PT87097B

PT87097B - Metodo e dispositivo para suprimir explosoes e fogos

Info

Publication number: PT87097B
Application number: PT87097A
Authority: PT
Original assignee: Connell Michael Oliver O
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1995-06-30
Also published as: IN172603B; US5069291A; KR880010795A; IS3323A7; FI89009C; CA1317852C; EP0288164A2; DE3850438T2; NO177627C; BR8801358A; ATE107867T1; FI881436A; AR243393A1; GB2202440B; DK168588A; NO881355L; EP0288164B2; NO881355D0; DE3850438D1; FI89009B

Description

A invenção refere-se a um dispositivo para suprimir, extinguir ou inibir explosões e incêndios numa determinada área.

termo recinto fechado, tal como é usado nesta memória descritiva, refere-se a quaisquer áreas limitadas, tais como: uma conduta, uma cavidade, um recipiente, um secador atomizador, uma centrifugadora, um silo, leitos de purificadores, um porão de um navio, uma transportadora, um depósito, casas de bombas, ou quaisquer áreas similares, abertas ou fechadas, que estejam submetidas a qualquer pressão (i.e. acima ou abaixo da pressão atmosférica) ou temperatura (i.e. acima ou abaixo da temperatura ambiente).

Vários dispositivos poderão eventualmente ser empregues para conter ou suprimir explosões de pó em vasos, tais como: secadores, centrifugadoras, nas conexões das condutas, leitos dos fluidificadores e silos de pó em instalações de secagem de leite. Todos os dispositivos de supressão operam tendo como princípio de que uma explosão nao é instantânea, mas ocorre durante um intervalo de tempo mensurável, na ordem de 40 a 400 milisegundos, para exercer uma função destrutiva. Durante a primeira fase, a velocidade de aumento de pressão é baixa, a pressão máxima atinge aproximadamente 1,5 psi.. Seguidamente, a velocidade do aumento de pressão eleva-se rapidamente, gerando uma pressão máxima de 100 psi., numa segunda fase. À duração das fases de aumento de velocidade da pressão depende do tamanho e geometria do recinto fechado, onde o incêndio ocorre.Reconhece-se, geralmente, que a pressão adequada de uma explosão (incêndio) de ignição inicial, deve ser suprimida e extinta em períodos na ordem dos 10 a 200 milisegundos. Para satisfazer este requisito, o tempo de resposta dos dispositivos de supressão convencional devem ser muito reduzidos. Na generalidade, os dispositivos de supressão convencionais, compreendem um detector para determinar um aumento de pressão causada por um incêndio num período antecipado de baixa pres são de aproximadamente 0,5 psi.. Quando as condições de incêndio ocorrem num recinto fechado, um sistema de controlo

ι emite um sinal para fracturar um diafragma, libertando um . i [ material supressivo de incêndios (que se encontra dentro do li recipiente de carga de supressão) no recinto fechado. Tais sistemas de supressão interrompem a transferência de calor, quebrando a cadeia de combustão e precavendo rapidamente

I um aumento de pressão.

i ! Commumente usam-se três supressivos, que são: cloro brometano (Halon 1011), fosfato de monoamónio em pó seco

I (ΜΑΤ) e água.

i Foi defendido por Moore, no Chemical Engineer, No' vembro de 1986 e Dezembro de 1984, que HALON 1011, pó MAP e água, são eficientes na supressão de incêndios. A eficiência destes três supressivos dependem, no entanto, da natureza das explosões. HALON e MAP podem contaminar os recipien tes nos quais são introduzidos, e esta é uma desvantagem considerável, principalmente na indústria alimentar. Os supressores convencionais de água têm um período reduzido de eficácia e o seu uso envolve um enorme risco de re-ignição.

Alguns comentários similares apelam para a extinção do fogo em qualquer área. ”Fogo, nesta descrição, refere-se a uma chama frontal movendo-se a qualquer velocidade e não se limita à explosão em si; caracteriza-se pelo facto de se propagar rapidamente. A distinção entre os termos incêndio e explosão não se define claramente e, no contexto abaixo, as expressões podem ser trocadas reciprocamente quando lida esta especificação.

Existe, por isso, uma necessidade de um método melhorado e dispositivos de supressão, extinção ou inibição de incêndio ou explosão.

Esta invenção tem como objectivo desenvolver tal método e dispositivo melhorado.

De acordo com a invenção, é desenvolvido um dispo- 4 -

sitivo melhorado para supressão, extinção ou inibição de um incêndio ou explosão numa determinada área, compreendendo um reservatório de água sob pressão e aquecedores para aquecer a água, tendo o reservatório uma saída que é fechada por uma válvula, que se abre em resposta a condições de incêndio ou explosão, que ocorrem numa determinada área, para introduzir água quente sob pressão proveniente do reserva'! tório na água a uma pressão maior que a existente nesta, lí formando uma parte da agua uma nuvem de vapor, por introdu'j ção na área e vaporizando-se a outra parte da água como vapor de água por entrada na área de menor pressão para supriI mir, extinguir ou inibir um incêndio ou uma explosão.

Uma vantagem do uso da água quente sob pressão é !

que adicionada às já provadas características supressivas ;; da nuvem de vapor de água, que variando a pressão desde a I pressão unitaria de trabalho à pressão atmosférica, obtemi -se uma velocidade adicional, e consequentemente o tempo i de reacção na supressão de explosões ou extinção de incên; dios é muito rápido.

