WO2009109680A1 - Equipo de ensayo de incendio de alta potencia - Google Patents

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WO2009109680A1
WO2009109680A1 PCT/ES2009/000117 ES2009000117W WO2009109680A1 WO 2009109680 A1 WO2009109680 A1 WO 2009109680A1 ES 2009000117 W ES2009000117 W ES 2009000117W WO 2009109680 A1 WO2009109680 A1 WO 2009109680A1
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chamber
high power
test equipment
fire test
equipment
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PCT/ES2009/000117
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jesús DE LA QUINTANA PÉREZ
Fernando Morente Belmez
Aitor Amundarain Suarez
Ramon Ugartetxe Fernandez
Nerea Tarrago Garay
Jon Aurtenetxe Fuika
Original Assignee
Fundacion Labein
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes

Definitions

  • the purpose of the present invention is to verify the installations and the smoke and heat control systems provided in said facilities, as well as to verify and check the guidelines for the smoke control system in case of fire.
  • test apparatus for testing detectors are known, as in the case of European patent EP 0910055 and, equipment for fire safety testing by means of clean hot smoke, as is the case of Spanish patent ES 2239518.
  • the present invention relates to equipment for fire safety testing in buildings and infrastructure. This team aims to:
  • the high power fire test equipment object of the invention, comprises means for generating a tracer smoke, means for generating a high power hot gas flow and means for introducing tracer smoke into the flow rate of high power hot gas.
  • the means for generating the tracer smoke can be constituted by a series of cylinders containing smoke canisters and which are connected to each other at both ends, in the lower part, to a common collector that blows air from a fan. In this way, the tracer fumes are conducted until they are introduced into the flow of hot gas with which they will be mixed.
  • the means of generating the flow of hot gas of high power comprise
  • thermal exchange chamber arranged for thermal exchange with heat generating means
  • the heat generating means can be burners and the air introduction means in the heat exchange chamber can be one or more fans.
  • the thermal exchange chamber can be constituted by a double wall cylindrical chamber, which defines an inner chamber configured for housing the burners and an outer chamber in which the air is introduced for thermal exchange.
  • the inner chamber is concentric to the outer chamber and of a length shorter than this.
  • the outer chamber has a front frustoconical configuration, while the inner chamber is open at its front.
  • an impact plate of preferably circular configuration is placed, so that the flames coming from the burners impact against it , thus preventing them from leaving the heat exchange chamber.
  • a mezcal chamber configured to produce a mixture of hot gas and trace fumes can be located, said chamber comprising a chimney configured to expel said mixture.
  • the air coming from the outside is introduced through the upper part of the outer chamber, near the burners that are located in the inner chamber and reaches the impact plate of the thermal exchange chamber in which the flames of the said burners, since said impact plate is facing said burners.
  • the heat exchange that produces the elevation of the temperature of the air that is circulating through the outer chamber and that is conducted towards the front part of the outer chamber where it is located is carried out
  • the mixing chamber The mixing chamber.
  • this mixing chamber comprises a chimney that conducts the resulting flow of the mixture in vertical direction upwards, simulating the geometry of a plume of smoke in a conventional fire.
  • the test equipment object of the invention may consist of three industrial diesel combustion burners. These burners have their own centrifugal fans that provide them with air in order to achieve an adequate dosing of oxidizer that guarantees a clean combustion.
  • test equipment may comprise a control device and a touch screen for the remote operation and for the control of the essential parameters of the test.
  • the control equipment allows the regulation and control in real time of the test conditions, as well as allowing the acquisition of data and the recording of the test measurements.
  • the touch screen can be programmed to allow maneuvering all the regulation parameters at a safe distance from the fire point, such as, centrifugal fan frequency, burning of burners and firing of the smoke canisters. Additionally, it can find signs of operation / failure of the aforementioned elements, as well as the monitoring of the temperatures of the main gas flow and the outlet temperature of the mixture.
  • the fire safety test equipment object of the invention can be located on a mobile platform to facilitate its transport and handling.
