ES2257212B1 - EVACUATION SYSTEM OF BUILDINGS IN HEIGHT. - Google Patents

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ES2257212B1 ES200500765A ES200500765A ES2257212B1 ES 2257212 B1 ES2257212 B1 ES 2257212B1 ES 200500765 A ES200500765 A ES 200500765A ES 200500765 A ES200500765 A ES 200500765A ES 2257212 B1 ES2257212 B1 ES 2257212B1
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Abstract

Sistema de evacuación de edificios en altura.Building evacuation system in height.

Se trata de un sistema de fachada que funciona como "nave" de evacuación en caso de necesidad de desalojo. Consiste en tres elementos principales: recinto habitable o cabina (1) de los ocupantes; recinto contenedor de helio formado por dos membranas (2.a) y (2.b) contenedoras de gas, la primera (2.a) de aire o helio permanentemente, formando un colchón gaseoso que servirá de fachada, y la segunda (2.b) helio en ocasiones de emergencia y por último de un recinto bajo la cabina (3) que alojará los elementos técnicos necesarios para la evacuación.It is a facade system that works as an evacuation "ship" in case of need for eviction. It consists of three main elements: living space or cabin (1) of the occupants; helium container enclosure consisting of two membranes (2.a) and (2.b) containing gas, the first (2.a) of air or helium permanently, forming a gaseous cushion that will serve as a facade, and the second (2.b) helium on occasions of and finally an enclosure under the cabin (3) that it will house the technical elements necessary for the evacuation.

A) Posición AA) Position TO

Utilización normal del edificioNormal use of the building

La cabina (1) en condiciones normales de utilización del edificio (A) sirve como balcón o mirador. Estará realizada en materiales ligeros y resistentes (fibra de carbono, plásticos, aluminio ...) puesto que es necesaria la optimización del peso del conjunto para aumentar el número de ocupantes.The cabin (1) in normal conditions of Building use (A) serves as a balcony or gazebo. Will be made of light and resistant materials (carbon fiber, plastics, aluminum ...) since optimization is necessary of the weight of the set to increase the number of occupants.

La fachada del edificio estará compuesta por las dos capas contenedoras de helio. La primera capa (2.a) fabricada en ETFE (etiltetrafluoreliieno) estará hinchada con helio o aire y dará rigidez a la fachada. Se escoge dicho material porque permite el paso de la luz al interior del edificio. Esta fachada estará envuelta en una segunda capa (2.b) realizada en ETFE o en otro material elástico traslúcido. Estará plegada para su posterior expansión.The facade of the building will be composed of the two helium containing layers. The first layer (2.a) manufactured in ETFE (ethyltetrafluoroelene) will be swollen with helium or air and will give rigidity to the facade. This material is chosen because it allows the passage of light into the building. This facade will be wrapped in a second layer (2.b) made of ETFE or other translucent stretch material. It will be folded for later expansion.

B) Posición BB) Position B

Ocupación de emergencia e infladoEmergency occupation and inflation

En caso de emergencia la primera operación será la ocupación de las cabinas por los ocupantes del edificio (La
In case of emergency, the first operation will be the occupation of the booths by the building occupants (The

capacidad o aforo de la cabina dependerá del volumen de helio descomprimido del conjunto contenedor de helio (2). Una vez alcanzado el aforo la cabina se cerrará comenzando el inflado mediante descompresión de helio contenido en bombonas o depósitos situados en el edificio y conectados a la cámara entre las dos membranas. El inflado del globo de evacuación producirá una presión que empujará éste fuera del edificio. Los anclajes mecánicos se liberarán para permitir el despegue.capacity or capacity of the cabin will depend on the Helium volume decompressed from helium container assembly (2). Once the capacity has been reached, the booth will close starting on inflation by decompression of helium contained in cylinders or tanks located in the building and connected to the chamber between the two membranes. Inflation of the evacuation balloon will produce a pressure that will push it out of the building. Anchors Mechanics will be released to allow takeoff.

C) Posición CC) Position C

Vuelo y aterrizajeFlight and landing

El globo será impulsado en vuelo por un motor eléctrico (3.a) cuya energía proviene de una batería que ha sido cargada mediante paneles fotovoltaicos contenidos en un elemento multifunción (4) sujeto al exterior de la membrana exterior.The balloon will be propelled into flight by a motor electric (3.a) whose energy comes from a battery that has been charged by photovoltaic panels contained in an element multifunction (4) attached to the outside of the outer membrane.

Dicho elemento contará también con sensores de viento y válvulas de desinflado para facilitar el aterrizaje.This element will also have sensors of wind and deflation valves for easy landing.

Description

Sistema de evacuación de edificios en altura.Building evacuation system in height.

