles. Con ello se quiere conseguir una minimización de la tasa
de falsas alarmas con el aumento simultáneo de la sensibilidad del
sistema.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención
mediante las particularidades características de la primera
reivindicación.
En las reivindicaciones subordinadas se indican
otras configuraciones ventajosas de la invención.
Conforme a la invención se propone completar un
sistema óptico de medición de luz parásita altamente sensible con
disposiciones adicionales de uno o varios sensores de gas o un
conjunto sensorial de gases, para enlazar las magnitudes de medición
de los diferentes detectores con una generación lógica de fases de
alarma.
Con ello tanto el sistema óptico de medición de
luz parásita como los sensores de gas están unidos, mediante técnica
de señales, a un sistema de microcontroladores y/o una central de
aviso de incendios.
La invención se refiere también a un
procedimiento para hacer funcionar este dispositivo de aviso de
incendios el cual, mediante la formación de una señal suma, se
caracteriza por las magnitudes de medición detectadas en elementos
receptores dispuestos en diferentes ángulos de dispersión del
sistema de medición de luz parásita y por las magnitudes de medición
detectadas por los sensores de gas y/o el conjunto sensorial de
gases dispuestos adicionalmente.
En una configuración de la invención
especialmente ventajosa, los elementos de recepción del sistema de
medición de luz parásita están dispuestos en la dirección de
dispersión hacia adelante o hacia atrás y su tratamiento de señales
está configurado de tal manera que, para las partículas situadas en
un volumen de muestras definido pueden determinarse parámetros
característicos como color de partícula, tamaño y concentración
mediante la detección simultánea de las señales detectadas en
intervalos angulares de dispersión hacia delante y hacia atrás.
La detección y el tratamiento simultáneos de los
rayos luminosos dispersos bajo los diferentes ángulos son
especialmente importantes mediante el sistema de medición sistema de
receptor-microcontrolador.
Solamente mediante la detección y el tratamiento
simultáneos de las señales de luz parásita recibidas desde los
diferentes ángulos de luz parásita es posible una descripción exacta
de la distribución de partículas en el volumen de muestras en un
momento determinado, ya que en el caso del volumen de muestras no se
trata de ninguna magnitud estática, sino que sus parámetros varían
constantemente en dependencia de la velocidad de flujo del
dispositivo de aspiración.
En otra configuración ventajosa de la invención
pueden disponerse también detectores de incendios de diferente clase
constructiva, como avisadores de temperatura o avisadores de humo de
ionización en el dispositivo de aviso de incendios con
auto-aspiración conforme a la invención y unirse,
mediante técnica de señales, al sistema de microcontroladores y/o a
la central de aviso de incendios.
Con ello, aparte de la disposición preferida de
estos detectores y de los sensores de gas directamente en la
corriente de aspiración del dispositivo de aspiración, también es
posible su disposición en una derivación del tubo de aspiración.
Conforme a la invención, también las magnitudes
de medición detectadas en el volumen de muestras por los detectores
de incendios citados en último lugar se incluyen en el tratamiento
de señales del dispositivo de aviso de incendios y, con base en los
valores archivados en un banco de datos, se ponderan de forma
correspondiente mediante algoritmos de valoración.
La disposición conforme a la invención de un
sistema óptico de medición de luz parásita altamente sensible para
la detección de partículas de humo de un incendio en combinación con
sensores de gas y/o de un conjunto sensorial de gases, en un
dispositivo de aviso de incendios para la detección de gases de
incendio o/y gases específicos de la carga del incendio, presenta
numerosas ventajas con relación al estado conocido de la
técnica.
En una fase del incendio avanzada, en el caso de
una temperatura creciente de mayores emisiones de productos de la
combustión completa, como CO_{2} y H_{2}O, así como partículas
de hollín y aerosoles de humo, también pueden verificarse con mucha
precisión partículas de humo de diferente tamaño y distribución con
los sistemas de medición de luz parásita altamente sensibles.
Frente a esto, los sensores de gas hacen posible
no sólo la detección temprana adicional de una magnitud
característica del origen del incendio, sino también la comprobación
y ponderación de los resultados de medición del sistema de luz
parásita mediante las magnitudes de medición de los sensores de gas
o del conjunto sensorial de gases.
Los sensores de gas dispuestos adicionalmente
son, como es de conocimiento general, especialmente adecuados para
detectar eficazmente los gases de incendio que se producen ya al
principio del incendio, como por ejemplo CO H_{2}, CH_{4} y
hidrocarburos de cadena larga saturados y no saturados y compuestos
sulfurosos. Mediante el enlace y el tratamiento lógico de las
respectivas magnitudes características es posible una alarma segura
más temprana que en los sistemas con auto-aspiración
conocidos hasta ahora.
