MX2007008702A - Metodo de inerciacion para evitar incendios. - Google Patents
Metodo de inerciacion para evitar incendios.Info
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Abstract
La invencion se relaciona con un metodo de inerciacion con la finalidad de evitar un incendio o una explosion en una primera area (1a) de proteccion cerrada, siendo reducido el contenido de oxigeno en el area de proteccion a un nivel basico de inerciacion con relacion al aire ambiental. El objetivo de la invencion es evitar poner en riesgo a seres humanos o proceso en el interior del area de proteccion. Segun el metodo inventivo, el contenido de oxigeno en el area (1a) de proteccion es medido, comparado con un valor de umbral (inerciacion maxima) y aire fresco es introducido al area (1a) de proteccion si este nivel baja por debajo del valor de umbral.
Description
MÉTODO DE INERCIACIÓN PARA EVITAR INCENDIOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con un método de inerciación para evitar un incendio o una explosión en un área de protección cerrada, en que se reduce el contenido de oxígeno en el área protegida con relación al aire del ambiente en el área protegida. Los métodos de inerciación para evitar y extinguir incendios en espacios cerrados son conocidos de la técnica de extinción de incendios. El efecto de extinción que resulta de estos métodos se basa en el principio del desplazamiento del oxígeno. Como se sabe, el aire ambiental normal consiste de 21% por volumen de oxígeno, 78% por volumen de nitrógeno y 1% por volumen de otros gases. Para extinguir un fuego o para evitar un incendio se incrementa -mediante introducción, por ejemplo, de nitrógeno puro o de 90% como gas inerte- la concentración del nitrógeno aún más en el área de protección afectada y se reduce de esta manera la proporción de oxígeno. Se sabe, sin embargo, que se presenta un efecto de extinción, cuando la proporción de oxígeno disminuye por debajo de aproximadamente 15% por volumen. Dependiendo de los materiales inflamables presentes en el área de protección, puede ser necesaria una
disminución adicional de la proporción de oxígeno a, por ejemplo, 12 % por volumen. Con esta concentración de oxígeno, la mayoría de los materiales inflamables ya no pueden arder. Los gases usados en esta "técnica de extinción con gas inerte" que desplazan el oxígeno son almacenados, comprimidos en cilindros de acero, usualmente en cuartos de servicio especiales, o se emplea un aparato para la generación de un gas que desplaza el oxígeno. Se pueden usar en esto también mezclas de aire y gas inerte teniendo una proporción, por ejemplo, de 90%, 95% o 99% de nitrógeno
(o de otro gas inerte) . Los cilindros de acero respectivamente este aparato para la generación del gas que desplaza el oxígeno forman la -así llamada- fuente primaria de la instalación de extinción de fuego mediante gas inerte. Cuando se requiera se conduce entonces el gas de esta fuente a través de sistemas de tubería y las toberas correspondientes al área de protección afectada. Con la finalidad de mantener el riesgo de un incendio tan bajo como posible aún en el caso de una pérdida de la fuente, se instala ocasionalmente también una fuente secundaria de gas inerte. Todos los métodos, conocidos hasta la fecha, para aumentar la seguridad de semejantes sistemas de inhibición de incendio, que se basan en el principio de la inerciación
de un área de protección mediante un gas inerte, se concentran en asegurar que se mantenga la corriente de gas necesaria para mantener una concentración de inerciación. En este contexto se describen una serie de aparatos que describen diferentes fuentes de gas inerte tanto para la fuente primera de gas inerte primaria, como también para la secundaria, eventualmente presente y que incrementa la seguridad. La fuente secundaria para el gas inerte se activa siempre en caso de que la fuente primaria del gas inerte haya fallado. Pero todos estos aparatos y métodos tienen en común que no se prevé ningún mecanismo de seguridad para el caso de que la alimentación con gas inerte continúa de manera descontrolada, aún cuando el nivel de inerciación haya alcanzado en el intervalo un valor en que se impiden confiablemente los incendios. El estado de una concentración excesiva de gas inerte puede presentarse, sin embargo, cuando se presenta -debido a carencia de estanqueidad entre espacios con diferentes niveles de inerciación- una compensación no intencional en el nivel de la concentración del gas inerte. Es imaginable como otra fuente de un defecto también que el mecanismo regulador falla para la alimentación de gas inerte o que el generador usado para la producción de gas inerte no se apaga respectivamente la válvula de alimentación ya no cierra confiablemente y la introducción de gas inerte
