ES2413496B1

ES2413496B1 - Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren

Info

Publication number: ES2413496B1
Application number: ES201230033A
Authority: ES
Inventors: Ion LÓPEZ DE SANTIAGO; Ignacio EIRIZ GERVÁS; Idurre SÁEZ DE OCARIZ GRANJA; Ander Arbildi Fernandez
Original assignee: FUNDACION CT DE TECNOLOGIAS AERONAUTICAS; Fundacion Centro de Tecnologias Aeronauticas
Current assignee: FUNDACION CT DE TECNOLOGIAS AERONAUTICAS; Fundacion Centro de Tecnologias Aeronauticas
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: ES2413496R1; ES2413496A2

Abstract

Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren, que emplea una maqueta a escala y se caracteriza porque dicha maqueta permite la realización de ensayos de fuego simulando distintas condiciones de incendio tanto interiores como exteriores al vagón de tren para el estudio del comportamiento del fuego. Consta de:#a) Un armazón (1) compuesto por cuadernas (11) y larguerillos (12); y una carcasa exterior (2) compuesta por paredes exteriores (21), techo (22) y suelo (23) con soporte para los asientos (6) y los materiales de ensayo; y con una puerta (7) de acceso al interior de la maqueta y ventanas desmontables (5) que permiten la penetración del fuego en caso de incendios exteriores y la simulación de distintas condiciones de ventilación; y#b) Equipos de medida de ensayo que permiten obtener lecturas de los principales parámetros que caracterizan la evolución del incendio y el fenómeno de la combustión durante la realización de los ensayos.

Description

Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren

El objeto de la presente invención es un sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren que emplea un vagón de un tren a escala, en la que se pueden realizar distintos estudios de comportamiento al fuego.

5 El sistema objeto del invento incluye una maqueta que es una réplica a escala de un vagón de un tren de alta velocidad.

El objetivo del invento es poder realizar ensayos de fuego simulando distintas condiciones de incendio (tanto interiores como exteriores al vagón de tren) para poder estudiar la seguridad contraincendios y el comportamiento de los distintos materiales empleados en este tipo de vehículos. Para ello, el sistema objeto del invento emplea una maqueta a escala del vagón de un tren de alta velocidad en la que se pueden realizar distintos estudios del comportamiento al fuego y se

10 caracteriza porque dicha maqueta a escala permite la realización de ensayos de fuego simulando distintas condiciones de incendio tanto interiores como exteriores al vagón de tren para el estudio del comportamiento del fuego.

Dicha maqueta a escala consta de:

-: una estructura principal o armazón del vagón compuesto por cuadernas y larguerillos;

-: una carcasa exterior compuesta por paredes exteriores, techo y suelo; con soporte para los asientos y los materiales

15 de ensayo; y con una puerta de acceso al interior de la maqueta y ventanas desmontables que permiten la penetración del fuego en caso de incendios exteriores y la simulación de distintas condiciones de ventilación.

También consta de equipos de medida de ensayo que permiten obtener lecturas de los principales parámetros que caracterizan la evolución del incendio y el fenómeno de la combustión durante la realización de los ensayos

Preferentemente, dicha maqueta se realiza a escala 1:6.

20 Preferentemente, dichos equipos de medida y ensayo son, al menos:

-: Árboles de termopares, que controlan la distribución vertical de la temperatura dentro del vagón;

-: Medidores de velocidad de flujo de aire, que controlan las condiciones de ventilación;

-: Medidores de flujo de calor, que controlan el flujo de calor en distintos puntos de la cabina;

-: Analizadores de gases, que controlan la concentración de gases en el interior del vagón. 25 Las ventajas de este sistema de ensayos a escala resultan evidentes:

-: permite ensayar distintas condiciones de incendios tanto interiores como exteriores al vagón del tren en condiciones reales de uso. Estos ensayos resultan mucho más representativos que los ensayos de caracterización o certificación de materiales, ya que se consideran las condiciones de montaje, interrelación entre distintos materiales, etc.;

-: resultan mucho más baratos que los ensayos a escala real 1:1. La cantidad de material necesaria es inferior y los 30 montajes a realizar mucho más sencillos;

-: permite obtener información sobre los principales parámetros que caracterizan el comportamiento al fuego de los materiales y la evolución de un incendio mediante un único ensayo (emisión de calor, inflamabilidad, concentración y toxicidad de humos).