Sector de la técnicaTechnical sector

La invención se encuadra en el sector de la edificación y dentro de esta supone una innovación tanto en la resolución de fachadas de rascacielos como en el sistema de evacuación de éstos.The invention falls within the field of building and within this it supposes an innovation both in the resolution of skyscraper facades as in the evacuation of these.

Estado de la técnicaState of the art

Hasta el momento la evacuación de los usuarios de edificios en altura o de rascacielos se ha realizado a través de escaleras de emergencia debidamente sectorizadas y aisladas del fuego. Sin embargo, este sistema se pone en duda a partir de determinadas alturas debido al efecto embudo que se produce a medida que se desciende al multiplicarse el número de usuarios mientras la sección útil permanece constante.So far the evacuation of users of tall buildings or skyscrapers has been made through emergency stairs duly sectorized and isolated from the fire. However, this system is questioned from certain heights due to the funnel effect that occurs at as the number of users decreases when multiplying while the useful section remains constant.

En cuanto al sistema de fachada existen sistemas fijos de fachada neumática. Sin embargo, el sistema propuesto supone un sistema móvil que se combina con el sistema de evacuación no sólo permitiendo el desalojo rápido y seguro de los ocupantes del edificio sino que libera al edificio de fachada simplificando las labores de riego del edificio por parte de los cuerpos de bomberos.Regarding the facade system, there are fixed pneumatic facade systems. However, the proposed system supposes a mobile system that is combined with the evacuation system, not only allowing the quick and safe eviction of the building's occupants, but also freeing the building from the façade, simplifying the work of watering the building by the bodies. firemen's.

Descripción Description AntecedentesBackground

Los sistemas convencionales de evacuación funcionan correctamente en edificios convencionales de hasta un máximo de cien (100) metros. En el caso de una torre o un rascacielos la situación es distinta pues, por una parte, además del anteriormente citado efecto embudo (producido por un aumento geométrico de gente utilizando la escalera a medida que se desciende por ella mientras la superficie de ésta, es decir su capacidad, permanece constante), por otra, la relación de los ocupantes con la tierra, con el suelo de la calle, en los rascacielos es distinta, especialmente a partir de los cien (100) metros. Según mi parecer, la torre o el rascacielos, en el momento de la evacuación, debiera ser entendido como un barco en donde la evacuación consiste no sólo en llegar a tierra sino en abandonar la nave para que su inercia no te arrastre con ella. Estar a trescientos (300) metros del suelo en un edificio es prácticamente equivalente a estar a tres mil (3000) metros de la costa en un barco que se hunde. A trescientos metros de altura hay que descender más de mil quinientos (1.500) escalones con un espesor de peldaño de treinta centímetros que debe ser compartido con los cientos o los miles de ocupantes del edificio. Por lo tanto, se propone un sistema de evacuación, semejante al existente en los barcos, mediante un conjunto de naves de evacuación que abandonen el edificio hasta lugares seguros (explanadas relativamente cercanas al edificio).Conventional evacuation systems function properly in conventional buildings up to a maximum of one hundred (100) meters. In the case of a tower or a skyscrapers the situation is different because, on the one hand, in addition of the aforementioned funnel effect (produced by an increase geometric pattern of people using the ladder as they descends through it while its surface, that is, its capacity, remains constant), on the other, the ratio of occupants with the land, with the ground of the street, in the skyscraper is different, especially after one hundred (100) meters. In my opinion, the tower or the skyscraper, at the moment evacuation, should be understood as a ship where the Evacuation consists not only of reaching land but also of leaving the ship so that its inertia does not drag you with it. Will be three hundred (300) meters from the ground in a building is practically equivalent to being three thousand (3000) meters from the coast in a sinking ship. At a height of three hundred meters you have to descend more than one thousand five hundred (1,500) steps with a thickness of thirty-centimeter step that must be shared with the hundreds or thousands of occupants of the building. Therefore, proposes an evacuation system, similar to that existing in the ships, by means of a set of evacuation ships that abandon the building to safe places (esplanades relatively near the building).

Descripción esquemática del sistema de evacuación: Fig. 01Schematic description of the evacuation system: Fig. 01

El sistema de evacuación consta de dos partes diferenciadas. Por una parte están cada uno de los elementos de fachada y por otra el sistema de almacenamiento y aportación de helio para el inflado de la cámara entre las dos membranas de la fachada de cada uno de los elementos.The evacuation system consists of two parts differentiated. On the one hand there are each of the elements of facade and on the other the storage system and contribution of helium for inflation of the chamber between the two membranes of the facade of each of the elements.

