ES2302492B1 - Sistema para la verificacion de la evacuacion de humo y calor en incendios producidos en espacios cerrados. - Google Patents

Abstract

Consiste en la utilización de mezclas a distintas concentraciones de un gas de baja densidad, como el helio, junto con aire y un trazador para gases, para simular distintos tipos y extensiones de fuegos, y un dispositivo capaz de suministrar y regular dicha mezcla. El equipo (1) dispone de una cámara de mezclas (2) donde llegan los gases de las bombonas (4) a través de sus válvulas de regulación (3). A la salida se sitúa un distribuidor (8) donde se conectan varios repartidores de gas (10) y (11). El conjunto cuenta con un equipo informático (14) regula las válvulas del equipo gracias a la información suministrada por los sensores (13) de densidad y de concentración de la cámara, así como de otros sensores que puedan estar distribuidos por el espacio a estudiar.

Description

Sistema para la verificación de la evacuación de humo y calor en incendios producidos en espacios cerrados.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a la propiedad que tiene una mezcla en diferentes proporciones de un gas más ligero que el aire, como el helio, junto con aire y un gas trazador o partículas trazadoras, de comportarse de manera similar a como lo hace el humo de un incendio, y su utilización, a través de una máquina mezcladora y distribuidora de los tres productos, para verificar los sistemas de evacuación de humos y calor en incendios producidos en espacios cerrados, como edificios, naves industriales o túneles, en condiciones de seguridad y sin producir daños a las estructuras ni alteraciones higiénicas o salubres de ningún tipo. Se trata de una invención que pertenece, dentro del área de la simulación empírica, al campo del diseño y comprobación de sistemas de extinción y control de incendios.

Antecedentes de la invención

El diseño de las edificaciones y de las obras públicas cerradas, como los túneles, es una labor compleja que se realiza teniendo en cuenta múltiples factores y requisitos, como es la evacuación de humos y el control y la extinción de un incendio que pudiera producirse en su interior. A este efecto se diseñan instalaciones de extracción humos, con tomas de aire especiales situadas en lugares adecuados, y conducciones, en su caso, por tuberías hasta el exterior.

Una instalación bien diseñada y ejecutada es garantía de que en caso de que se produzca un incendio, los humos generados serán evacuados con rapidez y eficacia, de manera que se permita la supervivencia de las personas que puedan estar en su interior.

En la antigüedad, el saber hacer de ingenieros y arquitectos era la única herramienta que se utilizaba para esta labor, pero hoy en día disponemos de algunos software de simulación que permiten comprobar la bondad de una instalación de evacuación y son una ayuda imprescindible a su diseño.

Sin embargo, la complejidad que todavía hoy tiene la simulación de la dinámica de los fluidos, y más aún de los gases producidos por la combustión de distintos materiales, hace que, a pesar de las ayudas informáticas, se realicen comprobaciones empíricas de estos sistemas de evacuación, una vez instalados. El problema que esto tiene es que, si se quiere hacer una simulación representativa de la realidad, es necesario producir un incendio controlado en el espacio cerrado, lo que afecta tanto a la seguridad como a las estructuras y otros tipos de elementos constructivos, que se pueden ver afectadas por la presencia de focos calientes intensos. Además, el humo de combustión produce manchas y olores persistentes y molestos.

Estos inconvenientes han provocado que en los últimos años se haya intentado encontrar un gas inocuo y representativo del gas de combustión producido en un incendio para utilizarlo en ensayos empíricos de simulación. Así, en ocasiones se ha empleado humo frío, muy utilizado para efectos especiales y en espectáculos por sus efectos visuales. Sin embargo, este gas frío no se comporta igual que el humo caliente, ya que no se eleva y va perdiendo el efecto de la flotabilidad.

Una solución no siempre barata y eficaz es realizar modelos a escala de la infraestructura o edificación y producir una combustión real en su interior. Sin embargo, para que el experimento resulte eficaz es necesario que la maqueta soporte bien el fuego y que en su diseño se cuiden los detalles. Además, es necesario conocer y controlar los efectos que produce el cambio de escala, de manera que se extrapolen los resultados a la realidad.

El estado de la técnica no cuenta con muchos sistemas, patentados o no, encaminados a simular y verificar la evacuación de humo y calor en espacios cerrados, y las referencias encontradas se sitúan principalmente en dos epígrafes de la Clasificación Internacional de Patentes, la A62C39/00 (Procesos, material o accesorios para la lucha contra incendios, no previstos en los grupos A62C2/00-A62C37/00), y la G09B9/00 (Simuladores para la enseñanza o el entrenamiento).