Entretanto as gotícuias de água e o vapor de água, inibem a re-ignição de uma explosão secundária e o incêndio secundário. Além disso, sendo um material supressivo de fácil obtenção e facilmente carregável num reservatório, será consideravelmente mais económico do que os sistemas de supressores existentes, sendo além de tudo mais uma substância que não coloca o recinto sob riscos de contaminação, corrosão ou tóxicos.

Um outro aspecto particular tornando a instalação da invenção preferível é que o depósito tem como objectivo suprimir uma explosão num recinto fechado. 0 dispositivo compreende um reservatório para água sob pressão, o qual tem uma saída para o recinto fechado que é fechada por meio de uma válvula em resposta a condições de explosão que ocor-

rem no recinto fechado para introduzir água quente sob pressão proveniente do reservatório para dentro do recinto fechado, formando uma parte da água gotículas de água por introdução no recinto fechado para suprimir uma frente de propagação de chama e transformando-se outra parte da água em vapor de água por entrada para o recinto de menor porção, reduzindo o vapor de água e a nuvem condensada a concentração de oxigénio e inibindo as partículas e transmissão de calor no recinto fechado para inibir a explosão.

Uma realização desta invenção é um reservatório compreendendo uma saída por tubagem de água para o recinto fechado, esta saída compreende preferivelmente uma canalização por anel que se alonga substancialmente em volta do recinto fechado, e tendo uma pluralidade de saídas para o recinto fechado. Os aquecedores compreendem meios para aquecer o tubo, tais como, um aquecedor com vapor de água ou eléctrico ou com ar quente.

Uma outra realização desta invenção, é o reservatório compreender um recipiente sob pressão. Neste caso os aquecedores compreendem um elemento de aquecimento por energia eléctrica. Em alternativa, os aquecedores podem compreender uma serpentina de aquecimento através da qual passa vapor de água para aquecer o recipiente de água sob pressão.

Uma outra realização da invenção é o facto da válvula de saída compreender um diafragma.

Uma realização particularmente preferida da invenção é o diafragma compreender um diafragma de pressão diferencial que tem dois diafragmas distorcidos um do outro que definem entre si um espaço sob pressão que é aliviado para permitir o rompimento dos diafragmas em resposta a condições pré-estabelecidas. A pressão diferencial mantida no espaço de uma válvula solenoide em resposta a condições de explosão que ocorram num recinto fechado e que comunica com

o diafragma.

Numa outra realização da invenção proporcionam-se meios para minimizar o espaço entre diafragmas, que pode ser submetido a pressão com um fluído incompressível tal como água ou um líquido inerte de elevado ponto de ebulição i tal como glicol, podendo eventualmente o espaço ser parciali mente cheio com um calço que é injectado do diafragma por > rebentamento. 0 calço é de preferência um material inerte ! ou um material solúvel em água.

I , Uma outra característica da invenção: o dispositivo compreende meios para detectar condições de explosão num recinto fechado e meios de controlo para rebentar o diafragme.

l de pressão diferencial e libertar uma carga de água quente j sob pressão para o recinto fechado, em resposta a activação j do detector de condições de explosão.

detector de condições de explosão, compreende um I detector de pressão da membrana, um transductor de pressão, um tubo detector em forma de U, um sensor de calor ou um de- i

i tector de infra-vermelhos.

i

I i jl Um outro aspecto relevante da invenção é o facto ίί |l de servir para extinguir um incêndio numa área e de o dispositivo compreender um reservatório para água quente sob pres são e meios de aquecimento para aquecer a água, o qual tem uma saída fechada por uma válvula que se abre em resposta a um incêndio na área, a fim de introduzir água quente sob pressão na referida área a uma pressão maior do que a aí reinante, formando uma parte da água gotículas por introdução na mencionada área e vaporizando-se a outra parte da água por entrada na área de menor pressão para extinguir ou inibir o incêndio.

Ainda outra característica deste aspecto da invenção, é o facto do reservatório incluir um vaso sob pressão que contém água quente sob pressão, o reservatório tem saídas

para descargas de água quente sob pressão no recinto, as quais são fechadas por uma válvula que se abre quando ocorre um incêndio nessa área. De preferência a saída inclui uma tubagem que se prolonga em volta ou ao longo de pelo menos uma parte da área, tendo a tubagem uma pluralidade de saídas para essa área.

Uma outra característica da invenção, o reservatório inclui uma tubagem com uma pluralidade de saídas para o recinto, os meios de aquecimento compreendem um aquecedor com vapor de água, ou eléctrico ou de ar quente. As válvulas serão de preferência válvulas de solenoide. |

Outra característica da invenção incrementa um método de supressão, extinção ou inibição de um incêndio ou de uma explosão numa área, compreendendo uma faee de introdução de uma carga de água quente sob pressão nessa área a uma pressão maior do que a aí reinante, então, a porção de água em gotículas permanecendo sob a forma de,nuvem de vapor por entrada na área de menor pressão suprime, extingue ou inibe um incêndio ou explosão secundários.

