ES2585831T3 - Sistema antiincendios - Google Patents

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ES2585831T3
ES2585831T3 ES12002762.8T ES12002762T ES2585831T3 ES 2585831 T3 ES2585831 T3 ES 2585831T3 ES 12002762 T ES12002762 T ES 12002762T ES 2585831 T3 ES2585831 T3 ES 2585831T3
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Marco Pruneri
Andrea Vlaic
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    • A62C37/36—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device
    • A62C37/38—Control of fire-fighting equipment an actuating signal being generated by a sensor separate from an outlet device by both sensor and actuator, e.g. valve, being in the danger zone
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Abstract

Un sistema antiincendios que comprende una red que distribuye gas inerte en un entorno cerrado (1) a través de puntos (6) de inyección; varios puntos (4) de muestreo que toman muestras de la atmósfera en dicho entorno cerrado (1) para medir la cantidad de oxígeno que hay presente; un generador (9) de gas inerte conectado a dichos puntos (6) de inyección; un analizador (12) de oxígeno conectado a dichos puntos (4) de muestreo; estando controlado dicho generador (9) de gas inerte por dicho analizador (12) de oxígeno para enviar gas inerte a los puntos (6) de inyección cuando el contenido de oxígeno medido por dichos puntos (4) de muestreo supera un valor preestablecido; estando dicho sistema caracterizado por comprender una cuadrícula virtual (2) que divide dicho entorno (1) en varias regiones que tienen dimensiones variables: regiones menores en las aberturas (3, 33) de dicho entorno al exterior, y regiones mayores donde no hay ninguna abertura; cada región comprende al menos un punto (6) de inyección y al menos un punto (4) de muestreo; estando dicho punto (4) de muestreo de cada región distante del respectivo punto (6) de inyección.

Description

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DESCRIPCION
Sistema antiincendios
La presente invencion versa sobre un sistema antiincendios.
En tiempos recientes se esta haciendo generalizado el uso de nitrogeno como gas de inertizacion para proporcionar una prevencion efectiva de incendios, dentro de entornos que han de ser protegidos.
Como es sabido, disminuyendo el nivel de oxfgeno, en un entorno, por debajo de un nivel mmimo de inicio, es, de hecho, posible prevenir y eliminar completamente el riesgo de que pudiera producirse un proceso de combustion.
En la practica, es posible crear entornos que se caracterizan por un bajo contenido de oxfgeno interno y en los que no es posible establecer ni mantener ningun proceso de combustion.
Ya hay abundante documentacion tecnica producida por diversos laboratorios de investigacion que, gracias a los ensayos de inicio realizados segun estandares, han verificado y certificado de manera sumamente precisa el umbral de inicio de procesos de combustion para un grandfsimo numero de materiales usados comunmente.
Se ha descubierto que el umbral mmimo de oxfgeno residual requerido para el inicio de procesos de combustion para la mayona de materiales esta muy por encima del umbral mmimo de supervivencia para el hombre.
Esta observacion ha permitido disenar entorno que son perfectamente compatibles con la presencia humana y que, a la vez, son perfectamente seguros con respecto al riesgo de incendio.
Las ventajas de este metodo de prevencion, que elimina completamente el riesgo de danos debidos a incendios, resultan evidentes; sin embargo, su aplicacion practica ha revelado algunos inconvenientes y limitaciones.
En la actualidad, con independencia del tamano del espacio cerrado que haya de protegerse, la deteccion de los valores de oxfgeno residual en el espacio cerrado se lleva a cabo por medio de sensores que aspiran simultaneamente, desde multiples entradas, el aire que ha de ser analizado. El aire es mezclado de forma no intencional dentro del conducto de muestreo y es analizado.
A continuacion, el valor del oxfgeno residual obtenido del analisis es comparado con un valor objetivo, y si el valor objetivo es menor que el valor encontrado, se activa el mecanismo de introduccion de nitrogeno en el entorno.
La disposicion de los sensores, en las aplicaciones conocidas hasta ahora, no permite comprobar espedficamente ningun influjo de aire desde el exterior.
