ES1306299U

ES1306299U - Dispositivo de extinción de incendios con nitrógeno líquido

Info

Publication number: ES1306299U
Application number: ES202390028U
Authority: ES
Inventors: Perez Jose Fernando Minarro; Marchena Luis Fernando Mateos
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2022-04-28
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2032-04-28
Also published as: ES1306299Y; ES1277734Y; DE212022000234U1; ES1277734U; WO2023275416A1

Abstract

Dispositivo de extinción de incendios con nitrógeno líquido para contención y extinción de incendios en baterías Li-Ion (B), que comprende: - un depósito (1) contenedor de nitrógeno para alojamiento de nitrógeno en estado líquido y gaseoso; - un presurizador (7) para introducción de gas de impulsión en el interior del depósito (1); - unos rociadores (2) para proyección de nitrógeno líquido sobre el foco de un incendio; - unas conducciones (5) para circulación del nitrógeno líquido desde el depósito (1) hasta los rociadores (2); - unos sensores (3) de detección de incendios; y - un controlador externo (4) vinculado a los sensores (3) y al presurizador (7); estando el dispositivo caracterizado por que comprende adicionalmente: - un reductor de presión (8) para disminución de la presión del presurizador (7) antes de su introducción en el depósito (1); y - una cabeza refrigeradora (9) de fase gaseosa para mantenimiento del nitrógeno líquido en forma estable en el interior del depósito (1).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de extinción de incendios con nitrógeno líquido

Objeto de la invención

La presente invención se encuadra en el campo técnico de la lucha contra incendios, así como en el campo técnico de la emisión de sustancias extintoras. La invención se refiere en particular a un dispositivo de extinción de incendios cuyo agente extintor es nitrógeno en estado líquido, el cual está especialmente concebido para la contención y extinción de incendios en elementos con alta acumulación de energía como por ejemplo baterías de ion litio, referidas en lo sucesivo como Li-Ion.

Antecedentes de la invención

Cuando se produce un incendio en equipos de almacenamiento de alta capacidad energética, como por ejemplo en baterías Li-Ion, para su contención y extinción es necesaria una aportación elevada y rápida de refrigeración, no siendo eficaces los agentes extintores convencionales existentes en la actualidad.

Es necesario mencionar en este punto que ante un choque una ruptura de las baterías Li-Ion, se originan unas llamas con unas temperaturas superiores 700°C, de difícil extinción. Cuando se degradan las baterías durante el incendio, se originan unos gases que, si se acumulan en un recinto cerrado, pueden llegar a provocar una explosión del recinto o de la propia batería. Extinguir un incendio de este tipo resulta un problema importante.

Hay que considerar además que habitualmente las baterías Li-Ion se presentan en forma de apilamiento de múltiples unidades de batería. De esa manera, si se produce un incendio en una unidad, éste se propaga al resto de elementos del apilamiento, dificultando más aún la extinción.

El motivo por el que no se han utilizado equipos extintores de nitrógeno líquido con anterioridad se debe en primer lugar a la rápida pérdida del mismo por gasificación y la dificultad para mantenerlo almacenado durante largos periodos de forma estable. Asimismo, es un factor importante la dificultad que presenta el nitrógeno líquido como agente extintor para su aplicación, manipulación y proyección debido a su baja temperatura.

No se conoce en el actual estado de la técnica ningún documento que describa explícitamente la utilización de nitrógeno líquido como agente extintor. Por ejemplo, el documento EP0755287A1 hace referencia a una instalación para la extinción de incendios que comprende una fuente de líquido, una bomba conectada a dicha fuente de líquido, y una fuente de gas conectada por medio de una tubería a una tubería de salida de la bomba para mezclar gas con el líquido extintor de salida que se suministra a las boquillas rociadoras.

Ni la instalación hace referencia al agente líquido extintor como nitrógeno líquido, ni comprende un sistema de refrigeración para mantener estable dicho líquido en su estado.

El documento WO1996037260 propone un aparato para generar espuma supresora de fuego, caracterizado porque comprende: una fuente de gas presurizado; una fuente de fluido de espuma supresora de fuego; un medio para producir un flujo de fluido de espuma supresor de fuego desde la fuente del fluido de espuma supresor de fuego; un medio para inyectar un flujo de gas presurizado dentro del flujo del fluido de espuma supresora de fuego para crear la espuma supresora de fuego; un medio para expandir la espuma supresora de fuego; un medio para suministrar la espuma supresora de fuego; el aparato está caracterizado además por: un paquete trasero sobre el cual se monta un gas presurizado y se monta la fuente de fluido de espuma supresora de fuego.

Al igual que el caso anterior, se propone un aparato para combatir fuego a partir de un agente extintor distinto al nitrógeno líquido, y por ende no comprende tampoco ningún subsistema de refrigeración para mantenerlo en estado líquido, como se describe en la presente solicitud.