El sistema de almacenamiento y aportación de helio para el inflado consta de unos depósitos de helio (X) (depósitos criogénicos o depósitos a presión) en donde se almacenará una cantidad suficiente de helio para poder inflar todos los elementos de evacuación presentes en el edificio. En el momento de la evacuación el helio almacenado se descomprimirá. El helio descomprimido será calentado a temperatura ambiente (0º-23º) gracias a unos calentadores (Y) y será distribuido por el edificio a través de tuberías (Z) que contendrán el helio a temperatura ambiente y a presión (100-300 bar).The storage system and contribution of Helium for inflation consists of helium tanks (X) (cryogenic tanks or pressure tanks) where will store a sufficient quantity of helium to be able to inflate all the evacuation elements present in the building. At the time Upon evacuation, the stored helium will decompress. Helium decompressed will be warmed to room temperature (0º-23º) thanks to some heaters (Y) and will be distributed throughout the building through pipes (Z) that will contain the helium at temperature ambient and pressure (100-300 bar).

Los elementos de fachada contarán con un recinto contenedor de helio (A), un recinto habitable o cabina (B) y una sala de máquinas (C).The façade elements will have an enclosure helium container (A), a habitable enclosure or cabin (B) and a engine room (C).

El recinto contenedor de helio (A) estará formado por dos membranas, una membrana interior (A.01) y un membrana exterior (A.02). La membrana interior estará inflada permanentemente con gas (aire o helio) a una presión suficiente para aportar una rigidez suficiente a la membrana neumática como para servir de fachada. La membrana exterior bien estará realizada en un material elástico o bien estará plegada y envolverá la membrana exterior. En caso de evacuación se aportará helio a la cámara generada entre ambas membranas.The helium container enclosure (A) will be formed by two membranes, an inner membrane (A.01) and a outer membrane (A.02). The inner membrane will be inflated permanently with gas (air or helium) at a sufficient pressure to provide sufficient rigidity to the pneumatic membrane as to serve as a facade. The outer membrane will be well done in an elastic material or it will be folded and wrap the outer membrane. In case of evacuation, helium will be added to the chamber generated between both membranes.

El orden de inflado de los elementos constituyentes de la fachada será descendente para que el aumento de volumen del recinto contenedor de helio no esté obstaculizado por otro elemento. En la figura 01 el orden de inflado sería el siguiente: G.01, G.02 y G.03. En las figuras 02 y 03 se muestra el orden de inflado en un hipotético caso de combinación de ambos modelos de elemento de evacuación.The order of inflation of the elements constituents of the facade will be descending so that the increase volume of the helium container enclosure is not obstructed by another element. In figure 01 the order of inflation would be the next: G.01, G.02 and G.03. Figures 02 and 03 show the order of inflation in a hypothetical case of combination of both evacuation element models.

Descripción de las FigurasDescription of Figures

Fig. 02 y Fig. 03Fig. 02 and Fig. 03

Se pueden diferenciar cuatro posiciones o fases del proceso de evacuación. La primera es la de utilización normal del edificio, actuando el sistema como fachada en posición estable y las otras tres fases se corresponden con los pasos de evacuación:Four positions or phases can be differentiated of the evacuation process. The first is that of normal use of the building, the system acting as a facade in stable position and the other three phases correspond to the steps of evacuation:

Posición 01Position 01

Fachada. ElementosFacade. Elements 01. Doble membrana neumática01. Double pneumatic membrane

La primera membrana contenedora de helio a presión tiene la función de dar rigidez a la fachada. La segunda membrana envuelve a la primera y se hinchará en caso de emergencia. Hasta ese momento permanece tensada envolviendo la membrana interior y plegada (como un paracaídas) en el compartimento reservado para ello.The first helium container membrane to Pressure has the function of stiffening the facade. The second membrane envelops the first and will swell in an emergency. Until then it remains taut, wrapping the membrane. inside and folded (like a parachute) into the compartment reserved for it.

02. Compartimiento para almacenamiento de la membrana exterior plegada02. Compartment for membrane storage folded exterior 03. Elemento multifunción PK03. PK multifunction element

En esta posición utiliza los sensores de viento para proporcionar información de las cargas de viento recibidas por el edificio para adoptar la rigidez de la estructura más conveniente. Cuenta también con paneles fotovoltaicos para cargar las baterías que impulsarán el motor en el momento de vuelo. Dichas baterías deben estar siempre en estado de carga, por ello estarán conectadas también a la corriente eléctrica para proporcionar la electricidad necesario en caso de una exposición insuficiente a la radiación solar.In this position use the wind sensors to provide information on the wind loads received by the building to adopt the stiffness of the structure more convenient. It also has photovoltaic panels to charge the batteries that will power the engine at the time of flight. Said Batteries must always be in a state of charge, therefore they will be also connected to electrical current to provide the electricity required in case of insufficient exposure to solar radiation.

04. Mirador o Balcón04. Viewpoint or Balcony

Con el edificio en condiciones de estabilidad se utiliza la cabina o habitáculo del sistema de evacuación como mirador o balcón de observación (al aire libre con un dispositivo de protección anti-caída -barandilla, verja,
etc.).
With the building in stable conditions, the cabin or cabin of the evacuation system is used as a viewpoint or observation balcony (outdoors with an anti-fall protection device - railing, gate,
etc.).