Una alarma, sin embargo, sólo se produce entonces
y en diferentes fases preajustables, cuando la valoración se señales
del sistema óptico de medición de luz parásita alcanza o supera
determinados valores umbrales y, al mismo tiempo, también el sensor
o los sensores de gas detectan gases del incendio.
Mediante el uso de varios sensores que detectan
diferentes clases de gases o un conjunto sensorial es posible un
análisis de gases en banda estrecha de las muestras de aire
aspiradas.
Una ulterior mejora de la detección de gases es
posible mediante el conocimiento de la clase de los gases de
incendio o destilación que se esperan procedentes de la zona de
vigilancia.
De este modo, la causa más frecuente de incendios
nacientes en galerías de cables u otros espacios huecos e
intermedios de aparatos e instalaciones, son los cables, conexiones
y empalmes eléctricos que discurren dentro de los medios.
Los sobrecalentamientos casi siempre muy
limitados pueden desembocar en incendios de destilación, en los que
se liberan productos gaseosos (gases de pirólisis) específicos del
material como HCL en diferentes concentraciones.
Los sensores de gas a prever para usarse en el
dispositivo de aviso de incendios pueden elegirse después, en
dependencia de los gases a verificar, a partir de una multitud de
diferentes celdas de medición (sensores de gas) y permiten la
verificación, según la técnica de medición, incluso de muy pequeñas
concentraciones de gas en el margen ppb (parts per billion).
Como también en el caso de la detección de
partículas de humo mediante el sistema óptico de medición de luz
parásita, en los sensores de gas se establecen modelos de incendios
correspondientes (incendios de prueba) y se archivan
electrónicamente.
Los bancos de datos obtenidos de este modo se
implementan por ejemplo en la zona de archivo del sistema de
microcontroladores y están a disposición, como datos comparativos,
de las magnitudes de medición establecidas actualmente.
La comparación y la ponderación de las magnitudes
de medición establecidas por los diferentes avisadores de incendios
del dispositivo de aviso de incendios conforme a la invención
permiten, por tanto, un reconocimiento temprano y seguro del
incendio.
Pueden descartarse en muy gran medida falsas
alarmas causadas por magnitudes perturbadoras o engañosas.
Si se tratan los datos del dispositivo de
detección de incendios o de varios de estos dispositivos a través de
una unidad monitora central, con preferencia una central de aviso de
incendios, mediante consultas cíclicas de los diferentes detectores
de incendios es también posible caracterizar con mayor precisión de
tiempo el desarrollo del incendio y crear un análisis del desarrollo
del incendio.
Ésta puede utilizarse después de forma muy
conveniente para aplicar contramedidas y servir para determinar,
según el grado de riesgo, plazos de alerta previa escalonados.
Dentro del ámbito de la invención se encuentra
también el funcionamiento del dispositivo de aviso de incendios
descritos sin auto-aspiración.
De este modo es totalmente posible disponer el
dispositivo de aviso de incendios conforme a la invención en una
galería de ventilación o similar, en la que fluye una corriente de
aire con una determinada velocidad.
La toma de muestras puede realizarse después, por
ejemplo, a través de aberturas dimensionadas de forma
correspondiente en la carcasa del dispositivo de aviso de
incendios.
A continuación se pretende explicar otros
detalles de la invención con base en dibujos y un ejemplo de
ejecución.
Aquí muestran:
la figura 1 el dispositivo de aviso de incendios
conforme a la invención con un tubo de aspiración,
la figura 2 un diagrama de flujos para el
tratamiento de señales del sistema de medición de luz parásita y de
los detectores dispuestos adicionalmente,
la figura 3 un esquema de conexiones en bloques
de los diferentes componentes del sistema del dispositivo de aviso
de incendios.
La figura 1 muestra el dispositivo de aviso de
incendios 2 conforme a la invención que está unido, a través del
tubo de aspiración 1, a la zona de la instalación o sala en la que
debe vigilarse si se produce un incendio. En otra forma de ejecución
pueden también estar dispuestos varios tubos de aspiración con
varias aberturas de aspiración, o bien los tubos de aspiración
pueden estar configurados como mangueras flexibles, cuyas aberturas
aspiran aire incluso desde zonas de la instalación de difícil
acceso.