En la practica, solo se usan los sensores de las soluciones mas refinadas, que, segun se ha explicado anteriormente, recogen y mezclan en el conducto de recogida las muestras de multiples puntos de muestreo.
Ademas, los sensores y/o los puntos para el muestreo del entorno que ha de protegerse estan distribuidos por las paredes de una manera mas o menos constante.
En sistemas convencionales, la introduccion de nitrogeno en el entorno ocurre siempre en un punto de distribucion, con independencia del tamano del entorno que haya de protegerse, suponiendo que el nitrogeno introducido en el espacio cerrado, debido a la propiedad ffsica conocida de los gases, tienda a mezclarse con el gas que esta presente en el entorno que haya de protegerse y que tienda a crear una mezcla que tenga un contenido de oxfgeno residual mas o menos constante.
Sin embargo, en la practica esto no ocurre, debido al menos a tres factores.
El primer factor esta relacionado con el hecho de que la mezcla del nitrogeno introducido en el punto de distribucion con el resto de la atmosfera del entorno se produce en un tiempo finito no insignificante, que es directamente proporcional al tamano del entorno. Por esto, en cada instante en entornos de tamano mediano o grande hay concentraciones de oxfgeno residual que pueden ser diferentes entre sf incluso de forma significativa.
El segundo factor esta relacionado con el hecho de que el oxfgeno es mas pesado que el nitrogeno y, por lo tanto, tiende a estratificarse con respecto al nitrogeno. Por lo tanto, en la practica, este fenomenos aumenta los efectos del primer factor, facilitando la creacion de regiones con diferentes concentraciones de oxfgeno en un mismo espacio cerrado.
El tercer factor consiste en que ningun entorno es perfectamente hermetico y el nitrogeno escapa del entorno que ha de protegerse, no solo a traves de las necesarias aberturas proporcionadas, por ejemplo puertas, que todo entorno tiene necesariamente, sino tambien a traves de rendijas, rosetas, conductos electricos y, en general, a traves de otras innumerables aberturas que no se preven, no se desean y/o no se consideran ni durante el diseno ni durante la ejecucion practica de los entornos que han de protegerse.
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Este tercer factor, como los dos precedentes, facilita la creacion de regiones que tienen un gradiente diferente de oxfgeno residual.
El documento DE19934118 da a conocer un sistema y un aparato para extinguir incendios en tuneles, en los que el tunel es dividido en diferentes areas y tiene separadores que, a su vez, tienen areas de concentracion que forman un area inerte. Un recipiente contiene el gas inerte y esta situado en las paredes del tunel, en cuyas paredes hay aberturas de entrada u otros aparatos de flujo. Se forman separadores mediante dispositivos mecanicos.
El objetivo de la presente invencion es proporcionar un sistema antiincendios basado en la introduccion de gas inerte, tal como nitrogeno, que supera los inconvenientes de la tecnica anterior citada.
Dentro del alcance de este objetivo, un objeto de la invencion es proporcionar un sistema antiincendios que es capaz de optimizar la introduccion de nitrogeno y/o de cualquier gas de inertizacion con el fin de la prevencion activa de incendios, en un entorno, para dirigir el nitrogeno directamente cuando pudiera producirse un hueco que pudiera permitir una fuga de gas hacia el exterior.
Otro objeto de la invencion es proporcionar un sistema antiincendios que permite minimizar la introduccion de nitrogeno u otro gas inerte que se requiera para mantener cierto contenido de oxfgeno residual dentro de un entorno y, por lo tanto, para reducir considerablemente el consumo de energfa con respecto a los sistemas convencionales conocidos hasta ahora y aplicados a entornos de tamano sustancial.
Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un sistema antiincendios que garantiza la constancia y la uniformidad del valor del oxfgeno residual en todo el volumen del entorno que ha de protegerse, sin la necesidad de instalar ventiladores u otros equipos de ventilacion, a diferencia de sistemas convencionales en los que se requiere una ventilacion auxiliar para garantizar esta uniformidad.
Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un sistema que, gracias a sus caractensticas constructivas particulares, es capaz de dar las mayores garantfas de fiabilidad y seguridad en uso.