  • Figure 1 shows the different elements that are part of the test equipment (1) object of the invention, that is, the means for generating tracer smoke (2), the means for generating the flow of hot gas (3 ), the means for introducing the tracer smoke (22) in the flow of hot gas and the mixing chamber (4).
  • the different elements that are part of the hot gas generation means (3) are observed, such as the burners (31), the main centrifugal fan (33) and the thermal exchange chamber (32).
  • the thermal exchange chamber (32) is constituted by an outer chamber (322) and an inner chamber (321).
  • the outer chamber (322) has a truncated conical configuration, where the mixing chamber (4) will be joined.
  • the inner chamber (321) which is where the burners (31) are housed, is open in its front part.
  • the inner chamber (321) has a length shorter than the outer chamber (322), being, as shown in Figure 2, the inner chamber (321) concentric to the outer chamber (322).
  • the burners (31), which in this preferred embodiment are three, are at the entrance of the test equipment, since they constitute the heat source necessary to carry out the combustion and the corresponding heat exchange.
  • the main centrifugal fan (33) that is responsible for collecting the air from outside and introducing it into the heat exchange chamber (32).
  • the air provided by the centrifugal fan (33) is introduced by the base of the outer chamber (322), this chamber (322) must have sufficient separation with the inner chamber (321) to allow it to circulate through it, the flow of air from outside.
  • the three burners are located, which also have their own fans, not shown in the figures, which provide them with the air that guarantees clean combustion. It is therefore, in the inner chamber (321) where the combustion is carried out, the flames are contained here thanks to the impact plate (34) located in an area close to the frustoconical front of the outer chamber (322). If this impact plate (34) did not exist, the flames could be expelled into the mixing chamber (4).
  • the tracer smoke generating equipment (2) is constituted, as seen in Figure 1, by a series of cylinders (21) containing the smoke canisters. These cylinders (21) are connected to a common manifold that blows the air from a fan, not shown in the figures, so as to allow the tracer fumes to be directed to the mixing chamber (4).
  • the air flow that is circulating through the outer chamber (322) is heated due to the combustion that is occurring in the inner chamber (321).
  • the hot air is conducted to the mixing chamber (4) which is located at 90 ° with respect to the thermal exchange chamber (32).
  • this mixing chamber (4) the flow of the hot gases is mixed together with the tracer fumes, but in addition, this mixing chamber allows the resulting flow of the mixture to be directed upwards and thus to be able to check the direction of exit of the gases
  • test equipment (1) can be located on a mobile platform (5) so as to facilitate the transport of said equipment.

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Abstract

Equipo de ensayo de incendio de alta potencia, que comprende unos medios de generación de un humo trazador, unos medios de generación de un caudal de gas caliente y unos medios de introducción del humo trazador en el caudal de gas caliente. Los citados medios de generación del caudal de gas caliente comprenden unos quemadores, un ventilador y una cámara de intercambio térmico constituida por una cámara exterior y una cámara interior. El aire proveniente del exterior es introducido en la cámara exterior cerca de los quemadores, e impacta contra la pared de la cámara interior en la que se contienen las llamas de los citados quemadores, se realiza así, el intercambio de calor, que eleva la temperatura del aire circulante que es conducido hasta una cámara de mezcla donde se mezclará con los humos trazadores.

Description

EQUIPO DE ENSAYO DE INCENDIO DE ALTA POTENCIA
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto verificar las instalaciones y los sistemas de control de humos y calor dispuestos en dichas instalaciones, así como verificar y comprobar las pautas de actuación del sistema de control de humos en caso de incendio.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es habitual, que en las tecnologías y ámbitos más diversos, se investigue para lograr equipos de ensayo que reproduzcan condiciones análogas a las que se producirían en Ia realidad, pero controladas en términos de trazabilidad y repetibilidad y no destructivas. De esta manera, se puede verificar y comprobar las prestaciones que los sistemas proporcionarán en el lugar real donde se instalen.