Las muestras de aire se aspiran continuamente por
medio de sopladores de aspiración 3 con una velocidad de flujo
constante ajustable y se alimentan a la cámara de medición (volumen
de muestras) del dispositivo de aviso de incendios 2.
Teniendo en cuenta los máximos tiempos de
transporte admisibles, la red de tubos de aspiración puede estar
diseñada por ejemplo con longitudes de hasta 200 m.
Con el sensor de corriente de aire 10 se mide la
velocidad de flujo del aire aspirado y se compara con el valor
nominal ajustado.
En el caso de variaciones inadmisibles se activa
un aviso de avería.
El foco luminoso 4, los elementos receptores 6, 8
y las ópticas de enfoque 5, 7 se separan con ello en cada caso,
mediante pantallas de plexiglas (no dibujadas), del volumen de
muestras del gas de humo aspirado.
Para campos aplicativos con mayores velocidades
del aire, como en el caso de canales de salida de aire y
climatización, también puede utilizarse la llamada técnica de
derivación.
Con ello se toman constantemente muestras de aire
a través de un sistema de tubos, desde el canal a vigilar, y se
conducen a través de la cámara de medición del sistema de medición
de luz parásita, en donde también pueden estar dispuestos los
sensores de gas 9.
En la estructura de medición estándar
representada en la figura 1, el sistema de medición de partículas de
humo (figura 2) altamente sensibles está dispuesto en ángulo recto
con relación a la corriente de aire y está apantallado mediante los
citados cristales de plexiglas.
Se compone de un foco luminoso de alta energía en
banda estrecha, con preferencia un diodo láser 4 con óptica de
colimación para generar intensidades de luz parásita en partículas
de humo en el foco virtual de colimación, además de un
atrapa-rayos situado en el lado opuesto que absorbe
el rayo láser, así como en cada caso una óptica de reunión y enfoque
5, 7, que reproducen la luz dispersa del intervalo de ángulo sólido
asociado sobre los respectivos elementos receptores 6, 8 (detectores
ópticas). El volumen de detección debe mantenerse lo más pequeño
posible para un análisis preciso y está fundamentalmente determinado
por el volumen de corte de los focos virtuales de los sistemas de
lentes con el diámetro del rayo láser en su foco virtual de
colimación.
Con ello los elementos receptores 6, 8 y las
ópticas de reunión y enfoque 5, 7 están dispuestos de tal modo, que
los rayos de luz dispersos pueden detectarse desde los intervalos
angulares sólidos de la dirección hacia delante y la dirección hacia
atrás.
La luz dispersada hacia delante y hacia atrás
genera después en los elementos receptores una señal eléctrica
proporcional a la intensidad de la luz parásita recibida, que se
trata y archiva en el sistema de microcontroladores 13 conectado y/o
una central de aviso de incendios 15.
Los valores de medición obtenidos según este
principio de medición están relacionados con la concentración de
partículas de humo, pero también con las características de las
partículas como forma, color y tamaño.
En una forma de ejecución ventajosa del sistema
de detección de incendios se activa el foco luminoso de alta energía
(por ejemplo, diodo láser) con un paso excitador pulsado, lo que
aumenta mucho la vida útil del foco luminoso.
Los impulsos luminosos modulados sólo deben
activarse por la electrónica de mando 13, cuando quiere realizarse
una nueva medición de luz parásita.
Conforme a la invención se disponen uno o varios
sensores de gas 9 o un conjunto sensorial de gases compuesto de
varios sensores de gas en la corriente de aspiración o una
derivación y, a través de líneas de señales, se unen al sistema de
microcontroladores 13 y/o a la central de aviso de incendios 15.
Con ello pueden usarse diferentes avisadores de
gas o un conjunto sensorial de gases y detectar diferentes gases de
incendio, que caracterizan una fase temprana del origen del
incendio.
Especialmente los gases que se producen de forma
temprana, como CO, H_{2}, CH_{4} así como hidrocarburos de
cadena larga saturados y no saturados y compuestos sulfurosos, pero
también gases específicos de la carga del incendio (por ejemplo
HCL), como los que se producen durante la descomposición térmica de
PVC, pueden detectarse con seguridad mediante el uso de sensores de
gas especiales.
El tratamiento y el enlace lógicos de las señales
de luz parásita con las magnitudes de medición de los sensores de
gas permiten la detección de incendios inteligente conforme a la
invención.
Conforme a la invención también es posible, para
el tratamiento de las señales de la luz parásita y de las otras del
detector y en dependencia de los criterios de análisis utilizados,
usar uno o varios microprocesadores como unidades de cálculo
descentralizadas.
