PT2144676E

PT2144676E - Tecnologia de espuma a ar comprimido aperfeiçoada

Info

Publication number: PT2144676E
Application number: PT87510558T
Authority: PT
Inventors: Tino Krueger; Guenter Dorau
Original assignee: Sogepi S A
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2012-12-11
Also published as: BRPI0811417A2; CA2685105C; EP1985333A1; ES2395204T3; EP2144676B1; CA2685105A1; US20100126738A1; WO2008132604A1; CN101754785A; JP2010525851A; US8573317B2; RU2008151529A; JP5244903B2; RU2456037C2; EP2144676A1; CN101754785B

Description

ΡΕ2144676 1 DESCRIÇÃO "TECNOLOGIA DE ESPUMA A AR COMPRIMIDO APERFEIÇOADA"

CAMPO DO INVENTO O invento diz respeito a um método para produção em continuo de espuma a gás comprimido, em particular espuma a ar comprimido e um sistema de espuma a gás comprimido, nomeadamente para extinção de incêndios assim como uma câmara de produção de espuma particularmente adaptada para esse fim.

ANTECEDENTES DO INVENTO É sabido da técnica de extinguir incêndios com espuma a ar comprimido (CAF). Tipicamente é adicionado em continuo um agente espumífero a um fluxo de água e o fluxo resultante de agente espumífero e água é fornecido a uma linha ou câmara de espumífero que é também alimentada com pressão de ar de modo a gerar espuma. A espuma existente na linha ou câmara de espumífero passa através de um tubo flexível ou rígido para uma agulheta para injecção de espuma contra o incêndio. A linha ou câmara de espumífero, também designada como um misturador um uma câmara de mistura, é usualmente de um tipo estático, alternativamente chamado imóvel, isto é, sem partes móveis. 2 ΡΕ2144676

Os sistemas de espuma a ar comprimido (CAF) podem ser móveis, por exemplo montados num veiculo de emergência para extinção de incêndios. Podem também ser fixos, por exemplo quando usados em sistemas fixos de segurança contra incêndios em túneis para tráfico de automóveis e camiões.

Existem várias tecnologias para produção de CAF que são muitas vezes diferentes umas das outras. 0 maior problema para a produção de CAF é controlar de uma maneira apropriada o fluxo de água e o fluxo de ar fornecidos à câmara de mistura de modo a fornecer em continuo espuma que tenha as propriedades adequadas para extinção de incêndios e que se mantenha estável ao longo do tempo. 0 problema surge devido ao facto de que tanto a água como o ar fornecidos à câmara de mistura e as condições físicas nos tubos e agulhetas para transporte e ejecção de espuma poderem variar. Em particular, os CAFS podem ser fornecidos com um fluxo de água cujas pressão e caudal podem variar ao longo do tempo, por exemplo quando são usadas bombas de água. Podem ser usados sistemas móveis com fontes de água tais como hidrantes disponíveis no local de intervenção e que podem assim ter características de pressão e de caudal diferentes. Além disso, o comprimento e o diâmetro dos tubos ligados à saída da câmara de mistura, o tipo de agulheta ligada à extremidade do tubo, a extensão de elevação do tubo, o número de tubos ligados à saída da câmara de mistura, entre outros, podem variar e influenciar as condições de trabalho da câmara de mistura e, por esse motivo, a qualidade da espuma. 3 ΡΕ2144676

Por isso, são usados processos e sistemas complexos para equilibrar a pressão da água e a pressão do ar fornecidos à câmara de mistura ou para adaptação da pressão doar quando a pressão da água varia. 0 documento US-A-2004/0177975 revela uns CAFS que compreendem um controlador de sistema para controlo de uma válvula de controlo do fluxo de ar dependendo dos sinais fornecidos por um medidor do fluxo de água e por um medidor do fluxo de ar tendo em vista manter uma razão de fluxo de ar para fluxo de espuma baseada na razão ajustável introduzida pelo utilizador. 0 documento US-A-2006/000177 revela uns CAFS nos quais o ar comprimido é conduzido para o interior por via de um controlador da pressão de ar de uma linha de espuma por via de um controlador da pressão de ar e de uma válvula de controlo do caudal volúmico de ar. Além do mais, a CAF produzida escoa-se por via de um sensor de pressão de espuma e de uma válvula operada electro-pneumaticamente, que forma um circuito de controlo em anel fechado para ajuste da consistência da espuma e consequentemente da qualidade da espuma, para o dispositivo de ejecção de espuma. A água é fornecida ao sistema por via de um controlador de pressão de água é inter misturada com um agente espumífero e um aditivo. A mistura agente-aditivo-água escoa-se por via de uma válvula de controlo do caudal volúmico de água e a linha de espuma na qual o ar comprimido é inserido a parâmetros de pressão e taxa de caudal pré-estabelecidos por via da válvula de 4 ΡΕ2144676 controlo do caudal volúmico de ar. Este documento menciona que a qualidade da espuma do CAF soprada usando um dispositivo de ejecção de espuma depende do caudal e, por isso, do tempo de retenção da espuma na linha de espuma e "ensina" a controlá-la por via da pressão da espuma determinada por um sensor de pressão de espuma usando a válvula operada electro-pneumaticamente (controlo da pressão de espuma).