Ainda um outro aspecto da invenção incrementa um método para a supressão de explosões num recinto fechado, compreendendo a fase de introdução de uma carga de água quen te sob pressão no recinto fechado a uma pressão maior do que a existente na área, assim, a porção de água em gotículas permanecendo sob a forma de nuvem de vapor em suspensão por entrada na área suprime a frente de propagação da chama da deflagração e o vapor de água e a nuvem condensada por entrada na área de menor pressão do recinto fechado reduzem a concentração de oxigénio na atmosfera do recinto e inibem a explosão ou extinguem o incêndio e evitam uma re-ignição secundária.

Um outro aspecto da invenção é o uso de um diafragma de pressão diferencial compreendendo dois diafragmas distan-

ciados um do outro, que definem entre si um espaço sob pressão, a qual é descarregada para permitir o rebentamento do diafragma em resposta a condições pré-estabelecidas.

Uma outra característica deste aspecto da invenção é o facto da pressão diferencial ser mantido no espaço por activaçao de uma válvula em resposta a condições de explosão que ocorrem no recinto fechado que comunica com o diafragma.

Uma característica diferencial dos meios da inveni ção é o facto de se minimizar o espaço de ar entre os diaj fragmas.

i Em alguns casos o espaço é submetido a pressão com um fluído incompressível, tal como água ou um líquido inerte de elevado ponto de ebulição.

Em outros casos, o espaço é parcialmente cheio com um calço que é injectado do diafragma, por rebentamento.

calço pode ser de um material inerte, preferivelmente em água.

A invenção será melhor compreendida através das descrições que se seguem, dadas sob a forma de exemplos apenas aqui como referência, acompanhando os respectivos esquemas.

Fig. 1 - Diafragma de vista lateral de um dispositi vo de acordo com uma característica da invenção;

Fig. 2 - Vista esquemática de um dispositivo de acordo com uma outra característica da invenção, usando uma instalação de secagem;

Fig. 3 - Plano, vista parcial de uma secção transversal, do dispositivo da Fig. 2, usando um secador atomizador;

Fig. 4 - Vista lateral de uma parte da Fig. 3;

Fig. 5 - U_m lado, vista parcial de uma secção trans versai de uma outra parte do dispositivo da Fig. 2, usando um tanque de arrefecimento;

Fig. 6 - Gráfico de aumento de pressão em função do tempo de uma explosão não suprimida;

Fig. 7 - Gráfico de aumento de pressão em função do tempo de uma explosão suprimida, usando o método e dispositivo da invenção;

Fig. 8 - Diafragma de fluxo de um diafragma de pres são diferencial de acordo com a invenção, em uso;

Fig. 9 - Perspectiva esquemática de um outro dispositivo de acordo com a invenção;

Fig. 10 - Perspectiva esquemática de um outro dispositivo de acordo com a invenção·

Fig. 11 - Vista lateral de linha XI-XI na Fig. 10.

Tomando como referência os esquemas inicialmente a Fig. 1 a qual ilustra o dispositivo 1 para suprimir, extinguir ou inibir um incêndio ou uma explosão numa área. No caso do dispositivo 1, este é particularmente adequado para suprimir explosões num recinto fechado 2. 0 dispositivo 1 compreende um reservatório que neste caso compreende a unidade 5 de um material supressivo sob pressão. A unidade 5, neste caso, é geralmente cilíndrica tendo uma saída 7 ligada por um cotovelo 3 a uma entrada aberta 4 para o recinto fechado 2. A carga 8 de água é introduzida no supressivo unidade 5 e aquecida na unidade por meio de aquecedores, neste caso compreendendo um aquecedor eléctrico (elemento 9), que aquece a água até uma temperatura inferior ao ponto de ebulição da água à pressão a que ela é mantida na unidade 5A pressão no supressivo unidade 5 é mantida por ar ou por um gás inerte. Neste caso, quando a unidade não é s

pré-mantida sob pressão, a pressão é assegurada pelo vapor de água gerado.

A saída 7 do reservatório de água sob pressão unidade 5 é fechada por uma válvula que neste caso compreende um diafragma de pressão diferencial a alta velocidade 10, a qual, tal como será abaixo descrito com maiores detalhes, rebenta para libertar a carga de água sob pressão da unidade 5 para o recinto fechado 2, em resposta à ocorrência de condições de explosão no recinto fechado 2. Um difusor pode ser aplicado na entrada 4 do recipiente 2 para introduzir a carga de água quente sob pressão no recinto fechado 2, rebentando ou fracturando o diafragma de pressão diferencial 10.

Na prática, a carga de água é introduzida no reservatório sob pressão unidade 5 através de um orifício de enchimento ô e a água é levada à pressão desejada, por exemplo 500 psi.. A água é então aquecida usando um aquecedor (elemento 9) até à temperatura desejada, a qual é inferior ao ponto de ebulição da água a essa pressão no reservatório sob pressão. No caso de a pressão ser 500 psi., a água deve ser aquecida até à temperatura de 45O°P (232°C). Os meios de controlo são usados com o objectivo de manter a temperatura e pressão a níveis correctos. A pressão pode ser estabelecida por um gás comprimido, tal como o ar ou azoto, ou por efeito de aquecimento de uma carga de água ou a combinação de ambos.