En ninguna de estas fuentes consultadas ha aparecido ningún sistema de verificación de instalaciones de evacuación de humo y calor para espacios cerrados como el que aquí se describe.

La patente de referencia E03000513, "Aparato para simular un fuego" plantea la utilización de uno o varios quemadores de gas para la liberación regulada y controlada del calor de un incendio.

El análisis exhaustivo del estado de la técnica, la vinculación a grupos europeos de I+D+i en mecánica de fluidos, ha facilitado la comprensión de la idoneidad de la utilización de esta mezcla de gases con un trazador, así como su suministro y regulación a través de una máquina versátil.

La invención que se describe a continuación, aunque simple en apariencia, se ha desarrollado tras numerosos estudios y pruebas realizadas, y tras la comprensión de las posibilidades de optimización de diversas soluciones previamente planteadas por ellos mismos y por otros equipos de investigación.

El objetivo general pretendido con la presente invención es la utilización de una mezcla de distintas concentraciones de helio u otro gas de baja densidad, aire y un trazador para la simulación del gas de combustión producido en un incendio, y su utilización en la verificación del buen diseño de sistemas de evacuación de humo y calor en espacios cerrados.

Otro objetivo pretendido es la creación de una máquina práctica, económica y versátil de generación de esta mezcla, que regule automáticamente las cantidades de cada gas para poder simular distintos tipos de fuegos y su evolución es decir, que permita variar la concentración del trazador y el caudal de la mezcla de tal manera que se simule la evolución de los gases de combustión con el tiempo, y que lo distribuya y suministre en los caudales especificados a través de diversos puntos del espacio a simular.

Descripción de la invención

La invención que se propone para satisfacer los objetivos planteados consiste en la mezcla, en distintas concentraciones de helio u otro gas de baja densidad, aire y un trazador, bien sea un gas o partículas, para simular el comportamiento de un gas de combustión.

La característica principal de un gas caliente es que debido a su menor densidad puede elevarse. Esto mismo es lo que le ocurre a algunos gases como el helio, que por su densidad menor que el aire es utilizado, por ejemplo, en algunos aparatos aerostáticos. Una mezcla adecuada de helio y aire puede comportarse como un gas a distintas temperaturas.

Dado el carácter incoloro de esta mezcla, es necesario añadirle un trazador, que nos permita visualizar la dinámica del conjunto. Es posible utilizar distintos tipos de gases trazadores, como el hexafluoruro de azufre o algunos freones, o bien partículas trazadoras especiales para gases. En todos los casos es necesario contar también con la propia densidad del trazador para prever la que tendrá finalmente la mezcla. A través de la comparación de la concentración de este gas trazador en distintos puntos de la infraestructura frente a la inicial a la salida del aparato, es posible calcular la temperatura que tendría el humo en un incendio real, ya que la mezcla de los tres gases se va diluyendo y perdiendo velocidad y densidad en el espacio de manera análoga a como el humo, al alejarse del foco de generación, va perdiendo velocidad, temperatura y densidad. Esto es así puesto que el transporte de concentraciones es análogo al de energía en el movimiento turbulento, tanto del humo como de la mezcla simuladora.

La medida de la concentración de partículas en los distintos puntos de la edificación o la infraestructura se realiza por diversos métodos comerciales capaces de medir la opacidad de los humos, como por ejemplo equipos láser.

El dispositivo capaz de regular y distribuir de forma adecuada esta mezcla está formado por una cámara de mezcla donde llegan las tuberías de los gases y del trazador, procedentes de sus respectivas fuentes o bombonas. A la entrada a la cámara de mezcla, las tuberías de los gases tienen sus correspondientes válvulas de regulación, que suministran las cantidades adecuadas en función del tipo de fuego que desee simularse. Para asegurar la adecuada regulación de gases, la cámara de mezcla cuenta con un sensor de densidad y otro de concentración de partículas, y para asegurar la homogeneidad dispone de algún elemento agitador, como un ventilador.

A la salida de la caja de mezcla se encuentra otra válvula de caudal de la mezcla que determina el volumen de gas que es necesario suministrar, en función del tamaño del fuego a simular.