Todavia, este documento não dá qualquer detalhe da maneira de controlar os diferentes parâmetros, em particular a pressão, caudal volúmico e velocidades/tempo de retenção do ar, água e espuma de modo a assegurar que a câmara de produção de espuma fornece em continuo espuma de boa qualidade para extinção de incêndios. Além do mais, o controlo em anel fechado pode ser complicado de implementar. 0 documento EP-A-1 632 2 72 revela uma CAF para um túnel para tráfico de automóveis e camiões. Este documento não trata do problema da optimização das condições de trabalho da câmara de mistura, mas sim do problema de permitir a injecção da espuma que tenha uma boa qualidade não obstante o facto de a espuma ser transportada ao longo de tubos compridos. Por isso, este documento ensina a ajustar automaticamente a pressão da espuma para uma dada pressão depois da câmara de mistura tendo em vista evitar que a pressão da espuma caia abaixo de um determinado valor no dispositivo de ejecção de espuma e proporcionar por isso uma espuma consistente tendo ainda uma propriedade de extinção 5 ΡΕ2144676 alta. A pressão da espuma depois da câmara de mistura é obtida com uma restrição da secção transversal ajustável do tubo por meio de uma válvula controlada com respeito a um sensor de pressão.

Porém, este documento não trata do problema do controlo dos diferentes parâmetros, em particular a pressão, caudal e velocidades/ tempo de retenção do ar, água e espuma de modo a assegurar que a câmara de produção de espuma fornece em continuo espuma de boa qualidade para extinção de incêndios.

SUMÁRIO DO INVENTO 0 problema do invento é fornecer uma tecnologia melhorada para produção de CAF em continuo, ou mais geralmente espuma de gás comprimido, com uma qualidade alta e constante e que é simples de implementar, nomeadamente com o fim de extinguir incêndios ou para a descontaminação de objectos. 0 objectivo é alcançado com um método tal como definido na reivindicação 1.

Os modos de realização preferidos do método compreendem uma ou mais das seguintes caracteristicas; regulação da pressão da espuma na saida da câmara de produção de espuma para manutenção da pressão da mistura de 6 ΡΕ2144676 espuma na câmara de produção de espuma num valor determinado; fornecimento da possibilidade de ajustar selectivamente o referido valor determinado; a válvula automática é uma válvula de manga flexível; a válvula automática está adaptada para regular a pressão da espuma na saída da câmara de produção de espuma com respeito a uma pressão de ar alvo aplicada à válvula automática; utilização de um regulador de pressão e de um regulador de caudal volúmico para fornecer em contínuo a mistura do agente espumífero e de líquido à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante e a um primeiro caudal volúmico constante; utilização de um regulador de pressão e de um regulador de caudal volúmico para fornecer em contínuo a mistura do agente espumífero e de líquido à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante e a um segundo caudal volúmico constante; ajuste do primeiro caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura de agente espumífero e de líquido na câmara de mistura seja pelo menos 0,3 m/s, e mais preferivelmente pelo menos 2 m/s; - ajuste do primeiro caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura de agente espumífero e de líquido na câmara de mistura não seja superior a 3 m/s; — ajuste do segundo caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura do gás comprimido na câmara de mistura seja pelo menos 0,3 m/s, e mais preferivelmente pelo menos 2 m/s; 7 ΡΕ2144676 ajuste do segundo para fazer com que a velocidade superficial do gás comprimido na câmara de mistura não seja superior a 3 m/s; ajuste do primeiro e segundo caudais volúmicos para fornecer na câmara de mistura uma taxa de velocidade do gás relativa maior que 0,3, de preferência maior que 0,4; e mais preferivelmente maior ou igual a 0,5, mas não maior que 0,95, mais preferivelmente não mais que 0,8 mais vantajosamente não mais que 0,75; ligação de uma extremidade de um tubo à saida da câmara de produção de espuma, sendo a outra extremidade do tubo ligada a um dispositivo de ejecção de espuma, em que a secção transversal hidráulica do tubo é pelo menos igual ou maior que a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma.

De acordo com outro aspecto, o invento propõe um sistema de espuma de gás comprimido, em particular um sistema de espuma de ar comprimido, tal como definido na reivindicação 14.

Os modos de realização preferidos do sistema compreendem uma ou mais das seguintes caracteristicas: um regulador de pressão para fornecimento em continuo da mistura de agente espumifero e de liquido à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante; um regulador de caudal volúmico para fornecimento em continuo da mistura de agente espumifero e de liquido à ΡΕ2144676 câmara de produção de espuma a um primeiro caudal volúmico constante; - um regulador de pressão para fornecimento em continuo dom gás comprimido à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante; - um regulador de caudal volúmico para fornecimento em continuo dom gás comprimido à câmara de produção de espuma a um segundo caudal volúmico constante; a válvula automática é uma válvula de manga flexível; ligação de uma extremidade de um tubo à saída da câmara de produção de espuma, sendo a outra extremidade do tubo ligada a um dispositivo de ejecção de espuma, em que a secção transversal hidráulica do tubo é pelo menos igual ou maior que a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma; o sistema está concebido para implementar o método de acordo com o invento.