Se ocorrem condições de explosão no recinto fechado 2, um detector de condições de explosão, por exemplo um diafragma detector, envia um sinal através do sistema de controlo no sentido de fracturar o diafragma 10 para introduzir a carga de água quente sob pressão existente no reservatório sob pressão (unidade 5) no recinto fechado 2. Porque a água está a uma pressão substancialmente elevada,

então, no recinto fechado 2, quando a água entra uma porção converte-se em gotículas de água para suprimir a frente de chama da deflagração, e outra porção de água forma vapor de água no sentido de reduzir a concentração de oxigénio na atmosfera, a nuvem de vapor de água mantém-se em suspensão no recinto fechado e previne uma explosão secundária.

Quando a água sob pressão é aquecida, a temperatura aumenta, assim como a temperatura da água. A água aquecida a altas temperaturas e a alta pressão é levada a temperaturas mais baixas na frente de calor latente e vaporiza uma percentagem do líquido sob a forma de nuvem de vapor. Cerca de 70% do líquido pode ser vaporizado à pressão atmosférica. Na descarga, o elemento água comporta-se convencionalmente formando gotículas de água para suprimir a deflagração. A nuvem de vapor reduz a concentração do oxigénio no recinto fechado diminuindo o nível necessário para a combustão, e previne a re-ignição.

A carga inicial de água quente sob pressão pode ser seguida por uma descarga contínua de vapor através de um processo de linha de vapor, rebentando o diafragma 10 ou por activação do sistema de vaporização de água fixo, no sentido de manter as condições de supressão e prevenção da re-ignição no recinto fechado.

Será útil se o reservatório de supressão estiver ligado às paredes do recinto fechado por uma secção compreendendo uma mola flexível no sentido de suster o peso e a reacção no recinto fechado 2. Para manter a esterilização no recinto fechado uma descarga de pressão rebenta o tampão de saída para o recinto fechado.

Será vantajoso que o tempo de descarga de pressão no reservatório sob pressão seja proporcional à pressão, a área de pulverizador de descarga e a distância sejam experimentadas. Podem usar-se vários tipos de pulverizadores no

sentido de obter os melhores efeitos e as unidades de supressão podem ser adaptadas em enúmeros diferentes locais em torno do recinto fechado com o fim de obter os melhores resultados.

método e dispositivo de acordo com a invenção torna possível intensificar as propriedades da água, proporcionando uma combinação única de qualidades supressivas e qualidades de inerte.

A segunda maior vantagem é que assim que o volume de descarga criado aumenta, é imediatamente ocupado por uma nuvem de vapor. Criam-se assim condições em que a unidade de pressão da descarga é praticamente constante. Assim que a pressão se torna substancialmente alta usando água quente sob pressão de preferência a um gás inerte, tal como azoto, a velocidade de descarga também aumenta.

A terceira maior vantagem do método é que apenas uma fracção do calor em excesso é usado para impelir a água do reservatório, o restante excesso de calor fica disponível para realizar outros trabalhos. Este excesso de calor sob condições atmosféricas regula o equilíbrio térmico por conversão do vapor. Ao converter o vapor este expande-se enormemente comparando com as suas condições quando líquido. Por exemplo, 1 kg de água ocupa um volume de 0,001 m\ 1 kg de vapor à pressão atmosférica ocupa um volume de 1,673 m\ Além disso, o vapor de água ocupa agora um volume 1630 vezes superior ao seu original. Esta enorme pressão concede uma enorme velocidade secundária ^2- A expansão leva ao espalhamento de água para partículas muito pequenas próxima da molecular, formando uma nuvem de vapor que se mantém em suspensão suprimindo uma explosão e prevenindo eficientemente uma re-ignição secundária.

A única combinação da quase constante pressão de descarga, dada pela combinação de com velocidade secun-

daria V₂ capacita as unidades de supressão para baixas pressões de 2 a 10 Bar, e mantém velocidades em excesso das unidades de carga elevada.

Porque o sistema usa material supressivo acessível que é facilmente carregado no recipiente de supressão é consideravelmente mais económico do que os sistemas de supressão existentes.

Além disso, porque o sistema pode controlar a pressão, este pode ser facilmente desligado para inspecção ou limpeza do recinto fechado ao qual está ligado. A pressão no recipiente pode facilmente variar-se termoestaticamente controlando a temperatura. 0 supressivo usado é salvo, não contaminador, não corrosivo e não tóxico.

No processo e dispositivo de acordo com a invenção na descarga de água quente sob pressão de nuvem de vapor e gotículas preenchem imediatamente o volume da unidade de supressão e mantém substancialmente constante a pressão. Assim, o recipiente de supressão pode ser descarregado a uma pressão constante substancialmente elevada, no sentido de obter um tempo de resposta consideravelmente rápido. Nos dispositivos convencionais as unidades de supressão são pressurizadas com um gás propelente. Como o recipiente de supressão é descarregado, o gás propelente perde pressão, aumentando o tempo requerido para a descarga de carga do supressivo. Para compensar, usualmente requere-se uma pressão muito elevada. 0 processo e dispositivo de acordo com a invenção, no entanto, não tem este problema porque a pressão de descarga de compensação melhora compreendendo gotículas de água e vapor em expansão.

Além disso, no recinto fechado inibe-se a re-ignição por saturação, interferência de transferência de calor e redução de oxigénio.

