MXPA97008993A - Aparato generador de espuma extintora de incendios - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para generar espuma supresora de fuego, caracterizado porque comprende:una fuente de gas presurizado;una fuente de fluido de espuma supresora de fuego;un medio para producir un flujo de fluido de espuma supresor de fuego desde la fuente del fluido de espuma supresor de fuego;un medio para inyectar un flujo de gas presurizado dentro del flujo del fluido de espuma supresora de fuego para crear la espuma supresora de fuego;un medio para expandir la espuma supresora de fuego;un medio para suministrar la espuma supresora de fuego;el aparato estácaracterizado además por:un paquete trasero sobre el cual se monta un gas presurizado y se monta la fuente de fluido de espumasupresora de fuego.

Description

APARATO GENERADOR DE ESPUMA EXTINTORA DE INCENDIOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un aparto extintor de incendios y, en particular, con un aparato para generar y liberar una espuma extintora de incendios para usarse en la extinción de incendios.

PROBLEMA Un problema en el campo de la extinción de incendios es proporciona un volumen suficiente de material extintor de incendios para suprimir un incendio. El material extinto de incendios tradicional usado para este propósito es el agua, la cual tiene el efecto lateral indeseable de causar un daño significativo a la propiedad real y alrededor del área en la cual se combate el incendio. En efecto, en muchas situaciones el daño del agua a la propiedad real excede significativamente el daño del fuego a la propiedad real. Un material extintor de incendios alternativo en uso es la espuma extintora de incendios. Sin embargo, la dificultad con la espuma extintora de incendios es que los materiales típicos usados para este propósito requieren un aparato de mezclado y bombeo complicado y producen aún un daño REF: 26220 significativo debido al contenido de agua relativamente alto en la espuma. En una aplicación tipica, la disponibilidad de un suministro de agua significativo vuelve al agua el material contra incendios la elección deseada, puesto que la espuma extintora de incendios requiere por sí misma una cantidad significativa de agua. Además, la espuma extintora de incendios requiere aparatos de generación y liberación complicados, volviéndola por lo tanto poco práctica para usarse, excepto en ciertas aplicaciones seleccionadas, tales como aplicaciones de extinción de incendios en aeropuertos, en donde el uso de agua no es efectivo en el control de la magnitud y grado de un incendio de combustible. Actualmente no existe ningún aparato que sea efectivo en aplicaciones de extinción de incendios que sea sencillo en arquitectura y cause aún un daño secundario mínimo a la propiedad real, como resultado de la actividad extintora de incendios. Los propietarios de casas rurales se enfrentan a los problemas tradicionales de proteger su propiedad de los daños causados por el fuego. Existe una tendencia creciente de la gente a construir sus hogares en lugares que están dentro de lo que se llama la interfaz páramo/área urbana. Este es un término que describe las áreas geográficas en donde anteriormente se construyeron estructuras urbanas, principalmente residencias, muy próximas a los combustibles inflamables encontrados de manera natural en las áreas de los páramos, incluyendo bosques, praderas, laderas de colinas y valles. Para el residente, el bosque representa un ambiente hermoso pero para un incendio el bosque representa una fuente tremenda de combustible. Las áreas que son interfaces de páramos/áreas urbanas populares se encuentran en las áreas costeras y montañosas de California y en las áreas montañosas de Colorado (entre otras) . Las residencias construidas en esas áreas tienden a ser colocadas en lugares que contienen cantidades significativas de vegetación combustible y las estructuras por sí mismas tienen paredes exteriores combustibles y muchas tienen techos de madera no tratada. Muchas de esas casas se construyen también sobre las laderas de montañas inclinadas para obtener vistas escénicas; sin embargo, las pendientes crean flujos de viento natural que incrementan la propagación de un incendio. Esas casas también se localizan a grandes distancias del equipo de protección contra incendios y típicamente tienen un suministro de agua limitado, tal como un pozo residencial con un flujo de agua mínimo en el intervalo de cuatro a doce litros por minuto (uno a tres galones por minuto) . Por lo tanto, las residencias localizadas en la interfaz páramo/área urbana no tienen acceso a un suministro adecuado del material extintor de incendios tradicional-agua. De este modo, la tecnología extintora de incendios tradicional tiene severas limitaciones en términos de su efectividad y disponibilidad en muchas aplicaciones .

