ES2953630T3 - Sistemas para monitorización de componentes de sistemas de combustible volátil - Google Patents

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Michael Gregory Volkmer
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David Neil Morgan
Glen Edward Lampe
Michael Dean Hawkins
Hector Adrian Ortiz
Eric M Coupal-Sikes
Todd F Sloan
Chris Forsberg
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Abstract

Se proporciona un sistema de combustible que incluye un tanque de combustible, un detector de calor y un circuito de control. El detector de calor digital está dispuesto cerca del depósito de combustible. El circuito de control está acoplado con el detector de calor digital y está configurado para detectar que ha ocurrido un evento térmico. El sistema de combustible está configurado para implementar una contramedida de emergencia en respuesta a la detección del evento térmico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas para monitorización de componentes de sistemas de combustible volátil
Antecedentes
Campo técnico
La presente invención se refiere a técnicas para mejorar la seguridad de vehículos propulsados por combustibles volátiles que incluyen vehículos propulsados por combustibles que se almacenan bajo presión.
Técnica relacionada
Los automóviles propulsados por gas natural reducen las emisiones nocivas en comparación con los combustibles tradicionales. Los sistemas de combustible de gas natural para automóviles almacenan el gas natural en tanques especializados a alta presión para permitir que un automóvil propulsado por gas natural tenga una mayor autonomía. Otros combustibles alternativos también pueden disminuir el impacto ambiental de los vehículos propulsados con motor de combustión. Algunos de estos otros combustibles alternativos son volátiles pero pueden almacenarse a menor presión que el gas natural. Se han desarrollado ciertas precauciones para abordar los problemas de seguridad relacionados con el almacenamiento de gas natural a alta presión. En un enfoque, un dispositivo de alivio de presión activado térmicamente (PRD) se acopla con el tanque de combustible para ventilar el contenido del tanque de combustible en caso de incendio. El p Rd puede abrir una válvula para ventilar el tanque de combustible si se excede un umbral térmico.
Los PRD tienen muchas configuraciones diferentes. Un tipo de PRD utiliza un cable fusible sensible al calor que se coloca cerca de un recipiente a presión. Cuando se enciende, el cable fusible quema un acoplador para transferir calor a un actuador térmico. El actuador térmico puede ser un fusible de bulbo frangible térmicamente sensible u otro dispositivo que abre una válvula para ventilar el contenido del recipiente cuando se calienta por encima de un umbral.
Se han propuesto sensores puntuales para detectar eventos térmicos en vehículos. Si bien la detección de temperatura en puntos discretos es útil para combustibles de alta presión y para combustibles volátiles de baja presión, dichos sensores están muy localizados.
Aunque los PRD térmicos pueden proporcionar uno o más medios para ventilar un recipiente a presión durante un incendio y los sensores puntuales pueden detectar el calor en una ubicación específica, dichos dispositivos no brindan suficiente información para las decisiones del sistema de control u otros análisis. Por ejemplo, un sistema de control que tenga, como entrada, temperaturas en más de un punto, por ejemplo, alrededor del tanque de combustible, puede ayudar a determinar con mayor precisión si ventilar un tanque de combustible que contiene combustible a alta presión u otro combustible volátil desechado en un tanque de combustible y cuándo hacerlo. Sería beneficioso registrar información sobre el tiempo, la temperatura y la ubicación del calor por encima de un umbral que podría constituir un evento térmico, lo que podría crear una emergencia del recipiente a presión. Además, sería beneficioso implementar un sistema que pudiera discernir con precisión cuál de varias acciones de respuesta de emergencia es apropiada para un evento térmico.
En la patente US 2013/118456 se describe un sistema para optimizar el purgado del tanque de combustible de un tanque. El sistema cuenta con un sensor de temperatura, una unidad de control en bucle cerrado y una unidad de purgado del tanque. El sensor de temperatura está colocado directamente en el tanque de combustible y está diseñado para determinar la temperatura actual del combustible presente en el tanque. La unidad de control en bucle cerrado está conectada al sensor de temperatura y a la unidad de purgado del tanque, y está diseñada para leer la temperatura actual del combustible del sensor de temperatura. Además, la unidad de control en bucle cerrado está diseñada para controlar la unidad de purgado del tanque de acuerdo con la carga del filtro de carbón activado, que a su vez depende del perfil temporal de la temperatura del combustible.
En la patente DE 4132741 se describe un sistema de purgado autónomo para el tanque de combustible de un vehículo motorizado. El espacio de vapor sobre el nivel de combustible en el tanque se purga mediante una línea de succión y una bomba. Esta bombea el vapor a un depósito de presión desde donde se expande a través de una restricción para condensarse como líquido de nuevo en el tanque. Cuando el motor está en funcionamiento, el vapor puede añadirse al colector de admisión. No se requieren filtros especiales y el sistema cerrado funciona de forma continua, incluso con el vehículo detenido. El funcionamiento del sistema está controlado por la presión de vapor y/o la temperatura del combustible.
En la patente WO 2016/086326 se describe un sistema y método para monitorizar y gestionar la eficiencia energética en edificios, que incluye dispositivos de adquisición de datos, una red de comunicación, un servidor que almacena y procesa la información y un método para optimizar las previsiones de consumo de energía y evaluar económicamente alternativas de mejora. El método de monitorización y gestión incluye medir, transmitir, recibir y transferir datos, y procesar, almacenar e interactuar con el usuario, en la que la interfaz con el usuario consta de tres módulos principales: el módulo de alarmas; el módulo de monitorización; y el módulo de opciones de inversión. En particular, el módulo de opciones de inversión se encarga de generar recomendaciones de inversión basadas en alternativas de mejora en eficiencia energética y/o en servicios con evaluaciones económicas sobre el impacto y la rentabilidad de la implementación de cualquiera de las propuestas de mejora.
En la patente DE 39 40 843 se describe un sistema para prevenir explosiones en el tanque de combustible de un vehículo blindado. El sistema cuenta con un sensor de calor que abre y cierra una válvula. La válvula es de tipo 3/2 y está conectada a una válvula antirretorno con resorte en la línea entre el tanque de combustible y la válvula 3/2. El sensor controla la válvula 3/2 de manera que, si el vehículo es atacado con material ardiente, la sobrepresión en el tanque se puede reducir a través de la válvula antirretorno, mientras que la válvula 3/2 cerrada impide que las llamas entren en la línea de ventilación del tanque. El sensor está conectado a través de un amplificador a la válvula. El sensor mide la temperatura en la superficie del vehículo en su blindaje, en la región donde la línea de ventilación del tanque de combustible emerge a través del blindaje.
En la patente WO 2008/010045 se describe un sistema de tanque de almacenamiento y un método para descomprimir el sistema de tanque de almacenamiento. El sistema de tanque incluye un tanque de alta presión, una unidad de detección para detectar un aumento de temperatura en al menos una porción del tanque de alta presión, una unidad de descompresión para descomprimir el tanque de alta presión y una unidad de control para controlar la unidad de descompresión para descomprimir el tanque de alta presión cuando la unidad de detección detecta un aumento de temperatura en al menos una parte del tanque de alta presión.
Resumen
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de combustible que tiene las características de la reivindicación 1.
En ciertas realizaciones, el detector de calor puede ser un detector de calor lineal. En ciertas realizaciones el detector lineal puede detectar calor en cualquier punto a lo largo de su longitud. Dicha detección puede ayudar a localizar un evento térmico, como se discute a continuación. El detector de calor puede ser un detector de calor digital lineal. Los detectores de calor lineales cubren ventajosamente más área alrededor del tanque de combustible que un sensor puntual o incluso una serie difusa de sensores puntuales. Un sistema que emplea un detector de calor puede tener un tiempo de activación más rápido, mejorando así la seguridad.
En algunas realizaciones, el proceso monitorea simultáneamente una ubicación de un evento térmico a lo largo del detector de calor y una señal indicativa de la temperatura en esa ubicación.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método de gestión de eventos térmicos en un sistema de combustible que comprende un tanque de combustible, un detector de calor colocado en proximidad y fuera del tanque de combustible, y un circuito de control acoplado con el detector de calor, el método comprende las etapas de la reivindicación 10.
En algunos métodos, cuando las señales de un detector de calor indican un evento térmico en una ubicación del detector de calor, la temperatura en esa ubicación se puede considerar adicionalmente para confirmar el evento térmico.
Breve descripción de los dibujos
Los sistemas, métodos y dispositivos se pueden entender mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lee junto con los dibujos esquemáticos que se acompañan, que son solo para fines ilustrativos. Los dibujos incluyen las siguientes figuras:
La Figura 1 es una vista lateral de un vehículo que tiene un sistema de combustible montado en el vehículo detrás de la cabina, a veces denominado sistema de combustible montado en la porción trasera de la cabina;
La Figura 2A es un diagrama esquemático de un detector de calor para un sistema de combustible de un vehículo; La Figura 2B es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un detector de calor para un sistema de combustible de un vehículo;
La Figura 2C es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un detector de calor para un sistema de combustible híbrido que tiene un tanque de combustible y una batería;
La Figura 2D es un diagrama esquemático de otro ejemplo para un sistema de combustible que tiene dos tanques de combustible, cada uno de los cuales incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
La Figura 3 es una implementación de ejemplo de un sistema de combustible en la porción trasera de la cabina que incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
La Figura 4 es otro ejemplo de un sistema de combustible en la porción trasera de la cabina que incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
Las Figuras 5A y 5B ilustran un ejemplo de un detector de calor aplicado a un sistema de combustible híbrido.