- 14 Dependendo das características

material

a re-ignição pode ser prevenida por gotículas. Neste caso, os parâmetros da operação são calculados e baseados no máximo pó do volume de carga de água requerida para aumentar o teor da humidade até ao nível calculado, ao qual a re-ignição não ocorre. Este aspecto é particularmente importante para pós higroscópicos, tal como leite em pó desnatado.

A nuvem de vapor e as gotículas de água mantêm-se em suspensão, na prática, desenvolvendo uma barreira de humidade entre as partículas de pó e prevenindo a re-ignição.

vapor reduz também substancialmente o nível de oxigéneo até ao nível ao qual a re-ignição não é possível. 0 volume de vapor usado é tal que reduz a mistura de vapor a aproximadamente 14% em volume. 0 cálculo seguinte pode ser usado para determinar o peso da água necessário a aquecer para produzir o volume requerido de vapor à pressão atmosférica.

Volume do recipiente = V para um volume V de ar existe 0,22V de 0₂ e 0,78 V de azoto para obter 14% 0₂:

_ 0,22 V em que x é a adição gás/volume de vapor

100 V+x

Resolvendo a equação dá x = 0,57 V volume ocupado por 1 kg de vapor à pressão atmosférica é de 26,8 ft^/lb. 1,67 m^/kg

Logo, o peso de vanor requerido é = —- = 0,34 V kg (Eq.l)

Diferentes pressões de operação originam diferentes volumes de vapor. A uma pressão de operação de Ρθ o valor

do vapor depende do calor líquido h^ à pressão operacional P_Q e das condições atmosféricas, as quais são o calor latente = 538,4 kcal/kg e calor líquido = 99,9 B kcal/kg.

Logo, o calor de vapor disponível por unidade de peso de água quente sob pressão é

W - ⁹⁹·⁹

538,6

Dividindo a equação 1 (Eq.l) pela anterior calcula-se o peso requerido de água necessária aquecer para as condições da operação a Ρθ _{w =} 0,02 V x 538,6 ₌ 10,77 V_______ ^hL ^(Po⁾ ⁹⁹’^{9 h}L <^Po> ⁹⁹’⁹ onde

V = Volume do recipiente em nP = Calor líquido operando à pressão Ρθ

W = peso (kg) de água necessária aquecer para obter o teor de vapor à pressão atmosférica para reduzir a concentração do oxigénio no recipiente a 14% em volume.

Para proteger o recinto fechado, normalmente montam-se um número de unidades de dispositivos de supressão de acordo com a invenção no recinto em locais pré-seleccionados para obter o máximo de expansão e explosão das características do supressivo.

As unidades podem ser estabelecidas para suprimir ou extinguir deflagrações restritas ou praticamente todos os gases, vapores, pós e poderá ter aplicação específica em industrias petroquímicas, química, farmacêutica, alimentar e agrícola.

EXEMPLO

Um dispositivo teste para supressão de explosões foi designado com referência ao Padrão Internacional ISO 6134. 0 recipiente era cilíndrico tendo um volume aproximado de 2,5 nP e um alongamento de 2. 0 mecanismo de dispersão de pó compreendia dois conjuntos de aneis pulverizadores, tendo cada um 15 orifícios pulverizadores cujo diâmetro era de 5 mm. Cada anel pulverizador era alimentado por um pote de pó de 5 litros. A ignição era assegurada por dois ignitores pirotécnicos tendo uma energia total de 10 KJ. Os ignitores são incendiados com uma fonte de baixo potencial sob controlo de um PLC, que determina um retardamento fixo após a dispersão de pó. 0 pó é libertado dos potes e pulverizado para o recipiente. Depois de um retardamento fixo, o qual é tipicamente de 600 milisegundos, os ignitores são incendiados e dois transductores levam à mudança de pressão.

Um teste baseado numa explosão nao suprimida foi levada a cabo com leite em pó desnatado e o gráfico resultante de pressão (bar) em função de tempo (em milisegundos) é ilustrada na Fig. 6.

Na Fig. 5

Eixo X: unidades de 50 milisegundos

Eixo Y: unidades de 1 bar

Tempo médio: 1758,64 milisegundos Tempo de válvula: 978,658 milisegundos Pressão máxima: 6,3 bar

Observa-se a existência de uma fase inicial na qual a taxa do aumento de pressão é relativamente baixa, seguida de uma segunda fase em que a taxa do aumento de pressão é elevada.

Uma experiência feita a partir de uma explosão su-

primida usando água quente sob pressão foi levada a cabo no mesmo recipiente, sob as condições seguintes e usando o mesmo material usado na experimentação teste da explosão não suprimida.

Pressão: 9,1 bar guage

Temperatura: 180°C

Volume de água: 1,5 1

Volume de água/m^ do recipiente: 0,651/m^

Diâmetro de descarga = 3

Sem pulverizador.

gráfico resultante de pressão (em bar) em função do tempo (em milisegundos) é ilustrado na Fig. 7

Na Fig. 7:

Eixo dos X: unidade: 100 milisegundos

Eixo dos Y: unidade 0,025 bar

Tempo médio: 1750 milisegundos

Tempo de ignição: 1737,22 milisegundos

Tempo da válvula: 949,583 milisegundos.