SOLUCIÓN Los problemas descritos anteriormente se resuelven y se logra un avance técnico en el campo mediante el aparato generador y aplicador de espuma extintora de incendios de la presente invención. Este aparato hace uso de una mezcla de espuma extintora de incendios con bajo contenido de humedad comercialmente disponible en conjunto con un aparato generador y aplicador de espuma novedoso para reducir al mínimo el daño debido al agua a la propiedad real causado por la actividad extintora de incendios. Este aparato es de estructura y operación simples y hace uso de un gas presurizado para crear la mezcla agua/espuma, expulsar esta a través del aparato de liberación y, en una modalidad, alimenta una bomba auxiliar para incrementar la presión de liberación de los materiales extintores de incendios. Este aparato es de una construcción de peso ligero, de arquitectura sencilla y puede implementarse en una unidad de mochila. Este aparato tampoco requiere una fuente de agua de gran capacidad para crear los materiales extintores de incendio que se aplican al fuego puesto que el aparato generador de espuma proporciona una expansión significativa al concentrado de espuma/agua. En una modalidad, se usó una fuente de gas presurizado, tal como el nitrógeno, para suministrar el propelente. El nitrógeno se aplica via un regulador de presión en la línea de suministro que se une con una línea de salida del tanque de suministro de mezcla de agua/espuma. El nitrógeno presurizado suministra una acción espumante cuando la mezcla de agua/espuma es dirigida hacia abajo del tubo y también unida a la espuma resultante a pasar al través del aparato de liberación, tal como una manguera para incendios convencional. Interpuesto en el aparato de liberación entre el dispositivo y el extremo de salida de la manguera se encuentra un aparato mezclador, llamado "tubo estático", el cual funciona para incrementar significativamente la expansión de la espuma antes de la liberación de la espuma a través del aparato de liberación. El tubo estático comprende un alojamiento exterior dentro del cual se encuentra montado un juego de paletas mezcladoras estáticas que funcionan para mezclar y expandir la espuma. El tubo estático no únicamente produce una alta expansión de la espuma sino que también produce una estructura de burbuja más consistente la cual aumenta tanto la longevidad como la adhesión de la espuma cuando se aplica a una estructura. Una modalidad alternativa hace uso de una bomba operada por gas presurizado que puede ser impulsada por un suministro auxiliar de gas presurizado, tal como un compresor de aire, para suministrar la mezcla de agua/espuma para conservar por lo tanto el nitrógeno presurizado para usarse en la creación de la espuma extintora de incendios. La mezcla de agua/espuma usa agentes espumantes comercialmente disponibles que se expanden mediante la aplicación del gas presurizado y el uso de un tubo estático para crear la espuma extintora de incendios sin la necesidad de agua presurizada como propelente. Esto tiene beneficios múltiples, incluyendo la reducción en el contenido de humedad de la espuma extintora de incendios y de evitar la necesidad de aparatos de bombeo de agua complejos para crear la corriente de agua presurizada. La eliminación del agua como agente liberador hace por lo tanto este aparato independiente de un suministro grande de agua que es típicamente necesario para propósitos de extinción de incendios. Además, puesto que el agua es un medio incompresible, su almacenamiento y liberación no puede mejorarse por presurización, mientras que el uso de un gas inerte tal como el nitrógeno proporciona la gran oportunidad de hacer más eficiente el almacenamiento puesto que el gas puede ser presurizado a niveles extremadamente altos, haciendo por lo tanto más eficiente el almacenamiento de una basta cantidad de propelente en un espacio fisico pequeño. De manera similar, el uso de un sistema de bombeo impulsado por gas presurizado para incrementar la presión de la mezcla de agua/espuma liberada no complica de manera indebida el aparato puesto que se encuentran disponibles bombas de bajo peso y tamaño para este propósito. El aparato resultante es por lo tanto de peso extremadamente bajo, compacto en dimensiones y barato de implementar. El control del flujo del gas presurizado y la mezcla de agua/espuma se logra por medio de válvulas de retención y reguladores de presión sencillos, eliminando por lo tanto los aparatos complejos actualmente en uso. El uso de una mezcla de agua/espuma como material extintor de incendios es benéfico, puesto que una pequeña cantidad de la mezcla se expande para producir un tremendo volumen de material extintor de incendios. Por lo tanto, puede crearse un volumen significativo de materiales extintores de incendio usando una pequeña cantidad de mezcla de agua/espuma y una fuente compacta de gas presurizado. Este aparato novedoso puede por lo tanto ser implementado de manera barata en una implementación compacta desconocida en la técnica anterior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra un diagrama de bloques de la arquitectura total del sistema generador de espuma extintora de incendios de la presente invención; La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva del despiece del aparato agitador de espuma de tubo estático; Las Figuras 3-4 ilustran vistas en perspectiva de una primer modalidad de las paletas mezcladoras de espuma; La Figura 5 ilustra una vista en perspectiva del despiece de una segunda modalidad del aparato agitador de espuma de tubo estático; Las Figuras 6-7 ilustran vistas en perspectiva de una segunda modalidad de las paletas mezcladoras de espuma; La Figura 8 ilustra una vista en perspectiva de una modalidad de mochila del aparato generador de espuma extintora de incendios de la presente invención; La Figura 9 ilustra una vista en corte transversal de una bomba típica que puede ser usada en la implementación de este sistema; La Figura 10 ilustra una carta de la capacidad de cobertura de la espuma; y Las Figuras 11-16 ilustran una vista en corte transversal de las características temporales y de temperatura del aparato generador de espuma extintora de incendios de la presente invención como se aplica a un material combustible.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Existe una tendencia creciente a construir casas en áreas definidas como la interfaz páramos/áreas urbanas. Estas áreas se encuentran en donde se construyen residencias muy cerca de los combustibles inflamables encontrados en la naturaleza en áreas de páramos, incluyendo bosques, praderas, laderas de colinas y valles. Esas áreas típicamente representan la confluencia de una pluralidad de factores que hacen la extinción de incendios más difícil, sino es que imposible. El factor principal es la vegetación combustible que se encuentra en abundancia en esas áreas. Un incendio próximo quema la vegetación circundante en un ataque paso a paso en un hogar y puede alcanzar intensidades que convierten a los métodos de extinción de incendios convencionales ineficientes. En particular, cuando el fuego alcanza una intensidad de 41.34 kcal por metro (500 btu por pie) de línea frontal de fuego por segundo de ignición, se considera que el incendio está fuera de control mediante el uso de medios organizados. Más allá de 82.68 kcal por metro (1000 btu por pie) por segundo puede esperarse que un incendio presente la característica de proyectar chispas peligrosas, remolinos de fuego, coronación y mayor desplazamiento con altas velocidades de propagación y comportamiento violento del fuego, tal como los vientos de un tornado. La proyección de chispas es particularmente difícil de tratar puesto que esto ocurre cuando el viento que contiene brazas encendidas es acarreado más allá del frente principal del incendio. Esas brazas aterrizan en combustibles receptores y pueden caer sobre el techo de una casa o puntales de madera y comenzar nuevos incendios lejos de la línea frontal de avance del incendio. Además, muchas de esas estructuras construidas en esas áreas rurales están construidas de materiales que son altamente susceptibles a los incendios. Entre ellos principalmente se encuentran techos de madera no tratada tales como tejamaniles de madera o techos oscilantes de madera. Además, esas estructuras tiene paredes exteriores combustibles o estructuras de madera asociadas tales como cubiertas y puntales de madera localizados debajo de las cubiertas o colocados muy cerca de la estructura. Muchas de las estructuras se localizan sobre una pendiente la cual crea un flujo de viento natural que incrementa la velocidad de un incendio creando un efecto de chimenea. La localización remota de esas estructuras impide la capacidad del equipo extintor de incendios para alcanzar el sitio de un incendio. Finalmente, existe típicamente una carencia significativa de agua disponible para propósitos de extinción de incendios. No existen hidrantes o estanques y un camión cisterna de bomberos debe responder al sitio del incendios para proporcionar una fuente de agua para el propósito de extinguir el incendio. Esas estructuras típicamente tienen un suministro de agua doméstica que consiste de un pozo de capacidad volumétrica limitada. Por lo tanto, la confluencia de muchos o todos esos factores hace la extinción del incendio en este ambiente muy difícil. La extinción de incendios tradicional puede ser un tanto inefectiva en la interfaz páramo/área urbana aunque es exitosa en otras aplicaciones residenciales. Sin embargo, un problema con el uso del agua como material extintor de incendios es que causa daños secundarios significativos a una residencia y su contenido como resultado de la actividad extinguidora de incendios. Por lo tanto, es deseable encontrar una alternativa a los materiales extintores de incendios actuales.