adicional continúa en el área de protección. El motivo de un nivel de inerciación relativamente alto, y sinónimo con ello un contenido de oxígeno aún relativamente alto, puede ser que hombres se encuentran en el área de protección o que se debe permitir el acceso de hombres al área de protección aún cuando se busca impedir los incendios con una concentración mayor de gas inerte. Debido al influjo continuado de gas de inerciación en el área de protección no sólo se generan costes mayores debido a la producción permanente de gas inerte o la liberación de gas inerte de las fuentes primaria y/o secundaria, sino se afectan también cuestiones relevantes para la seguridad y en particular de supervivencia para los hombres dentro del área de protección. Partiendo de los problemas precedentemente descritos en cuanto a las exigencias de técnicas de seguridad de una instalación de extinción de fuego mediante gas inerte con relación a una concentración excesiva de gas inerte, la presente invención se basa en el objetivo de perfeccionar el método de inerciación explicado inicialmente de manera que se puede reducir confiablemente una concentración excesiva de gas inerte, o excesiva para determinadas exigencias como, por ejemplo, la entrada al área de protección por personas.
Este objetivo se cumple inventivamente mediante el método de inerciación mencionado inicialmente porque se mide continuamente el contenido de oxígeno en el área de protección, se compara con un valor de umbral (nivel máximo de inerciación) y, al introducirse en caso de bajar -de manera no intencional- por debajo del valor de umbral (nivel de inerciación máxima) aire fresco en el área de protección. Presentemente se debe entender por el término "aire fresco" también aire que reduce el oxígeno teniendo un contenido de oxígeno mayor que en el área de protección. Las ventajas de esta invención consisten en particular en que se puede lograr un método de inerciación, fácil de realizar y simultáneamente muy efectivo, para evitar un incendio en un área de protección cerrada, aún cuando el influjo de gas inerte ha tornado descontrolado por un defecto en la producción de gas inerte respectivamente la instalación de alimentación de gas inerte. Aire fresco está disponible en todo caso alrededor del área de protección en cantidad suficiente. Las desventajas de los aparatos y métodos conocidos hasta ahora, que pueden tener como consecuencia que se pongan en riesgo los hombres en el área de protección, se evitan claramente. Otras modalidades de la invención resultan de las
reivindicaciones subordinadas. Ventajosamente, el valor de umbral para el contenido de oxígeno, en que se introduce aire fresco al área de protección es menor que el valor del contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación. Esta manera de separar los contenidos de oxígeno tiene sentido, ya que se selecciona el contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación de forma tal que se eviten incendios, pero las personas aún puedan seguir entrando al área de protección. Si el contenido de oxígeno continúa bajando -debido a una alimentación defectuosamente excesiva de gas inerte-ciertamente se continúa la inhibición de incendios, pero la presencia de personas se torna progresivamente más peligrosa. El valor de umbral para el contenido de oxígeno en el área de protección se selecciona, por lo tanto, de manera tal que se ubica por debajo del contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación, pero por el otro no baje por debajo de un valor peligroso para los hombres. Como alternativa a la medición del contenido de oxígeno en el área de protección puede medirse también el contenido de gas inerte en el área de protección. En este caso se compara el contenido de gas inerte entonces con un valor de umbral y al excederlo se introduce aire fresco en el área de protección. Este método presupone que se ajusta en una atmósfera natural una dependencia directa entre el