No campo do invento tal como previamente definido, o gás comprimido mencionado pode consistir num só gás mas também pode ser uma mistura de diversos gases diferentes tal como o caso do ar. Similarmente, no campo do invento, o líquido mencionado pode consistir num só líquido mas também pode ser uma mistura de diversos líquidos diferentes.

Outras caracteristicas e vantagens do invento aparecerão a partir da descrição que se segue de modos de realização do invento, dados a título de exemplos não limitativos, fazendo referência aos desenhos anexos aqui 9 ΡΕ2144676 listados ulteriormente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 mostra esquematicamente uns CAFS de acordo com um modo de realização do invento. A Fig. 2 mostra esquematicamente uma câmara de produção de espuma adequada para os CAGFS da Fig. 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

De acordo com o invento, o CAF é produzido em continuo pelo fornecimento tanto de água contendo pelo menos um agente espumífero como ar comprimido a uma câmara de produção de espuma tendo uma saída para extracção. A mistura de agente espumífero e de água é fornecida em contínuo à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante e a um primeiro caudal volúmico constante. Similarmente, o ar comprimido é fornecido em contínuo à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante e a uma segundo caudal volúmico constante. Além disso, a pressão na câmara de produção de espuma - que aqui chamaremos ulteriormente pressão de mistura da espuma - é regulada para manter a referida pressão da espuma constante, independentemente da possível pressão menor na(s) linha(s) de transporte de espuma ligadas à saída da câmara de produção de espuma. A mencionada produção em contínuo de espuma e o fornecimento em contínuo de ar comprimido e da mistura de agente espumífero e de água diz respeito ao caso no qual os CAFS em uso, isto é em 10 ΡΕ2144676 particular quando o dispositivo de injecção de espuma tal como uma agulheta disposta na extremidade de um tubo ligado à saída da câmara de produção de espuma é aberto. Uma vez que será entendido que a regulação de pressão mencionada para manutenção da pressão de mistura da espuma na constante na câmara de produção de espuma não envolve necessariamente que a pressão seja a mesma em qualquer local através da câmara de produção de espuma. Na verdade, as diferentes partes da câmara de produção de espuma podem causar a mesma perda de pressão e como resultado a pressão pode diferir um pouco de um local para outro na câmara de produção de espuma. Deve ser entendido em vez disso, que como consequência da mencionada regulação de pressão, a pressão não varia substancialmente ao longo do tempo quando se considera um dado local na câmara de produção de espuma.

Como uma consequência, o ar comprimido e a mistura de agente espumífero e de água escoa-se através da câmara de mistura com cada tendo um caudal volúmico constante e uma velocidade de escoamento constante, independentemente nomeadamente da variação de pressão que pode ocorrer no(s) tubo(s) para transporta da espuma da câmara de produção de espuma para os dispositivos de ejecção de espuma. Como resultado, a espuma é expelida em contínuo pela câmara de produção de espuma com uma qualidade constante. Além disso, não há necessidade de equilibrar a pressão e o caudal volúmico do ar comprimido e da mistura de agente espumífero e agua. 11 ΡΕ2144676 A Fig. 1 mostra um CAFS de acordo com um modo de realização preferido do invento. 0 CAFS compreende uma câmara de produção de espuma 5 fornecida em contínuo com uma mistura de água e de pelo menos um agente espumífero por via do regulador de pressão 2 e de um regulador do caudal volúmico 4. 0 agente espumífero pode ser de qualquer tipo adequado para a extinção de incêndios. A câmara de produção de espuma 5 é também fornecida em contínuo com ar comprimido por via de um regulador de pressão 1 e de um regulador do caudal volúmico 3. Os reguladores de pressão 1, 2 e os reguladores do caudal volúmico 3, 4 são dotados com um objectivo de fornecer a câmara de produção de espuma 5 com pressão e caudais volúmicos de ar e da mistura de agente espumífero e água constantes, não obstante as possíveis mudanças na fonte de ar e/ou na fonte de água. A câmara de produção de espuma 5 mistura o ar comprimido entrado e a mistura de agente espumífero e água para produzir espuma. A câmara de produção de espuma 5 pode ser de qualquer tipo conhecido. De preferência, a câmara de produção de espuma 5 é uma câmara de mistura estática. A água pode ser fornecida a partir de qualquer fonte de água adequada (não representada) tal como uma bomba de incêndios, um hidrante, ou uma rede de abastecimento de água fixa num edifício ou num túnel. 0 ar comprimido pode ser classicamente fornecido por um compressor. 0 agente espumífero é adicionado em contínuo e de maneira homogénea à água numa quantidade apropriada por qualquer técnica apropriada tal com a que +é descr4ita, por exemplo, no 12 ΡΕ2144676 documento WO 2006/000177. A quantidade de agente espumífero adicionado à água é usualmente menor que 1% do volume total da mistura de água e agente espumífero. A saída da câmara de produção de espuma 5 está ligada a um tubo 8 para transporte da espuma. Um dispositivo de ejecção de espuma 9 tal como uma agulheta está ligado à extremidade do tubo 8. O tubo 8 pode ser rígido ou flexível de acordo com o uso pretendido. Um arranjo de regulação de pressão 6, 7 está situado no tubo 8 na saída da câmara de produção de espuma 5. O arranjo de regulação de pressão 6, 7 está adaptado Para manter uma pressão constante na saída da câmara de produção de espuma 5 e como resultado mantém também a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma 5 constante. Assim, a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma 5 não varia devido à condição subsequente do tubo 8 e do dispositivo de ejecção de espuma. A pressão da espuma na câmara de produção de espuma 5 é mantida a uma pressão que é ajustada inferior à pressão da mistura do agente espumífero e água e de ar comprimido nas saídas dos reguladores de pressão 1 e 2. A manutenção da pressão da mistura de espuma constante na câmara de produção de espuma 5 torna possível produzir espuma em contínuo com parâmetros de trabalho controlados de maneira precisa na câmara de produção de espuma e que são estáveis ao longo do tempo. Como resultado, a espuma pode ser produzida em contínuo com uma qualidade 13 ΡΕ2144676 constante. Foi observado que este resultado é alcançado devido a o facto de que os caudais de ar e da mistura de agente espumifero e água que são determinados pelos reguladores de caudal volúmico 3 e 4 ajustados para valores dados são actualmente influenciados pela diferença de pressão entre a entrada e a saida dos reguladores de caudal volúmico 3 e 4. 0 facto de manter a pressão da mistura de espuma constante na câmara de produção de espuma 5 em combinação com os reguladores de pressão 1 e 2 faz com que as diferenças de pressão nos reguladores de caudal volúmico 3 e 4 se mantenham constantes. Como uma consequência, os caudais actuais de ar e da mistura do agente espumifero e água fornecidos à câmara de produção de espuma 5 são também constantes.