Un objeto adicional de la presente invencion es proporcionar un sistema que pueda ser proporcionado facilmente usando elementos y materiales comunmente disponibles comercialmente y que tambien es competitivo desde un punto de vista economico.
Este objetivo y estos otros objetos, que se haran mas evidentes en lo que sigue, se logran por medio de un sistema antiincendios que comprende una red que distribuye gas inerte en un entorno cerrado a traves de puntos de inyeccion; varios puntos de muestreo que toman muestras de la atmosfera en dicho entorno cerrado para medir la cantidad de oxfgeno que hay presente; un generador de gas inerte conectado a dichos puntos de inyeccion; un analizador de oxfgeno conectado a dichos puntos de muestreo; estando controlado dicho generador de gas inerte por dicho analizador de oxfgeno para enviar gas inerte a los puntos de inyeccion cuando el contenido de oxfgeno medido por dichos puntos de muestreo supera un valor preestablecido; estando dicho sistema caracterizado por comprender una cuadncula virtual que divide dicho entorno en varias regiones que tienen dimensiones variables: regiones menores en las aberturas de dicho entorno al exterior, y regiones mayores donde no hay ninguna abertura; cada region comprende al menos un punto de inyeccion y al menos un punto de muestreo; estando dicho punto de muestreo de cada region distante del respectivo punto de inyeccion.
Se haran mas evidentes caractensticas y ventajas adicionales a partir de la descripcion de realizaciones preferentes, pero no exclusivas, de la invencion, ilustradas a tftulo de ejemplo no limitante en los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en planta de un entorno cerrado dividido por medio de una cuadncula, segun la presente invencion;
la Figura 2 es una vista en planta, similar a la precedente, de todo el sistema antiincendios segun la presente invencion.
Con referencia a las figuras citadas, el sistema antiincendios segun la invencion es aplicable ventajosamente a un entorno cerrado, generalmente designado por el numero de referencia 1, que esta constituido, por ejemplo, por un gran entorno, del orden de 10.000 m3 a 500.000 m3.
El entorno 1 esta dividido por medio de una cuadncula virtual, mostrada esquematicamente mediante lmeas discontinuas 2 en las figuras, que tiene una separacion variable; es decir, define regiones que tienen dimensiones diferentes.
La cuadncula 2 es usada para disponer de forma sensata los puntos 4 de muestreo para llevar a cabo los analisis del aire del entorno.
En particular, la cuadncula tiene una separacion mas apretada, es decir, regiones menores, cuando se definen aberturas 3 del entorno que ha de protegerse, y tiene una separacion mas amplia, es decir, regiones mayores, cuando no se proporciona ninguna abertura en el entorno.
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Los puntos 4 de muestreo estan dispuestos a diferentes alturas, dentro de cada region identificada por la cuadncula 2, y estan conectados, por medio de conductos 13 de muestreo, a una unidad de control con un analizador 12.
Colocando los puntos 4 de muestreo de esta manera se logran las siguientes ventajas:
Los puntos 4 de muestreo permiten destacar de forma muy precisa, durante toda la vida del sistema antiincendios, los puntos cnticos del entorno 1 que ha de ser protegido. En consecuencia, resulta muy facil verificar localmente, dentro de un gran entorno, las regiones en las que resulta deseable intervenir para restaurar localmente el nivel deseado de aislamiento en el entorno 1.
La cuadncula 2 tambien permite disponer una red de distribucion de gas inerte que interviene localmente cuando ha ocurrido el incremento en el nivel de oxfgeno. La intervencion local en la fuga de gas permite reducir la cantidad de gas inerte que se introduce en el entorno 1 a la cantidad minima requerida para restaurar el equilibrio local a los valores deseados de oxfgeno residual.
La inercia de intervencion del sistema de preservacion es muy pequena. De hecho, el sistema de prevencion de incendios no aguarda a que el oxfgeno que ha entrado en el entorno se propague y diluya la mayor parte de la atmosfera protectora que hay presente en el entorno, sino que actua inmediatamente, exactamente en el punto en el que esta produciendose el problema, conteniendo consiguientemente el impacto del problema a la region en la que ha sido detectado.