contenido de oxígeno y el contenido de gas inerte. Esta dependencia se conoce para las situaciones típicas de inhibición de incendios. De manera ventajosa se mide el contenido de oxígeno en el área de protección en varios sitios con uno o varios sensores en cada caso. La ventaja de medir el contenido de oxígeno en varios sitios es que se detecta ya un nivel inferior en un sitio aún en caso de una concentración irregular del oxígeno. Otra ventaja del uso de varios sensores es la redundancia. En caso de estar defectuoso un sensor, o de que se haya interrumpido el cable a un sensor, otro sensor puede encargarse de la tarea de medir. En el caso de que la colocación de cables a los diferentes sensores genera problemas, es posible transmitir las señales de los sensores también en forma inalámbrica a través de la unidad de control. Como alternativa a la medición del contenido de oxígeno en uno o varios sitios puede medirse también el contenido de gas inerte en el área de protección en uno o varios sitios mediante uno o varios sensores de gas inerte. Las ventajas de medir en varios sitios son análogas a aquellas de medir la concentración de oxígeno en varios sitios. Se señala claramente que una medición simultánea tanto del contenido de oxígeno como también del contenido
de gas inerte aumente claramente la seguridad de las personas que se encuentran en el área de protección. En otra modalidad ventajosa de la invención, las señales de los sensores de oxígeno respectivamente de los señales de gas inerte son alimentadas a una unidad de control. Ventajosamente, en esta unidad de control se compilan todas las señales de los sensores. También es posible guardar en la unidad de control algoritmos diversos para la reacción a diversas concentraciones de mezclas de gas. La unidad de control puede encender y apagar también en un perfeccionamiento ventajoso un sistema de alimentación de aire fresco. La inclusión de una lógica de control para el sistema de alimentación de aire fresco en la unidad de control queda comprendida también en el punto de vista de una construcción compacta de una compilación central de todas las señales de medición y de control en un módulo electrónico. Ventajosamente, la alimentación con aire fresco es regulada de manera tal que no se rebase un nivel máximo de inerciación. Además, tampoco se baje por debajo del nivel básico de inerciación. Es decir, la concentración de oxígeno dentro del área de protección es regulada de manera tal que aún en el caso de suministro de aire fresco, los incendios se continúan inhibiendo a un nivel básico de
inerciación. Lo importante en esto es que la alimentación con aire fresco se enciende a más tardar en el momento en qué se haya alcanzado un nivel máximo de inerciación, a partir del cual los hombres que se encuentran en el área de protección están en riesgo. En otro perfeccionamiento ventajoso de la invención, la unidad de control vigila una segunda área de protección. También para esta segunda área de protección se dispone de un sistema de alimentación de aire fresco, cuando menos un sensor de oxígeno y/o cuando menos un sensor de gas inerte y una válvula de área para controlar la alimentación del gas inerte. También en esta segunda área de protección se asegura que no se rebase un nivel máximo de inerciación. Por el otro lado tampoco se baje por debajo de un nivel básico de inerciación. La ventaja de la separación en diferentes áreas de protección con diferentes niveles de inerciación consiste en la diferente posibilidad de acceso por personas. No obstante que se trata de diferentes áreas de protección, se compilan todos los cables de medición y control en una unidad de control. La ventaja consiste en un mantenimiento simplificado y una construcción más compacta de toda la electrónica de reporte y procesamiento para las diferentes áreas de protección. Ventajosamente puede estar previsto además que la unidad de control ajusta los niveles básicos y máximos de