La Figura 6 es un ejemplo de un tanque de combustible y un detector de calor similar al de la Figura 2A;
Las Figuras 7 y 8 ilustran ejemplos de sistemas de combustible montables en rieles de bastidor que incorporan el detector de calor digital de la Figura 2A;
La Figura 9 ilustra ejemplos de sistemas de combustible montables en techos que incorporan el detector de calor digital de la Figura 2A;
La Figura 10 ilustra una técnica para acoplar un dispositivo detector de calor lineal a un elemento de estructura del sistema de combustible que se puede montar en el techo de la Figura 9 pero que también es aplicable a cualquiera de los sistemas de combustible divulgados en este documento;
La Figura 11 ilustra un camión cisterna que tiene dos tanques de combustible, cada uno de los cuales incorpora un detector de calor de acuerdo con el ejemplo de la Figura 2D;
La Figura 12 ilustra un sistema de combustible que tiene un tanque de combustible estacionario que incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
La Figura 13 ilustra una estación de combustible estacionaria que incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
La Figura 14 ilustra una máquina de riego que incorpora el detector de calor de la Figura 2A;
La Figura 15 es un diagrama de flujo de un proceso de liberación de combustible de acuerdo con un ejemplo.
Descripción detallada de realizaciones
Si bien la presente descripción expone detalles específicos de varios ejemplos, se apreciará que la descripción es meramente ilustrativa y no debe interpretarse de ninguna manera como limitante. Además, diversas implementaciones de tales ejemplos y modificaciones de los mismos, que pueden surgir para aquellos que tienen experiencia en el campo, también están abarcadas por los conceptos generales descritos aquí.
Se describen dispositivos, sistemas y métodos para detectar un nivel de calor en y alrededor de un cilindro de combustible de alta presión, a veces referido aquí como un tanque de combustible, con el fin de permitir que un sistema de control implemente de manera más inteligente contramedidas ante eventos térmicos. Por ejemplo, los dispositivos, sistemas y métodos divulgados aquí permiten monitorizar el nivel de calor en y alrededor de cilindros de combustible de alta presión de manera que el purgado y otras contramedidas disruptivas ante eventos térmicos se implementen solo cuando el evento térmico supera un umbral que justifica tal acción.
La Figura 1 es un esquema de un vehículo 100 con un sistema 110 de combustible que tiene un sistema de gestión de eventos térmicos acoplado al mismo. En la Figura 2A se muestra un ejemplo de un sistema 200 de gestión de eventos térmicos. El vehículo 100 puede ser cualquier tipo de vehículo conocido en la técnica. El vehículo 100 puede ser un camión, como un camión de carga ligera (por ejemplo, clase 1, clase 2 o clase 3), camión de carga mediana (por ejemplo, clase 4, clase 5 o clase 6) o camión de carga pesada (por ejemplo, clase 7 o clase 8). En algunos ejemplos, los vehículos pueden ser coches, vagones, furgonetas, autobuses, vehículos de alta ocupación, camiones volquete, camiones con remolque, vehículos de tránsito, de basura o pesados, o cualquier otro vehículo. El vehículo puede tener cualquier peso. Por ejemplo, el vehículo puede pesar más o igual a aproximadamente 2,268 kg (5,000 lb), 3,402 kg (7,500 lb), 4,536 kg (10,000 lb), 5,670 kg (12,500 lb), 6,804 kg (15,000 lb), 7,938 kg (17,500 lb), 9,072 kg (20,000 lb), 10,206 kg (22,500 lb), 11,340 kg (25,000 lb), 13,608 kg (30,000 lb), o 15,876 kg (35,000 lb).En algunos casos, el vehículo puede tener un peso de hasta 36,287 kg (80,000 lb) o más.
La Figura 1 ilustra el sistema 110 de combustible montado en el vehículo 100 en una configuración detrás de la cabina o porción trasera de la cabina. En la configuración detrás de la cabina, el sistema 110 de combustible puede instalarse detrás de la cabina C en el bastidor del vehículo, que proporciona, por ejemplo, capacidades estándar de combustible, medidas en equivalentes de galones diésel (Dg E), de 45 DGE, 60 DGE, 75 DGE o 100 DGE. En ciertas configuraciones, el sistema 110 de combustible puede configurarse para proporcionar 180 DGE o más. El sistema 110 de combustible puede montarse en el vehículo en otras configuraciones. Por ejemplo, las Figuras 7 y 8 muestran una configuración de montaje lateral o sobre riel con el sistema 110 de combustible instalado en el lateral del bastidor del vehículo. Los sistemas de combustible se pueden instalar en uno o ambos lados del vehículo, proporcionando, por ejemplo, capacidades de combustible estándar de 40 DGE, 60 DGE, 80 DGE, 100 DGE o 120 Dg E o más. Las Figuras 8 y 9 ilustran los componentes de un sistema montado en el techo. En un ejemplo adicional, en una configuración de frente de la carrocería, el sistema 110 de combustible puede instalarse frente a la carrocería del vehículo, proporcionando, por ejemplo, capacidades estándar de combustible de 60-100 DGE. En otros ejemplos, el sistema 110 de combustible puede instalarse en una integración personalizada, proporcionando una amplia gama de capacidades de combustible personalizables. Es posible una variedad de ubicaciones de montaje en el bastidor del vehículo.
El vehículo 100 puede ser propulsado por un combustible, que incluye, entre otros, gas natural comprimido (GNC), gas natural licuado (GNL), gas licuado de petróleo (GLP), combustible diésel, gasolina, propano, éter dimetílico (DME), metanol, etanol, butanol, combustibles Fischer-Tropsch (FT), hidrógeno o gas a base de hidrógeno, gas metanohidrógeno, HCNG, gas de síntesis y/u otros combustibles alternativos o mezclas de combustibles. Por ejemplo, el gas natural en forma de GNC o GNL puede ser un combustible alternativo de elección para el transporte público, la basura y muchos otros vehículos pesados.
El combustible se puede almacenar como gas comprimido, como gas licuado o como líquido bajo su propia presión de vapor. El combustible puede almacenarse en el sistema 110 de combustible que comprende un tanque 114 de combustible. El tanque de combustible puede ser un cilindro o cualquier otro tipo de dispositivo capaz de contener un combustible en forma de gas comprimido, gas licuado o líquido.
El tanque 114 de combustible puede configurarse de acuerdo con el modo de almacenamiento de combustible elegido. Por ejemplo, los gases comprimidos, como el GNC, pueden requerir que el tanque 114 de combustible esté equipado con componentes de alta presión adecuados (por ejemplo, sellos de alta presión, válvulas de alivio de operación estándar, dispositivos de compresión), en el que los materiales livianos y de alta resistencia pueden permitir presiones de GNC de hasta, por ejemplo, 24,821 kpa (3,600 psig). En otro ejemplo, los gases licuados, como el GNL, pueden requerir que el tanque 114 de combustible esté equipado con componentes de licuefacción adecuados (por ejemplo, enfriadores, separadores de líquido-vapor, aislamiento). Los sistemas de GNL pueden operar a presiones de, por ejemplo, 0 kpa (0 psig), 345 kpa (50 psig), 689 kpa (100 psig), 1,034 kpa (150 psig), 1,379 kpa (200 psig), 1,724 kpa (250 psig), 2,068 kpa (300 psig), o 2,413 kpa (350 psig) y temperaturas de, por ejemplo, -162 °C. (-259 °F), -142 °C. (-223 °F), -129 °C. (-200 °F.), -121 °C. (-186 °F.), -115 °C. (-175 °F.), -111 °C. (-167 °F.), -106 °C. (-158 °F.), o -101 °C. (-150 °F), lo que requiere el uso de sistemas de tuberías criogénicas (alrededor de -162 °C (-260 °F.) y tanques de almacenamiento aislados al vacío.
En algunos ejemplos, el vehículo 100 puede incluir un solo tanque 114 de combustible. En otros ejemplos, el vehículo 100 puede contener una pluralidad de tanques 114 de combustible. Los tanques de combustible pueden o no tener las mismas características. Los tanques de combustible se pueden montar en cualquier parte del vehículo. En algunos ejemplos, los tanques de combustible pueden montarse en un lateral del vehículo. Se pueden montar uno, dos o más tanques en un solo lado del vehículo, o en cada lado del vehículo. Los tanques laterales pueden sobresalir al menos parcialmente de una superficie lateral del vehículo.