Teoría de Operación La Figura 1 ilustra en forma de diagrama de bloques la arquitectura total del aparato generador y aplicador de espuma extintora de incendios de la presente invención. La espuma extintora de incendios es una combinación de una mezcla de fluido/espuma y un propelente el cual funciona tanto de agitar la mezcla de fluido/espuma como para crear la espuma expandida y para liberarla a través del aparato de aplicación al fuego. El aparato generador y aplicador de espuma pirorretardante produce una mezcla de espuma extintora de incendios seca para usarse en aplicaciones de extinción de incendios. La reducción en el contenido de fluido de la espuma extintora de incendios se logra mediante el uso de gas presurizado en lugar de un fluido para crear la agitación y capacidad de liberación presurizada. Además, el uso del gas presurizado elimina la necesidad de un aparato de bombeo muy complejo para bombear un fluido incompresible, tal como el agua, que ha sido usado en el pasado para agitar y suministrar la mezcla de espuma a las boquillas rociadoras. Puede usarse una bomba hidráulica u operada por gas presurizado para extraer activamente la mezcla de agua/espuma de un tanque de suministro y suministrar esta bajo presión a la línea de salida en donde es mezclada con, y agitada por el gas presurizado para crear la espuma resultante. En una aplicación típica, un tanque de 800 litros (200 galones) de mezcla de agua/espuma puede producir 40,000 litros (10,000 galones) de espuma biodegradable a base de agua sin la necesidad de aparatos de bombeo complejos. La cobertura proporcionada por esta espuma es ilustrada por la carta de la Figura 10. Como es evidente a partir de esta carta, una pequeña cantidad del fluido de espuma extintora de incendios cubre un área significativa. La expansión significativa de la espuma se obtiene mediante el uso del tubo estático el cual proporciona resultados dramáticos en términos de la agitación del líquido de espuma extintora de incendios para producir la estructura de burbuja resultante en la espuma. En esta opción, el uso de nitrógeno gaseoso tiene múltiples beneficios puesto que el nitrógeno gaseoso es un elemento inerte y no soporta el fuego. Se usa cuatro litros (un galón) de concentrado espumoso por 1280 litros (320 galones) de agua y, donde se mezcla con aire o nitrógeno gaseoso a alta presión, toma lugar una tremenda expansión del material espumante en el tubo estático para crear la espuma extintora de incendios. Esta espuma extintora de incendios funciona extinguiendo el incendio por medio de un número de características diferentes. La pequeña cantidad de detergente en el agente espumante permite que el agua supere la tensión superficial creada por algunos aceites y polvo normalmente encontrados en superficies interiores y exteriores. Esto permite a la espuma penetrar y mojar los materiales inflamables que comprenden la estructura mucho más rápidamente que la aplicación de agua únicamente. También, debido a que la espuma es capaz de mojar la madera y vegetación instantáneamente, la evaporación es un problema mucho menor que con el uso de agua y tiende a acumularse sobre las superficies. Las burbujas de espuma en el fondo de la espuma humedecen y enfrían la superficie que va a ser protegida. Además, la capa superior de las burbujas de espuma proporciona una cubierta de enfriamiento más ligera de aislamiento libre de oxigeno y que refleja el calor. El nitrógeno gaseoso que penetra a la espuma extintora de incendios priva de oxígeno al fuego, retardando por lo tanto la propagación del fuego a los materiales sobre los cuales la espuma ha sido aplicada. La espuma por lo tanto penetra, enfría y sofoca el fuego mientras que el agua simplemente correría o se evaporaría en una aplicación similar.