Os reguladores de pressão 1 e 2 podem ser válvulas limitadoras de pressão, nomeadamente do tipo disponível no mercado. Os reguladores de caudal volúmico 3 e 4 podem ser válvulas de regulação de caudal volúmico, nomeadamente do tipo disponível no mercado.

Além disso, o arranjo de regulação de pressão 6, 7 compreende uma válvula automática 6, nomeadamente tal como as disponíveis no mercado. Neste caso, o grau de abertura do caminho de escoamento através da válvula 6 é determinado pela contra pressão da espuma no tubo 8 e no dispositivo de ejecção de espuma 9 em conjunção com a pressão alvo da válvula 6 .

Como resultado, nao há necessidade de sensores de 14 ΡΕ2144676 pressão e de meios de controlo tais como um PLC ou um circuito electrónico com um micro controlador para alcançar uma pressão de espuma constante. Por outras palavras, a válvula automática proporciona uma implementação muito simples e barata. A válvula automática 6 é, de preferência, ajustável. Por outras palavras, é possível ajustar selectivamente a válvula automática 6 para uma certa pressão alvo de acordo com a razão água-ar desejada. E, como uma consequência, a válvula automática 6 regula a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma 5 de modo a igualar a pressão alvo. Como uma consequência, é possível mudar a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma 5 e, por isso, ajustar a velocidade de escoamento.

Num modo de realização preferido mostrado na Fig. 1, a pressão alvo é fornecida pneumaticamente à válvula automática 6. A pressão alvo pode ser fornecida por via de uma válvula de controlo de pressão 7 ligada à fonte de ar comprimido usada para alimentar a câmara de produção de espuma. Alternativamente, a pressão alvo pode ser aplicada à válvula automática 6 hidraulicamente, electro-hidraulicamente, ou electro-pneumaticamente. A válvula automática 6 pode também ser preparada para ajustar a pressão alvo mecanicamente. É vantajoso que a válvula automática 6 seja uma válvula de manga flexível (também chamada válvula de câmara 15 ΡΕ2144676 de ar As válvulas de manga flexível são conhecidas da técnica. Tipicamente, uma válvula de manga flexível é uma válvula de passagem integral na qual o elemento de válvula consiste numa manga flexível que é distorcida para controlar o escoamento do fluido. Em funcionamento, a válvula automática não afecta adversamente as bolhas na espuma produzida pela câmara de produção de espuma 5 mesmo quando o grau de abertura da válvula varia por exemplo como uma consequência das condições de variação no tubo 8 e no dispositivo de ejecção de espuma 9. Certamente, a válvula automática fornece uma variação suave - isto é, flexível - da secção transversal através da válvula. Além disso, a trajectória do escoamento na válvula de manga flexível é definida por superfícies suaves. Como resultado, as bolhas podem passar suavemente através da válvula sem serem afectadas adversamente ou destruídas como pode ocorrer com válvulas que tenham arestas agudas na trajectória do escoamento.