El uno o más tanques 114 de combustible pueden proporcionar almacenamiento para una cantidad o capacidad predeterminada de combustible. Por ejemplo, para el gas natural medido en equivalentes de galones de diésel/gasolina (donde 1 equivalente de galón de gasolina (GGE) = pies cúbicos estándar (SCF) de gas natural dividido por 123, y 1 equivalente de galón de diésel (DGE) = pies cúbicos estándar (SCF) de gas natural dividido por 139), la cantidad de combustible proporcionada a bordo del vehículo puede ser, por ejemplo, hasta aproximadamente 28 DGE, 45 DGE, 52 DGE, 60 DGE, 63 DGE , 70 DGE, 75 DGE, 80 DGE, 88 DGE, 92 DGE, 140 DGE, 100 DGE, 105 DGE, 120 DGE, 140 DGE, 160 DGE, 176 DGE, o más de 176 DGE,
El tanque 114 de combustible puede tener cualquier tamaño y/o peso. Por ejemplo, el tanque de combustible puede ser más grande que, más pequeño que, o aproximadamente del mismo tamaño que un depósito de 18.9 litros (5 galones), un depósito de 26.5 litros (7 galones), un depósito de 37.9 litros (10 galones), un depósito de 56.8 litros (15 galones), un depósito de 75.7 litros (20 galones), un depósito de 94.6 litros (25 galones), un depósito de 113.6 litros (30 galones), un depósito de 151.4 litros (40 galones), un depósito de 189.3 litros (50 galones), un depósito de 265.0 litros (70 galones), un depósito de 340.7 litros (90 galones), un depósito de 416.4 litros (110 galones), un depósito de 492.1 litros (130 galones), un depósito de 567.8 litros (150 galones) o un depósito de 643.5 litros (170 galones). El tanque de combustible puede pesar más que, menos que o igual a aproximadamente 9.1 kg (0.01 toneladas), 27.2 kg (0.03 toneladas), 45.4 kg (0.05 toneladas), 63.5 kg (0.07 toneladas), 90.7 kg (0.1 toneladas), 181.4 kg (0.2 toneladas), 272.2 kg (0.3 toneladas), 453.6 kg (0.5 toneladas), 635.0 kg (0.7 toneladas) o 907.2 kg (1.0 toneladas). Por ejemplo, los tanques de combustible pueden ser de forma cilíndrica con dimensiones (diámetro en cm * longitud en cm (diámetro en pulgadas * longitud en pulgadas)) de, por ejemplo, 63.5 cm * 99.1 cm (25” * 39”), 63.5 cm * 154.9 cm (25” * 61”), 63.5 cm * 203.2 cm (25” * 80”), 63.5 cm * 228.6 cm (25” * 90”), 66.0 cm * 203.2 cm (26” * 80”), 66.0 cm * 228.6 cm (26” * 90”), 66.0 cm * 304.8 cm (26” * 120”), 66.0 cm * 193.0 cm (26” * 76”), 40.6 cm * 203.2 cm (16” * 80”), 53.3 cm * 218.4 cm (21” * 86”), 40.6 cm * 304.8 cm (16” * 120”), 53.3 cm * 177.8 cm (21” * 70”), 53.3 cm * 218.4 cm (21” * 86”), y uno o más cilindros pueden combinarse para lograr una capacidad total de combustible predeterminada.
El sistema 110 de combustible puede ser capaz de contener combustible a una presión predeterminada. Por ejemplo, el sistema 110 de combustible puede ser capaz de contener un combustible con una presión menor o igual a aproximadamente 68,948 kPa (10,000 psig), 55,158 kPa (8,000 psig), 48,263 kPa (7,000 psig), 44,816 kPa (6,500 psig), 41,369 kPa (6,000 psig), 37,921 kPa (5,500 psig), 34,474 kPa (5,000 psig), 32,750 kPa (4,750 psig), 31,026 kPa (4,500 psig), 29,303 kPa (4,250 psig), 27,579 kPa (4,000 psig), 25,855 kPa (3,750 psig), 24,132 kPa (3,500 psig), 22,408 kPa (3,250 psig), 20,684 kPa (3,000 psig), 18,961 kPa (2,750 psig), 17,237 kPa (2,500 psig), 13,790 kPa (2,000 psig), 10,342 kPa (1,500 psig), 6,895 kPa (1,000 psig), 3,447 kPa (500 psig), 2,068 kPa (300 psig), 689 kPa (100 psig) o menos. Opcionalmente, el sistema de combustible puede tener una estructura capaz de contener combustible a una alta presión, como al menos las presiones descritas anteriormente.
En realizaciones que requieren refrigeración y/o aislamiento, como en los sistemas de combustible LNG, los componentes del sistema de combustible pueden equiparse adecuadamente con aislamiento, enfriadores y/u otros componentes conocidos en la técnica. Por ejemplo, las líneas de transferencia de combustible y el tanque 114 de combustible pueden estar enrollados con aislamiento.
El sistema 110 de combustible puede tener una o más salidas de combustible. La salida de combustible puede transferir el combustible a otra parte del vehículo 100, como un motor. En un ejemplo, el combustible puede salir para mezclarse con aire en el cilindro de un motor. El sistema 200 de gestión de eventos térmicos (ver la Figura 2A) proporciona modos novedosos de gestión de situaciones de emergencia como se describe en este documento.
El sistema 110 de combustible puede estar alojado en una cubierta 120, que puede montarse en el vehículo, y puede servir para contener y proteger el tanque 114 de combustible y otros componentes del sistema de combustible. La cubierta 120 puede estar hecha de una variedad de materiales, incluidos, entre otros, metal o aleaciones metálicas (por ejemplo, acero, hierro, aluminio, titanio, cobre, latón, níquel, plata o cualquier aleación o combinación de los mismos), materiales compuestos (por ejemplo, fibra de carbono, fibra de vidrio) o materiales poliméricos. La cubierta 120 puede estar hecha de un solo material o puede comprender múltiples piezas hechas de diferentes materiales. El sistema 110 de combustible puede estar alojado parcialmente en la cubierta 120. En algunos ejemplos, uno o más componentes del sistema 110 de combustible o el sistema 200 de gestión de eventos térmicos están ubicados preferiblemente dentro de la cubierta 120. Los componentes del sistema 200 de gestión de eventos térmicos pueden residir parcialmente dentro y parcialmente fuera de la cubierta 120.
La Figura 2A muestra más detalles sobre varias ejemplos del sistema 200 de gestión de eventos térmicos. El sistema 200 incluye detector 250 de calor dispuesto cerca del tanque 114 de combustible. El detector 250 de calor puede ser cualquier dispositivo que pueda generar una señal que indique un nivel de calor alrededor del tanque 114 de combustible para proporcionar una base para una respuesta más informada a eventos térmicos. El detector 250 de calor puede incluir un detector de calor lineal en algunos ejemplos. Un cable de termopar es un ejemplo de un detector de calor lineal que se puede usar en algunos ejemplos. Un cable de termopar puede detectar la temperatura en cualquier punto a lo largo del cable. La detección de temperatura surge del contacto directo entre dos metales diferentes que generan un voltaje correspondiente. En un ejemplo, el cable de termopar incluye dos hilos conductores de diferente material aislados entre sí por un aislante. Los conductores entran en contacto directo cuando se quita el aislador, como cuando se derriten durante un evento térmico. Un ejemplo de un cable de termopar se establece en el documento US 8.096.708, que se incorpora aquí como referencia en su totalidad.
El detector 250 de calor puede emplear otras tecnologías de detección de calor. Por ejemplo, el detector 250 de calor puede incluir un cable de fibra óptica configurado para detectar el calor en la proximidad del tanque 114 de combustible. El detector 250 de calor se puede acoplar con un controlador 254 u otro procesador como una unidad de control electrónico (ECU) del sistema 110 de combustible. El detector 250 de calor se puede conectar eléctricamente mediante un cable directamente al controlador 254 o por medio de un acondicionador 258 de señal. El acondicionador 258 de señal se puede integrar en el controlador 254 u otro componente del sistema 200 en varios ejemplos. El detector 250 de calor se puede acoplar eléctricamente al controlador 254 y/o al acondicionador 258 de señales mediante un transmisor inalámbrico. El controlador 254 u otro procesador, como una unidad de control electrónico (ECU) del sistema 110 de combustible, son todos ejemplos de circuitos de control que pueden usarse para operar una contramedida de emergencia. También se puede usar un interruptor como circuito de control para operar los componentes de contramedidas de emergencia del sistema 200. Por ejemplo, se puede integrar un interruptor o reemplazar el acondicionador 258 de señal y se puede conectar directamente a una o más de las contramedidas de emergencia que se analizan a continuación.
El controlador 254 se puede acoplar con un sistema 260 de ventilación. El sistema 260 de ventilación puede incluir un solenoide u otro actuador que inicia la apertura de una válvula 262. La válvula 262 transporta el contenido del tanque 114 de combustible a la pila 240 cuando está abierta. El contenido del tanque 114 de combustible se puede ventilar a través de la pila 240 a la atmósfera como lo indica la flecha A en la Figura 1.