Tras la válvula de caudal se encuentra un distribuidor de gas, que permite la conexión de distintos repartidores de gas que se situarán por el interior de la infraestructura a verificar.

Estos distribuidores, consistentes en una tubería, preferentemente metálica, a la que se le ha dado una forma geométrica determinada, como circular o lineal, estarán dotados de diferentes agujeros o boquillas por donde saldrá el gas mezclado, simulando ser el foco caliente del incendio.

Todo el conjunto puede estar regulado por un sistema informático que tome la lectura de los sensores de la cámara de mezcla y de otros que se puedan distribuir por el espacio a simular, y que actúe tanto sobre la apertura de las válvulas de los gases y en su caso de las partículas antes de la cámara de mezcla, como sobre la válvula de caudal y las del distribuidor de gas, de manera que se pueda simular automáticamente distintos tipos de incendios, distintas temperaturas y distintas distribuciones de incendios en el interior del espacio.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un dibujo donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una configuración general del sistema, consistente en un equipo (1) que contiene una cámara de mezclas (2) donde llegan los gases de distintas bombonas (4) a través de sus respectivas tuberías (5) y válvulas de regulación (3). La homogeneidad de la mezcla es favorecida por un ventilador (6). A la salida se encuentra la válvula de regulación de caudal (7) y un distribuidor (8) donde se conecta un repartidor lineal (10) y uno circular (11) a través de sus respectivas válvulas de caudal (9), por los que sale el gas mezclado (12). Un equipo informático (14) regula las válvulas del equipo y del distribuidor gracias a la información suministrada por los sensores (13) de densidad y de concentración de la cámara.

Realización preferente de la invención

A la vista de esta figura puede observarse cómo una configuración tipo cuenta con un equipo (1) que contiene en su interior una cámara de mezclas (2) donde llegan los gases de las bombonas de helio, aire a presión y hexafluoruro de azufre (4) a través de sus respectivas tuberías (5) y válvulas de regulación (3) proporcionales. La cámara de mezclas dispone de un ventilador (6) para mejorar la homogeneidad. A la salida de esta cámara, tras la válvula de regulación de caudal (7), se sitúa un distribuidor (8), que consiste en una cámara cerrada donde se pueden conectar, a través de válvulas de caudal (9), varios repartidores de gas (10) y (11), consistentes e tuberías metálicas con distintas longitudes y formas, para simular distintas fuentes de fuego, y que están dotadas de agujeros o boquillas por donde sale el gas (12).

Para facilitar la regulación y la optimización del conjunto, el equipo cuenta con un equipo informático (14) regula las válvulas del equipo y del distribuidor gracias a la información suministrada por los sensores (13) de densidad y de concentración de la cámara, así como de otros sensores que puedan estar distribuidos por el espacio a estudiar.

Claims (3)

1. Sistema para la verificación de la evacuación de humo y calor en incendios producidos en espacios cerrados, caracterizado por la mezcla en diferentes proporciones de un gas ligero, como el helio, junto con aire y un gas trazador o partículas trazadoras, y su suministro por diversas zonas de la edificación o infraestructura de manera que se pueda evaluar el modo en que sería evacuado el humo y el calor en caso de un incendio real, a través de la medida de la densidad y concentración del trazador en distintos puntos de la edificación.

2. Sistema para la verificación de la evacuación de humo y calor en incendios producidos en espacios cerrados como el descrito en la reivindicación 1, caracterizado porque los gases son mezclados en un aparato al que se conectan depósitos de los tres elementos a mezclar, cada uno regulado con su respectiva válvula, realizándose la mezcla en una cámara que dispone de elementos agitadores, y que el gas de mezcla es distribuido a través de nuevas válvulas de caudal a distintos repartidores de gas, que con formas diversas reparten el gas por la superficie a estudiar gracias a agujeros o boquillas por donde sale el gas.

3. Sistema para la verificación de la evacuación de humo y calor en incendios producidos en espacios cerrados como el descrito en las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el sistema dispone de sensores de densidad, concentración y caudal para la adecuada regulación de la mezcla y el suministro del gas, y porque el conjunto pueda estar regulado por un sistema informático que recogiendo la información de los sensores internos y de otros externos que se pudieran repartir por la edificación, y actuando sobre las válvulas de suministro de gases, y en su caso de partículas, así como sobre las de caudal, permita reproducir distintos tipos y extensiones de fuegos.