BRPI0519823B1 - método de inertização para prevenção de incêndios - Google Patents

Abstract

método de inertização para prevenção de incêndios. a presente invenção refere-se a um método para prevenir incêndio ou explosão em uma primeira área protegida limitada (la) pela diminuição do conteúdo de oxigênio na área protegida ao nível de inertização base, relativo ao ar ambiente. com o objetivo de eliminar qualquer perigo à pessoas ou processos dentro da área protegida, o método de acordo com a invenção provê para a medição do conteúdo de oxigênio na área protegida (la), compará-lo a um limiar (nível de inertização máximo) e na eventualidade de cair abaixo do limiar (nível de inertização máximo) introduzir ar fresco dentro da área protegida (la).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE INERTIZAÇÃO PARA PREVENÇÃO DE INCÊNDIOS”.

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se a um método de inertização para a prevenção de incêndio ou explosão em área limitada protegida pela diminuição do conteúdo de oxigênio na área protegida relativa ao ar ambiente na área protegida. Método de inertização para prevenção e extinção de fogos em espaços fechados é conhecido pela tecnologia de combate-ao-fogo. Os efeitos resultantes da extinção destes métodos são baseados no princípio de deslocamento de oxigênio. Como é de conhecimento geral, o ar ambiente normal é constituído de 21% de oxigênio por volume, 78% de nitrogênio por volume e 1% por volume de outros gases. Para extinguir ou prevenir incêndios, um gás inerte de puro ou 90% de nitrogênio é introduzido, por exemplo, para consequentemente aumentar a concentração de nitrogênio na área protegida em questão e, portanto diminuir o percentual de oxigênio. Um efeito de extinção é conhecido por ocorrer quando o percentual de oxigênio cai abaixo de 15% por volume. Dependendo dos materiais inflamáveis contidos dentro da respectiva área protegida, pode ser necessário diminuir o percentual de oxigênio para, por exemplo, 12%. Nesse caso a concentração de o-xigênio pode não mais queimar a maior parte dos materiais combustíveis. O deslocamento de gases de oxigênio usados neste "métodos de extinção de gases inertes” são usualmente mantidos em tambores de aço em áreas adjacentes específicas ou um aparelho é utilizado para produzir gás que desloque o oxigênio. Portanto, misturas inertes de, por exemplo, 90%, 95% ou 99% de nitrogênio (ou outro gás inerte) também podem ser utilizadas. Os tambores de aço ou aparelhos para produzir gás que desloque o oxigênio, constituem a chamada primeira fonte de sistema de gás inerte para extinção de fogo. Em caso de necessidade o gás pode ser canalizado a partir de sua fonte através de um sistema de dutos e aos correspondentes bocais de saída dentro das respectivas áreas protegidas. A fim de também manter o risco de incêndio tão baixo quanto possível caso a fonte não funcione, fontes se- cundárias de gás inerte são também empregadas, ocasionalmente.

Todos os métodos conhecidos até o presente para aumentar o sistema de segurança na prevenção de tais fogos, estão baseados no princípio de inertização da área a ser protegida por meio de foco de gás inerte na prevenção do fluxo de gás necessário para manter uma concentração de inertização. Em conjunto, aqui, diversos mecanismos são descritos especificando as diferentes fontes de gás inerte tanto para as primárias, quanto para qualquer fonte secundária de gás inerte, desde que potencialmente aumente a segurança. A fonte secundária de gás inerte será acionada quando a fonte primária falhar. Ainda comuns a todos estes mecanismos e métodos, é que não há mecanismos de segurança em um evento de continuação descontrolada de influxo de gás inerte, mesmo que o nível de inertização tenha alcançado um valor, o qual seguramente previna fogo. Mesmo assim o estado de ter uma concentração de gás inertizante ocorre devido ao vazamento entre as áreas adjacentes de diferentes níveis de inertização. Um atalho concentrado podería ser a falha do mecanismo de controle que governa o suprimento de gás inerte ou o gerador usado para produzir o gás inerte, não desligando a válvula de suprimento, que não tem mais lacre e continua a deixar o gás fluir dentro das áreas protegidas. A razão do alto nível de inertização com o já alto conteúdo de o-xigênio por ser fixada para que qualquer pessoa ocupando a área protegida ou que para isso possa ser possível às pessoas que entrem na área protegida, mesmo que a concentração de gás inertizante tenha sido usada para prevenir incêndios. O contínuo influxo de gás inertizante dentro da área protegida, não apenas resulta em maior custo de produção continuada de gás inerte ou a liberação de gás da fonte primária e/ou secundária, mas isto também afeta assuntos críticos, particularmente relativos à segurança das pessoas que trabalham nas áreas protegidas.