Es sabido, que en todos los proyectos de instalaciones de sistemas de seguridad contra incendio se pueden producir desviaciones respecto a los objetivos de seguridad exigidos por Ia reglamentación, desde el proceso de diseño, pasando por el proyecto de detalle de Ia instalación y terminando por las desviaciones y/o errores de montaje y puesta en marcha. El posible error acumulado de todos estos pasos puede llevar a una gran desviación de los objetivos de seguridad que el diseñador pretendió cumplir con respecto a los realmente logrados.
Por ello son deseables ensayos reales de verificación in-situ en condiciones de servicio del recinto de estudio. Es, sin embargo evidente, que si el tipo de acción que queremos ensayar es intrínsecamente destructiva, como sucede con un incendio, surge una mayor dificultad a Ia hora de plantear un ensayo real que proporcione los efectos con los que se desea afectar al recinto de estudio. Así, son conocidos, entre otros, aparatos para ensayo para probar detectores, como en el caso de Ia patente europea EP 0910055 y, equipos para ensayo de seguridad ante incendio mediante humo caliente limpio, como es el caso de Ia patente española ES 2239518.
Cada vez se hace más necesario realizar estudios más exhaustivos y complejos de Ia evacuación de los escenarios de incendio en condiciones de seguridad. Ello, reclama avanzar en Ia investigación de los campos relacionados con Ia evacuación, más concretamente, el análisis de Ia evolución del incendio, el estudio del comportamiento humano ante incendios y el análisis de Ia ventilación y extracción de humos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un equipo para el ensayo de seguridad ante incendios en edificios e infraestructuras. Con este equipo se pretende:
- Verificar las prestaciones de las medidas y equipos de seguridad contra incendio instalados, en particular en Io relativo al control de humos y calor, cuando ocurre un accidente de incendio.
- Verificar y comprobar las pautas de actuación del sistema de control de humos y calor en caso de incendio.
- Validar los modelos de cálculo de dichos sistemas. - Eventualmente proponer mejoras o incluso e! rediseño de los citados sistemas.
El equipo de ensayo de incendio de alta potencia, objeto de Ia invención, comprende unos medios de generación de un humo trazador, unos medios de generación de un caudal de gas caliente de alta potencia y unos medios de introducción del humo trazador en el caudal de gas caliente de alta potencia.
Los medios de generación del humo trazador pueden estar constituidos por una serie de cilindros que contienen botes de humo y que están conectados entre sí en ambos extremos, en Ia parte inferior, a un colector común que insufla aire proveniente de un ventilador. De esta manera, los humos trazadores son conducidos hasta que son introducidos en el caudal de gas caliente con el que se mezclarán.
Los medios de generación del caudal de gas caliente de alta potencia comprenden
- unos medios de generación de calor
- una cámara de intercambio térmico dispuesta para el intercambio térmico con los medios de generación de calor
- unos medios de introducción de aire en Ia cámara de intercambio térmico.
Los medios de generación de calor, pueden ser unos quemadores y los medios de introducción de aire en Ia cámara de intercambio térmico, pueden ser uno o varios ventiladores.
La cámara de intercambio térmico puede estar constituida por una cámara cilindrica de doble pared, que define una cámara interior configurada para alojar a los quemadores y una cámara exterior en Ia cual se introduce el aire para su intercambio térmico.
La cámara interior es concéntrica a Ia cámara exterior y de una longitud menor a ésta. La cámara exterior presenta un frontal de configuración troncocónico, mientras que Ia cámara interior está abierta en su parte frontal.
En una zona próxima a Ia zona troncocónica del frontal de Ia cámara exterior, enfrente de Ia parte frontal abierta de Ia cámara interior, se sitúa una placa de impacto de configuración, preferentemente circular, de manera que las llamas procedentes de los quemadores impacten contra ella, evitando así que éstas puedan salir de Ia cámara de intercambio térmico.
A Ia salida de Ia parte frontal troncocónico de Ia cámara exterior se puede situar una cámara de mezcal configurada para producir una mezcla del gas caliente y los humos trazadores, comprendiendo Ia citada cámara una chimenea configurada para expulsar Ia citada mezcla.