inerciación en niveles diferentes para las áreas de protección diferentes. Por ejemplo, el contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación puede ser inferior en el área de protección la que el valor correspondiente en el área de protección lb. La ventaja de semejante separación sería que en un área de protección las personas pueden permanecer, mientras que en la otra área el contenido de oxígeno es seleccionado tan bajo que la estancia de las personas no es posible. Imaginable es el uso de semejante distribución en el caso de almacenar materiales de fácil inflamabilidad en un área de protección y de materiales de inflamabilidad normal en otra área de protección donde las personas tienen acceso regularmente. A continuación se explica el método inventivo con más detalle mediante las figuras. Éstas muestran: Figura 1: una representación esquemática del área de protección con las fuentes de gas inerte asociadas, así como las instalaciones de válvula, medición y control, así como el sistema de alimentación de aire fresco y las toberas de admisión para el sistema de alimentación de aire fresco, Figura 2: una curva, a guisa de ejemplo, de la concentración de oxígeno en el área de protección, Figura 3: una representación esquemática de una
instalación de inerciación teniendo dos espacios y componentes de inerciación específicas para cada área. En la figura 1 se muestra, a guisa de ejemplo, esquemáticamente la función en principio del método inventivo, incluyendo los sistema de control y medición asociados. La tubería se muestra en esto negra y gruesa y los cables de medición/control normales y delgados. El gas inerte puede introducirse de la fuente 2 de gas inerte a través de una válvula 3a y una o varias toberas 6a de escape al área la de protección. La fuente de gas inerte puede estar realizada, en esto, de manera variada. Una modalidad típica es hacer disponible el gas inerte de uno o varios envases, por ejemplo, cilindros de gas. A manera de alternativa es posible emplear un generador para la producción de un gas inerte (por ejemplo, nitrógeno) o una mezcla de gas inerte y aire. También es imaginable diseñar la fuente primaria de gas en forma redundante, para aumentar la seguridad, es decir, aplicar en caso necesario una fuente secundaria de gas inerte, que a su vez puede consistir nuevamente de gas inerte comprimido en cilindros de acero o de un generador que produce gas inerte. La concentración del gas inerte en el área la de protección es regulada mediante una unidad 4 de control, qué a su vez actúa sobre la válvula 3a. La unidad 4 de control se ajusta de manera tal que se logra un nivel básico de inerciación
en el área la de protección. Este nivel básico de inerciación reduce el riesgo de incendios o explosiones en el área la de protección. Con la finalidad de mantener este nivel básico de inerciación, se introduce gas inerte de la fuente 2 de gas inerte a través de la válvula 3a y la tobera 6a de entrada de gas inerte al área la de protección. En caso de un comportamiento defectuoso de esta disposición, es decir, cuando -por ejemplo- la válvula 3a no cierra o el generador que produce la mezcla de gas inerte y aire no se apaga y, por lo tanto, el gas inerte llega permanentemente a través de la entrada 6a de gas inerte al área de protección y, de esta manera, la concentración de gas inerte en el área de protección incrementa continuamente, de modo que el contenido de oxígeno bajo por mucho del nivel básico de inerciación deseado, se arranca el siguiente mecanismo inventivo. La unidad 4 de control mide, mediante el sensor 5a de oxígeno una concentración de oxígeno excesivamente baja y envía, consecuentemente, una señal para cerrar la válvula 3a o una señal para apagar el generador que produce el gas inerte o la mezcla de gas inerte y aire. Si se cumplen ambas condiciones, y la concentración de oxígeno en el área la de producción continúa bajando, lo que puede ser señalado también por los sensores 12a de gas inerte a la unidad 4 de control, entonces se pone en operación el sistema 8a de
alimentación de aire fresco, a través del cual aire fresco adicional llega a través de una o varias admisiones 7a de alimentación de aire fresco al área la de protección. El volumen de alimentación de aire fresco es ajustado en esto de manera tal que aún bajo condiciones de operación a capacidad del sistema que produce el gas inerte (ya sea de cilindros de acero o realizado como generador) la concentración de gas inerte no puede seguir subiendo en el área la de protección. De esta manera queda asegurado que se garantice una concentración de oxigeno deseada en el área la de protección aún en caso de pérdida de la unidad de control para la entrada de gas inerte al área la de