En algunos ejemplos, el controlador 254 determina una temperatura en una ubicación de evento térmico mediante el procesamiento de señales del detector de calor. En algunos ejemplos, el controlador 254 recibe una temperatura en una ubicación de evento térmico desde otro dispositivo. El controlador puede confirmar un evento térmico utilizando la temperatura en una ubicación de evento térmico potencial. En algunos ejemplos, el controlador confirma un evento térmico cuando una temperatura detectada excede una temperatura umbral. En ciertos ejemplos, el controlador confirma un evento térmico cuando la temperatura supera un umbral de temperatura más largo que un período de tiempo umbral. La temperatura umbral puede ser de 32.2, 37.8, 43.3, 48.9, 54.4, 60.0, 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8 o 93.3 grados Celsius (90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 o 200 grados Fahrenheit). La temperatura umbral puede ser una temperatura entre dos de las temperaturas enumeradas anteriormente. En ciertos ejemplos, la temperatura umbral puede ser superior a 93.3 grados Celsius (200 grados Fahrenheit) o inferior a 32.2 grados Celsius (90 grados Fahrenheit). El período de tiempo de umbral puede ser 1.0, 2.0, 3.0, 5.0, 10, 15, 20, 60, 100 segundos. El período de tiempo umbral puede ser un período de tiempo entre dos de los períodos enumerados anteriormente. En ciertos ejemplos, el período de tiempo de umbral puede ser superior a 100 segundos o inferior a 1.0 segundos.
El sistema 200 de gestión de eventos térmicos se puede alimentar en cualquiera de una variedad de fuentes y, en algunos casos, en una pluralidad de fuentes. Por ejemplo, la energía del vehículo 272 se puede usar para alimentar uno o más del controlador 254, el acondicionador 258 de señal, el sistema 260 de ventilación, la válvula 262. En algunos ejemplos, la energía del vehículo 272 proporciona corriente para el detector 250 de calor. La energía del vehículo 272 puede incluir una fuente de corriente, por ejemplo, una o más baterías, que están dedicadas a alimentar el sistema 200 de gestión de eventos térmicos. La energía del vehículo 272 puede incluir una batería u otra fuente de corriente que está acoplada y alimenta otros componentes del vehículo 100. En algunos casos, se puede proporcionar energía 274 de respaldo para operar el controlador 254 y continuar monitorizando la temperatura y operando el sistema 260 de ventilación y la válvula 262 según sea necesario incluso si la energía del vehículo 272 no está disponible. Por ejemplo, si la batería del vehículo que normalmente se usa para arrancar el motor del vehículo se agota o falla, el sistema 200 de gestión de eventos térmicos aún puede estar operativo.
En algunas implementaciones, es beneficioso proporcionar información directamente al conductor o a los ocupantes de la cabina. En un caso, se proporciona un sistema 280 de comunicación que informa a los ocupantes de la cabina del estado actual o de la existencia de un evento térmico. Por ejemplo, el sistema 280 de comunicación puede incluir un indicador integrado en el tablero de control que puede mostrar continuamente la temperatura del tanque 114 de combustible medida por el sistema 200 de gestión de eventos térmicos. El sistema 280 de comunicación puede incluir un indicador que forma parte del sistema 110 de combustible pero que no necesita estar integrado en el tablero de control. Por ejemplo, un indicador del sistema de combustible puede ser parte de un dispositivo informático móvil al que el conductor puede referirse, por ejemplo, una tableta, un teléfono celular u otro dispositivo que esté separado del vehículo pero que pueda colocarse en la cabina. En algunas implementaciones, el sistema 200 de gestión de eventos térmicos solo mide la temperatura por encima de un umbral. Por lo tanto, el sistema 280 de comunicación puede comunicar un mensaje simple como iluminar una palabra como NORMAL para transmitir que no se ha detectado un evento térmico. Si posteriormente se detecta un evento térmico, el sistema 280 de comunicación puede comenzar a mostrar temperaturas o puede comunicar advertencias crecientes u otras instrucciones para el conductor que indiquen qué contramedidas está tomando el sistema 200 de gestión de eventos térmicos o debería tomar el conductor.
El controlador 254 puede ser parte de una unidad de control del motor de nivel superior que controla el funcionamiento del motor y la información al conductor, o puede estar integrado o en comunicación con la misma. El controlador 254 puede transmitir mensajes a una interfaz 286 de conductor. La interfaz 286 de conductor puede incluir información específica del sistema de combustible y puede transmitir información relacionada con eventos térmicos además de los comunicados a través del sistema 280 de comunicación. De acuerdo con lo anterior, el controlador 254 puede comunicar directa o indirectamente las salidas 288 de control del motor. Tal salida podría modular la operación del motor antes, durante o después de un evento térmico.
El sistema 200 de gestión de eventos térmicos también se puede configurar para emitir una alarma si cualquier componente del sistema 110 de combustible comienza a tener fugas. Por ejemplo, si el tanque 114 de combustible comienza a tener fugas en cualquier punto, la concentración de metano dentro de la cubierta 120 puede comenzar a aumentar. El nivel de metano se puede detectar en algunas aplicaciones mediante un sensor 281 de metano. Si el nivel de metano detectado por el sensor 281 es excesivo, se puede activar una alarma 282. La alarma 282 puede ser un tono o un mensaje hablado como “METANO DETECTADO - SALGA DEL VEHÍCULO”. La alarma 282 también se puede configurar para generar instrucciones para contramedidas manuales como “METANO DETECTADO - ACTIVAR VENTILACIÓN MANUAL”. En algunos casos, se puede proporcionar un sistema de ventilación inalámbrico que puede ser accionado por el personal de respuesta a emergencias. De acuerdo con lo anterior, el sistema 200 de gestión de eventos térmicos puede incluir un actuador 284 inalámbrico que puede ser accionado de forma remota por el personal de respuesta a emergencias. El actuador 284 inalámbrico también se puede configurar para transmitir un estado al personal de respuesta a emergencias, como “EVENTO TÉRMICO DE EMERGENCIA - ACTIVAR VENTILACIÓN INALÅMBRICA”.
Se puede proporcionar un dispositivo 290 telemático en algunos ejemplos. El dispositivo 290 telemático puede ser capaz de telecomunicaciones celulares, satelitales u otras con sitios remotos. El dispositivo 290 telemático se puede utilizar para transmitir mensajes relacionados con eventos térmicos al personal de emergencia remoto, como para alertar al departamento de bomberos o a especialistas en materiales peligrosos sobre la ubicación del vehículo 100. El dispositivo 290 telemático puede transmitir información sobre eventos térmicos a un centro de gestión de flotas que rastrea el vehículo 100. El dispositivo 290 telemático puede transmitir un flujo continuo de información de temperatura a un centro de gestión de flotas, que puede contactar al conductor para consulta en tiempo real sobre posibles, inminentes o actuales eventos térmicos y contramedidas.
El controlador 254 también puede procesar información de eventos térmicos para seleccionar entre una pluralidad de contramedidas apropiadas. Por ejemplo, el controlador 254 puede determinar que un evento térmico incluye un incendio en el vehículo 100 pero lejos del tanque 114 de combustible. En algunos casos, el controlador 254 puede optar por activar un sistema 300 de extinción de incendios que puede mejorar el aislamiento térmico del tanque 114 de combustible del incendio. El sistema 300 de supresión de incendios puede incluir un sistema de extinción de incendios que incluye un rociador y un contenedor de retardador de fuego para ser rociado por el rociador en la ubicación del evento térmico. El sistema 300 de supresión de incendios podría ser efectivo en algunas circunstancias para extinguir el fuego, permitiendo la operación continua del vehículo 100 durante una cantidad de tiempo adicional adecuada, por ejemplo, para salir de la carretera o llegar a un centro de servicio cercano. En algunos casos, el sistema 300 de supresión de incendios no puede extinguir el fuego, pero puede permitir que el conductor maniobre el vehículo 100 a una distancia segura de otros vehículos para que el controlador 254 pueda implementar otras contramedidas. Los eventos térmicos más críticos pueden requerir múltiples contramedidas, como activar el sistema 300 de supresión de incendios y el sistema 260 de ventilación.
La Figura 2A muestra que el detector 250 de calor digital generalmente está dispuesto alrededor del tanque 114 de combustible. Se desea proporcionar la mayor cantidad de advertencia posible en el caso de un evento térmico para que el controlador 254 pueda implementar las contramedidas más seguras disponibles. Por esta razón, el detector 250 de calor se puede montar en un espacio que se espera que tenga la misma temperatura que cualquier componente que pueda verse comprometido por un incendio u otro evento térmico. En algunos casos, el sistema 110 de combustible está configurado para aislar los tanques 114 de combustible de fuentes de calor externas. Por ejemplo, la cubierta 120 puede configurarse o puede tener una capa de aislamiento dispuesta alrededor del (de los) tanque(s) 114 de combustible. La cubierta 120 puede configurarse como o puede tener una barrera contra incendios dispuesta alrededor del (de los) tanque(s) 114 de combustible. En estas disposiciones, el detector 250 de calor lineal debe montarse dentro del aislamiento y/o dentro de la barrera contra el fuego de modo que el tanque 114 de combustible no se ventile en caso de calor elevado fuera de la cubierta 120 pero temperaturas normales o no excesivas en el interior de la cubierta 120.