Os reguladores de pressão 1 e 2 e os reguladores de caudal volúmico 3 e 4 podem ser respectivamente omitidos no caso de a fonte de ar e/ou a fonte de água fornecerem, cada uma delas, o fluxo correspondente coma pressão e o caudal volúmico requeridos.

Para fornecer uma espuma de boa qualidade e feita de maneira homogénea de bolhas minúsculas por exemplo com um diâmetro equivalente médio de 0,5 a 1 mm, a velocidade da mistura de agente espumífero e água que se escoa na câmara de 16 ΡΕ2144676 produção de espuma 5 é, de preferência, pelo menos 0,3 m/s, mas mais preferivelmente de pelo menos 2 m/s. Porém, é preferivel que a sua velocidade não seja superior a 3 m/s. Similarmente, a velocidade do fluxo de ar comprimido na câmara de produção de espuma 5 é, de preferência, pelo menos 0,3 m/s, mas mais preferivelmente de pelo menos 2 m/s. Porém, é preferivel que a sua velocidade também não seja superior a 3 m/ s.

As velocidades mencionadas não são entendidas como velocidades actuais, mas correspondem às chamadas velocidades superficiais que são calculadas como se segue: (1)

Var=VFRar/S V água-VF^água /s (2) em que:

Var. velocidade do fluxo de ar comprimido na câmara de produção de espuma 5, também chamada velocidade superficial do ar na câmara de produção de espuma 5; VFRar: caudal volúmico do ar comprimido na entrada da câmara de produção de espuma 5;

Vagua: velocidade da mistura de agente espumífero e de água na câmara de produção de espuma 5 também chamada velocidade superficial desta mistura na câmara de produção de 17 ΡΕ2144676 espuma 5; VFRágua: caudal volúmico da mistura de agente espumífero e de água na entrada na câmara de produção de espuma 5; S: secção transversal hidráulica na câmara de produção de espuma 5.

Entender-se-á que estas velocidades superficiais são calculadas para um fluxo entrado como se outro fluxo de entrada não fosse fornecido à câmara de produção de espuma 5. É também preferível que a taxa de velocidade do ar relativa na entrada da câmara de produção de espuma 5 seja maior que 0,3, mais preferivelmente maior ou igual a 0,4. Porém, a taxa de velocidade do ar relativa é preferivelmente não mais que 0,95 mais preferivelmente não mais que 0,8 e ainda mais preferivelmente não mais que 0,75. 0 valor mais preferido da taxa de velocidade do ar relativa é 0,5.

Esta taxa de velocidade do ar relativa 'R' é a razão entre do ar comprimido e a soma da velocidade superficial do ar comprimido e a velocidade superficial da mistura do agente espumífero e água, sendo estas velocidades superficiais as que são anteriormente calculadas pelas fórmulas (1) e (2), isto é, R é calculado como se segue: R=v„/ (vartvágua) 18 ΡΕ2144676 em que Var e Vágua são respectivamente os obtidos com as fórmulas (1) e (2) anteriormente mencionadas.

Embora pretendendo não ser limitado por qualquer teoria, uma explanação para isso pode ser se a taxa de velocidade do ar relativa tem um valor para além destes limites, os efeitos de deslizamento entre o ar comprimido e a mistura do agente espumífero e de água ocorrem numa extensão tal que eles não se misturam correctamente na câmara de produção de espuma 5 que como resultado produz espuma de qualidade pobre ou mesmo não produz qualquer espuma.

As condições mencionadas podem ser encontradas pela definição adequada da secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma 5 em combinação com os caudais de ar comprimido e da mistura do agente espumífero e de água na entrada da câmara de produção de espuma 5 que são ajustados por meio de reguladores de caudal volúmico 3 e 4 sob ajustes dados de reguladores de pressão 1 e 2 e do arranjo de regulação de pressão 6, 7.

Para a mesma secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma 5 e para o mesmo caudal volúmico de ar comprimido fornecido na entrada da câmara de produção de espuma 5, é possível produzir espuma diferente do valor preferido da taxa de velocidade do ar relativa sem que a velocidade do ar e a velocidade da mistura do agente espumífero e de água saiam de limites definidos, pela redução do caudal volúmico fornecido à câmara de produção de espuma 19 ΡΕ2144676 5. Não obstante, é preferível não diminuir o caudal volúmico de água de modo a alcançar uma velocidade superficial da mistura de água e de agente espumífero na câmara de produção de espuma 5 abaixo de 0,3 m/s tal como já mencionado. Como uma consequência, a espuma produzida é mais ou menos húmida ou seca de acordo com o ajustamento. Uma razão adequada do caudal volúmico da mistura de agente espumífero e de água (considerada a 10° C) em relação ao caudal volúmico de ar considerado à pressão atmosférica (considerado a 0o C) ulteriormente chamada razao água ar - para extinção de incêndios é 1:7. Mas esta razão pode ser mudada, de preferência dentro do intervalo de 1:5 até 1:21 nomeadamente por meio da mudança mencionada nos ajustes. O CAFS pode ser concebido para fornecer ao utilizador a possibilidade de mudar esta razão selectivamente com um dispositivo de controlo, o CAFS mudando de acordo com a pressão da espuma e o caudal da mistura de agente espumífero e de água por mudança do ajuste do regulador de caudal volúmico e do arranjo de regulação de pressão 6, 7.