En la figura 2 se han representado los diferentes
pasos de procedimiento para el tratamiento de señales del
dispositivo de detección de incendios.
Conforme a la teoría de luz parásita Mie a
utilizar en el sistema de medición de luz parásita, la dirección y
la intensidad de la luz dispersada en una partícula dependen de su
forma, color y tamaño así como de la longitud de onda de la luz.
Si se conocen la longitud de onda de la luz, la
potencia óptica y el ángulo de dispersión mediante la disposición
correspondiente de los elementos receptores y se enlazan lógicamente
las intensidades medidas de la luz parásita, pueden sacarse
conclusiones sobre las características y la distribución
(concentración) de las partículas de humo en el volumen de
muestras.
Se obtienen informaciones todavía más precisas
mediante la medición de intensidad de la luz parásita de más de dos
ángulos de dispersión 17, 18, 19.
Conforme a la invención, la medición y la
valoración simultáneas de la porción de luz 17 dispersada en la
dirección hacia delante, con la porción de luz 18 dispersada en la
dirección hacia atrás, una información que puede usarse muy bien
para determinar el incendio.
En la ejecución indicada han demostrado ser
valores de uso práctico para los intervalos angulares de dispersión,
para el respectivo canal de medición, en dirección hacia delante
aproximadamente 20º +/- 4º y en dirección hacia atrás 160º +/- 4º.
Se disponen otros detectores de luz parásita (elementos receptores)
con preferencia en el intervalo de ángulo afectado por fuertes
variaciones de intensidad entre 5º y 45º.
Después de esto pueden establecerse uno o varios
índices de intensidad a partir de sumas vectoriales de las
intensidades de luz parásita dependientes del ángulo y determinarse,
a partir de las relaciones logaritmizadas de las intensidades de luz
parásita dependientes del ángulo, uno o varios índices de las
características de las partículas.
Después de la detección de los valores de las
diferentes intensidades de luz parásita a partir de los diferentes
ángulos sólidos 17, 18, 19, se normalizan éstos en el siguiente paso
de procedimiento 20 para formar un vector de características
(clasificación por ejemplo según tamaño, color e índice de
refracción). En el banco de datos de aerosoles de humo 21 se han
archivado las características del humo establecidas admisibles.
El vector de características obtenido de 20 y los
datos comparativos depositados en 21 se enlazan después para formar
el índice de identidad de humos.
La intensidad de la luz parásita de humos del
circuito de medición 23 altamente sensible se valora después en el
paso de procedimiento 27 con las magnitudes de medición establecidas
por el sensor de gas 24.
Además de esto pueden incluirse también en la
valoración las magnitudes de medición de un sensor de humos opcional
(avisador de humos de ionización o avisador de humos óptico) 25 y/o
de un avisador de temperatura 26 opcional.
La valoración de las diferentes magnitudes de
medición y de la dependencia mutua se realiza con ayuda de
algoritmos y análisis comparativos, que recurren a datos de
incendios de prueba en un banco de datos 28.
El procedimiento ulterior prevé después la
comparación de la señal suma obtenida del paso de procedimiento 27
con valores umbrales pre-parametrizados y conduce,
en el caso de unos resultados comparativos adecuados, a la
activación e indicación de fases de alarma 29 asociadas.
Además de esto puede preverse también la
indicación individual o la activación individual 30 opcionales de
fases de alarma de magnitudes características individuales, en
comparación con el valor umbral individual asociado.
Por ejemplo, puede activarse una alarma de CO en
el caso de superarse una concentración máxima de otras magnitudes de
medición inatendibles.
También para el sistema de medición de luz
parásita 16 puede preverse una indicación individual opcional o
activación individual de fases de alarma.
La figura 3 muestra el esquema de conexiones en
bloques de los componentes del sistema del dispositivo de detección
de incendios conforme a la invención.
Los dos circuitos de medición 32 y 33 altamente
sensibles tratan en cada caso las señales de dispersión entregadas
por los elementos receptores 6, 8.
El diodo láser como foco luminoso se activa en
forma de impulsos mediante un paso excitador láser 34, siendo
entregados los impulsos por el sistema de microcontroladores 13.
El láser de diodo sólo se pone en funcionamiento
ventajosamente en el momento de medición, lo que conduce a una
multiplicación de la vida útil del láser.
Los sensores de gas 35 y el avisador de
temperatura 37 opcional están unidos igualmente, a través de un
convertidor A/D, a un sistema de microcontroladores 13.