Baseado nos problemas descritos acima, em engenharia de segurança, um sistema de extinção de fogo através de gás inerte em termos de concentração de inertização sendo muito elevada, a presente invenção direciona-se à tarefa de um maior desenvolvimento no método de inertização do tipo descrito no início, tal que possa ser confiável, reduza as concentrações de inertizantes, as quais são muito altas ou que são muito altas para requerimentos específicos, tais como pessoas entrando na área protegida. A tarefa é resolvida de acordo com a invenção por um método de inertização descrito no início, no qual o conteúdo de oxigênio na área protegida é medido constantemente, comparado ao limiar (nível de inertização máximo) e na eventualidade de - não intencionalmente - cair abaixo do limiar (nível de inertização máximo), ar fresco é introduzido na área protegida.

No caso presente, o termo “ar fresco" também se refere a ar com oxigênio reduzido, mas o qual tem um conteúdo de oxigênio mais alto do que nas áreas protegidas. A vantagem particular da presente invenção está no seu alcance simples de efetuar e consequentemente um método de inertização muito efetivo para prevenir incêndios em áreas fechadas, mesmo no evento de um fluxo de gás inerte que não possa ser controlado, devido a uma falha técnica na produção de gás inerte ou sistema de suprimento de gás inerte. Existem, em quaisquer dos casos um volume suficiente de ar fresco em torno da área protegida. As desvantagens dos mecanismos e métodos anteriormente conhecidos, os quais possam envolver perigo às pessoas dentro da área protegida, são evidentemente evitados.

Outros aspectos da invenção são detalhados nas sub-reivindicações.

De uma maneira vantajosa, o portar para o conteúdo de oxigênio, no qual o ar fresco é introduzido numa área protegida é menor que o valor do conteúdo de oxigênio na base do nível de inertização. A diferenciação entre os conteúdos de oxigênio é expediente desde que o conteúdo de oxigênio selecionado para a base do nível de inertização evite fogo e ainda assim permita às pessoas entrar nas áreas protegidas. Caso o conteúdo de oxigênio seja reduzido ainda mais devido a um mal funcionamento de suprimento excessivo de gás inerte, enquanto o fogo continuará a ser evitado, aumentando o perigo às pessoas que permaneçam no compartimento. O limiar para o conteúdo de oxigênio na área protegida, tal que seja menor que o conteúdo de oxigênio da base do nível de inertização, todavia não caia a um valor que possa ser prejudicial às pessoas.

Alternativamente para medir o conteúdo de oxigênio dentro da área protegida, o gás inerte contido na área protegida também pode ser medido. Neste caso, o conteúdo de gás inerte é então comparado a um limiar e quando o exceder, ar fresco é introduzido na área protegida. Este método assume uma relação direta entre o conteúdo de oxigênio e o gás inerte na atmosfera natural. Esta dependência é conhecida em situações típicas de prevenção de incêndios. O conteúdo, de oxigênio na área protegida é vantajosamente medido em diversos locais com respectivamente um ou uma pluralidade de sensores. A vantagem de medir o conteúdo de oxigênio em uma pluralidade de locais é que, se um valor cair abaixo do limiar em um local, será prontamente detectado mesmo na eventualidade de concentrações de oxigênio não-uniformes. Outra vantagem em utilizar uma pluralidade de sensores é redundante. Caso um sensor esteja defeituoso ou uma linha de sensores seja interrompida, outro sensor poderá assumir a tarefa de medição.