La Figura 2C ilustra un ejemplo de un detector de calor lineal aplicado a un sistema de combustible híbrido. En realizaciones, el detector de calor lineal puede implementarse como un detector de calor digital. El sistema 200 de gestión de eventos térmicos de la Figura 2C incluye un tanque 114 de combustible, un conjunto 340 de batería, un detector 250 de calor dispuesto cerca del tanque 114 y del conjunto 340 de batería. El sistema 200 incluye además un controlador 254 que está conectado al detector 250 de calor a través de un acondicionador 258 de señal e identifica un evento térmico basado en las señales del detector 250 de calor.
El sistema 200 de las Figuras 2C incluye además un sistema 300A de supresión de calor del tanque, un sistema 300B de supresión de calor del conjunto de batería, una bomba 330 de calor (por ejemplo, un radiador o ventilador, líneas de refrigerante o similares). En realizaciones, los sistemas 300A, 300B de supresión de calor pueden incluir al menos un dispositivo extintor de incendios que puede desplegar medios de reducción térmica sobre o alrededor del tanque 114 y/o el conjunto 340 de batería. En realizaciones, en respuesta a un evento térmico sobre el tanque 114 de combustible y/o el conjunto 340 de batería, el controlador 254 activa al menos uno de los sistemas 300A de supresión de calor de tanque, el sistema de supresión de calor de conjunto 300B de batería, y la bomba 330 de calor.
El sistema 200 de las Figuras 2C incluye además un puerto 320 para proporcionar conexiones eléctricas al conjunto 340 de batería. El puerto 320 comprende al menos un circuito para cargar/descargar el conjunto 340 de batería. En ciertas realizaciones, en respuesta a un evento térmico sobre el tanque 114 de combustible y/o el conjunto 340 de batería, el controlador 254 conecta o desconecta al menos un circuito del puerto 320 como una contramedida térmica. En ciertas realizaciones, el controlador 254 controla el puerto 320 para ralentizar la carga/descarga del conjunto 340 de batería como otra contramedida en respuesta a un evento térmico en relación con el tanque 114 de combustible y/o el conjunto 340 de batería. En algunos ejemplos, los puertos 320 pueden ser entradas de receptáculo de combustible y/o conexiones eléctricas, como conexiones de corriente alterna (CA) y/o corriente continua (CC). En algunos ejemplos, el conjunto 340 de batería puede incluir la conexión de carga de CA y/o CC. En algunos ejemplos, el conjunto 340 de batería puede incluir un inversor de CC-CA para alimentar ciertos equipos estacionarios, como dispositivos 100, 220 auxiliares de y/o 440 V CA, y/o interfaz con una red eléctrica, entre otras cosas. En algunos ejemplos, las conexiones eléctricas o puertos 320 pueden configurarse para permitir una carga lenta y/o rápida. En algunos ejemplos, el conjunto 340 de batería puede incluir un convertidor CC-CC reductor y/o elevador para alimentar la electrónica del chasis de menor voltaje, como componentes del sistema de 12 V, 24 V y/o 48 V, u otras cargas auxiliares o APU, como calefacción y/o refrigeración del compartimento de pasajeros de un vehículo. Los puertos 320 se pueden colocar en cualquier parte de un recinto del conjunto de batería. En algunos ejemplos, los puertos 320 se pueden colocar en una superficie externa del recinto del conjunto 340 de batería. En ciertos ejemplos, cuando el sistema 200 de las Figuras 2C se aplica a un vehículo, el conjunto 340 de batería y el tanque 114 de combustible están contenidos dentro de una misma carcasa separada de la carrocería del vehículo.
En varios ejemplos, se puede implementar un conjunto de contramedidas en aumento. Por ejemplo, si el controlador 254 descubre un evento térmico en o alrededor del conjunto 340 de batería al procesar las señales del detector 250 de calor lineal, el controlador puede modificar inicialmente la operación de la bomba 330 de calor para eliminar más calor del conjunto 340 de batería. Si el controlador 254 no confirma una reducción suficiente de calor en o alrededor del conjunto 340 de batería, el controlador 254 puede reducir el flujo de corriente de carga hacia el conjunto 340 de batería. Si al aumentar el calor eliminación por la bomba 330 de calor y reducción de la corriente de carga en el conjunto 340 de batería, el controlador 254 no confirma una reducción suficiente del calor en o alrededor del conjunto de batería, el controlador 254 puede desplegar uno o ambos del sistema 300A de supresión de calor del tanque o el sistema 300B de supresión de calor del conjunto de batería.
La Figura 2D muestra un sistema de combustible que tiene dos tanques 114-1, 114-2 de combustible, cada uno de los cuales incorpora un detector de calor. En algunos ejemplos, el sistema de combustible comprende un primer sistema 150-1 de gestión de eventos térmicos para los primeros tanques 114-1 de combustible y un segundo sistema 150-2 de gestión de eventos térmicos para los segundos tanques 114-2 de combustible. En el primer sistema 150-1 de gestión de eventos térmicos, un primer detector 250-1 de calor está configurado para detectar el calor en la proximidad del primer tanque 114-1 de combustible. Un primer controlador 254-1 está conectado al primer detector 250-1 de calor a través de un primer acondicionador 258-1 de señal e identifica un evento térmico basado en las señales del primer detector 250-1 de calor. El primer controlador 254-1 está acoplado con un primer sistema 260-1 de ventilación. El primer sistema 260-1 de ventilación puede incluir un solenoide u otro actuador que inicie la apertura de una primera válvula 262-1. En el segundo sistema 250-2 de gestión de eventos térmicos, se proporciona un segundo detector 250-2 de calor para detectar el calor en la proximidad del segundo tanque 114-2 de combustible. Un segundo controlador 254-2 está conectado al segundo detector 250-2 de calor a través de un segundo acondicionador 258-2 de señal e identifica un evento térmico basado en las señales del segundo detector 250-2 de calor. El segundo controlador 254-2 está acoplado con un primer sistema 260-2 de ventilación que incluye un solenoide u otro actuador para abrir y cerrar una segunda válvula 262-2. En algunos ejemplos, los dos sistemas de gestión de eventos 150-1, 150-2 térmicos funcionan de forma independiente. En algunos ejemplos, los dos sistemas de gestión de eventos 150­ 1, 150-2 térmicos utilizan al menos un componente común. En ciertos ejemplos, un controlador común está conectado a los dos detectores 250-1,250-2 de calor para abrir/cerrar las dos válvulas 262-1,262-2.
Los controladores 254-1 y 254-2 u otro procesador como una unidad de control electrónico (ECU) del sistema 110 de combustible son ejemplos de circuitos de control que pueden usarse para operar una contramedida de emergencia. También se puede usar un interruptor como circuito de control para operar componentes de contramedidas de emergencia de los sistemas 150-1, 150-2. Un interruptor puede reemplazar o integrarse en uno o ambos acondicionadores 258-1, 258-2 de señal. Un interruptor puede conectar el detector 250-1 de calor al respiradero 260­ 1, a la válvula 262-1 o tanto al respiradero 260-1 como a la válvula 262-1. Un interruptor puede conectar el detector 250-2 de calor al respiradero 260-2, a la válvula 262-2 o tanto al respiradero 260-2 como a la válvula 262-2.
Las Figuras 3 y 4 muestran que el sistema 110 de combustible se puede configurar como un sistema de porción trasera de la cabina. El detector 250 de calor se puede ubicar dentro de la cubierta 120. El detector 250 de calor se puede montar en la superficie interior de la cubierta 120. El detector 250 de calor se puede montar en un espacio entre la superficie interior de la cubierta 120 y un bastidor 302 configurado para soportar los tanques 114 de combustible. El detector 250 de calor se puede montar en una superficie exterior del bastidor 302, por ejemplo, mirando hacia la cubierta 120 y lejos del tanque 114 de combustible. El detector 250 de calor se puede montar en una superficie interior del bastidor 302, por ejemplo, mirando hacia el tanque 114 de combustible.
La Figura 3 muestra que en algunos ejemplos el sistema 200 de gestión de eventos térmicos se puede ubicar parcialmente sobre o dentro de la cubierta 120 y parcialmente ubicado fuera de la tapa del sistema 110 de combustible. Por ejemplo, el detector 250 de calor se puede ubicar sobre o dentro de la cubierta 120 pero el acondicionador 258 de señal puede ubicarse fuera de la cubierta 120, por ejemplo, integrado en una unidad de control electrónico del vehículo ubicada en o alrededor de la cabina C.
Las Figuras 3 y 4 muestran que el detector 250 de calor puede disponerse con una primera porción 250A dispuesta a lo largo de un eje longitudinal de un primer tanque 114A, una segunda porción 250B dispuesta generalmente paralela pero entre el segundo y el tercer tanque 114B, 114C y una tercera porción 250C dispuesta a lo largo de un cuarto tanque 114D. La Figura 4 muestra que las porciones 250A, 250B, 250c pueden ser longitudes de un detector 250 de calor continuo. En algunos ejemplos, las porciones 250A, 250B, 250C pueden ser detectores que cada uno genera una señal separada para el controlador 254. En ciertas realizaciones, el detector 250 de calor se instala de manera que una única tira continua o porción del detector 250 de calor se superpone con dos o más de los tanques 114A-114D de combustible. En ciertos ejemplos, el detector 250 de calor está unido a una superficie interna de un bastidor (o carcasa) para sujetar los tanques 114A-114D de combustible de manera que al menos una porción del detector de calor se interponga entre el bastidor y al menos uno de los tanques de combustible.