En conclusión, existe la necesidad de disponer de un dispositivo de extinción de incendios cuyo agente extintor sea nitrógeno líquido, que contribuya a superar las actuales dificultades y desventajas de uso y almacenamiento.

Descripción de la invención

El objeto de la invención consiste en un dispositivo de extinción de incendios cuyo agente extintor es nitrógeno en estado líquido. El dispositivo de extinción de incendios está especialmente concebido para contención y extinción de fuegos de baterías Li-Ion, y comprende básicamente al menos los siguientes elementos:

- un depósito contenedor de nitrógeno, que aloja un volumen de nitrógeno en fase liquida y en fase gaseosa;

- un elemento presurizador, para introducción de un volumen de gas de impulsión en el interior del depósito contenedor de nitrógeno;

- unos elementos rociadores, para rociado de un volumen de nitrógeno líquido en las proximidades de las llamas;

- unas conducciones entre el depósito contenedor y los elementos rociadores, las cuales se encuentran normalmente vacías, a través de las cuales fluye el nitrógeno líquido;

- unos elementos reguladores de flujo, localizados en las conducciones;

- unos sensores de detección de incendios, localizados preferentemente en las proximidades de los elementos rociadores; y

- un elemento controlador externo, vinculado al menos a los sensores, al elemento presurizador y a los elementos reguladores de flujo.

En una realización preferente, el depósito contenedor de nitrógeno comprende adicionalmente una cabeza refrigeradora de fase gaseosa para mantenimiento del nitrógeno líquido de forma estable en el interior del depósito. Asimismo, los elementos reguladores de flujo consisten en unas válvulas accionables tanto manual como automáticamente, y el elemento presurizador comprende un reductor de presión.

En una realización alternativa del dispositivo, éste incorpora un elemento generador de nitrógeno a partir de aire atmosférico, del tipo de los existentes en el actual estado de la técnica. El nitrógeno generado es introducido en el depósito contenedor tras pasar por un criogenizador para ser conducido, en caso de necesidad, a los elementos rociadores. En esta realización alternativa, el elemento generador de nitrógeno se vincula al elemento controlador del dispositivo, que gobierna así su funcionamiento.

El elemento generador de nitrógeno puede ser portátil o estacionario. Se contempla que los vehículos dotados de baterías eléctricas posean una toma enchufable a un conducto de alimentación de nitrógeno líquido, toma que canaliza ese nitrógeno hasta las baterías para la proyección de nitrógeno en caso de incendio sobre las propias baterías.

Los problemas de incendios en baterías Li-Ion ocurren fundamentalmente en dos situaciones: durante los procesos de carga y cuando existe un golpe o accidente. En ambos casos, si no son sofocados rápidamente el resultado es una combustión casi instantánea.

A diferencia de lo que ocurre en otros casos, en este dispositivo no se trata de sofocar el incendio mediante la generación de una atmosfera de nitrógeno gaseoso, sino que se proyecta el nitrógeno líquido, a una temperatura aproximada de -196°C, directamente sobre el foco del incendio a través de los elementos rociadores. Se consigue así, además, la inertización temporal de las baterías.

Los efectos ventajosos del nitrógeno en estado líquido sobre el fuego se pueden resumir en los siguientes puntos:

-Absorción de una muy elevada cantidad de calor.

- Los gases generados por la combustión de una batería Li-Ion se congelan, dejando de ser explosivos.

-El nitrógeno líquido, una vez proyectado, se convierte en gas nitrógeno, que no deteriora a las baterías no afectadas por la combustión.

- Al ser proyectadas con nitrógeno líquido, las baterías Li-Ion se criogenizan y quedan inertes, es decir, con una tensión de 0V, evitando riesgos adicionales de explosiones y accidentes eléctricos.

- Cuando se extingue una extinción completa del incendio, se pueden eliminar únicamente la/s batería/s incendiada/s por una/s nueva/s, mientras que el resto de las baterías del apilamiento no directamente afectadas, al recuperar su temperatura, vuelven a generar electricidad y a acumular energía.

El dispositivo así descrito puede instalarse en todo tipo de maquinaria que haga uso de baterías Li-Ion, como por ejemplo vehículos eléctricos. Supone una solución sencilla y económica que permite superar de manera ventajosa los actuales inconvenientes del estado de la técnica.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista esquemática del dispositivo, en la que se aprecian sus principales elementos constituyentes.

Realización preferente de la invención

Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.

El dispositivo de extinción de incendios con nitrógeno líquido que se describe está concebido para contención y extinción de fuegos en baterías Li-Ion (B). Para ello el dispositivo, mostrado en la figura esquemática adjunta, comprende básicamente un depósito (1) contenedor de nitrógeno, unos elementos rociadores (2) para proyección de nitrógeno líquido sobre el foco de un incendio, unos sensores (3) de detección de incendios y un controlador externo (4) para gobierno del funcionamiento del dispositivo.

