BRPI0902391A2 - sistema de descarga baseado em dióxido de carbono (co2) lìquido - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE DESCARGA BASEADO EM DIõXIDO DE CARBONO (C02) LIQUIDO A inovação ora proposta descreve um sistema de descarga baseado em C0~2~ Líquido - DBCL, a ser utilizado no combate a extinção de células 4e incêndio em ambientes abertos ou fechados.

Description

SISTEMA DE DESCARGA BASEADO EM DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)LÍQUIDO

Campo Técnico

A inovação ora proposta descreve um sistema que dá suporte adescargas baseadas em CO2 Líquido - DBCL1 a ser utilizado no combate eextinção de células de incêndio em ambientes abertos ou fechados. O referidosistema é aplicável em unidades de produção, refino e distribuição decombustíveis e gases dentre outros, unidades industriais, de produção deenergia e/ou empresariais, utilização militar em belonaves como corvetas,fragatas, navios de suprimento e porta-aviões dentre outras.

Estado da Arte

As técnicas usualmente utilizadas para prevenção e combate aincêndios causados por curtos circuitos em redes e equipamentos elétricosconsistem do uso de equipamentos como pequenos extintores que contémcomo agente de extinção água, gás pressurizado e CO2 como agente deextinção, que além de exporem seus usuários aos efeitos do gás, fumaça egases derivados da queima de materiais e/ou equipamentos existentes,colocam os mesmos em contato direto com altas temperaturas nos ambientesonde esteja ocorrendo o incêndio, além de apresentarem baixos volumesarmazenamento do agente de extinção, o que prejudica em muito suautilização, apresentando assim, baixa eficiência quando utilizados em grandesespaços ou em áreas confinadas.

Outra alternativa apresenta é a utilização de uma rede hidrantesou de unidades móveis, que são limitados em sua utilização pela dificuldade deacesso a determinadas áreas confinadas ou de difícil acesso como é o casodas tubulações, onde pelas características do incêndio e por ser a água umcondutor de eletricidade, se torna ineficiente no combate.

Assim sendo, primeiramente definiremos o conceito de fogo,como sendo o desenvolvimento simultâneo de calor e luz, que é produto dacombustão de materiais inflamáveis. É a reação química entre o combustível eoxigênio do ar (comburente), em face de uma fonte de calor. Para que hajafogo é necessário que existam três elementos essenciais da combustão, queconstituem o chamado "Triângulo da Combustão". São eles:

-Combustível;

-Calor;

-Oxigênio comburente.

Tipos de Chama:

Chama Pré Misturada:

Queima eficiente, se aproxima da estequiometria da reação decombustão;

Zona de combustão estabilizada no espaço;Pequena ou nenhuma geração de material particulado;Distância mínima entre a base da Zona de Combustão e a Fonte.

Chama de Difusão:

- Queima incompleta com reações intermediárias e subprodutos variados;Chama com intensa geração de material particulado;Janelas de aeração em posições variadas;

Zona de Combustão com forma e distribuição de fluxos de radiaçãotérmica, variáveis.Medidas dos Impactos de Incêndios ε Explosões

Cenário Limite Efeito Esperado<table>table see original document page 4</column></row><table>

Variações da Chama de Difusão

a) Chamas com fontes de alta taxa de emissão: -gases liqüefeitos;

•líquidos inflamáveis;•líquidos combustíveis;•fontes pressurizadas.

Um exemplo típico de chamas com fontes de alta taxa de emissão(C5 + C6) é mostrado na figura 1.

Outro exemplo típico de chamas, com fontes de alta taxa deemissão é mostrado na figura 2 (Mistura compatível com Diesel + QAV).A figura 3 mostra Chamas com Ignição retardada de fontes de altataxa de emissão e que podem formar bolas de fogo e explosão da nuvem.

A figura 4 mostra um exemplo de chama de fonte pressurizada (GLP).Características das chamas pressurizadas:Parâmetros Básicos:

1 )Pressão de Vapor das substâncias;

2)Temperatura das substâncias;

3)Pressão de Trabalho da linha;

4)Vazão da linha;

5)Geometria do furo.

Parâmetros de Controle:

1)Fração de vaporização;

2)Fraçâo de "spray" mecânico;

3)Volume de estoque básico.

b) Chamas com fontes de baixa taxa de emissão: 'sólidos combustíveis;

-graxas e lubrificantes;

•parafinas sólidas.