El detector 250 de calor se ilustra con una configuración serpentina que permite disponer un solo miembro lineal a lo largo de una pluralidad de tanques 114. La Figura 4 muestra que el detector 250 de calor puede ubicarse en una porción lateral, por ejemplo, un lado que mira hacia atrás, del bastidor 302. En algunos ejemplos, el detector 250 de calor puede ubicarse en una porción frontal, por ejemplo, un lado que mira hacia adelante, del bastidor 302. El detector 250 de calor también se puede colocar tanto en la porción trasera de los tanques 114 de combustible como en la porción delantera de los tanques 114 de combustible, por ejemplo en una porción orientada hacia la porción trasera y una porción orientada hacia la porción delantera del bastidor 302. Por ejemplo, una longitud del detector de calor 250 que conecta cualquiera de las dos porciones 250A, 250B y 250C puede extenderse desde un lado orientado hacia la porción delantera hasta un lado orientado hacia la porción trasera o desde un lado orientado hacia la porción trasera hasta un lado orientado hacia la porción delantera.
La Figura 5A ilustra un ejemplo de un detector de calor aplicado a un sistema 110-1 de combustible híbrido que tiene al menos un tanque 114 de combustible y al menos un conjunto 340 de batería. El sistema 110-1 de combustible híbrido incluye al menos un bastidor (carcasa o recinto) 302A para sostener el tanque 114 de combustible y el conjunto 340 de batería. Se puede instalar un solo detector 250 de calor a lo largo de al menos un bastidor 302 A. El detector 250 puede detectar un evento térmico en o alrededor del tanque 114 de combustible y el conjunto 340. Como se analiza en relación con la Figura 2C, se proporciona un acondicionador 258 de señal para conectar el detector 250 de calor y el controlador 254 del sistema de gestión de eventos térmicos.
La Figura 5B ilustra un ejemplo de un detector de calor aplicado a un sistema 110-2 de combustible híbrido. Al menos una porción 250D del detector de calor se interpone entre el tanque 114 de combustible y el conjunto 340 de batería a lo largo de una dirección horizontal. Por lo tanto, el detector 250 puede detectar un aumento de temperatura debido a la carga u otra operación o mal funcionamiento del conjunto 340 de batería. Esto permite que el controlador 254 implemente una contramedida de seguridad, que puede incluir una o más de aumentar la capacidad de eliminación de calor de una bomba de calor, reducir o detener la carga, desplegar un medio de reducción térmica como un retardador de fuego y/o ventilar el (los) tanque (s) 114 de combustible. La porción 250D puede estar acoplada con otras partes del detector 250 que están en contacto directo con el conjunto 340 de baterías, por ejemplo, en contacto con una superficie externa de la carcasa del conjunto 340. El detector 250 puede estar en contacto con múltiples superficies del conjunto 340 de baterías. El detector 250 puede ser dirigido sobre la porción del conjunto 340 de baterías que genera más calor, por ejemplo, sobre un conjunto de celdas de batería.
La Figura 6 muestra que, en otros ejemplos, el detector 250 de calor puede disponerse alrededor de uno o más de los tanques 114 de combustible, por ejemplo, alrededor de cada tanque 114. El detector 250 de calor puede incluir una primera porción que se extiende entre el acondicionador 258 de señal y el tanque 114 de combustible y que entra en contacto con un primer extremo 114A del tanque 114 de combustible. El detector 250 de calor luego se envuelve alrededor del tanque 114 de combustible a lo largo del tanque 114 de combustible hasta un segundo extremo 114B del tanque 114 de combustible. En otros ejemplos, el detector 250 de calor está en contacto directo con una superficie exterior del (de los) tanque (s) 114 de combustible. El detector 250 de calor puede extenderse a lo largo del (de los) tanque (s) 114 de combustible sin envolver el (los) tanque (s) de combustible.
Aunque ciertas tecnologías para el detector 250 de calor pueden detectar la temperatura a lo largo de un intervalo continuo, también se pueden usar otras tecnologías que proporcionan detección de temperatura de ubicación discreta. Por ejemplo, la Figura 2B muestra que el detector de calor puede incluir una pluralidad de sensores 252 puntuales discretos. Los ejemplos de tales sensores pueden incluir sensores infrarrojos, sensores de visión, detectores de humo y otros sensores que pueden detectar calor o fuego en una pluralidad de ubicaciones de piezas espaciadas discretas. Los sensores 252 se pueden acoplar con transmisores 253A que envían información de calor a un receptor inalámbrico acoplado con el controlador 254 o el acondicionador 258 de señal. En otros ejemplos, los sensores 252 se comunican por cables con el controlador 254. Los sensores 252 se pueden montar en la superficie interior de la cubierta 120. Los sensores 252 se pueden montar en partes del bastidor 302. Cuando se comunican de forma inalámbrica con el controlador 254, los sensores 252 se puede montar en cualquier lugar dentro de la cubierta 120 o en el bastidor 302.
Las Figuras 7-12 ilustran variaciones adicionales en las que el sistema 200 de gestión de eventos térmicos puede proporcionarse en otras configuraciones de un sistema de combustible. La Figura 7 ilustra una variación de un sistema 110A de combustible de montaje lateral que está configurado para permitir que un tanque de combustible se monte en una porción lateral de un vehículo, por ejemplo, directamente en una porción lateral de un riel del bastidor del vehículo. Una cubierta 120A que rodea un único tanque (no mostrado) es generalmente cilíndrica, más grande que el tanque de combustible pero generalmente con la misma forma. El sistema 200 de gestión de eventos térmicos puede disponerse dentro, acoplarse o integrarse en la cubierta 120A. El sistema 200 puede incluir el dispositivo 250 detector de calor con un primer extremo acoplado con el acondicionador 258 de señal y una longitud dispuesta desde el primer extremo hasta el segundo extremo del dispositivo 250 detector de calor dispuesto a lo largo o envuelto alrededor del tanque de combustible como se discutió anteriormente. El acondicionador 258 de señales y, en algunos casos, el controlador 254 pueden ubicarse dentro o fuera de la cubierta 120A.
La Figura 8 muestra que, en algunos ejemplos, el sistema 110A de combustible puede soportar el tanque de combustible usando un conjunto 402 de soporte. El conjunto 402 de soporte puede incluir una o una pluralidad de correas 404. Las correas 404 pueden ser tiras de metal u otras de alta resistencia que se pueden extender alrededor de un tanque de combustible y que se pueden ceñir para sujetar de manera segura el tanque de combustible. Las correas 404 se pueden unir a un sistema 406 de soporte que se puede configurar para montarse en una porción lateral de un riel del bastidor como se explicó anteriormente. El conjunto 402 de soporte proporciona varias oportunidades para la integración conveniente del dispositivo 250 detector de calor en el sistema 110A de combustible. Por ejemplo, los clips (discutidos a continuación en relación con la Figura 10) pueden integrarse en el sistema 406 de soporte. Debido a que el sistema 406 de soporte debe ser lo suficientemente fuerte para soportar el peso del tanque de combustible (similar al tanque 114 de combustible discutido anteriormente), el sistema de soporte proporciona una excelente estabilidad para los clips. El sistema 406 de soporte proporciona soporte para uno o más tramos del dispositivo 250 detector de calor a lo largo del tanque de combustible. Esto permite la detección de eventos térmicos a lo largo del tanque de combustible. Otro enfoque es acoplar el dispositivo 250 detector de calor con las correas 404. Las correas 404 se envuelven alrededor de todo el perímetro del tanque de combustible para que las correas 404 brinden una oportunidad para una cobertura de 360 grados del tanque de combustible en tantas posiciones como correas haya. Esto proporciona detección de calor por encima del tanque de combustible (desde el lado de la cabina o del motor) así como debajo del tanque de combustible (desde el lado de la carretera).