Na eventualidade de cabos ao longo de vários sensores seria problemático; os sensores também podem enviar sinais à unidade de controle através de sistema sem-fios (wireless).

Alternativamente, para medir o conteúdo de oxigênio em um ou mais locais, o conteúdo de gás inerte na área protegida também pode ser medido em ou ou mais locais com um ou uma pluralidade de sensores de gás inerte, respectivamente. A vantagem da medição em uma pluralidade de locais corresponde à vantagem de medir as concentrações de oxigênio, tanto quanto o conteúdo de gás inerte, aumenta consideravelmente a segurança das pessoas que trabalham dentro das áreas protegidas.

Em uma de outras formas de realização da presente invenção, os sinais a partir dos sensores de gás inerte e/ou oxigênio, são enviados a uma unidade de controle. De uma maneira vantajosa, todos os componentes requeridos para avaliar o sensor de sinais são centralizados nesta unidade de controle. Algoritmos diferentes também podem ser providos na unidade de controle para responder às diferentes concentrações da mistura de gás.

Em outra forma de realização vantajosa, a unidade de controle pode ainda trocar para o suprimento de ar fresco de ligado para desligado e vice-versa. Incorporando o controle lógico para sistema de suprimento de ar fresco na unidade de controle, também reflete o critério de design compacto para consolidadar todas as medições e sinais de controle em uma unidade eletrônica. O suprimento de ar fresco é vantajosamente regulado a fim de não exceder o nível de inertização máximo. Tampouco o nível da base de inertização é solapado. Isto significa que a concentração de oxigênio dentro da área protegida é também regulada mesmo quando o ar fresco é suprido de tal modo que o incêndio será, de maneira segura, prevenido no nível de inertização base. Importante aqui é que o suprimento de ar fresco está ligado, ou por último, ao chegar ao nível de inertização máxima que iria colocar pessoas em perigo dentro da área protegida.

Em mais uma forma de realização vantajosa da invenção, a unidade de controle irá monitorar uma segunda área protegida. Esta segunda área protegida está também alocada para um sistema de suprimento de ar fresco, ao menos um sensor de oxigênio e/ou ao menos um sensor de gás inerte. É também assegurado que o nível de inertização máximo não exceda nesta segunda área protegida nem, inversamente, o nível de inertização da base, solapado. A vantagem para diferenciar os níveis de inertização entre diferentes áreas protegidas envolve alocar diferentes possibilidades para as pessoas entrarem nestas áreas. Embora haja diferentes áreas protegidas, todas as medições e linhas de controle são centralizadas na unidade de controle. A vantagem aqui é puramente a manutenção e o design compacto para o todo do sinal e avaliação eletrônica para várias áreas protegidas.

Pode ser vantajoso ainda ter a provisão para a unidade de controle controlar os níveis de inertização máximos da base em diferentes níveis para cada área protegida. Por exemplo, o conteúdo de oxigênio no nível de inertização base na área protegida 1a pode ser mais baixo que o vaior correspondente na área protegida 1b. A vantagem de tal diferenciação seria permitir que as pessoas permanecessem numa área protegida enquanto o conteúdo de oxigênio na outra área é selecionado tão baixo que não seria possível às pessoas permanecerem nesta área. O separação seria imaginável quando materiais facilmente inflamáveis são guardados em uma área protegida e materiais com inflamabilidade normais em outra área protegida e onde as pessoas pudessem ir e vir. A seguir será feito referência às figuras descrevendo o método inventivo em mas detalhes. São apresentadas: Figura 1 - é uma representação esquemática de uma área protegida com suas fontes de gás inerte e válvulas associadas, mecanismos de controle e medição, sistema de suprimento de ar fresco e bocais de entrada para o sistema de suprimento de ar fresco.