El aire proveniente del exterior se introduce por Ia parte alta de Ia cámara exterior, cerca de los quemadores que se encuentran ubicados en Ia cámara interior y llega hasta Ia placa de impacto de Ia cámara de intercambio térmico en Ia que se contienen las llamas de los citados quemadores, ya que dicha placa de impacto se encuentra enfrentada a los citados quemadores. De esta manera, se realiza el intercambio de calor que produce Ia elevación de Ia temperatura del aire que está circulando por Ia cámara exterior y que es conducido hacia Ia parte frontal de Ia cámara exterior donde se encuentra
Ia cámara de mezcla.
Los gases calientes son conducidos hacia Ia cámara de mezcla, donde se mezclarán con los humos trazadores procedentes del equipo generador de dichos humos. Como se ha indicado anteriormente, esta cámara de mezcla comprende una chimenea que conduce el caudal resultante de Ia mezcla en dirección vertical hacia arriba, simulando Ia geometría de un penacho de humo en un incendio convencional.
El equipo para ensayo objeto de Ia invención puede estar constituido por tres quemadores industriales de combustión diesel. Estos quemadores disponen de sus propios ventiladores centrífugos que les aportan aire con el fin de lograr un adecuado dosaje de comburente que garantice una combustión limpia.
Asimismo, el equipo para ensayos puede comprender un equipo de control y una pantalla de maniobra táctil para Ia operación remota y para el control de los parámetros esenciales del ensayo.
El equipo de control permite Ia regulación y control en tiempo real de las condiciones del ensayo, así como permitir Ia adquisición de datos y el registro de las mediciones de ensayo.
La pantalla táctil puede ser programada para permitir maniobrar todos los parámetros de regulación a una distancia segura desde el punto de incendio, como son, frecuencia del ventilador centrífugo, encendido de quemadores y disparo de los botes de humo. Adicionalmente, en ella se pueden encontrar señales de funcionamiento/fallo de los elementos antes citados, así como Ia monitorización de las temperaturas del caudal principal de gases y Ia temperatura de salida de Ia mezcla.
Por otro lado, el equipo para ensayo de seguridad ante incendio objeto de Ia invención, puede estar ubicado en una plataforma móvil para facilitar su transporte y manejo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para completar Ia descripción y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las características de Ia invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de Ia realización de Ia misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
- Figura 1.- Muestra una vista en explosionado del equipo objeto de Ia invención.
- Figura 2.- Muestra una vista en sección transversal de Ia cámara de intercambio térmico.
- Figura 3.- Muestra una vista en sección longitudinal, según plano horizontal, de Ia cámara de intercambio térmico.
- Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva del equipo objeto de Ia invención, una vez que ha sido montado sobre Ia plataforma móvil.
MODO DE REALIZACIÓN PREFERENTE
En Ia figura 1 se puede observar los distintos elementos que forman parte del equipo para ensayo (1) objeto de Ia invención, esto es, los medios de generación del humo trazador (2), los medios de generación del caudal de gas caliente (3), los medios de introducción del humo trazador (22) en el caudal de gas caliente y Ia cámara de mezcla (4).
En Ia figura 3, se observan los distintos elementos que forman parte de los medios de generación de gas caliente (3), como son los quemadores (31), el ventilador centrífugo principal (33) y Ia cámara de intercambio térmico (32). En esta figura se ve como Ia cámara de intercambio térmico (32) está constituida por una cámara exterior (322) y una cámara interior (321). La cámara exterior (322) presenta un frontal de configuración troncocónica, en donde se unirá Ia cámara de mezcla (4). Por otro lado, Ia cámara interior (321), que es donde se alojan los quemadores (31), está abierta en su parte frontal.
Como se puede ver en esta figura 3, Ia cámara interior (321) presenta una longitud menor que Ia cámara exterior (322), siendo, tal y como se observa e Ia figura 2, Ia cámara interior (321) concéntrica a Ia cámara exterior (322).