La Figura 9 ilustra un sistema 110B de combustible montado en el techo. El sistema 110B puede ser similar al sistema 110 o al sistema 110A excepto que se describe de manera diferente a continuación. El sistema 110B incluye un sistema 502 de soporte que incluye un bastidor 506 y una pluralidad de correas 504. El bastidor 506 puede incluir una pluralidad de placas rígidas, rebordes o ángulos. El sistema 502 puede estar provisto de al menos dos correas 504 para cada tanque de combustible. Un uso común de un sistema montado en el techo es para camiones de basura. Un problema que puede surgir en los camiones de basura es un incendio en la carga. Un incendio en la carga generará calor que se elevará hacia el techo y eventualmente calentará el sistema 110B de combustible. Si bien a veces se proporciona aislamiento en un sistema de techo, si el fuego es lo suficientemente caliente, el aislamiento puede romperse y provocar un evento térmico que puede ser peligroso. El sistema 200 de gestión de eventos térmicos proporciona un nivel adicional de seguridad para esta condición. Para proporcionar el mayor tiempo posible para las contramedidas, puede ser deseable ubicar parte o la totalidad del sistema 200 de gestión de eventos térmicos entre el vehículo y los tanques de combustible, por ejemplo, en el lado inferior o inferior del sistema 110B de combustible. Si hay poco o ningún aislamiento entre el tanque de combustible y el vehículo, puede ser deseable ubicar el dispositivo 250 detector de calor en el exterior de una cubierta dispuesta alrededor del sistema 110B de combustible. Esto permitirá que comience la detección de calor en el dispositivo 250 detector de calor y dará más tiempo de anticipación para las contramedidas apropiadas porque el dispositivo 250 detector de calor será más sensible a los eventos térmicos que surjan del vehículo que está debajo del sistema 110B de combustible, por ejemplo, más sensible al fuego en una carga de camión de basura.
Si se proporciona aislamiento u otra barrera térmica entre los tanques de combustible y el vehículo, puede ser preferible colocar el dispositivo 250 detector de calor dentro de la cubierta que envuelve los tanques de combustible. El dispositivo 250 detector de calor se puede colocar entre el aislamiento o la barrera térmica y los tanques de combustible para brindar mayor seguridad de que la temperatura detectada por el dispositivo 250 detector de calor refleja con precisión la temperatura dentro del sistema 110B de combustible, por ejemplo, de los tanques de combustible. El dispositivo 250 detector de calor se puede montar entre el bastidor 506 y las correas 504 (dentro de las cuales se montan los tanques de combustible).
La Figura 9 muestra un ejemplo de cuatro tanques en el que el dispositivo 250 detector de calor está colocado debajo y cerca de cada uno de los cuatro tanques. Una primera porción 250A del detector 250 de calor está dispuesta entre un tanque más lateral y el costado lateral del sistema 110B de combustible (y también el vehículo). Una segunda porción 250B del detector 250 de calor puede disponerse entre dos tanques intermedios, por ejemplo, generalmente a lo largo de un panel central vertical hacia adelante y hacia atrás del sistema 110B de combustible. Se puede disponer un tercer tramo 250C del detector 250 de calor entre el otro tanque más lateral y el otro costado lateral del sistema 110B de combustible (y también el vehículo).
La Figura 10 ilustra una sección transversal tomada por un plano 10-10 imaginario en la Figura 9 para mostrar un ejemplo de cómo el detector 250 de calor puede integrarse en el sistema 110B de combustible montado en el techo. Sin embargo, la técnica para integrar el detector 250 de calor puede aplicarse a cualquiera de los otros sistemas de combustible. Se puede proporcionar un clip 520 para sujetar el detector 250 de calor. El clip 520 puede tener una porción transversal que puede recibir un tramo corto del detector 250 de calor. El clip 520 puede incluir una o una pluralidad de, por ejemplo, dos porciones de extremo, que se pueden asegurar a una porción del bastidor 506. El clip 520 puede aplicar una pequeña cantidad de compresión del tramo del detector 250 de calor en la porción transversal del clip para evitar que el detector 250 de calor se mueva con respecto al clip o se combe entre clips adyacentes. El clip 520 se puede montar en la parte inferior de una porción del bastidor 506 como se muestra o en otra porción del mismo.
Las Figuras 9 y 10 muestran que las longitudes transversales del detector 250 de calor entre las porciones 250A, 250B, 250C conectan estas porciones. Específicamente, una primera porción transversal conecta las porciones 250A, 250B primera y segunda. Una segunda parte transversal conecta las porciones 250B, 250C primera y segunda. Esta disposición permite que el detector 250 de calor tenga una configuración generalmente serpentina de un solo miembro lineal. En otros ejemplos, el sistema 110 de combustible montado en el techo puede tener una pluralidad de dispositivos de detección de calor que pueden tomar cualquier forma, por ejemplo, extendiéndose directamente desde el acondicionador 258 de señal o el controlador 254. También son posibles otros patrones del detector 250 de calor, por ejemplo, espirales redondas, rectangulares o cuadradas entre los tanques de combustible y la posible fuente de calor, por ejemplo, entre el lado inferior de los tanques de combustible y el vehículo en una configuración montada en el techo.
La Figura 11 ilustra un camión cisterna que tiene dos tanques de combustible que incorporan respectivamente un detector de calor de acuerdo con el ejemplo de la Figura 2D. El camión 100-1 cisterna incluye una unidad de cabina que lleva un primer tanque 114-1 de combustible y una unidad de remolque que lleva un segundo tanque 114-2 de combustible. El camión cisterna incluye un primer sistema 150-1 de gestión de eventos térmicos que comprende un primer detector de calor para monitorizar eventos térmicos alrededor del primer tanque 114-1 de combustible. El camión cisterna incluye un segundo sistema 150-2 de gestión de eventos térmicos que comprende un segundo detector de calor para monitorizar eventos térmicos alrededor del segundo tanque 114-2 de combustible.
En una aplicación, un vehículo puede configurarse además con una carga volátil para ser transportada de un punto a otro a lo largo de una carretera o para ser entregada para colocar tanques de combustible en un lugar temporalmente. Tales aplicaciones pueden proporcionar una tubería móvil para combustibles comprimidos o una instalación de tanque de combustible temporal. Por lo tanto, en dichos ejemplos, el vehículo puede tener un detector 250 de calor lineal dedicado a monitorizar el calor en o alrededor de los tanques 114 de combustible que contienen combustible para impulsar el motor de combustión del vehículo y uno o más detectores de calor lineales adicionales para monitorizar el calor en o alrededor de los tanques de suministro o almacenamiento (no mostrado). Los tanques de almacenamiento pueden ser de gran volumen, por ejemplo, al menos aproximadamente 9000 litros de volumen de agua. En otros ejemplos, se pueden usar cilindros de menor volumen en el camión 100-1 cisterna, por ejemplo, 1000 litros de volumen de agua o más, 2000 litros de volumen de agua o más, 3000 litros de volumen de agua o más, 4000 litros de volumen de agua o más, 5000 litros de volumen de agua o más, 6000 litros de volumen de agua o más, 7000 litros de volumen de agua o más, o 8000 litros de volumen de agua o más. En ciertos ejemplos, los tanques de almacenamiento incluyen una pluralidad de cilindros contenedores para tener un gran volumen en total, por ejemplo, al menos alrededor de 9000 litros. Por ejemplo, nueve cilindros cada uno con 1000 litros de volumen de agua. Se pueden proporcionar muchas otras combinaciones.
La Figura 12 ilustra un sistema que es capaz de operar sin estar acoplado a energía eléctrica externa. El sistema incluye un tanque 114 de combustible o una serie 114 de tanques que está dispuesta en una carcasa 1210 acoplado a una superficie del suelo. Los tanques 114 de combustible se pueden acoplar con un motor 1220 de combustión. El motor 1220 de combustión se puede acoplar con una carga 1230 para realizar trabajos de cualquier tipo. Por ejemplo, la carga 1230 puede incluir un compresor de aire (u otro gas). La carga 1230 puede incluir una lámpara o un conjunto de lámparas. La carga 1230 puede operarse acoplándola a un árbol 1220 de salida del motor. El sistema proporciona al menos algunas de las características y ventajas descritas anteriormente. Por ejemplo, el controlador 254 puede procesar señales del detector 250 de calor e implementar varias contramedidas de reducción térmica como se explica más adelante. En ciertos ejemplos, la carga 1230 incluye un conjunto generador configurado para generar corriente eléctrica. El conjunto generador comprende un rotor configurado para girar utilizando la potencia del motor 1220 de combustión y un estator dispuesto junto al rotor para generar corriente eléctrica en un medio de transporte eléctrico.
La Figura 13 ilustra una estación de combustible que incluye un dispensador 1320 de combustible conectado a un tanque 114 de combustible o una serie de tanques 114. El (los) tanque (s) 114 de combustible está(n) dispuesto(s) en una carcasa 1310 acoplada a una superficie del suelo. El controlador 254 puede procesar señales del detector 250 de calor e implementar varias contramedidas de reducción térmica.
Haciendo referencia a la Figura 14, un motor 1400 de irrigación comprende un motor 1410 para generar energía usando combustible de al menos un tanque 114 de combustible. El motor 1410 puede acoplarse con una bomba 1420 para suministrar agua al dispositivo 1440 de pulverización a través de al menos un conducto 1430 de irrigación. Al menos un detector de calor de la Figura 2A está instalado cerca del tanque 114 de combustible. El controlador 254 puede procesar señales del detector 250 de calor e implementar varias contramedidas de reducción térmica.
Las Figuras 15 ilustran un proceso de liberación de combustible de emergencia usando un detector de calor de un sistema de combustible. En algunos ejemplos, el método comprende: (i) instalar un detector de calor lineal en un sistema de suministro de combustible, (ii) monitorizar las señales del detector S1510 de calor lineal, (iii) determinar si ha ocurrido un evento térmico en base a las señales del detector S1520 de calor lineal, y (iv) generar señales de control para activar un dispositivo de liberación de combustible de emergencia del sistema S1530 de suministro de combustible.