Dinámica Térmica y Temporal Una breve descripción de la dinámica temporal y térmica de la espuma extintora de incendios es apropiada para comprender los beneficios proporcionados por las diferentes modalidades del aparato generador de espuma extintora de incendios descrito aquí. Las Figuras 11-16 ilustran en vista en corte transversal una secuencia temporal de la respuesta a la temperatura de un material combustible recubierto con la espuma extintora de incendios generada por el aparato de la presente invención. En particular, la sección 1110 es un espesor de material combustible, tal como una pared de separación, hecha típicamente de madera contrachapada laminada o composición de madera. Se ha aplicado un espesor de la espuma extintora de incendios 1111 a la superficie exterior del material combustible 1110 para proporcionar una barrera al fuego que podría rodear la estructura de la cual el material combustible 1110 es parte. Los símbolos de termómetro T3-T1 indican la temperatura relativa del interior del material combustible 1110, el interior de la espuma extintora de incendios 1111 y el exterior, superficie expuesta de la espuma extintora de incendios 1111, respectivamente. La Figura 11 ilustra el estado de esta combinación antes del arribo del fuego, con todas las capas estando en estado estacionario a temperatura ambiente. La Figura 12 ilustra la aplicación de calor extremo (líneas gruesas sólidas) que es producido por un fuego F, tal como el de un incendio, el cual produce temperaturas en el intervalo de 700-1315 grados Celcius (1300-2400 grados Fahrenheit) . Las líneas punteadas radiales desde la superficie de la espuma extintora de incendios 1111 representan el calor reflejado desde la superficie de la espuma extintora de incendios 1111. Como puede observarse de los termómetros T1-T3 de la Figura 12 en el segundo segmento de tiempo de esta secuencia temporal la superficie expuesta de la espuma extintora de incendios 1111 es sometida a las altas temperaturas producidas por el fuego F y la baja conductividad térmica de la espuma extintora de incendios 1111 transfiere únicamente una fracción del calor aplicado al material combustible 1110. El centro de la espuma extintora de incendios 1111 elevó su temperatura del estado de preincendio como lo muestra el termómetro T2, pero el material combustible 1110 aún no eleva su temperatura como lo muestra el termómetro T3. Como se muestra en la Figura 13 en el tercer segmento de la secuencia temporal, cuando el fuego F persiste la superficie de la espuma extintora de incendios 1111 ebulle cuando se somete a las temperaturas extremas de las flamas del fuego F puesto que la espuma extintora de incendios 1111 contiene agua. Se produce vapor en la superficie de la espuma extintora de incendios 1111 y el interior de la capa extintora de incendios 1111 alcanza una temperatura alta, como lo muestra el termómetro T2. El material combustible 1110 está aislado de la temperatura extrema de las flamas pero no eleva su temperatura como función de la longevidad del fuego F como lo muestra el termómetro T3. La Figura 14 ilustra la siguiente vista temporal sucesiva en donde el lado de la espuma extintora de incendios 1111 que está expuesto al fuego F se seca y carboniza 1113. El material espumoso por lo tanto actúa como material de sacrificio y es consumido lentamente por el fuego F con el tiempo hasta que el fuego F pasa a la estructura o se extingue. Como puede observarse de los termómetros T1-T3, la temperatura se eleva a través de las diferentes capas (material combustible 1110, espuma 1111, carbón 1113) en comparación con los segmentos temporales previos ilustrados en las Figuras 11-13. En la Figura 15, el fuego F ha pasado y las capas de material (material combustible 1110, espuma 1111, carbón 1113) están frías. El material combustible 1110 permanece protegido y no excede de 100 grados Celsius (212 grados Fahrenheit) (termómetro T3) en tanto la capa de espuma 1111/carbon 1113 permanezca. Como se ilustra en la Figura 16, con el paso del tiempo, las diferentes capas (material combustible 1110, espuma 1111, carbón 1113) regresan a la temperatura ambiente y la espuma 1111 con esta capa de superficie carbonizada 1113 puede ser enjuagada con agua, dejando el material combustible intacto 1110 en su estado original .