protección. De esta manera se inhiben los incendios de manera confiable y, no obstante, en caso necesario es posible que hombres permanezcan en el área la de protección en caso necesario sin menoscabo de su salud. La figura 2 muestra, a guisa de ejemplo, una curva posible de la concentración de oxígeno en el área la de protección. La concentración de oxígeno es regulada a un nivel básico de inerciación (valor teórico) y -a saber-entre un valor teórico superior e inferior. En el momento t0, se activa la fuente de gas inerte y se introduce gas inerte al área la de protección. A raíz de esta introducción de gas inerte en el área la de protección, la concentración de oxígeno se reduce entre los momentos to y
ti. En el momento ti se desactiva nuevamente la fuente de gas inerte. Hasta el momento t2, la concentración de oxígeno vuelve a subir lentamente, por ejemplo, por algo de aire fresco entra a través de defectos de estanqueidad frente al aire de ambiente. En el momento t2 se vuelve a activar la fuente de gas inerte. En caso de que la fuente de gas inerte ya no puede ser desactivada a raíz de un defecto, la concentración de oxígeno, sin embargo, continúa bajando. En el momento t3 se llega a la concentración máxima de inerciación que es admitida para el área 1 de protección y que aún no es nociva para el hombre. Debido a la disfunción del sistema de gas inerte, es decir, debido a una entrada sin inhibición al área de protección, la concentración de oxígeno seguiría bajando continuamente e impedir una estancia segura de hombres en el área de protección. Gracias el influjo controlado inventivamente de aire fresco, a partir del momento t3, no se rebaja a la baja el nivel máximo de inerciación, es decir, la concentración de oxígeno permanece por encima del nivel máximo de inerciación. En el momento t puede preverse el disparo de una alarma de emergencia (no mostrado en las figuras) . En el momento t4 se llega nuevamente al nivel básico de inerciación, debajo del cual se impiden confiablemente los incendios. Para mantener la protección contra incendio, se vuelve a apagar en el momento t4 la
alimentación de aire fresco. La figura 3 muestra una alternativa adicional de una instalación de inerciación, que posee en este caso dos espacios la y 2b de protección y unos componentes de inerciación y control específicos de área. El área la de protección es controlada en este caso según los detalles que se indicaron en la descripción de las figuras 1 y 2. Adicionalmente es representada otra área lb de protección con los componentes asociados de inerciación y control. Éstos comprenden la válvula 3b, la entrada 6b de gas inerte, el sensor de oxígeno 5b, la admisión 7b de alimentación de aire fresco y el sistema 8b de suministro de aire fresco. La unidad 4 de control representada en la figura 3 podría consistir alternativamente también de dos unidades de control separadas. Los dos espacios la, lb de protección están separados entre sí mediante una pared 9. El área la de protección, qué no es frecuentado por personas en este caso, exhibe un nivel de inerciación diferente (mayor) que el área lb de protección, que es frecuentado por personas con regularidad, no obstante la inerciación. El área la de protección podría poseer, por ejemplo, un nivel de inerciación en que la concentración de oxígeno asciende a aproximadamente 13% por volumen. En contraste con esto, en el área lb de protección se garantiza un nivel de inerciación diferente -de por ejemplo
17% por volumen de oxígeno por la unidad 4 de control. Debido a falta de estanqueidad de la pared 9 puede presentarse una transferencia descontrolada de gas inerte del área la de protección al área lb de protección. Ésta se señala en la figura 3 mediante unas flechas 10 de dirección. La tarea de la unidad 4 de control es garantizar los niveles de inerciación de diferente magnitud en los espacios la y lb de protección mediante la alimentación de gas inerte a través de las válvulas 3a y 3b y -en caso que fuese necesario- mediante alimentación de aire fresco a través de los sistemas 8a y 8b de aire fresco y las admisiones 7a y 7b de suministro de aire fresco, según se describió en la descripción con relación a la figura 1. Las válvulas 3a y 3b son designados en este caso también como válvulas de área, ya que los diferentes espacios la y lb representan áreas diferentes de vigilancia.