Compreender-se3-á que a pressão da espuma na saída da câmara de produção de espuma 5 é maior do que a pressão da espuma na entrada do dispositivo de ejecção de espuma 9. Essa diferença de pressão permite que a espuma seja transportada através do tubo 8. Esta diferença de pressão provoca uma expansão provoca uma expansão da espuma no tubo 8. Foi observado que, quando a velocidade da espuma se torna muito alta, as bolhas de espuma são destruídas devido a atrito externo e interno assim como a forças de corte. Para evitar 20 ΡΕ2144676 este efeito prejudicial, foi observado que pode ser escolhida uma secção transversal óptima do tubo 8 tendo em consideração o caudal volúmico e a pressão na extremidade do tubo 8 (e do dispositivo de ejecção de espuma 9). Em particular, foi observado que é preferível escolher uma secção transversal do tubo 8 pelo menos igual ou maior que a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma 5. A Fig. 2 ilustra uma estrutura vantajosa para a câmara de produção de espuma 5 que fornece um excelente desempenho na produção de espuma. A câmara de produção de espuma tem a forma de uma conduta com portas de entrada 10, 11 e uma porta de saída 12. A secção transversal da câmara de produção de espuma 5 pode ser circular com um dado diâmetro D-MK tal como num tubo. Alternativamente, a secção transversal pode ter uma forma diferente tal como um, triângulo ou um polígono. A câmara de produção de espuma 5 é concebida com uma secção transversal de modo que as velocidades superficiais do ar e da mistura de agente espumífero e de água se mantenham dentro dos limites anteriormente mencionados; ver fórmula (1) e (2) acima referidas. A porta de entrada 10 é concebida para estar ligada a um tubo para alimentar a câmara de produção de espuma 5 com a mistura de agente espumífero e de água ou, alternativamente, com uma mistura de agente espumífero e de outro líquido. Se usada no modo de realização da Fig. 1, a porta de entrada 10 está ligada a um regulador de caudal 21 ΡΕ2144676 volúmico de água 4. A porta de entrada 10 tem, de preferência, uma secção transversal idêntica à da câmara de produção de espuma 5. A porta de entrada 11 é concebida para estar ligada a um tubo para alimentar a câmara de produção de espuma 5 com ar comprimido ou outro gás adequado de acordo com o uso pretendido da espuma. Se usada no modo de realização da Fig. 1, a porta de entrada 11 está ligada a um regulador de caudal volúmico de ar 3. A porta de entrada 11 estende-se para o interior da câmara de produção de espuma 5 com uma agulheta 13. A agulheta 13 está, de preferência, localizada centralmente na secção transversal da câmara de produção de espuma 5. A porta de saida 12 é concebida para estar ligada a um tubo que transporta a espuma para um dispositivo de ejecção de espuma. Se usada no modo de realização da Fig. 1, a porta de saida 12 está ligada a um tubo 8 mesmo antes do arranjo de regulação de pressão 6, 7. A porta de saida 12 tem, de preferência, a mesma secção transversal que a câmara de produção de espuma 5. A câmara de produção de espuma 5 compreende um primeiro crivo 14 que se estende através de toda a secção transversal da câmara de produção de espuma 5 a uma distância a-D-S a jusante dos furos de saida da agulheta 13. De preferência, compreende um segundo crivo 15 que se estende através de toda a secção transversal da câmara de produção de 22 ΡΕ2144676 espuma 5 a uma distância a-S-S do primeiro crivo 14. A distância a-S-S entre os crivos 14, 15 é, de preferência, escolhida no intervalo de 10 a 30 vezes e mais preferivelmente no intervalo de 15 a 25 vezes a dimensão da malha dos crivos 14, 15 e mais vantajosamente igual a 20 vezes a dimensão malha dos crivos 14, 15, sendo mencionado que a dimensão da malha é o diâmetro da malha homólogo (equivalente) hidráulico. No caso da dimensão da malha do crivo 15 ser diferente da dimensão da malha do crivo 14 então os intervalos prévios de 10 a 30 vezes e de 15 a 25 vezes assim como o valor vantajoso de 20 vezes são calculados com respeito a uma dimensão da malha do primeiro crivo no sentido do escoamento do fluido, isto é, o crivo do lado das portas de entrada 10, 11 que é o crivo 14 na Fig. 1. Além disso, a dimensão da malha a ser considerada é uma dimensão da malha média no caso de todas as malhas de um crivo não terem a mesma dimensão. A distância a-S-S é medida entre o bordo da secção da secção de crivagem do primeiro crivo e o bordo da secção da secção de crivagem do segundo crivo - tal como é mostrado na Fig. 2 - qualquer que seja a forma ou comprimento da secção transversal dos crivos 14, 15 A distância a-D-S está preferivelmente num intervalo que vai desde zero até metade do diâmetro hidráulico (equivalente) d-MK da conduta 5.