Por ello, el contenido de la presente solicitud constituye un invento nuevo que implica actividad inventiva, y es susceptible de aplicación industrial.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1a representa una vista general esquemática en perspectiva de la maqueta de ensayos a escala.

La figura 1b representa una vista general esquemática en perspectiva de la maqueta de la figura anterior, dispuesta en la base-soporte (B) con ruedas (R) y con la bandeja de combustible (C) en posición de trabajo.

La figura 2a representa una vista general en alzado, correspondiente a la figura anterior.

La figura 2b representa una vista general en perfil, correspondiente a la figura anterior.

La figura 3a representa una vista general esquemática en perspectiva del armazón (1) de la maqueta representada en la figura 1a.

La figura 3b representa una vista general esquemática en perspectiva del armazón de la figura anterior al que se le ha incorporado la carcasa exterior (2) desprovista de techo.

La figura 4a representa una vista general esquemática en perspectiva correspondiente a la figura 1a y desprovista de techo (22) para apreciar la distribución interior del vagón.

La figura 4b representa una sección general esquemática en perspectiva correspondiente a la figura 1a, para apreciar la distribución interior del vagón.

La figura 5 representa una sección general en perspectiva de la maqueta, en la que se observa la posición de la distinta instrumentación en el interior del vagón a escala.

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento. No se descartan en absoluto otros modos de realización en los que se introduzcan cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento; por el contrario, el presente invento abarca también todas sus variantes.

Para el ejemplo de realización considerado, las dimensiones exteriores totales de la maqueta de ensayos son de 2322 mm de longitud x 490 mm de alto x 491 mm de ancho. El vagón a escala se coloca sobre una base-soporte (B) con ruedas (R) para su fácil manejo y desplazamiento. Las dimensiones interiores del vagón de pasajeros son de 2190 mm de longitud x 384 mm de alto x 487 mm de ancho. Los elementos principales de los que consta la maqueta a escala son los siguientes:

-: Estructura principal o armazón (1) del vagón -ver figura 3- compuesto por cinco cuadernas (11) repartidas a lo largo de toda la longitud del vagón. Estas cuadernas (11) están fabricadas empleando pletinas planas de 6 mm de espesor soldadas entre sí para obtener la forma externa del vagón. Las cuadernas (11) se unen entre sí por varios larguerillos (12) de chapa plana.

-: Carcasa exterior (2) -ver figura 1a- para la que se emplea chapa doblada de 2 mm de espesor. La parte principal (21) de esta carcasa (2), incluyendo frontal (21a) y posterior (21b) está soldada al armazón (1) mientras que la parte del techo (22) y el suelo (23) están atornilladas de forma que puedan retirarse para realizar los montajes y desmontajes dentro de la maqueta.

Tanto el armazón (1) como la carcasa exterior (2) son de acero inoxidable (AISI 304). Los larguerillos (12) y cuadernas

(11) cuentan con un patrón de agujeros roscados para permitir montar los distintos materiales de interior (paneles, suelos, asientos, moquetas, etc.).

En la cabina interior delimitada por los componentes citados y en la disposición descrita, se ha reproducido la bandeja superior (3) para el equipaje y las separaciones (4) que delimitan la zona (Z1) reservada para los pasajeros y la zona (Z2) reservada para depositar las maletas y el espacio reservado a los aseos. En la carcasa exterior (2) se han colocado las ventanas (5) en cada uno de los lados del vagón). Las ventanas (5) son de cristal resistente a altas temperaturas y son desmontables, de forma que pueden colocarse o no, para poder simular las condiciones de ventanas abiertas o cerradas durante los ensayos.

