ES2239232T3 - Dispositivo de aviso de incendios con auto-aspiracion. - Google Patents

Dispositivo de aviso de incendios con auto-aspiracion.

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ES2239232T3
ES2239232T3 ES02737792T ES02737792T ES2239232T3 ES 2239232 T3 ES2239232 T3 ES 2239232T3 ES 02737792 T ES02737792 T ES 02737792T ES 02737792 T ES02737792 T ES 02737792T ES 2239232 T3 ES2239232 T3 ES 2239232T3
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ES02737792T
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Michael Spohn
Hauke Dittmer
Kurt Lenkeit
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Minimax GmbH and Co KG
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Minimax GmbH and Co KG
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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.
Lista de símbolos de referencia
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)
Explicación de símbolos de referencia sobre el diagrama de flujos del tratamiento de señales del dispositivo de detección de incendios
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.
Explicación de símbolos de referencia sobre el diagrama de flujos de la figura 3. Componentes del sistema
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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