Conclui-se a partir das Figs. 6 e 7 que a pressão máxima é reduzida por um processo de supressão e um dispositivo da invenção de aproximadamente 6,3 bar a aproximadamente 0,35 bar, suprimindo então a explosão. Tudo isto é alcançado economicamente, com segurança e rapidez usando um supressivo que não contaminará o recipiente.

Tendo como referência as Figs. 2 e 5, é ilustrado um dispositivo de supressão de explosões de acordo com uma outra característica da invenção, a qual é ilustrada usando um secador pulverizador (20), um tanque de arrefecimento (21), um banco de centrifugação (22) e um condutor de ligação. 0 dispositivo compreende reservatórios, neste caso a canalização principal (25), para água sob pressão tendo cada um deles uma pluralidade de saídas distanciadas umas das ou18 tras (26) fechadas por meio de uma válvula tal como um diafragma de pressão diferencial (24) que se fractura quando se verificam condições de explosão num recinto fechado, para libertar uma carga de água quente sob pressão no recinto. Cada saída (26) está ligada ao recinto fechado 20, 21 ou 22) por aço inoxidável flexível (abaixo do 27). A água em cada canalização (25) é aquecida por uma superfície eléctrica quente (28) a qual é termoestaticamente controlada no sentido de manter uma temperatura desejada de água quente sob pressão na tubagem (25). Instala-se a isolação térmica (apenas parte é ilustrada no esquema) por cada tubagem (25) e saídas de descarga (26). Os recipientes do supressivo sob pressão podem ser munidos com pelo menos um anel de diâmetro maior da canalização principal, no sentido de aumentar a capacidade do reservatório. 0 anel principal da canalização sob pressão pode também ser usado sem um reservatório apenas por enchimento parcial da canalização com água e espaço ao de cima para a nuvem de vapor.

Uma vantagem de usar uma canalização em anel em recintos fechados que o permitam, tal como o secador (20) e centrifugadores (22), é que pode suster ela própria facilmente o impulso de água sob pressão, tal como é descarregada.

esboço de aquecimento eléctrico permite que a temperatura seja mais facil e eficazmente controlada e mantém a temperatura uniforme o que assegura uma descarga contínua. Além disso, a unidade de canalização quando em forma de anel ou em secções lineares, podem ser prontamente produzidas de modo a servir qualquer aplicação desejada.

Observar-se-à que para facilitar a descarga e para manter um espaço ao de cima e cada pressão nas saídas de unidade de supressão, prepara-se o recipiente ou na canalização, no sentido de efectivar o enchimento entre o reser-

vatório e a descarga no recinto fechado.

Tendo como referência a Fig. 6, ilustra-se uma unidade de diafragma (40), de acordo com a invenção, o qual pode ser utilizado no dispositivo de supressão de explosões descrito acima. A unidade de diafragma (40) compreende um par de diafragmas que rebentam (41, 42) que estão distanciados entre si, no sentido de definirem entre si um espaço pressurizado (43)» a partir de um reservatório de ar ou gás (50) através de uma porta de entrada (44). 0 exterior (41) dos diafragmas encontram-se expostos a uma pressão Pg na canalização, na qual a unidade é montada, e o diafragma interno (42) é exposto a uma pressão Pj num recinto fechado, o qual é tipicamente, mas não necessariamente, a pressão atmosférica.

A pressão contínua P^ (200 psi) mantida no espaço (43) permite uma pressão nominal de 300 psi no diafragma, no sentido de controlar uma pressão elevada na unidade de descarga de, digamos, 400 psi. Em eventual ocorrência de condições de explosão num recinto fechado, a pressão diferen ciai no espaço 43 é aliviada, por exemplo por um solenoide 51, permitindo que a pressão elevada vinda do reservatório de supressão de explosão rebente os dois diafragmas (41, 42) e ocorra a descarga no recinto fechado. 0 suprimento de ar do recipiente (50) para o espaço (43) θ libertado durante a descarga, no sentido de precaver a descarga de ar no recinto fechado.

No caso do diafragma ilustrado na Fig. 8, o tempo de evacuação para reduzir a pressão interna no espaço (43), é o tempo levado a reduzir a pressão interna de 200 psi a 100 psi. Nesta fase a unidade de descarga de pressão é igual á pressão de rebentamento do diafragma de 300 psi e o diafragma permite-o. 0 tempo de evacuação medido em milisegundos depende do volume a evacuar para a redução de pressão

do espaço (63) de 200 psi a 100 psi.

A pressão diferencial da unidade do diafragma pode ser selada e a pressão diferencial obtida por um detonador operável electricamente, ou por uma válvula solenoide ou algo semelhante.

volume do espaço (43) é preferivelmente mantido ao mínimo, no sentido de facilitar uma resposta rápida. De preferência o espaço (43) é, pelo menos, enchido parcialmente com um suprimento, o qual reduz substancialmente o volume de espaço enchido com ar e consequentemente o tempo estimado para evacuar o ar para a pressão de activação é substancialmente reduzido. Por exemplo, para um espaço de volume de 340 cm^ reduzido a 15 cm^ por um suprimento, o tempo estimado para a evacuação é reduzido de 16 milisegundos a aproximadamente 2 milisegundos. Logo, a ruptura do diafragma pràticamente instantânea permite que uma explosão seja suprimida com extrema rapidez. 0 suprimento pode ser tipicamente um material inerte que pode ser solúvel em água. 0 suprimento opera também na redução da perda de calor, assim como actua como uma barreira isolatória.