Los bloques lógicos, módulos o unidades descritos en relación con los ejemplos divulgados en el presente documento pueden implementarse o ejecutarse mediante un controlador (dispositivo informático) que tenga al menos un procesador, al menos una memoria y al menos una interfaz de comunicación. Los elementos de un método, proceso o algoritmo descritos en relación con los ejemplos divulgados en este documento pueden incorporarse directamente en hardware, en un módulo de software ejecutado por al menos un procesador, o en una combinación de los dos. Las instrucciones ejecutables por ordenador para implementar un método, proceso o algoritmo descrito en relación con los ejemplos divulgados en este documento pueden almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio.
Clásicamente, en caso de incendio, se proporciona un dispositivo de alivio de presión que se activa térmicamente. Debido a que el dispositivo de alivio de presión se basa en la fusión por calor o en la alteración de otra forma de una estructura de la válvula, hay un retraso en la apertura de la válvula. Un detector de calor puede determinar con mayor rapidez y precisión si se necesita una contramedida de emergencia, puede permitir la selección entre una pluralidad de tales contramedidas y puede mejorar de ese modo la seguridad de los sistemas de combustible. En los ejemplos de las Figuras 1, 2A, 2B y 2C, la ventilación se puede proporcionar como un ejemplo de contramedida desde la parte superior de una pila 240 que conecta el (los) tanque (s) 114 a una ubicación sobre el vehículo solo cuando hay un cambio en la transmisión eléctrica a lo largo de la línea de señal y se confirma que un evento térmico está causando el cambio.
Ha habido muchas situaciones en todo el mundo en las que los PRD activados mecánica o térmicamente no funcionan según lo previsto, lo que da como resultado una detonación catastrófica de los cilindros. Proporcionar detección de calor para confirmar un evento térmico y, posteriormente, implementar una contramedida, como la ventilación, reduce la posibilidad de una detonación catastrófica de los cilindros. Por ejemplo, un socorrista debidamente capacitado sabe que no debe rociar agua en un tanque afectado porque esto puede hacer que el PRD se congele, se contraiga o se cierre. En algunos casos, sin embargo, los socorristas no están bien capacitados o por otras razones no siguen esta recomendación. Un sistema de combustible con un sistema de gestión de eventos térmicos puede evitar este problema al abrir un sistema de ventilación además de o en lugar de un PRD, de modo que rociar agua sobre un tanque afectado no impida la ventilación cuando sea apropiado.
En algunos casos, el sistema de combustible está provisto de un PRD además de un sistema de detección y respuesta de calor para detectar y confirmar un evento térmico. El PRD y el sistema 260 de ventilación pueden operar en coordinación. Por ejemplo, el controlador 254 puede configurarse para activar el sistema 260 de ventilación en una condición de umbral inferior (por ejemplo, temperatura o temperatura y tiempo) que el PRD. En este caso, el PRD puede no activarse a menos que falle el controlador 254 y/o el sistema 260 de ventilación. Alternativamente, el controlador 254 puede activar el sistema 260 de ventilación a la misma temperatura umbral a la que se activa el PRD para que estos sistemas funcionen al mismo tiempo. Son posibles otras variaciones.
Lo anterior presenta una descripción de los sistemas y métodos contemplados para llevar a cabo los conceptos divulgados en este documento, y de la manera y el proceso de fabricarlos y usarlos, en términos tan completos, claros, concisos y exactos como para permitir que cualquier persona experta en la materia a la que pertenece haga y use esta invención. Los sistemas y métodos divulgados aquí, sin embargo, son susceptibles de modificaciones y construcciones alternativas a las discutidas anteriormente que están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. En consecuencia, no se pretende limitar esta divulgación a los ejemplos particulares divulgados. Por el contrario, la intención es cubrir modificaciones y construcciones alternativas que entren dentro del espíritu y alcance de la divulgación como se expresa en general en las siguientes reivindicaciones.
Aunque se han descrito y representado ejemplos en forma de ejemplos con un cierto grado de particularidad, debe entenderse que la presente divulgación se ha realizado a modo de ejemplo, y que se pueden realizar numerosos cambios en los detalles de construcción y combinación y disposición de partes y etapas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se establece en las reivindicaciones a continuación.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (110) de combustible, que comprende:
un tanque (114) de combustible;
un detector (250) de calor; y
un circuito (254) de control acoplado con el detector (250) de calor y configurado para detectar que ha ocurrido un evento térmico,
en el que el sistema (110) de combustible está configurado para implementar una contramedida de emergencia en respuesta a la detección del evento térmico y un cambio en el circuito (254) de control, caracterizado porque el detector (250) de calor está dispuesto cerca y fuera del tanque (114) de combustible y configurado para generar una señal indicativa de la temperatura en una ubicación del detector (250) de calor fuera del tanque (114) de combustible, y
el circuito (254) de control está configurado para detectar que ha ocurrido un evento térmico en base a las señales del detector (250) de calor.
2. El sistema (110) de combustible de la reivindicación 1, en el que el circuito (254) de control comprende un procesador configurado para detectar simultáneamente una ubicación del evento térmico y una temperatura en la ubicación del evento térmico.
3. El sistema (110) de combustible de la reivindicación 1, en el que el detector (250) de calor comprende un detector seleccionado de la lista que comprende una pluralidad de sensores puntuales discretos y un cable de detección de calor lineal, en el que el cable de detección de calor lineal es opcionalmente un cable de termopar o un cable de fibra óptica.
4. El sistema (110) de combustible de la reivindicación 1, que comprende además un conjunto (340) de batería, en el que el detector (250) de calor está dispuesto cerca del tanque (114) de combustible y el conjunto (340) de batería.
5. El sistema (110) de combustible de la reivindicación 4, en el que el tanque (114) de combustible es un tanque de combustible de combustión.
6. Un vehículo (100) que comprende el sistema (110) de combustible de cualquiera de las reivindicaciones 1-5.
7. El vehículo (100) de la reivindicación 6, en el que el circuito (254) de control comprende un procesador configurado para activar una válvula de ventilación para hacer que el tanque (114) de combustible libere un volumen de combustible dispuesto en él por debajo de un nivel en el que el tanque (114) de combustible está sujeto a una liberación explosiva.
8. Un vehículo que comprende el sistema (110) de combustible de la reivindicación 1, en el que el circuito (254) de control comprende un procesador configurado para comunicar una señal de evento térmico que comprende una o más de
una indicación de una instancia de un evento térmico,
una identificación de un detector (250) de calor afectado donde el sistema comprende una pluralidad de detectores (250) de calor,
una ubicación del vehículo sujeto al evento térmico,
una temperatura actual detectada,
una indicación de grados sobre la temperatura ambiente,
una ubicación del evento térmico,
un tiempo transcurrido desde el inicio del evento térmico,
un tiempo estimado hasta que el tanque (114) de combustible falle,
un tiempo estimado hasta que se ventile,
un tiempo estimado hasta que se realice una contramedida y
una acción a tomar para mitigar el evento térmico,
la señal del evento térmico se comunica al menos a uno de los medidores del compartimiento del conductor del vehículo en el que se implementa el sistema de combustible, un transeúnte, un respondedor y personal remoto de gestión de flota
9. Un vehículo que comprende el sistema (110) de combustible de la reivindicación 1 y un dispositivo (290) telemático configurado para comunicarse con un respondedor o administrador remoto de flotas, y para recibir una señal del respondedor o administrador remoto de flotas, comunicándose la señal con el sistema (110) de combustible para implementar la contramedida de emergencia en respuesta a la detección del evento térmico.
10. Un método de gestión de eventos térmicos en un sistema (110) de combustible que comprende un tanque (114) de combustible, un detector (250) de calor dispuesto cerca y fuera del tanque (114) de combustible y un circuito (254) de control acoplado con el detector (250) de calor, el método comprende:
el detector (250) de calor genera una señal indicativa de la temperatura en una ubicación del detector (250) de calor fuera del tanque (114) de combustible;
el circuito (254) de control detecta que ha ocurrido un evento térmico en base a las señales del detector (250) de calor; y
el sistema (110) de combustible implementa una contramedida de emergencia en respuesta a la detección del evento térmico y un cambio en el circuito (254) de control.
11. El método de la reivindicación 10, en el que detectar que se ha producido un evento térmico comprende detectar una temperatura utilizando el detector (250) de calor y confirmar que la temperatura detectada supera un umbral de temperatura.
12. El método de la reivindicación 11, que comprende además monitorizar una cantidad de tiempo en que la temperatura supera la temperatura umbral, en la que la ventilación ocurre al alcanzar un tiempo umbral durante el cual la temperatura supera la temperatura umbral.
13. El método de la reivindicación 10, en el que la contramedida de emergencia implementada comprende una contramedida seleccionada de la lista que comprende disminuir la presión en el tanque de combustible, ventilar el tanque de combustible y activar un sistema de extinción de incendios.
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