Los quemadores (31), que en esta realización preferente son tres, se encuentran en Ia entrada del equipo para ensayo, ya que constituyen Ia fuente de calor necesaria para llevar a cabo Ia combustión y el correspondiente intercambio de calor. Junto a estos quemadores (31) se ubica el ventilador centrífugo principal (33) que es el encargado de recoger el aire del exterior e introducirlo en Ia cámara de intercambio térmico (32).
Como ya se ha comentado, el aire aportado por el ventilador centrífugo (33) es introducido por Ia base de Ia cámara exterior (322), esta cámara (322) tiene que tener suficiente separación con Ia cámara interior (321) para permitir que circule a través de ella, el caudal de aire procedente del exterior. En Ia cámara interior (321) están ubicados los tres quemadores, los cuales también tienen sus propios ventiladores, no representados en las figuras, que les aportan el aire que garantiza una combustión limpia. Es por tanto, en Ia cámara interior (321) donde se realiza Ia combustión, las llamas son contenidas aquí gracias a Ia placa de impacto (34) ubicada en una zona próxima al frontal troncocónico de Ia cámara exterior (322). Si no existiese esta placa de impacto (34), las llamas podrían ser expulsadas hacia Ia cámara de mezcla (4). Por otro lado, el equipo generador de humos trazadores (2) está constituido, como se ve en Ia figura 1 , por una serie de cilindros (21) que contienen los botes de-humo. Estos cilindros (21) están conectados a un colector común que insufla el aire proveniente de un ventilador, no representado en las figuras, de manera que permita conducir los humos trazadores hasta Ia cámara de mezcla (4).
El caudal de aire que está circulando a través de Ia cámara exterior (322) se va calentando debido a Ia combustión que se está produciendo en Ia cámara interior (321). El aire caliente es conducido hasta Ia cámara de mezcla (4) que se encuentra situada a 90° respecto a Ia cámara de intercambio térmico (32). En esta cámara de mezcla (4), se mezcla el caudal de los gases calientes junto con los humos trazadores, pero además, esta cámara de mezcla permite conducir el caudal resultante de Ia mezcla hacia arriba y así poder comprobar Ia dirección de salida de los gases.
Como se ve en Ia figura 4, el equipo para ensayo (1) puede estar ubicado en una plataforma móvil (5) de manera que se facilite el transporte de dicho equipo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) que comprende
- medios de generación de un humo trazador (2)
- medios de generación de un caudal de gas caliente de alta potencia (3)
- medios de introducción del humo trazador en el caudal de gas caliente de alta potencia (22)
caracterizado porque los medios de generación del caudal de gas caliente de alta potencia (3), comprenden
- unos medios de generación de calor (31)
- una cámara de intercambio térmico (32) dispuesta para el intercambio térmico con los medios de generación de calor (31)
- unos medios de introducción de aire (33) en Ia cámara de intercambio térmico (32).
2. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según reivindicación 1 , caracterizado porque que Ia cámara de intercambio térmico (32) comprende
- una cámara interior (321) configurada para alojar los medios de generación de calor (31)
- una cámara exterior (322) en Ia cual se introduce el aire para su intercambio térmico.
3. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según reivindicación 1 y 2, caracterizado porque los medios de generación de calor (31) comprenden un quemador.
4. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de introducción de aire (33) en Ia cámara de intercambio térmico (32) comprende un ventilador.
5. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el citado equipo (1) comprende una cámara de mezcla (4) configurada para producir una mezcla del citado gas caliente y los citados humos trazadores, comprendiendo Ia citada cámara una chimenea configurada para expulsar Ia citada mezcla.
6. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Ia cámara interior (321) presenta un extremo abierto y presenta una longitud menor que Ia cámara exterior (322).
7. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Ia cámara de intercambio térmico (32) presenta una placa de impacto (34) dispuesta de manera que quede enfrentada al citado extremo abierto de Ia cámara interior (321) para que las llamas de los quemadores impacten contra ella.
8. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho equipo (1) está ubicado en una plataforma móvil (5).
9. Equipo de ensayo de incendio de alta potencia (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el citado equipo (1) comprende un equipo de control y maniobra.
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