Em alternativa, o espaço (43) entre os diafragmas pode ser enchido com um fluído incompressível, tal como a água. A água pode ser pressurizada com uma mistura ar/gás a uma pressão efectiva de 200 psi, mantendo então a pressão diferencial. Ocorrendo condições de explosão, o solenoide é activado, o qual ventila o espaço (43) para a atmosfera. A água perde instantaneamente a pressão e fica sujeita à pressão mais elevada do recipiente de 400 psi, assim como atinge a atmosférica. Logo, ambos os diafragmas rebentam instantaneamente.

Apreciar-se-à que os diafragmas acima descritos, tenham ampla aplicação noutros campos além da supressão de explosões ou extinção de incêndios, e a invenção não se li-

mita então a diafragmas quando incorporados num sistema de supressão de explosões. A invenção refere-se também à pressão diferencial do diafragma por si mesma.

Bem como a potencial de supressão de explosões de deflagrações restritas, o sistema de pressão de água quente pode também ser usado para a extinção de incêndios provocados por líquidos inflamáveis ou gases, incêndios de superfícies em sólidos inflamáveis e incêndios em fundações profundas envolvendo a superfície de materiais particulares ou fibrosos.

A Fig. 9 ilustra uma aplicação de extinção de incêndio, compreendendo 2 reservatórios (30) ligados a um sistema de distribuição de canalização (81), compreendendo laterais que terminam em difusores ou distribuidores (82). Os reservatórios isolados são carregados com água, a qual é aquecida acima da atmosférica, até a pressão desejada e temperatura por meio de elementos de aquecimento eléctrico (83). A água quente sob pressão é levada dos reservatórios ί (80) por activação de válvulas (85, 86).

As Figs. 10 e 11 ilustram um dispositivo alternai tivo de extinção de incêndios. Neste caso, o reservatório está munido de uma extensão de tubos (90). Ligados à face inferior da canalização existem laterais que terminam em difusores ou distribuidores (93). A canalização (90) é aquecida à pressão e temperaturas requeridas por meio de um elemento de aquecimento eléctrico ligeiro (95) em espiral envolvendo a parte exterior da canalização. A canalização é também isolada prevenindo a perda de calor. A água quente sob pressão é libertada da canalização (90) por activação das válvulas (96), tal como válvulas de solenoide que se encontram posicionadas na zona inferior da canalização, havendo uma válvula libertadora (96) para lateral (92), como se pode observar na Fig. 11. As condições de incêndio

sao detectadas por sensores aprovados que podem detectar calor, chama, fumo, vapor de combustível, etc.. A velocidade de libertação e volume de água quente depende da requerida para cada particular aplicação. Na detecçao de incêndios as válvulas abrem para libertar a carga de água quente sob pressão na área em que os difusores ou distribuidores se situam. Quando a água quente sob pressão é introduzida na referida área a uma pressão superior à aí reinante, uma porção de água vaporiza-se e uma outra porção forma uma nuvem de gotículas. As gotas de água e o vapor actuam no sentido de inibir transferência de calor e possíveis reacções químicas entre combustíveis e oxigénio. As gotas de água e vapor também extinguem o incêndio através de cozedura e/ou diluição ou redução de oxigénio.

Quando o ar ou gás é usado para pré-pressurizar, a carga inicial de pressão pode ser calculada para o enchimento para o aumento de temperatura o qual no volume do recinto fechado, .dará a taxa correspondente ao aumento de pre£ são. Aplicar-se-à às unidades de supressão e diafragmas de pressão diferencial. Pressurizando as unidades de supressão é opcional para aplicações particulares, a unidade de geração de vapor pode também ser usada.

Será vantajoso que vários químicos adicionais possam incrementar a pressurização da carga de água quente levando a resultados desejados na supressão de explosões e/ou extinção de incêndios.

Claims

la. Método para suprimir, extinguir ou inibir um incêndio ou uma explosão numa determinada área, compreendendo a operação de se libertar uma carga de um agente de supressão na referida área em resposta à presença de condições de incêndio ou de explosão na área, caracterizado pelo facto de compreender as operações que consistem em:

se introduzir uma carga de água em reservatório (5, 25,

80, 90) tendo saídas (7, 26) fechadas por conjuntos de válvulas (10, 24, 40, 85, 86, 96);

se aquecer e submeter a pressão a água dentro do reservatório (5, 25, 80, 90) para aumentar a entalpia da água líquida contida no reservatório (5, 25, 80, 90) até um nível tal que, por libertação para dentro da área de menor pressão, uma parte da água quente sob pressão se transforme em gotículas e outra parte se vaporize rapidamente sob a forma de vapor de água;

se manter as condições de elevada temperatura e pressão da água no interior do reservatório (5, 25; 80; 90);

serem detectadas as condições de incêndio ou de explosão na área; e os conjuntos de válvulas (10, 24, 40, 85, 86,