Figura 2 - um exemplo de seqüência de concentração de oxigênio na área protegida.

Figura 3 - uma representação esquemática de um sistema de i-nertização compreendendo duas áreas e componentes inertizantes para o local. A representação esquemática da figura 1 mostra um exemplo de funcionamento básico do método de acordo com a invenção incluindo os controles associados e sistema de medição. O encanamento é demonstrado com linhas grossas e as linhas de controle/medição são demonstradas como linhas finas normais. O gás inerte pode ser liberado da fonte de gás inerte 2, através da válvula 3a, e um ou mais bocais de saída 6a dentro da área protegida 1a. A fonte de gás inerte pode aqui ter diversos designs. Uma realização típica é prover o gás inerte de uma ou de uma pluralidade de contêine-res, por exemplo, cilindros de aço. Alternativamente, um gerador pode ser utilizado para produzir gás inerte (por exemplo nitrogênio) ou uma mistura gasosa de gases inertes. Também é concebível para a fonte de gás primário ser redundantemente configurada para o propósito de aumentar a segurança, ex.: uma segunda fonte de gás é acessada quando necessário o que consiste em tornar tanto gás inerte comprimido em cilindros de aço ou vir de um gerador de produção de gás inerte. A concentração de gás inerte na área protegida 1a é regulada pela unidade de controle 4, a qual em turnos atua na válvula 3a. A unidade de controle 4 é ajustada a fim de que o nível de inerii-zação base seja alcançado na área protegida 1a. Este nível de inertização base reduz o risco de fogo ou explosão dentro da área protegida 1a e é mantido pela introdução de gás dentro da área protegida 1 a oriundo da fonte de gás, inerte 2 de uma válvula 3a e um bocal de gás inerte 6a. Na eventualidade deste sistema falhar se, por exemplo, a válvula 3a não fechar ou o gerador que produz gás inerte ou a mistura de gás inerte/ar não desligar, e portanto continuar a permitir o gás inerte entrar na área protegida, através do influxo 6a de gás inerte, com a concentração de gás inerte conseqüentemen-te aumentando dentro da área protegida, o conteúdo de oxigênio cairá muito abaixo do desejado nível de inertização base, e o seguinte mecanismo será acionado. Quando a unidade de controle 4 da concentração de oxigênio é muito baixa, por meio de um sensor de oxigênio 5a, o mesmo emite em se-qüência o sinal para fechar a válvula 3a ou um sinal para interromper o gerador que produz gás inerte ou a mistura de gás inerte/ar. Uma vez que estas duas condições sejam encontradas e a concentração de oxigênio na á-rea 1a caia ainda mais, o que pode ser sinalizado para a unidade de controle 4 por sensores de gases inertes 12a, o sistema de suprimento de ar fresco 8a é ativado, liberando ar fresco dentro da área protegida 1a por meio de uma ou mais entradas de ar fresco 7a. O influxo de volume de ar fresco é, portanto ajustado de tai forma que, mesmo no máximo da Operação do sistema de produção de gás inerte (configurado tanto como cilindro de gás ou gerador), a concentração de gás inerte na área protegida 1a não pode continuar a subir. Isto, portanto assegura a concentração de oxigênio desejado na área protegida 1a mesmo na eventualidade da unidade que controla o influxo de gás inerte dentro da área protegida 1a falhe. Incêndios são, portanto seguramente prevenidos e as pessoas podem continuar dentro da área protegida 1a como deve ser, sem temer qualquer efeito adverso. A figura 2 demonstra um exemplo de uma seqüência de concentração de oxigênio exeqüível dentro da área protegida 1a. A concentração de oxigênio é regulada para o nível de inertização base (valor alvo), sendo considerado de fato, entre um valor superior e um valor inferior ao do valor