Unas conducciones (5) normalmente vacías y a través de las cuales fluye nitrógeno líquido, discurren entre el depósito (1) y los rociadores (2). Unos reguladores de flujo (6), vinculados a las conducciones (5) y al controlador externo (4), controlan un flujo de nitrógeno líquido que fluye a través de dichas conducciones (5) procedente del depósito (1). En la realización preferente que se describe aquí, dichos reguladores de flujo (6) son unas válvulas.

El dispositivo comprende adicionalmente un presurizador (7) para introducción de un volumen de gas de impulsión en el interior del depósito (1). Un reductor de presión (8) disminuye la presión procedente del presurizador (7) antes de su introducción en el depósito (1).

En dicho depósito (1) se aloja un volumen de nitrógeno en estado líquido y un volumen de nitrógeno en estado gaseoso. El depósito (1) comprende adicionalmente una cabeza refrigeradora (9) de fase gaseosa para mantenimiento del nitrógeno líquido en forma estable en el interior del depósito (1).

El controlador externo (4) está vinculado, además de a los mencionados reguladores de flujo (6), a los sensores (3) y al presurizador (7). En esta realización preferente la vinculación es de tipo inalámbrico.

En la realización que aquí se muestra, el dispositivo incorpora un generador de nitrógeno líquido (10), vinculado al depósito (1) a través de una tubería (11), para obtención de nitrógeno en estado líquido a partir de aire atmosférico circundante. El generador de nitrógeno líquido (10) también se encuentra vinculado al controlador (4), el cual gobierna su funcionamiento.

En una realización alternativa, el dispositivo incorpora una toma de alimentación para inyección directa de un flujo de nitrógeno líquido procedente de un reservorio externo, el cual es impulsado por el presurizador (7) para transportarlo hasta los rociadores. Esta realización alternativa tiene una aplicación especial en el caso de vehículos impulsados por baterías eléctricas y en los cuales se instala el dispositivo de la invención. De esa manera, en caso de incendio de las baterías, un equipo de emergencias o bomberos puede acceder a la toma de alimentación para inyectar el nitrógeno líquido desde un reservorio externo, situado por ejemplo en el camión de bomberos. Hay que tener en cuenta que las baterías Li-Ion en vehículos eléctricos no suelen estar accesibles, por lo que no es fácil atacar el incendio de manera directa desde el exterior.

Con el dispositivo así descrito, cuando se produce un incendio en una batería Li-Ion (B) de un apilamiento, es detectado por los sensores (3) y notificado al controlador externo (4). En ese momento, el controlador externo (4) activa un protocolo de actuación, previamente establecido, al resto de elementos del dispositivo mediante el cual envía una orden al presurizador (7) para que introduzca el gas de impulsión al interior del depósito, produciendo así la salida del nitrógeno líquido del interior del depósito.

Dicho nitrógeno líquido fluye por el interior de las conducciones (5) hasta llegar a los rociadores (2), los cuales proyectan el nitrógeno líquido sobre el foco del incendio en la batería Li-Ion (B).

Cuando los sensores (3) detectan que se ha extinguido el incendio, envían una correspondiente señal al controlador externo (4) para que envíe una orden de actuación tanto a los reguladores de flujo (6) como al presurizador (7).

De esa manera, el nitrógeno líquido deja de fluir desde el depósito (1) hacia los rociadores (2), y el dispositivo entra en su estado normal de reposo.

En la realización que incorpora el generador de nitrógeno líquido (10), además del funcionamiento mencionado anteriormente, el controlador externo (4) envía una orden de actuación a dicho generador (10).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de extinción de incendios con nitrógeno líquido para contención y extinción de incendios en baterías Li-Ion (B), que comprende:

- un depósito (1) contenedor de nitrógeno para alojamiento de nitrógeno en estado líquido y gaseoso;

- un presurizador (7) para introducción de gas de impulsión en el interior del depósito (1); - unos rociadores (2) para proyección de nitrógeno líquido sobre el foco de un incendio; - unas conducciones (5) para circulación del nitrógeno líquido desde el depósito (1) hasta los rociadores (2);

- unos sensores (3) de detección de incendios; y

- un controlador externo (4) vinculado a los sensores (3) y al presurizador (7);

estando el dispositivo caracterizado por que comprende adicionalmente:

- un reductor de presión (8) para disminución de la presión del presurizador (7) antes de su introducción en el depósito (1); y

- una cabeza refrigeradora (9) de fase gaseosa para mantenimiento del nitrógeno líquido en forma estable en el interior del depósito (1).

2. Dispositivo de extinción de incendios de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente unos reguladores de flujo (6) vinculados a las conducciones (5) y al controlador externo (4) para control del flujo de nitrógeno líquido circulante por las conducciones (5).

3. Dispositivo de extinción de incendios de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende adicionalmente un generador de nitrógeno líquido (10), vinculado al controlador externo (4) y al depósito (1) a través de una tubería (11).

4. Dispositivo de extinción de incendios de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los reguladores de flujo (6) son unas válvulas.