As equações abaixo se aplicam a uma Linha de Líquido Inflamável:

Volume de Estoque Básico (Veb) após rompimento total em umaextremidade de linha de transferência.Veb = Q.tbq + (Φ/2)2, ττ. L^q pr)Volume de Estoque Básico (Veb) após rompimento total da linhade transferência, em um ponto entre dois bloqueios.Ve^ = Q.tbq + (Φ/2)2. π.L(bq1 pr) + W2)2· π · L(bq2 pr)

Onde Q representa a Vazão da linha, tbq o tempo até oacionamento bloqueio da linha rompida, Φ o diâmetro da linha rompida e L (bq,pr) o comprimento entre o ponto de bloqueio e o ponto de rompimento.Descrição Detalhada da Invenção

A inovação ora proposta descreve um sistema que dá suportepara descargas baseadas em C02 Líquido - DBCL1 a ser utilizado no combatee extinção de células de incêndio em ambientes abertos ou fechados, tendo emsua composição geral:

Tanque de CO2 Líquido;

Instrumentação de controle do tanque;

Recondensadores/Vaporizadores;

Fonte de energia redundante;

- Linhas rígidas de transferência;

Mangueiras de alta velocidade;

Mangueiras de alta vazão;

Bicos1 difusores e defletores para o ajuste dos disparos;

Banco de válvulas de controle (cargas, redirecionamento e isolamentode anéis de circulação); - Sensores de temperatura;

Sensores de pressão;

Painel de controle de parâmetros (Status da célula, status doscomponentes do sistema de combate e redundâncias dos controles dosdisparos).

A figura 5 mostra em detalhes o fluxograma geral doequipamento, onde (A) representa o tanque principal, (B) o ponto de carga, (C)o vaporizador V1 com jato 70x tendo como característica a formação de nevecom utilização em cortinas e dilúvio, (D) o vaporizador V2 tendo comocaracterística a formação de neve utilizada em canhões para disparo móvel, (E)aquecedor para produção de jato aquecido com utilização em painéis elétricos,(F) link, (G) as linhas de instrumentos, (H) a fonte AC/DC e o banco debaterias, (J) o recondensador, (L) o PSV/suspiro, (M) os pontos deinstrumentos e (N) o PLC. Os meios de ataque consistem de:

Jatos de alta vazão com teor variável de neve carbônica entre 10% e70%, para resfriamento, deslocamento de gases super aquecidos eabafamento;

Jatos de C02 de alta velocidade para guiar o disparo e invadir ascélulas;

Jatos de baixa velocidade com teores ajustáveis de Neve carbônicapara dilúvio em pequenos compartimentos e ataque a focos pequenos emédios;

Jatos secos em temperatura ambiente ou aquecidos, para combate emquadros elétricos, painéis de controle e circuitos eletrônicos.

Placas de troca térmica baseadas em gelo seco (dióxido de carbono emestado sólido) que compõem a Câmara de Inertização, Fracionamento eResfriamento.

Descrição das modalidades preferidas

Cortinas Fluiodinâmicas Fixas

Em uma modalidade preferida da presente invenção o ditosistema é acoplado a cortinas fluiodinâmicas fixas, que consistem de umsistema de formação de uma zona específica em uma ambiente amplo,denominado gaiola de gás, onde a concentração de agente de extinção sobevinte vezes mais rápido do que nas áreas adjacentes, conforme mostrado nafigura 6 e objeto do Pl 0803826-0 depositado em 22/072008. Emuma outra modalidade preferida da presente invenção o dito sistema éacoplado a Canhões Manuais e Portáteis, para uso em focos pontuaispequenos e médios, em ambientes abertos e semiconfinados, por indivíduos ougrupos, conforme mostrado na figura 7 e objeto do Pl 0802403-0 depositadoem 22/07/2008.

Em uma outra modalidade preferida da presente invenção o ditosistema é acoplado a um artefato destinado ao recolhimento seguro e àextinção de incêndios em poça, de fluidos inflamáveis. O artefato denominadogrelha de fracionamento e resfriamento rápido (GFRR) é composto por umacâmara inerte preenchida com jatos combinados, monofásicos e bifásicos, dedióxido de carbono, que é subdividida por meio de grelhas ou agentesgranulados com resistência térmica e estabilidade química, que fracionam ofluxo do fluido inflamável e o projetam contra uma placa fria localizada no fundoda câmara, conforme mostrado na figura 8 e objeto do Pl 0802422-7depositado em 22/07/2008.

As figuras 9(A) e 9(B) mostram em detalhes, de uma aplicaçãodos canhões manuais e portáteis em uma unidade móvel, no caso umcaminhão.

Vantagens do sistema proposto em suas Modalidades Preferidas ε

Aplicações Previstas

Maior volume de estoque do agente de extinção, pois o mesmo seencontra em estado líquido.

Produz simultaneamente os efeitos de abafamento e resfriamentocom uma flexibilidade de meios que é compatível com as resistências dosmateriais, geometria dos ambientes e características operacionais dossistemas.

Capacidade de deslocar grandes volumes de fumaça estocadaem ambientes fechados e com geometria dos acessos desfavorável para ocombate, possibilitando o avanço das equipes de combate e evitando os "flash-over".

Autonomia em relação aos suprimentos de água, redes dedistribuição e pontos de hidrantes.