alvo. A fonte de gás inerte é ativada e o gás inerte é introduzido dentro da área protegida 1a em um ponto de tempo to- Como resultado desta introdução de gás inerte dentro da área protegida 1a, a concentração de oxigênio cai entre os pontos to e ti. A fonte de gás inerte é novamente desativada em um ponto de tempo ti. A concentração de oxigênio continua a subir vagarosamente até um ponto de tempo t2, porque, por exemplo, algum ar fresco entra na área protegida devido a vazamento relativo do ar ambiente. A fonte de gás inerte é reativada no ponto de tempo t2. Caso algum defeito impeça a fonte de gás inerte de ser desativada, mesmo assim, a concentração de oxigênio continua a cair dentro da área protegida. A concentração de inertização máxima permitida para a área protegida 1 e a qual ainda é segura para pessoas é alcançada no ponto de tempo t3. Caso haja mal funcionamento no sistema de gás inerte; por exemplo, um influxo de gás inerte continua desimpedido dentro da área protegida, a concentração de oxigênio irá continuar a cair além do ponto de tempo t$, o que tornaria insegura a área para ocupação humana. Através do influxo controlado inventivo de ar fresco, iniciando no ponto de tempo U, não há queda abaixo do nível de inertização máximo. Um alarme de emergência (não demonstrado na figura) também pode ser provido, para ser acionado no ponto de tempo %. O nível de inertização base nos quais os incêndios são confiavelmente evitados é realcançado no ponto de tempo U- A fim de manter a proteção contra incêndios, o suprimento de ar fresco é desligado novamente no ponto de tempo U- A figura 3 mostra outra alternativa para um sistema de inertização o qual, neste caso, compreende duas áreas protegidas 1a e 1b e zonas específicas de inertização e componentes de monitoramento. A área protegida 1a é monitorada, neste caso, conforme os detalhes citados referentes às figuras 1 e 2. Uma outra área protegida 1b com inertizantes e componentes de monitoramento associados é adicionalmente descrito. Os citados componentes compreendem a válvula 3b, entrada de gás inerte 6b, sensor de oxigênio 5b, entrada de suprimento de ar fresco 7b e sistema de suprimento de ar fresco 8b. Alternativamente a unidade de controle 4 demonstrada na figura 3 também pode consistir em duas unidades de controle separadas. As duas áreas protegidas 1a, 1b são separadas uma da outra por uma parede 9. Alternativamente a unidade de controle 4 demonstrada na figura 3 também pode consistir em duas unidades de controle separadas. A área protegida 1a, à qual as pessoas não têm acesso neste caso, tem um nível de i-nertização diferente (mais elevado) que a área protegida 1b, a qual, ainda que inertizada tenha pessoas que vem e vão numa base regular. A área protegida 1 a pode ter um nível de inertização no qual a concentração de oxigênio está em 13% por volume, por exemplo. Além disso, em contraste, a unidade de controle 4 assegura diferentes níveis de inertização para a área protegida 1b, por exemplo com oxigênio a 17% por volume. Devido a permeabilidade da parede 9, o gás inerte podería passar sem controle da área protegida 1a para a área protegida 1b. Isto é demonstrado na figura 3 por setas direcionais 10. A função da unidade de controle 4 é garantir diferentes níveis de inertização nas áreas protegidas 1a e 1b por prover gás inerte através de válvulas 3a e 3b e suprir ar fresco conforme a necessidade através do sistema de ar fresco 8a e 8b e da entrada de suprimento de ar fresco 7a e 7b, como está detalhado na descrição relativa à figura 1. Válvulas 3a e 3b também são referenciadas como válvulas de zona neste caso, uma vez que as diferentes áreas protegidas 1a e 1b constituem diferentes áreas monitoradas.