Arquitectura dßl Sistema El aparato generador de espuma extintora de incendios que produce los materiales benéficos descritos anteriormente se ilustra en el diagrama de bloques de la Figura 1 como un sistema de tamaño completo, portátil. Este aparato es un sistema completamente pasivo que no requiere el uso de bombas impulsadas por electricidad o gasolina para su operación. Por lo tanto, en un ambiente de incendio de un páramo, en donde las líneas de energía típicamente no existen y existe un suministro limitado de agua disponible para propósitos de extinción de incendios, este aparato proporciona una combinación única de capacidades que lo hacen ideal para aplicaciones en este ambiente. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, una mezcla de agua/espuma (fluido de espuma extintora de incendios) se almacena en una tanque de almacenamiento 103 en forma premezclada en las proporciones dictadas por el fabricante del concentrado de espuma. Un material espumante típico es el vendido por Chemonics Industries, Inc. bajo la marca "FIRE-TROL* FIREFOAM 103". Este agente espumante (concentrado de espuma) es una mezcla de agentes espumantes y humectantes en un solvente no inflamable. El concentrado se diluye con un fluido, tal como agua, para producir la mezcla agua/espuma, la cual se expande en el producto extintor de incendios resultante cuando se agita por medio de un propelente y se libera a través de un sistema apropiado de agitadores (tubo estático) , y tubos o mangueras dimensionadas apropiadamente, el cual aumenta aún más la agitación. En el aparato generador de espuma extintora de incendios, el propelente consiste de nitrógeno gaseoso inerte que está almacenado en una condición altamente presurizada en una o más botellas de nitrógeno 101, las cuales están interconectadas vía un múltiple 102. La salida del múltiple de nitrógeno 102 es aplicada a través de un regulador de presión 105 de diseño convencional a la línea de suministro 106. La línea de suministro 106 puede suministrar uno o más sistemas de mezclado de espuma vía la unión 117 la cual puede conducir a una pluralidad de los aparatos ilustrados en la Figura 1. Con el propósito de simplificar la ilustración, este aparato adicional no se duplica en la Figura 1. El nitrógeno presurizado aplicado a través de la línea de suministro 106 puede usarse para alimentar la bomba impulsada por gas presurizado 104 o puede usarse una fuente adicional de gas presurizado, tal como el compresor de aire 115, para suministrar gas presurizado vía la línea 110 para operar la bomba impulsada por gas presurizado 104. De manera alternativa, puede usarse una bomba accionada hidráulica o mecánicamente, en lugar de la bomba impulsada por gas presurizado 104. Si se usa nitrógeno presurizado para operar la bomba 104, un ramal 116 extrae nitrógeno presurizado de la línea de suministro 106 y lo aplica a través del regulador 107 a la bomba de toma de fuerza de suministro de gas presurizado 104. En cualquier caso, ya sea que se use aire presurizado del compresor de aire 115 o nitrógeno presurizado de la línea de suministro 106, el gas presurizado funciona para operar la bomba 104 para extraer activamente la mezcla de agua/espuma del tanque de almacenamiento 103 vía la línea 109 y expulsarlo a través de la válvula de retención 112 a una presión significativamente incrementada hacia la válvula de volumen de mezcla de agua/espuma 113. La válvula de volumen de mezcla de agua/espuma 113 controla el flujo de la mezcla de agua/espuma para regular por lo tanto de manera controlada la mezcla de agua/espuma y gas presurizado que es proporcionada para crear la mezcla de espuma agitada. Se proporciona una linea de suministro de propelente 103 para extraer el nitrógeno presurizado de la línea de suministro 106 y suministrar este vía la válvula 119 al tubo estático 118, en donde se mezcla con las mezclas de agua/espuma producidas por la válvula de volumen de mezcla de agua/espuma 113. El tubo estático 118 produce una mezcla de espuma expandida, presurizada, para la línea de salida 111, en donde es expulsada hacia abajo a lo largo de la línea de salida 111 por la acción del nitrógeno gaseoso presurizado agregado a esta vía. El fluido fluye a través del tubo estático 118 haciendo que el material espumoso se expanda significativamente en volumen y más rápidamente hacia abajo de la línea de salida 111 hacia la boquilla de rocío 114 que es usada por un bombero para aplicar la espuma extintora de incendios para rodear el objeto con espuma. La salida 114 también puede ser una pluralidad de cabezales aspersores localizados en el interior o exterior de una estructura para proporcionar una aplicación pasiva de la espuma al objeto a ser protegido.

La línea de salida 111 se ilustra como una sola longitud de manguera, pero esta implementación puede ser de una pluralidad de líneas incluidas en una sola cubierta de salida. La implementación proporciona control adicional sobre la estructura de la burbuja de la espuma resultante, puesto que la estructura de la burbuja es función del diámetro de la línea de salida 111. Por lo tanto, para lograr un gran volumen de liberación de la espuma generada, puede ser ventajoso alimentar la espuma producida a través de líneas múltiples incluidas en una sola funda.