Variedade de características das descargas no que diz respeito àvazão, teor de neve carbônica, velocidade do fluxo e temperatura da descarga,permite múltiplos usos, quais sejam: artefatos explosivos, em combustíveissólidos, líquidos inflamáveis, gases inflamáveis, quadros elétricos, painéis decontrole e circuitos eletrônicos.

Devido às características físico-químicas do agente de extinçãoem estado líquido, em caso de perda total da instalação os tanques do DBCLnão explodem com projeção de fragmentos e também não produzemespalhamento imediato do agente de extinção.

O conjunto pode ser montado sobre veículos apropriados e comindependência em relação à infraestrutura, de acordo com as característicascitadas no primeiro e no segundo item deste tópico, pode atuar com maioreficiência em periferias urbanas, suporte logístico aos estoques de suprimentospara frentes de combate, em caso de conflitos armados e ações de defesa daintegridade territorial.

A configuração dos elementos que compõe o sistema favoreceuma melhor e maior distribuição dos pontos de extinção, destinada ao combatedas células de incêndio, seja em ambientes fechados ou abertos.

Aplicação no combate a células de incêndio em ambientesfechados, como por exemplo, em belonaves mais especificamente emcorvetas, fragatas, dentre outras, onde existem restrições como:*Distribuiçãodas janelas de aeração depende da geometria do ambiente;•Zona de acúmulo e dispersão de gases, que favorece a expansão ecombustão súbita dos gases super aquecidos e não queimados ("flashover");

•As limitações do espaço tornam muito difícil ajustar a geometria da frente deresfriamento ou de aplicação de LGE - AFFF à dimensão da célula decombustão;

•A estratificação característica do piso das praças de máquinas constitui umarestrição adicional ao posicionamento das linhas de ataque com espuma;

•Passagens de linhas de transferência de combustíveis em compartimentos aolongo do trajeto entre" o tanque de estoque e o ponto de utilização;

Ambientes metálicos favorecem a transferência e acúmulo de calor.

O sistema objeto da presente invenção poderá ser utilizado nocombate a células de incêndio em ambientes fechados, como por exemplo, embelonaves mais especificamente em porta-aviões, corvetas, fragatas e naviosde suprimento, dentre outras, em navios como petroleiros, plataformas deperfuração, plataformas de produção, plataformas do tipo FPSO (FloatingProcess Storage and Offloading), graneleiros, cargueiros e navios de transportede gás, dentre outros e no combate a extinção de células de incêndio emtransformadores de centrais nucleares, subestações de distribuição de energiaelétrica, e disjuntores que contenham fluido isolante em termoelètricas ehidroelétricas, dentre outras.

Claims (8)

1.- SISTEMA DE DESCARGA BASEADO EM DIÓXIDO DECARBONO (CO2) LÍQUIDO, caracterizado por sua composição geral:Tanque de C02 Líquido;- Instrumentação de controle do tanque;Recondensadores/Vaporizadores;Fonte de energia redundante;Linhas rígidas de transferência;Mangueiras de alta velocidade;- Mangueiras de alta vazão;Bicos, difusores e defletores para o ajuste dos disparos;Banco de válvulas de controle (cargas, redirecionamento e isolamentode anéis de circulação);Sensores de temperatura;- Sensores de pressão;Painel de controle de parâmetros (Status da célula, status doscomponentes do sistema de combate e redundâncias dos controles dosdisparos).

2.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor ser o dito sistema acoplado a cortinas fluidodinâmicas fixas.

3.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor ser o dito sistema acoplado a canhões manuais e portáteis.

4.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopor sua aplicação quando acoplado a canhões manuais e portáteis, em umaunidade autônoma móvel, no caso um caminhão, unidade ferroviária,embarcação com propulsão própria ou rebocada, adaptado em containeres dealta resistência para translado e uso pontual em atividades "off-shore".

5.- SISTEMA conforme descrito nas reivindicações anteriores,caracterizado por sua aplicação quando acoplado ao artefato denominadogrelha de fracionamento e resfriamento rápido (GFRR).

6.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopor sua aplicação no combate a células de incêndio em ambientes fechados,como por exemplo, em belonaves mais especificamente em porta-aviões,corvetas, fragatas e navios de suprimento, dentre outras.

7.- SISTEMA de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopor sua aplicação no combate a células de incêndio em ambientes fechados,como por exemplo, em navios mais especificamente, em petroleiros,plataformas de perfuração, plataformas de produção, plataformas do tipo FPSO(Floating Process Storage and Offloading), graneleiros, cargueiros e navios detransporte de gás, dentre outros.

8.- SISTEMA de acordo com as reivindicações 2 e 5,caracterizado por sua aplicação na prevenção e no combate a extinção decélulas de incêndio em transformadores de centrais nucleares, subestações dedistribuição de energia elétrica, e disjuntores que contenham fluido isolante emtermoelétricas e hidroelétricas, dentre outras.