Por medio del analisis estadfstico de los valores de oxfgeno residual detectado en los puntos de muestreo, es posible reconocer, prevenir y corregir tendencias del sistema de prevencion que podnan conducir, en el mejor caso, a un desperdicio de energfa debido a una inyeccion excesiva de gas de inertizacion dentro del sistema con respecto a lo que realmente se requiere para mantener el sistema bajo control y que podnan causar, en el peor caso, que el entorno saliese de la zona de seguridad.
El sistema segun la invencion tambien comprende una red para la distribucion del gas protector que permite distribuir uniformemente el gas dentro del volumen del entorno.
En particular, el gas de inertizacion es distribuido por medio de una red de distribucion que comprende T miembros 5 que estan mutuamente conectados y son alimentados por una unidad central 9 de generacion de nitrogeno que esta conectada a los T miembros por medio de tubos 11 de alimentacion.
Cada uno de los T miembros tiene puntos 6 de inyeccion que estan controlados por valvulas automaticas 7, accionadas por el soporte logico de analisis y monitorizacion del sistema de prevencion.
Una caractenstica de este sistema de distribucion es que los puntos 6 de inyeccion de gas estan distribuidos en una matriz, como los puntos 4 de muestreo del oxfgeno residual del entorno, pero estan desplazados con respecto a los puntos de muestreo, para prevenir un cortocircuito entre el analisis del oxfgeno residual y la introduccion de gas inerte/nitrogeno, que ocultana la gravedad real y la difusion de un problema de aislamiento del entorno que ha de ser protegido.
Son varios los beneficios de este sistema para la distribucion de gas de inertizacion en un entorno.
El sistema de distribucion segun la presente invencion optimiza la cantidad de gas inerte que se introduce en el entorno, que es transportada solo al lugar en el que es realmente necesaria, reduciendo con ello su consumo.
Por lo tanto, el sistema reduce el consumo de energfa requerida para mantener seguro el entorno 1.
El sistema tambien permite una reduccion de los gradientes de los diferentes valores de oxfgeno residual dentro del entorno y que se mantenga mayor uniformidad del valor del oxfgeno residual dentro del entorno, garantizando que no haya presentes en el entorno regiones con valores de oxfgeno fuera de control ni/o fuera de la zona segura.
Preferentemente, se usa un gas inerte mas ligero que el aire, por ejemplo nitrogeno, y se proporciona el sistema de distribucion a una altura de cero; es decir, al nivel del suelo del entorno que se ha de proteger.
Esto mejora la mezcla del gas inerte con el oxfgeno que hay presente en el espacio cerrado que ha de protegerse, el cual se estratifica si es mas pesado que el gas inerte introducido.
De esta manera, de nuevo, se reduce la posibilidad de que haya regiones con diferentes valores de oxfgeno, con los consiguientes beneficios enumerados anteriormente.
Una caractenstica adicional de la presente invencion es que parte de la mezcla que hay presente dentro del entorno 1 es extrafda directamente de las regiones de division dedicadas a las entradas operativas 3 y, a continuacion, es reutilizada, mezclada con el aire externo, en los generadores de nitrogeno para mejorar su eficiencia.
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En la practica, el entorno 1 tiene fundamentalmente dos tipos de aberturas: aberturas 3 de puertas de seguridad, que estan previstas, ciertamente, para la evacuacion segura de personas en caso de emergencia, y aberturas de “puertas de trabajo”, designadas por el numero de referencia 33, que estan previstas para el acceso normal a la estructura y a traves de las cuales pasan normalmente las personas y las mercandas (Figura 1).
En estos entornos, la diferenciacion no es solo teorica, sino que tiene una importante consecuencia practica.
Aunque se supone que las puertas 3 de seguridad deben ser usadas solo rara vez en caso de una emergencia real y, por lo tanto, en el caso de su abertura no es necesario controlar/minimizar el influjo de oxfgeno desde el exterior, en el caso de las aberturas 33 de trabajo, de hecho se da por sentado que son accionadas incluso varias veces al dfa. De aid la necesidad de dividir las regiones de acceso normal usando una doble puerta que defina una antecamara 8.