Aparato de Tubo Estático La figura 2 y 5 ilustran en perspectiva, la vista del despiece de dos modalidades del aparato de tubo estático 118. Las Figuras 3-4, 6-7 ilustran vistas en perspectiva de dos modalidades de las paletas o alabes mezcladores alojados dentro del tubo estático 118. Este aparato comprende un alojamiento externo 201 que tiene un canal interior que se extiende desde un primer extremo hasta un segundo extremo del mismo (con la dirección del flujo de fluido siendo indicada por las flechas impresas en el alojamiento exterior 201); dentro del cual se encuentra montado un conjunto de paletas estacionarias 202 las cuales funcionan para mezclar y agitar la mezcla de agua/espuma. El alojamiento 201 en la modalidad preferida es de forma cilindrica para permitir el montaje coaxial del tubo estático 118 interpuesto entre la válvula 113 y el aparato de liberación, manguera 111. El alojamiento 201 está construido de un material durable, tal como el acero inoxidable y, como se muestra en la Figura 2, está roscado en ambos extremos para permitir el acoplamiento simple del tubo estático 118 al tubo 111 y la válvula 113. Las paletas 202 comprenden dos conjuntos de elementos de paletas sustancialmente semielípiticas 211, 212, cada conjunto comprende una pluralidad de elementos de paleta. Los elementos de paleta 211, 212, están unidos a un elemento central orientado axial 213. Un primer conjunto de elementos de paleta comprende una pluralidad (n) de elementos de paleta separados, orientados paralelos, 211 fijos a sustancialmente el punto medio del borde recto de los mismos al elemento central 213 y alineados en un ángulo a lo largo del elemento central 213. El segundo conjunto de elementos de paleta comprende aproximadamente dos veces el número (m) de elementos de paleta 212 como en el primer conjunto de elementos de paleta y están orientados en un patrón en zig-zag en un ángulo a lo largo del elemento central 213. Un primer subconjunto del conjunto de elementos de paleta 212 comprende una pluralidad (m/2) de elementos de paleta separados, orientados paralelos, 212 fijos en sustancialmente el punto medio del borde recto del mismo al elemento central 213 y en un ángulo a lo largo del elemento central 213. El segundo subconjunto del conjunto de elementos de paleta 212 comprende una pluralidad (m/2, o m/2+1, o m/2-1) de elementos de paleta separados, orientados paralelos, 212 fijos en sustancialmente el punto medio del borde recto de los mismos al elemento central 213 y en un ángulo a lo largo del elemento central 213. El primer y segundo subconjuntos de elementos de paleta 212 están orientados de modo que los extremos distales de cada elemento de paleta 212 en un subconjunto están localizados yuxtapuestos a los extremos distales de los elementos de paleta adyacentes 212 del otro subconjunto, para formar un patrón sustancialmente en zig-zag. Los elementos de paleta 212 en el primer subconjunto de elementos de paleta 212 están orientados sustancialmente ortogonales a los elementos de paleta 211 cuando se montan sobre el elemento central 213. Típicamente, el número de elementos de paleta en el primer conjunto (n) es igual al número de elementos de paleta en el primer subconjunto del segundo conjunto (m/2), el cual es también igual al número de elementos de paleta en el segundo subconjunto del segundo conjunto (m/2) . Sin embargo, el número de elementos de paleta en cada grupo no necesariamente debe ser el mismo que el número de elementos de paleta en los otros grupos.

Los dos conjuntos de elementos de paleta 211, 212, están montados en el alojamiento externo 201 en una forma estacionaria, de modo que el lado curvo de cada elemento de paleta 211, 212 se ajusta a presión contra la superficie interna del alojamiento externo 201. Una barra de retén 214 se encuentra montada dentro del alojamiento 201 y alineada para abarcar la abertura interior del alojamiento exterior 201 sustancialmente a lo largo de la línea central del diámetro de la abertura interior, sin importar su geometría. La presión generada por la mezcla espumosa obliga a las paletas 202 a desplazarse contra la barra de retén 214. La barra de retén 214 entra en contacto con el extremo del elemento central 213 y los elementos de la paleta más al extremo 211, 212 para evitar que las paletas 202 se muevan hacia abajo a lo largo del alojamiento exterior 201 más allá de la barra de retén 214 y para prevenir una rotación de las paletas 202 dentro del alojamiento exterior. Esta configuración funciona para dividir el flujo de fluido a través del tubo estático 118 en un número de segmentos, los cuales giran alrededor del elemento central 213 cuando el flujo se desplaza a lo largo del tubo estático 118. Esta división del flujo de fluido y la acción giratoria contracorriente hace que la mezcla de espuma/agua se mezcle uniformemente y agite simultáneamente la mezcla resultante para hacer que la espuma se expanda. El uso del tubo estático 118 no únicamente da como resultado un coeficiente de expansión alto de la espuma sino que también produce una estructura de burbuja más consistente, la cual aumenta tanto la longevidad como adhesión de la espuma cuando se aplican a una estructura. El tubo estático 118 de la Figura 2 difiere del ilustrado en la Figura 5 por la presencia . del orificio inyector de gas 215 mostrado en la Figura 5. Como se ilustra en la Figura 1; el gas presurizado es inyectado al fluido de espuma extintora de incendios que es liberado por la bomba 104 al tubo estático 118. El tubo estático 118 de la Figura 2 ilustra un dispositivo externo (no mostrado) montado en el punto en donde el fluido de espuma extintora de incendios entra al tubo estático 118 mientras que el tubo estático 118 de la Figura 5 incorpora este dispositivo en forma de un orificio inyector de gas 215 en la estructura básica del tubo estático 118. La inyección de gas toma lugar antes de que el fluido de espuma extintora de incendios encuentre las paletas 202 para permitir por lo tanto que el gas presurizado impulse el fluido de espuma extintora de incendios de incendios a través del tubo estático 118 y también cause la expansión del fluido de espuma extintora de incendios en la espuma extintora de incendios resultante.