96) serem abertos em resposta à detecção das condições de incêndio ou explosão que ocorram na área com o fim de introduzir dentro desta área água liquida quente com uma entalpia elevada, contida no reservatório (5, 25, 80, 90), a uma pressão maior do que a existente na área de tal maneira que uma parte da água quente sob pressão, cuja temperatura e correspondente pressão foram aumentadas por acção de meios de aquecimento e mantidas por meios de controlo, é fragmentada em gotículas de água e outra parte da água é vaporizada como vapor de água por entrada na área em que a pressão é menor e, dessa forma, uma nuvem de vapor de água constituída pelas gotículas de água e pelo vapor de água libertado extingue ou inibe o incêndio ou a explosão na área e evita o reacendimento do incêndio.
2a. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a carga de água dentro do reservatório ser aquecida a uma temperatura que é inferior ao ponto de ebulição da água à pressão dentro do reservatório (5, 25, 80, 90).
3a. Dispositivo para a supressão de riscos, construído e adaptado para realizar o processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, sendo o referido dispositivo do tipo que compreende um reservatório (5, 25, 80, 90) que tem saídas (7, 26) através das quais se introduz agente supressor numa área e conjuntos de válvulas (10, 24, 40, 86, 96) , caracterizado pelo facto de o agente supressor ser água sob pressão com entalpia no estado líquido aumentada a uma pressão interior no reservatório que é maior do que a pressão existente na área para a qual é libertado, e pelo facto de o dispositivo incluir meios de aquecimento (9, 8, 83, 95) para aquecer a água de maneira a aumentar a entalpia desta no estado líquido no interior do reservatório (5, 25, 80, 90) até um nível tal que, por libertação para a área a menor pressão, uma parte da água quente sob pressão se transforme em gotículas e uma parte da água se vaporiza rapidamente sob a forma de vapor de água ;

meios de controlo para manterem as condições de elevada pressão e temperatura no interior do reservatório (5, 25, 80, 90);

meios detectores para detectar as condições de incêndio ou de explosão na área; e meios de actuação que, em resposta ao facto de os meios de detecção sentirem a ocorrência de condições de incêndio ou de explosão na área, abrem os conjuntos de válvulas (10, 24, 40, 86, 96) a fim de introduziur na área água quente sob pressão com entalpia no estado líquido aumentada, proveniente do reservatório (5, 25, 80, 90), a uma pressão maior do que a existente nessa área, de tal maneira que, em utilização, uma parte da água quente sob pressão, cuja temperatura e correspondente pressão foram aumentadas pelos meios de aquecimento e mantidas pelos meios de controlo, é fragmentada com formação de gotículas de água e a outra parte da água é vaporizada sob a forma de vapor de água ao entrar na área com menor pressão a fim de se formar uma nuvem de vapor de água constituída pelas gotículas de água e pelo vapor de água que extingue ou inibe o incêndio ou a explosão na mencionada área e evita o reacendimento.

de acordo com a reivindicação supressão, extinção ou inibição dum num recinto fechado (2, de o reservatório (5, montada de modo saída com para

3, incêndio

25) incluir a comunicar por recinto fechado utilizado.

de acordo com facto de a tendo uma mutuamente distanciadas umas reivindicação tubagem (25) compreender uma pluralidade de saídas (26), das outras, sendo a
4, refer ida parte em utilização, se recinto fechado anel (25) montada de tal maneira prolonga substancialmente em (20, 22).

que, volta em do
6a. Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a tubagem (25) compreender um troço que é montado de tal maneira que, em utilização, se prolonga ao longo de pelo menos uma parte do recinto fechado (21) e tem uma pluralidade de meios de saída (26) que estão mutuamente distanciados uns dos outros.
7a. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo facto de os meios de aquecimento (9, 28, 83, 95) compreenderem meios (28) para aquecer a tubagem (25) e serem constituídos por um aquecedor de vapor ou eléctrico ou um secador de ar quente.
8a. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo facto de o reservatório incluir um vaso de supressão (5) sujeito a pressão.
9a. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de os meios de aquecimento (9, 28, 83, 95) serem um elemento de aquecimento eléctrico (9) ou uma serpentina de aquecimento através da qual é feito passar vapor de água a fim de aquecer a água existente no vaso de supressão (5) sujeito a pressão.
10a. Dispositivo de acordo pelo 40, 40)

3 a 7, caracterizado de saída (10, 24, diafragma (10, 24, pressão diferencial (24, mutuamente de de distanciados espaço sob permi t irem de modo a com qualquer das reivindicações facto de o conjunto de válvula 86, 96) compreender meios compreendendo um diafragma

40), que incluem dois diafragmas (41, 42) definindo entre si um e os referidos meios de actuação pressão existente no espaço rebentamento dos diafragmas

42) em resposta a condições preestabelecidas.

(41,
11a. Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de os mencionados meios de actuação compreenderem uma válvula (51) que é activável em resposta a condições de explosão que ocorrem no recinto fechado, servindo a válvula (51) para diminuir a pressão no espaço (43), quando actuada.
12a. Dispositivo de acordo com as reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo facto de possuir meios para minimizar o espaço de ar (43) entre os diafragmas (41, 42).
13a. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de o espaço (43) ser submetido a pressão com um fluido incompressivel ou com um líquido inerte de elevado ponto de ebulição ou o espaço (43) ser parcialmente cheio com um inserto que é montado de maneira a ser ejectado desse espaço por rompimento do diafragma (40).