Una importancia especial tienen los circuitos de
exploración-parada 36 que, mediante los impulsos de
activación del sistema de microcontroladores, hacen posible la
detección simultánea de los valores de medición de luz parásita.
Por medio de esto puede obtenerse conforme a la
invención datos más precisos sobre la concentración y las
características de los aerosoles de humo contenidos en el volumen de
muestras, y en especial informaciones estadísticas sobre el
comportamiento de acceso a determinados índices de características
de partículas hacen posible una buena selección para el tratamiento
ulterior.
El sistema de microcontroladores 13 ejecuta los
algoritmos de análisis y valora circuitos de medición de gas y luz
parásita, archiva datos y eventos, controla según los eventos
indicaciones y unidades periféricas, ejecuta la comunicación con
periféricos conectables 39 y la compensación de derivaciones de
fondo de los aerosoles de los circuitos sensibles de luz
parásita.
- 1
- Dispositivo de aspiración con tubo de aspiración
- 2
- Dispositivo de aviso de incendios
- 3
- Soplador de aspiración
- 4
- Foco luminoso en banda estrecha de alta energía (por ejemplo diodo láser)
- 5
- Óptica de reunión y enfoque para el primer circuito de medición de luz parásita
- 6
- Elemento receptor (detector) para el primer ángulo de dispersión
- 7
- Óptica de reunión y enfoque para el segundo circuito de medición de luz parásita
- 8
- Elemento receptor (detector) para el segundo ángulo de dispersión
- 9
- Sensor de gas o conjunto sensorial
- 10
- Sensor de corriente de aire
- 11
- Avisador de temperatura o sensor térmico
- 12
- Avisador de humo de ionización o avisador óptico de humos
- 13
- Sistema de microcontrolador (para control de medición, análisis de datos y archivo)
- 14
- Módulos de indicación y mando (relé, LCD, LEDs)
- 15
- Central de aviso de incendio (técnica de conducción de edificios, PC de puntos de conducción)
- 16
- Sistema de medición de luz parásita de partículas de humo altamente sensible
- 17
- Intensidad de luz parásita desde el ángulo de dispersión \alpha1
- 18
- Intensidad de luz parásita desde el ángulo de dispersión \alpha2
- 19
- Intensidad de luz parásita desde el ángulo de dispersión \alphan
- 20
- Normalización de los valores para el vector de características
- 21
- Banco de datos de partículas de humo (datos comparativos de características del humo establecidas admisibles)
- 22
- Tratamiento del vector de características mediante 21 y comportamiento de acceso al índice de intensidad de humos
- 23
- Intensidad de la luz parásita de humos del circuito de medición 16 altamente sensible
- 24
- Sensor de gas (sensor de gas del incendio) o conjunto sensorial (por ejemplo sensor de CO)
- 25
- Detector de humos opcional (detector de humos de ionización, detector óptico de humos)
- 26
- Avisador de temperatura opcional (sensor de temperatura)
- 27
- Valoración de las intensidades de los sensores de luz parásita y gas para obtener la señal suma por medio de 29 y correlación de tiempos; opcionalmente también se incluyen las magnitudes de medición del avisador de temperatura (26) y del detector de humos (25).
- 28
- Algoritmos de valoración de incendios de prueba establecidos en el banco de pruebas.
- 29
- Comparación de la señal suma con valores umbrales preparametrizados, activación e indicación de fases de alarma asociadas.
- 30
- Indicación individual o activación opcionales de fases de alarma de magnitudes características individuales a partir de la comparación con el valor umbral individual.
- 31
- Indicación individual o activación opcionales de fases de alarma del sistema de medición de luz parásita altamente sensible, para la alerta temprana.
- 32
- Circuito de medición altamente sensible. Intervalo de ángulo sólido hacia delante.
- 33
- Circuito de medición altamente sensible. Intervalo de ángulo sólido hacia atrás.