Se disponen (siempre simulando un vagón real):

-: las filas de butacas (6) -ver figura 4a- van ubicadas a los dos lados del pasillo;

-: una puerta (7) -ver figura 4a- montada con bisagras (71) en la parte frontal (21a), permite el acceso al vagón y su cierre mediante bridas de fijación (72) y con cristales (73) resistentes a altas temperaturas; y

-: estructuras para sujetar los distintos equipos de medida que se emplean en los ensayos. Ver figura 5. Tales estructuras son, por lo menos:

: o Soporte de calorímetros (8): Compuestos por una varilla roscada terminada en una brida con la forma de la cabeza de los calorímetros. Esta estructura se sujeta a una pletina rasgada ubicada en la zona del suelo del vagón de forma que los calorímetros pueden colocarse en distintas posiciones a lo largo del pasillo.

: o Soporte para el árbol de termopares (9): 6 varillas de un diámetro de 6 mm cada una de ellas con 8 agujeros realizados a distintas alturas donde se introducen la parte final de los termopares.

: o Soporte para la sonda del analizador de gas y medidores de velocidad del flujo de aire (10): Amarrados a la carcasa (2) del vagón mediante dos prisioneros que permiten introducir la sonda desde el exterior.

También se disponen:

-: un Quemador de metano (Q), que es una cubeta de dimensiones 80 x 80 x 60 mm recubierta con grava y arena para homogeneizar la combustión del metano, empleada para simular incendios de interiores; y

-: una bandeja de combustible (C), que es una balsa de dimensiones 600 x 100 x 35 mm empleada para poder simular incendios exteriores al vagón y que permite colocarse enfrentada a las distintas ventanas (5), pudiendo regular la distancia y altura a las mismas.

Los equipos de medida que se emplean en los ensayos para la adquisición de datos y que incorpora la instalación a escala del vagón de tren son los siguientes:

a) Árboles de Termopares (9):

-: cinco árboles de termopares distribuidos a lo largo del pasillo del vagón, con ocho termopares por cada árbol colocados a distintas alturas para medir la distribución vertical de temperaturas desde el suelo hasta el techo en el recinto de incendio.

-: Otro árbol adicional colocado en la puerta de acceso que permite medir las temperaturas de los gases calientes que fluyen a través de la puerta del vehículo ferroviario.

b) Medidores de velocidad de flujo de aire (10): Se colocan dos medidores de velocidad a distinta altura en la puerta de acceso al vagón y otro medidor de velocidad de flujo que se puede colocar en caso de que durante los ensayos exista alguna ventana abierta. Estos equipos permiten medir las condiciones de ventilación (velocidad de entrada de aire y salida de los humos procedentes del recinto de

5 incendio).

c) Medidores de flujo de calor (8): dos calorímetros refrigerados por agua que se pueden colocar en distintas ubicaciones a lo largo del pasillo para medir el flujo de calor que se tiene en esos puntos.

d) Analizadores de gases (A). Se emplean, uno o varios, para medir la concentración de gases en el interior del vagón a lo largo del ensayo. Los gases que se analizan son los siguientes:

10 -Concentración de Oxigeno (% volumen)

-: Concentración de Monóxido de Carbono (ppm)

-: Concentración de gases Nitrosos (ppm)

-: Concentración de Dióxido de azufre (ppm)

-: Concentración de acido sulfhídrico (ppm)

15 -Concentración de Hidrógeno (ppm)

La aplicación principal de esta maqueta a escala es la realización de distintos ensayos de fuego (considerando distintas condiciones de incendio y/o distintos materiales) utilizando una misma instalación. Puede emplearse en distintos campos (estudio de propagación de llama, movimiento de humo, comportamiento al fuego de los distintos materiales de interiores, desarrollo de materiales, validación de métodos de ensayo, estudio de sistemas de extinción,…etc).

20 Podrán ser variables los materiales, dimensiones, proporciones y, en general, aquellos otros detalles accesorios o secundarios que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.