Lista de símbolos de referencia la Primer área de 7a Admisión de alimentación de protección aire fresco lb Segunda área de 7b Admisión de alimentación de protección aire fresco 2 Fuente de gas inerte 8b Sistema de suministro de aire fresco 3a Válvula de área 9 Pared de separación 3b Válvula de área 10 Flechas de dirección del flujo de gas inerte Unidad de control 11 Personas en el área de protección 5a Sensor de oxígeno 12a Sensor de gas inerte 5b Sensor de oxígeno 12b Sensor de gas inerte 6a Entrada de gas inerte 6b Entrada de gas inerte
Claims (10)
1. Método de inerciación para evitar un incendio o una explosión en una primera área de protección cerrada y/o en una segunda área de protección cerrada en que se reduce el contenido de oxígeno en el área de protección para evitar un incendio frente al aire ambiental a un nivel básico de inerciación, qué corresponde a un contenido de oxígeno que aún permite una estancia segura para los hombres en el área de protección, siendo el contenido de oxígeno medido en el área de protección, caracterizado porque el contenido de oxígeno en el área de protección es comparado con un valor de umbral que representa un nivel de inerciación máximo y al bajar por debajo de este valor de umbral, se introduce en forma regulada aire fresco al área de protección, siendo el valor de umbral, qué representa el nivel de inerciación máximo, inferior que el valor del contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de umbral para el contenido de oxígeno es menor que el valor de contenido de oxígeno del nivel básico de inerciación.
3. Método según el concepto general de la reivindicación 1, en el que la disminución del contenido de oxígeno en el área de protección se realiza mediante la introducción de gases inertes que desplazan el oxígeno o de mezclas de gas inerte con aire, caracterizado porque el contenido de gas inerte es medido en el área de protección, comparado con un valor de umbral y, al rebasar el valor de umbral, aire fresco es introducido al área de protección.
4. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el contenido de oxígeno en el área de protección es medido en un o varios sitios con un o varios sensores de oxígeno en cada caso.
5. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque el contenido de gas inerte en el área de protección es medido en un o varios sitios con un o varios sensores de gas inerte en cada caso.
6. Método según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque los valores de medición del contenido de oxígeno, respectivamente del contenido de gas inerte, son alimentados a una unidad de control.
7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque la unidad de control puede encender y apagar el sistema de alimentación de aire fresco.
8. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alimentación con aire fresco es regulada de manera tal que no se baje por debajo de un nivel de inerciación máximo previamente ajustable y que no se rebase el nivel básico de inerciación.
9. Método según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la unidad de control controla una segunda área de protección en cuanto a su concentración de oxígeno, la que no baja por debajo de un nivel máximo de inerciación y no rebasa un nivel básico de inerciación, mediante un sistema de aire fresco, por lo menos un sensor de oxígeno, por lo menos un sensor de gas inerte, una válvula de área, una entrada de gas inerte y una entrada de aire fresco.
10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque la unidad de control regula la concentración de oxígeno en las áreas de protección de manera tal que esta concentración de oxígeno es mayor, en el nivel máximo de inerciación en la segunda área de protección, que en la primera área de protección. RESUMEN La invención se relaciona con un método de inerciación con la finalidad de evitar un incendio o una explosión en una primera área (la) de protección cerrada, siendo reducido el contenido de oxígeno en el área de protección a un nivel básico de inerciación con relación al aire ambiental. El objetivo de la invención es evitar poner en riesgo a seres humanos o procesos en el interior del área de protección. Según el método inventivo, el contenido de oxigeno en el área (la) de protección es medido, comparado con un valor de umbral (inerciación máxima) y aire fresco es introducido al área (la) de protección si este nivel baja por debajo del valor de umbral. 1/3 Concentración Figura 2 de pxíqeno ÍO *4 Alimentación de Alimentación de aire fresco aire fresco "encendido00 "apagado" 3/3 ctí cn
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