Os crivos 13, 14 podem ter uma dimensão do furo ou da malha diferente. Mas é vantajoso para eles terem a mesma dimensão da malha ou do furo. Na verdade, ensaios mostraram 23 ΡΕ2144676 que quando se usam crivos com a mesma dimensão da malha ou do furo, as bolhas de espuma geradas após sopragem da agulheta 9 foram mais homogéneas e o intervalo de dimensões das bolhas da espuma expandida menor que quando se foram usados crivos com dimensões diferentes das malhas ou furos.

As malhas ou furos dos crivos são definidos tendo em consideração a dimensão das bolhas de espuma a serem produzidas. Em particular, é preferível escolher o diâmetro da malha homólogo hidráulico (equivalente) menor do que o diâmetro equivalente médio das bolhas na espuma expandida a ser produzida. Por espuma expandida, é para ser entendida a espuma ejectada a partir do dispositivo de ejecção de espuma 9. Se os crivos têm uma dimensão de malha diferente uns em relação aos outros, o diâmetro da malha homólogo (equivalente) hidráulico preferido mencionado aplica-se, de preferência, ao último crivo de acordo com o sentido do escoamento, isto é, ao crivo 15 no modo de realização descrito. Geralmente, é vantajoso definir a dimensão da malha dos crivos para obter um diâmetro equivalente médio para as bolhas na espuma expandida no intervalo de 0,5 a 1 mm, especialmente quando usados em aplicações de extinção de incêndios. Foi determinado que a dimensão de malha preferida pode ser determinada como se segue:

Dmesh - em que: ΡΕ2144676 - 24 -

Dmesh · dimensão da malha d: diâmetro homólogo hidráulico das bolhas expandidas; e k: é um factor que vai de 2 a 11 dependendo dos parâmetros do processo, especialmente da razão água-ar e da pressão da mistura na câmara de produção de espuma 5.

Assim, a dimensão da malha de cada uma dos crivos 14, 15 é escolhida, de preferência, no intervalo de 0,13 a 0,5 mm para fornecer bolhas na espuma expandida no intervalo de 0,5 a 1 mm.

Os crivos 13, 14 podem ter formas de secção transversal diferentes tal como a forma de um "chapéu", de uma pirâmide, de um segmento esférico, de um cone ou de um cone truncado. Todavia, é preferido que a secção transversal livre de cada crivo 13, 14 seja pelo menos igual à secção transversal hidráulica da conduta mencionada que forma a parede circundante da câmara de produção de espuma 5. Isto porque, devido ao facto de que o ajuste dos caudais é feito de acordo com os intervalos preferidos de velocidades superficiais do ar comprimido e da mistura de água e agente espumifero. Similarmente, é também desejado ajustar a "taxa de velocidade do ar" dentro de um certo intervalo. Na medida em que a secção transversal livre dos crivos não é menor que a secção transversal da conduta, não resulta numa mudança destes parâmetros. Além disso, a perda de pressão do fluxo através dos crivos mantém-se muito pequena. 25 ΡΕ2144676

Podem ser usados diferentes tipos de agulheta para a agulheta 13. Vantajosamente, a agulheta 13 é concebida com uma série de furos radiais 16 para injecção de ar na câmara de produção de espuma 5 perpendicularmente à mistura de agente espumífero e fluxo de água tendo em vista proporcionar uma distribuição regular de ar no interior da câmara de produção de espuma 5. 0 invento tem sido descrito fazendo referência a modos de realização preferidos. Porém, são possíveis muitas variações dentro do âmbito do invento. É para ser entendido que o CAFS de acordo com o invento pode ser usado para outros fins que não a extinção de incêndios. Por exemplo, pode ser usado para descontaminação de objectos. Evidentemente, é escolhido um agente espumífero apropriado de acordo com o uso pretendido. Embora os fluidos mencionados no modo de realização descrito tenham sido ar e água, o invento não está limitado a estes fluidos. Dependendo do uso pretendido para a espuma produzida, o ar pode ser substituído por outro gás ou por uma mistura de gases com um ou diversos outros gases. Similarmente, a água pode ser substituída por outro líquido ou por uma mistura de diversos líquidos ou alternativamente a água pode ser misturada com um ou diversos outros líquidos. Nesse caso, a descrição anteriormente feita em relação a ar e água aplica-se mutatis mutandis. Em particular, as condições 26 ΡΕ2144676 e na taxa mutandis. mencionadas nas velocidades superficiais Var e VágUa de velocidade do ar relativa JR' aplicam-se mutatis