- 34
- Paso excitador láser, mediante impulso \muP sólo funciona en el periodo de medición
- 35
- Circuito de medición de los sensores de gas
- 36
- Circuitos de exploración-parada
- 37
- Circuito de medición opcional de temperatura y/o humos
- 38
- Unidades de configuración y mando periféricos (PC de configuración y monitorización, centrales de aviso de incendios y control de extinción)
Claims (7)
1. Dispositivo de aviso de incendios con
auto-aspiración para vigilar instalaciones y
edificios con riesgo de incendios y/o explosiones, que comprende uno
o varios tubos de aspiración (1) para la aspiración regulable del
aire ambiente procedente de la zona a vigilar o de las zonas a
vigilar, un sistema óptico de medición de luz parásita (2, 16)
altamente sensible con un foco luminoso (4) de alta energía y
elementos receptores (6, 8) para la detección, estando unido los
elementos receptores (6, 8) del sistema de medición de luz parásita
a un sistema de microcontroladores (13) y/o a una central de aviso
de incendios (15), para archivar datos y almacenar y,
adicionalmente, uno o varios sensores de gas (9) o un conjunto
sensorial de gases, que detectan al menos una clase de gas,
caracterizado porque el sistema óptico de medición y el
sensor o los sensores de gas o bien el conjunto sensorial de gases
están dispuestos en la corriente de aire de un tubo de aspiración
común o en un tubo de derivación común en un tubo de aspiración,
- en donde al menos dos elementos receptores (6,
8) del sistema de medición de luz parásita (2) están dispuestos de
tal manera con relación al volumen de medición de la corriente de
muestras procedente del tubo de aspiración (1), que las radiaciones
ópticas difundidas en las partículas de humo en un intervalo de
ángulo sólido hacia delante y en un intervalo de ángulo sólido hacia
atrás se detectan simultáneamente por medio de un circuito de
exploración-parada (36) y los valores de medición
obtenidos en paralelo pueden tratarse en el sistema de
microcontroladores (13) o una central de aviso de incendios (15),
para formar una magnitud de medición que caracteriza los aerosoles
en el volumen de medición,
- y la selección de las fases de alarma a activar
se realiza en dependencia de la magnitud o las magnitudes de
medición y puede ajustarse en dependencia de las condiciones locales
de la zona a vigilar o del fin aplicativo específico.
2. Dispositivo de aviso de incendios según la
reivindicación 1, caracterizado porque el sensor o los
sensores de gas (9) están configurados como sensor de gas
electro-químico, sensor de gas de semiconductor,
espectrómetro de movilidad de iones o sensor de tonalidad térmica
para detectar gases de incendios como CO, H_{2}, CH_{4} así como
hidrocarburos de cadena larga saturados y no saturados y compuestos
sulfurosos, o bien gases específicos de la carga del humo como HCL,
presentando diferentes márgenes de medición para clases de gases
diferentes y/o iguales.
3. Dispositivo de aviso de incendios según la
reivindicación 2, caracterizado porque están dispuestos otros
detectores de incendios (11, 12) que funcionan según diferentes
principios de medición, como por ejemplo avisadores de humos de
ionización (12) o avisadores de humos ópticos (con preferencia
longitudes de onda, márgenes de sensibilidad o principios de
medición diferentes a los del sistema de luz parásita (12) sensible)
(12) y/o avisadores de temperatura (11), que están igualmente unidos
al sistema de microcontroladores (13) y/o a la central de aviso de
incendios (15), según la técnica de señales, para valorar las
señales de medición establecidas en el volumen de pruebas.
4. Procedimiento para el funcionamiento de un
dispositivo de aviso de incendios según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque las diferentes señales de luz
parásita generadas en los receptores de luz parásita (17, 18, 19)
del sistema de medición de luz parásita (16) se transmiten al
sistema de microcontroladores (13) y se produce un tratamiento común
simultáneo de los valores de medición, entregados por un sensor de
gas o varios sensores de gas (9) adicionales o por el conjunto
sensorial de gases y también transmitidos al microcontrolador (13),
para formar una señal suma (27), y a continuación se produce una
comparación de la señal suma generada de esta forma con valores
umbrales (29) archivados preparametrizados, y formando los
resultados de la comparación la base decisoria para activar señales
de alarma o/y fases de alarma.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque también se incluyen las magnitudes de
medición generadas por los avisadores de incendios (11, 12)
dispuestos adicionalmente, como el avisador de humos de ionización
(12) y/o el avisador de temperaturas (11), en la valoración de la
señal suma (27).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la valoración de las magnitudes de
medición de los diferentes detectores se enlaza con un análisis del
desarrollo del incendio y sus resultados se indican, por ejemplo en
(15, 38).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la selección de
las fases de alarma a activar se realiza a partir de la magnitud o
las magnitudes de medición de los diferentes avisadores de incendios
(11, 12, 24, 25, 26), la señal suma del sistema de medición de luz
parásita (13) y la señal suma total (27) y puede ajustarse, en
dependencia de las condiciones locales de la zona a vigilar o del
fin aplicativo específico.
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