Bomba Operada por Gas Presurizado La Figura 8 ilustra una vista en corte transversal de una bomba impulsada por gas presurizado 104 que está actualmente disponible de Wilden Pump and Engineering Company y que se vende bajo varias marcas. Un modelo de bombas Wilden se vende bajo la marca CHAMPMR, la cual es una bomba de desplazamiento positivo sin sellos metálicos, de doble diafragma, operada por aire. Esta bomba es manufacturada de materiales de polipropileno, fluoruro de polivinilideno y Teflon® para proporcionar resistencia química, propiedades mecánicas excelentes y resistencia a la fatiga por flexión en un paquete barato, de peso ligero. Esta bomba puede bombear de 2/5 a 620 litros por minuto (1/10 a 155 galones/minuto) . Esas bombas son de autoarranque y capacidad variable. En operación, el gas comprimido se aplica directamente a la columna del líquido y se separa del mismo por medio de un par de diafragmas elastoméricos 301, 302. Los diafragmas 301, 302 operan en oposición para proporcionar una carga equilibrada y crear una salida de bombeo estacionario. El producto a ser bombeado, también llamada "suspensión", es introducido en una entrada 311 localizada en el fondo de la bomba 104 y extraído en la cámara del líquido por la operación de los diafragmas 301, 302. Los dos diafragmas 301, 302 están conectados mecánicamente por el brazo 303 y operan por medio de la presión de aire suministrada por un conjunto de válvulas de aire (no se muestran) . Cuando un diafragma presurizada 302 alcanza el límite completo de su carrera, forzando la suspensión hacia afuera del tubo de salida 312 localizado en la parte superior de la bomba 104, se activa una válvula de aire para desviar la presión del suministro de aire hacia el lado interno del diafragma opuesto 301. Mientras tanto, cuando el diafragma presurizado 302 está avanzando a través de su carrera activa, el otro diafragma 301 es jalado hacia abajo creando una succión para jalar la suspensión hacia la cámara líquida 321 a través de la entrada de la bomba 311. Las válvulas de retención localizadas en la entrada de la bomba 311 y la salida 316 previenen el flujo hacia atrás entre los diafragmas 301, 302 causado por la operación secuencial de los dos diafragmas 301, 302. De este modo, los dos diafragmas 301, 302 operan en cooperación para crear una succión en una cámara de fluido 321 presurizando a la vez la segunda cámara de fluido 322 para producir un flujo de suspensión. Una válvula de aire simple desvía el gas presurizado a uno de los otros diafragmas 301, 302 dependiendo de la posición de los diafragmas 301, 302 en su intervalo de movimiento. La bomba 104 puede ser operada por medio de nitrógeno presurizado o por una fuente auxiliar de gas presurizado, tal como un compresor de aire portátil 115.

En cualquier caso, la mezcla de agua/espuma es extraída activamente del tanque de suministro 103 y expulsada a través de una válvula de retención 112 en una condición presurizada por la operación de la bomba 104.

Unidad de Mochila La Figura 8 ilustra una vista en perspectiva de una modalidad de mochila del aparato generador de espuma extintora de incendios de la presente invención. Este aparato representa una versión escalada hacia abajo del aparato generador de espuma extintora de incendios que se ilustra en la Figura 1. Se pretende que la unidad de mochila sea usada por bomberos profesionales y por personal de la plantilla. Esta unidad es especialmente benéfica para bomberos paracaidistas para combatir incendios chispeantes en el bosque; departamentos de bomberos rurales, granjeros y rancheros para quemar hierbas; y todos los bomberos para incendios de estructuras. La unidad consiste de un tanque de almacenamiento, mostrado formado como un elemento moldeado sustancialmente en forma de U 801, el cual contiene la mezcla de concentrado de espuma líquida/agua 802. Un tanque de alta presión 803 que contiene gas presurizado, ya sea nitrógeno o una mezcla de nitrógeno-aire, u otra mezcla de gas adecuada, se incluye como se muestra en una abertura formada en el alojamiento 801. El tanque de almacenamiento 801 y el tanque de alta presión 803 están ambos conectados a válvulas de control y elementos reguladores 804, con una bomba de doble diafragma miniatura 806 proporcionada como el sistema de la Figura 1. Una corta longitud de manguera 805 con su boquilla unida 807, conectada al tubo estático 808, se proporciona para permitir al bombero aplicar la espuma generada al fuego. Puede proporcionarse una boquilla opcional si la unidad está cargada con una mezcla de gas respirable en el tanque de alta presión 803, de modo que la unidad puede efectuar una doble función de aparato generador de espuma extintora de incendios así como de un sistema de respiración de emergencia. Las dimensiones de todos los aparatos en la unidad de mochila están proporcionalmente escaladas hacia abajo del sistema de tamaño completo de la Figura 1 y proporcionan el beneficio adicional de generar una estructura de burbuja más uniforme que la unidad de tamaño completo de la Figura 1 debido al diámetro más pequeño del aparato de liberación, que comprende el tubo estático 808, la manguera 805 y la boquilla 807. La estructura de la burbuja resultante produce una espuma que dura más y se adhiere a las superficies verticales excepcionalmente bien.