Lisboa, 26 de Novembro de 2012

Claims

ΡΕ2144676 1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para produzir continuamente espuma a gás comprimido, nomeadamente espuma a ar comprimido, especialmente para extinção de incêndios ou para descontaminação, pelo fornecimento tanto de gás comprimido, de preferência ar comprimido, como de uma mistura de liquido, de preferência água e de pelo menos um agente espumífero a uma câmara de produção de espuma (5) tendo uma saida para a extracção de espuma, compreendendo as etapas de: fornecimento em continuo da mistura de agente espumífero e líquido à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante e a um primeiro caudal volúmico constante; - fornecimento em contínuo do gás comprimido à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante e um segundo caudal volúmico constante; - regulação da pressão da espuma na saída da câmara de produção de espuma para manter a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma constante; e caracterizado pelo facto de que a pressão da espuma é regulada pelo uso de uma válvula automática (6) ligada à saída da câmara de produção de espuma.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda: -regulação da pressão da espuma na saída da câmara de 2 ΡΕ2144676 produção de espuma para manter a pressão da mistura de espuma na câmara de produção de espuma num valor determinado.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, compreendendo ainda: -fornecimento da possibilidade de ajustar selectivamente o referido valor determinado.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a válvula automática é uma válvula de manga flexível.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a válvula automática está adaptada para regular a pressão da espuma na saída da câmara de produção de espuma em relação a uma pressão de gás alvo aplicada à válvula automática.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, utilizando um regulador de pressão (2) e um regulador de caudal volúmico (4) para fornecimento em contínuo da mistura de agente espumífero e de líquido à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante e a um primeiro caudal volúmico constante.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, usando um regulador de pressão (1) e um regulador de caudal volúmico (3) para fornecimento em 3 ΡΕ2144676 contínuo do gás comprimido à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante e a um segundo caudal volúmico constante.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, compreendendo a etapa de: -ajuste do primeiro caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura de agente espumífero e de liquido na câmara de produção de espuma seja pelo menos 0,3 m/s, e mais preferivelmente pelo menos 2 m/s.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, compreendendo a etapa de: -ajuste do primeiro caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura de agente espumífero e de líquido na câmara de mistura não seja superior a 3 m/s.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, compreendendo a etapa de: -ajuste do segundo caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura do gás comprimido na câmara de mistura seja pelo menos 0,3 m/s, e mais preferivelmente pelo menos 2 m/s.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, compreendendo a etapa de: 4 ΡΕ2144676 -ajuste do segundo caudal volúmico para fazer com que a velocidade superficial da mistura do gás comprimido na câmara de mistura não seja superior a 3 m/s.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, compreendendo a etapa de: -ajuste do primeiro e segundo caudais volúmicos para proporcionar na câmara de mistura uma taxa de velocidade do gás relativa maior que 0,3, mais preferivelmente maior ou igual a 0,4, ainda mais preferivelmente maior ou igual a 0,5, mas não mais que 0,95, mais preferivelmente não mais do que 0,8 e mais vantajosamente não superior a 0,75, em que a taxa de velocidade do gás relativa, indicada por R, é calculada com a seguinte fórmula: R”Vgás/ (Vgás+Vifquido) em que VgáS e Vlíquido sao calculados com as seguintes fórmulas: Vgás-^ ^'^gás / S Vifquido—VFRiíquído/ S em que: VFRgás é o segundo caudal volúmico constante, VFRuquido é o primeiro caudal volúmico constante, e 5 ΡΕ2144676 S é a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, compreendendo a etapa de: -ligação de uma extremidade de um tubo (8) à saída da câmara de produção de espuma, sendo a outra extremidade do tubo ligada a um dispositivo de ejecção de espuma (9), em que a secção transversal hidráulica do tubo é pelo menos igual ou maior que a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma.
14. Sistema de espuma de gás comprimido, de preferência um sistema de espuma de ar comprimido, compreendendo: -uma câmara de produção de espuma (5) tendo: • uma primeira porta de entrada (11) para fornecimento de gás comprimido, de preferência ar comprimido, à câmara de produção de espuma, • uma segunda porta de entrada (10) para fornecimento de uma mistura de líquido, de preferência água, e pelo menos um agente espumífero à câmara de produção de espuma, e • uma porta de saída (12) para saída da espuma; e 6 ΡΕ2144676 -um arranjo de regulação de pressão (6, 7) ligado à porta de saída (12) para manutenção da pressão de espuma constante na saída da câmara de produção de espuma, caracterizado pelo facto de que o arranjo de regulação de pressão compreende uma válvula automática (6).
15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, compreendendo ainda um regulador de pressão (2) e um regulador de caudal volúmico (4) para fornecimento em contínuo da mistura de agente espumífero e de líquido à câmara de produção de espuma a uma primeira pressão constante e a um primeiro caudal volúmico constante.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 14 ou 15, compreendendo ainda um regulador de pressão (1) e um regulador de caudal volúmico (3) para fornecimento em contínuo do gás comprimido à câmara de produção de espuma a uma segunda pressão constante e a um segundo caudal volúmico constante.
17. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, em que a válvula automática ( 6) é uma válvula de manga flexível.
18. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, compreendendo ainda um tubo (8) ligado à saída da câmara de produção de espuma, sendo a outra extremidade do tubo ligada a um dispositivo de ejecção de espuma (9), em que a secção transversal hidráulica do tubo é 7 ΡΕ2144676 pelo menos igual ou maior que a secção transversal hidráulica da câmara de produção de espuma.
19. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, concebido para implementar o método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13. Lisboa, 26 de Novembro de 2012