Lista de Referência 1a. Primeira área protegida 1 b. Segunda área protegida 2. Fonte de gás inerte 3a. Válvula de zona 3b. Válvula de zona 4. Unidade de controle 5a. Sensor de oxigênio 5b. Sensor de oxigênio 6a. Entrada de gás inerte 6b. Entrada de gás inerte 7a. Entrada de suprimento de ar fresco 7b. Entrada de suprimento de ar fresco 8b. Sistema de suprimento de ar fresco 9. Parede divisória 10. Flechas direcionais do fluxo de gás 11. Pessoas dentro das áreas protegidas 12a. Sensor de gás Inerte 12bSensor de gás inerte

Claims (10)

1. Método de inertização para prevenir incêndio ou explosão, em uma primeira área protegida limitada (1a) e/ou uma segunda área protegida limitada (1b), em que o conteúdo de oxigênio na área protegida (1a, 1b) é reduzido com relação do ar ambiente para o nível de inertização base, em que o conteúdo de oxigênio do nível de inertização base é selecionado de modo que o fogo pode ser evitado na área protegida (1a, 1b), mas às pessoas podem ainda entrar na área protegida (1a, 1b), e em que o método compreende as seguintes etapas: - a concentração de oxigênio na área protegida (1a, 1b) é controlada entre ponto de ajuste superior e um ponto de ajuste inferior através da introdução, temporariamente, de gás inerte dentro da área protegida (1a, 1b) no nível de inertização base, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda as seguintes etapas de método: - introduzir ar fresco na área protegida (1a, 1b) se, devido ao mau funcionamento do sistema de gás inerte, gás inerte ainda é alimentado para dentro da área protegida (1a, 1b) mesmo que o ponto de ajuste inferior seja alcançado e a concentração de oxigênio a área protegida (1a, 1b) continue diminuindo e alcance um nível de inertização máximo, em que através da introdução de ar fresco na área protegida (1a, 1b), o nível máximo de inertização não é alcançado, e em que a introdução de ar fresco é interrompido assim que a concentração de oxigênio na área (1a, 1b) alcança o nível de inertização base de novo.

2. Método de inertização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conteúdo de oxigênio dentro da área protegida (1a, 1b) ser medido.

3. Método de inertização, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o conteúdo de oxigênio dentro da área protegida (1a, 1b) ser medido em um ou mais locais respectivamente por um ou por uma pluralidade de sensores de oxigênio (5a, 5b).

4. Método de inertização de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a redução do conteúdo de oxigênio na área protegida (1a, 1b) é efetuado pela introdução de gás inerte de deslocamento de oxigênio ou uma mistura de ar-gás inerte, em que o conteúdo de oxigênio na área protegida (1a, 1b) é determinado pela medição do conteúdo de gás inerte na área protegida (1a, 1b).

5. Método de inertização, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o conteúdo de gás inerte dentro da área protegida (1a, 1b), ser medido em um ou mais locais com respectivamente um ou uma pluralidade de sensores de gás inerte (12a, 12b).

6. Método de inertização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que os valores medidos para o conteúdo de oxigênio ou de gás inerte são alimentados a unidade de controle (4).

7. Método de inertização, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (4) poder ligar e desligar o sistema de suprimento de ar fresco (8a, 8b).

8. Método de inertização, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o suprimento de ar fresco ser regulado de tal forma que o nível de inertização máximo não é alcançado e o nível de inertização base não seja excedido.

9. Método de inertização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (4) monitorar uma concentração de oxigênio em uma segunda área protegida (1b) através de um sistema de ar fresco (8b), pelo menos um sensor de oxigênio (5b), pelo menos um sensor de gás inerte (12b), uma válvula de zona (3b), uma entrada para gás inerte (6b) e uma entrada para ar fresco (7b) de modo que a referida concentração de oxigênio não alcança um nível de inertização máximo e não exceda um nível de inertização base.

10. Método de inertização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a unidade de controle (4) regular a concentração de oxigênio na área protegida (1a, 1b) de tal forma que no nível de inertização máximo, esta concentração de oxigênio, é maior na segunda área protegida (1b) do que na primeira área protegida (1a).