Los términos en que queda redactada esta memoria son ciertos y fiel reflejo del objeto descrito, debiéndose tomar en su sentido más amplio y nunca en forma limitativa.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren, que emplea una maqueta a escala del vagón de un tren de alta velocidad en la que se pueden realizar distintos estudios del comportamiento al fuego, caracterizado porque dicha maqueta a escala consta de:

5 a) Una estructura principal o armazón del vagón (1) compuesto por cuadernas (11), larguerillos (12) y una carcasa exterior (2) compuesta por paredes exteriores (21), techo (22) y suelo (23) con soporte para los asientos (6) y los materiales de ensayo; y con una puerta (7) de acceso al interior de la maqueta y ventanas desmontables (5) que permiten la penetración del fuego en caso de incendios exteriores y la simulación de distintas condiciones de ventilación; y

10 b) Equipos de medida de ensayo que permiten obtener lecturas de los principales parámetros que caracterizan la evolución del incendio y el fenómeno de la combustión durante la realización de los ensayos;

de modo que dicha maqueta a escala permite la realización de ensayos de fuego simulando distintas condiciones de incendio tanto interiores como exteriores al vagón de tren para el estudio del comportamiento del fuego.
2.- Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren, según reivindicación anterior, 15 caracterizado porque dicha maqueta se realiza a escala 1:6.
3.- Sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren, según reivindicación 1, caracterizado porque dichos equipos de medida y ensayo son, al menos:

-

Árboles de termopares (9) que controlan la distribución vertical de la temperatura dentro del vagón;

-

Medidores de velocidad de flujo de aire (10) que controlan las condiciones de ventilación; 20 - Medidores de flujo de calor (8) que controlan el flujo de calor en distintos puntos de la cabina;

-

Analizadores de gases (A) que controlan la concentración de gases en el interior del vagón.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201230033

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 12.01.2012

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01M17/08 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

INGASON et al. Model scale railcar fire tests.Fire Safety Journal, 20070514 Elsevier, AMSTERDAM, NL 14/05/2007 VOL: 42 No: 4 Pags: 271 -282 ISSN 0379-7112 Doi: doi:10.1016/j.firesaf.2006.11.004 1-3

X

DUCK-HEE, L et al. Two cases of interior fire tests within ISO 9705 for railway passenger coach. 11th Fire and Materials. Conference Proceedings. January 26-28, 2009. San Francisco, California. Interscience Cummunication. 1-3

X

PEACOCK, R D et al. Fire Safety of passanger trains; Phase III: Evaluation of fire hazard analysis using full-scale passenger rail car test. National Institute of Standards and Technology. NISTIR 6563 April 2004. 1-3

X

KR 20060041054 A (KRRI) 11/05/2006, Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE. 1-3

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 22.07.2013

Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201230033

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G01M Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201230033

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.07.2013

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 2 1, 3 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201230033

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

INGASON et al. 14.05.2007

D02

DUCK-HEE, L et al. 28.01.2009

D03

PEACOCK, R D et al. 01.04.2004

D04

KR 20060041054 A (KRRI) 11.05.2006
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

Reivindicación 1:

Se considera como estado de la técnica más cercano al objeto de la invención el documento D01. Dicho documento divulga un sistema para la realización a escala de ensayos de fuego en vagón de tren que emplea una maqueta con todos los elementos citados y unos equipos de medida de ensayo. Por lo tanto, dicha reivindicación no presentaría novedad según el artículo 6.1 de la ley de patentes 11/1986.

Reivindicaciones dependientes:

La segunda reivindicación hace referencia a que la escala de la maqueta es 1:6. El documento D01 expone que la escala de la maqueta empleada es 1:10. No obstante, se considera una mera opción de diseño, ya que no requiere ningún esfuerzo inventivo para un experto en la materia la realización de una maqueta en la escala indicada. Por lo que dicha reivindicación no posee actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.

La tercera reivindicación expone los equipos de medida empleados, al igual que en el documento D01 (apartado 4.2; D01). Por lo tanto, dicha reivindicación no presentaría novedad según el artículo 6.1 de la ley de patentes 11/1986.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4