El sistema de doble puerta reduce el influjo de oxfgeno al entorno que ha de ser protegido.
Tomando muestras de gas de la region dividida 8, se crea una ligera presion negativa en la region, lo cual atrae aire tanto del exterior como del interior del entorno que ha de ser protegido.
Disenando adecuadamente las aberturas naturales de la region dividida, es posible crear dinamicamente, durante la operacion ordinaria del sistema, una region dividida que tiene un contenido de oxfgeno residual claramente definido, cuyo valor puede ser designado para que sea tan proximo como se desee al contenido que hay presente fuera del entorno que ha de ser protegido, aproximadamente el 20,9%, o al valor que este presente dentro del entorno 1 que ha de ser protegido, por ejemplo el 15%.
Este perfeccionamiento mejora la eficiencia de los generadores de nitrogeno en aproximadamente un 30%. En la practica, los generadores de nitrogeno generan una mezcla de gas pobre en oxfgeno, que, por lo tanto, es rica en nitrogeno, partiendo de una mezcla de gas que ya inicialmente tiene un nivel de oxfgeno inferior al de la atmosfera ambiental.
Otra ventaja de este sistema es la mejora de la eficiencia de la region dividida, como una barrera al influjo de oxfgeno al entorno que ha de ser protegido, durante la operacion normal y la vida del sistema.
Estos dos beneficios cooperan mejorando la eficiencia del sistema y reduciendo significativamente su demanda energetica.
En la practica, se ha descubierto que la invencion logra la meta y los objetos previstos, habiendose proporcionado un sistema antiincendios que es absolutamente efectivo y capaz de reducir el consumo de energfa.
La instalacion del sistema segun la presente invencion es tambien sustancialmente mas economica que la instalacion de un sistema tradicional a base de agua (aspersores).

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un sistema antiincendios que comprende una red que distribuye gas inerte en un entorno cerrado (1) a traves de puntos (6) de inyeccion; varios puntos (4) de muestreo que toman muestras de la atmosfera en dicho entorno cerrado (1) para medir la cantidad de ox^geno que hay presente; un generador (9) de gas inerte
    5 conectado a dichos puntos (6) de inyeccion; un analizador (12) de oxfgeno conectado a dichos puntos (4) de
    muestreo; estando controlado dicho generador (9) de gas inerte por dicho analizador (12) de oxfgeno para enviar gas inerte a los puntos (6) de inyeccion cuando el contenido de oxfgeno medido por dichos puntos (4) de muestreo supera un valor preestablecido; estando dicho sistema caracterizado por comprender una cuadncula virtual (2) que divide dicho entorno (1) en varias regiones que tienen dimensiones variables:
    10 regiones menores en las aberturas (3, 33) de dicho entorno al exterior, y regiones mayores donde no hay
    ninguna abertura; cada region comprende al menos un punto (6) de inyeccion y al menos un punto (4) de muestreo; estando dicho punto (4) de muestreo de cada region distante del respectivo punto (6) de inyeccion.
  2. 2. El sistema segun la reivindicacion 1 caracterizado porque dicho punto (6) de inyeccion en cada una de dichas regiones esta dispuesto sustancialmente al nivel del suelo de dicho entorno (1).
    15 3. El sistema segun la reivindicacion 1 caracterizado porque dichos puntos (4) de muestreo estan dispuestos a
    diferentes alturas, dentro de cada una de dichas regiones, y estan conectados a una unidad de control con un analizador (12) por medio de conductos (13) de muestreo.
  3. 4. El sistema segun la reivindicacion 1 caracterizado porque dicha red de distribucion de gas comprende T
    miembros (5) que estan mutuamente conectados y que son alimentados por dicho generador (9) de gas inerte;
    20 estando conectado dicho generador (9) de gas inerte a dichos T miembros (5) por medio de tubos (11) de
    alimentacion; teniendo cada uno de dichos T miembros (5) dichos puntos (6) de inyeccion controlados por valvulas automaticas (7).
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