En resumen, el aparato generador y aplicador de espuma extintora de incendios produce una mezcla de espuma extintora de incendios de bajo contenido de humedad para usarse en aplicaciones de extinción de incendios. La reducción en el contenido de agua de la espuma extintora de incendios se logra mediante el uso de gas presurizado en lugar de agua y el uso de un tubo estático para crear la capacidad de agitación y liberación presurizada. Además, el uso de nitrógeno presurizado elimina la necesidad de un aparato de bombeo grande y complejo para bombear un fluido incompresible, tal como el agua, como el que ha sido usado en el pasado para agitar y suministrar la mezcla de espuma a las boquillas de rocío. Puede usarse una bomba impulsada por gas presurizado para extraer activamente la mezcla de agua/espuma de un tanque de suministro y suministrar esta bajo presión a la línea de salida en donde se mezcla con y agita por medio de nitrógeno presurizado para crear la espuma resultante. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para generar espuma extintora de incendios : una fuente de gas presurizado; una fuente de fluido de espuma extintora de incendios; medios para producir un flujo del fluido de espuma extintora de incendios desde la fuente del fluido de la espuma extintora de incendios; medios para inyectar un flujo de gas presurizado al flujo de fluido de espuma extintora de incendios para crear la espuma extintora de incendios; medios para expandir la espuma extintora de incendios; medios para liberar la espuma extintora de incendios; el aparato se caracteriza además porque: una mochila, sobre la cual se encuentran montadas la fuente de gas presurizado y la fuente del fluido de espuma extintora de incendios.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente del gas presurizado comprende al menos un recipiente de gas inerte presurizado.

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gas inerte presurizado comprende nitrógeno.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios para producir el flujo de fluido de espuma extintora de incendios comprenden: medios para extraer un flujo controlable de fluido de espuma extintora de incendios de la fuente del fluido de espuma extintora de incendios.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios de extracción comprenden una bomba operada por gas presurizado.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de expansión comprenden: un alojamiento exterior que tiene un canal interior formado en el desde un primer extremo conectado a los medios para producir el flujo del fluido de espuma extintora de incendios a un segundo extremo conectado a los medios de liberación, formando por lo tanto una trayectoria de fluido desde los medios para producir el flujo del fluido de espuma extintora de incendios hasta los medios de liberación a través del canal interior; y medios de paleta o alabe estacionarios montados en el canal interior para agitar el fluido de espuma extintora de incendios cuando se desplaza a través del canal interior desde el primer extremo hasta el segundo extremo para producir la espuma extintora de incendios antes de salir de los medios de liberación.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de paleta o alabe estacionarios comprenden: un elemento central alineado sustancialmente a lo largo de un eje longitudinal del canal interior; y una pluralidad de elementos de paleta, cada uno fijo al elemento central y extendiéndose hacia una superficie interior del canal interior para formar una pluralidad de trayectorias de flujo que se extienden sustancialmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo del alojamiento exterior.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la pluralidad de elementos de paleta o alabe comprenden: n elementos de forma sustancialmente semielíptica alineados en una sucesión orientada paralela de elementos de paleta montados sobre un primer lado del elemento central, en donde n es un número entero positivo mayor de 1; y m elementos de forma sustancialmente semielíptica alineados en una sucesión orientada en zig-zag de elementos de paleta montados sobre un segundo lado del elemento central opuesto al primer lado, en donde m es un número entero positivo mayor de 1.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la fuente del fluido de espuma extintora de incendios comprende un tanque de almacenamiento montado en una mochila, que comprende un tanque de almacenamiento aproximadamente en forma de U que tiene una base y dos brazos que se extienden desde la base con una cavidad definida entre ellos y la fuente de gas presurizado comprende un tanque de alta presión colocado dentro de la cavidad en el tanque de almacenamiento.

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de fluido de espuma extintora de incendios comprende un tanque de almacenamiento que contiene una mezcla de concentrado de espuma extintora de incendios y un fluido.

11. Un método para generar espuma extintora de incendios para un sistema de liberación de espuma usando una fuente de gas presurizado montada en una mochila y una fuente de fluido de espuma extintora de incendios montada sobre la mochila, caracterizado porque comprende los pasos de: producir un flujo del fluido de espuma extintora de incendios de la fuente de fluido de espuma extintora de incendios montada sobre la mochila; inyectar una cantidad controlable de gas presurizado, de la fuente de gas presurizado montada sobre la mochila, en el flujo del fluido de espuma extintora de incendios para crear la espuma extintora de incendios; extender el fluido de la espuma extintora de incendios; y liberar la espuma extintora de incendios al sistema de liberación.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la fuente de gas presurizado comprende llenar al menos un recipiente que se encuentra montado sobre la mochila con un gas inerte presurizado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de producción comprende: extraer, vía una bomba, un flujo controlable de fluido de espuma extintora de incendios de la fuente de fluido de espuma extintora de incendios.

14. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de expansión comprende hacer pasar el fluido de espuma extintora de incendios a través de un tubo estático, el cual comprende un alojamiento exterior que tiene un canal interior formado en él desde un primer extremo conectado a la fuente de fluido de espuma extintora de incendios a un segundo extremo conectado al sistema de liberación, formando por lo tanto una trayectoria de fluido desde la fuente de fluido de espuma extintora de incendios hasta el sistema de liberación a través del canal interior; y que comprende además un aparato de paletas estacionarias montado en el canal interior para agitar el fluido de espuma extintora de incendios a medida que se desplaza tal canal interior desde el primer extremo hasta el segundo extremo para producir la espuma extintora de incendios antes de salir a los medios de liberación.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el paso de expansión comprende además hacer pasar el fluido de espuma extintora de incendios, a través del aparato de paletas o alabes estacionarios, que comprende un elemento central alineado sustancialmente a lo largo del eje longitudinal del canal interior; y una pluralidad de elementos de paleta o alabe, cada uno fijo al elemento central y que se extienden hacia una superficie interior del canal interior del alojamiento exterior para formar una pluralidad de patrones de flujo que se extienden sustancialmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo del alojamiento exterior.