Posición 02Position 02

Evacuación - inflado. ElementosEvacuation - inflation. Elements 01. Doble membrana neumática01. Double pneumatic membrane

La primera membrana contenedora (rigidez de la fachada) permanece a la presión original en posición de fachada.The first containing membrane (rigidity of the facade) remains at the original pressure in position of facade.

02. La segunda membrana02. The second membrane

Se hincha mediante aportación de helio (He) a presión desde la red de distribución de helio del edificio. El helio se almacena en depósitos criogénicos emplazados en el edificio se descomprime y pasa por un proceso de calentamiento para adquirir la temperatura ambiente (0º-23º). Al llegar la aportación de helio la membrana que se encontraba plegada se despliega para albergar el volumen que permitirá el vuelo del elemento de evacuación. Una vez llenada la membrana ejercerá presión sobre el edificio y se desprenderá de éste tras soltarse los anclajes mecánicos que sujetaban el elemento de evacuación al edificio.It swells by adding helium (He) to pressure from the building's helium distribution network. He Helium is stored in cryogenic tanks located in the building decompresses and goes through a heating process to acquire room temperature (0º-23º). When the contribution arrives of helium the membrane that was folded unfolds to house the volume that will allow the flight of the evacuation. Once filled the membrane will exert pressure on the building and will detach from it after loosening the anchors mechanics that held the evacuation element to the building.

03. Elemento multifunción PK03. PK multifunction element

Cuenta con paneles solares fotovoltaicos que cargarán las baterías que servirán para dotar de energía al motor eléctrico que proporciona movimiento a la turbina de impulsión del elemento de evacuación.It has photovoltaic solar panels that will charge the batteries that will be used to power the engine that provides movement to the drive turbine of the evacuation element.

04. Mirador o Balcón04. Viewpoint or Balcony

En el momento de la evacuación deberá ser ocupada por los ocupantes del edificio. La capacidad del globo es dependiente del volumen de helio de la membrana exterior inflada -en posición de vuelo (Ver cálculos de capacidad). El elemento de evacuación pequeño (TIPO A) tiene una capacidad máxima de 33 personas (coeficiente de seguridad k = 1.5) mientras que el elemento de evacuación grande (TIPO B) tiene una capacidad máxima de 68 personas. Una vez alcanzada la capacidad máxima (por peso) los sensores de peso darán la señal acústica para que se detenga la ocupación y se cierren las compuertas interiores de la cabina.At the time of evacuation it must be occupied by building occupants. The capacity of the balloon is dependent on helium volume of inflated outer membrane -in flight position (See capacity calculations). The element of small evacuation (TYPE A) has a maximum capacity of 33 people (safety factor k = 1.5) while the large evacuation element (TYPE B) has a maximum capacity of 68 people. Once the maximum capacity (by weight) has been reached, the weight sensors will give the acoustic signal to stop the occupancy and the interior doors of the cabin are closed.

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Posición 03Position 03

Vuelo. ElementosFlight. Elements 01. Globo01. Balloon

La membrana contenedora exterior una vez alcanzado el volumen final (A: 4.282 m^{3} B: 8.121 m^{3}) sirve como globo aéreo que permitirá la evacuación en vuelo de las personas que admita cada cabina.The outer container membrane once reached final volume (A: 4,282 m 3 B: 8,121 m 3) serves as an air balloon that will allow flight evacuation of the people supported by each cabin.

02. Elemento multifunción PK02. PK multifunction element

En el momento de vuelo el elemento multifunción PK tiene una doble función:At the moment of flight the multifunction element PK has a double function:

1)1)
Control de vuelo: Hay dos posibilidades de control de vuelo: globos teledirigidos o con sistema de navegación automático. Los sensores de viento permiten saber desde el centro de control de vuelo (globos teledirigidos) o desde el ordenador de procesamiento (globos con sistema de navegación automático) los vientos a los que están sometidos los globos de evacuación para, con esta información, poder controlar con mayor precisión el vuelo de éstos.Flight control: There are two possibilities flight control: remote-controlled balloons or with a automatic navigation. The wind sensors allow to know from the flight control center (remote-controlled balloons) or from the processing computer (balloons with navigation system automatic) the winds to which the air balloons are subjected evacuation to, with this information, be able to control more precision the flight of these.

2)2)
Control de volumen de He: Junto con el sistema interno de aportación de helio el elemento PK cuenta con válvulas de desinflado para poder controlar el volumen de helio contenido en el globo, y por consiguiente conocer el valor del empuje vertical, y así adaptarlo a las necesidades de vuelo específicas.He volume control: Along with the internal helium supply system the PK element has deflation valves to control the helium volume contained in the balloon, and therefore know the value of the vertical thrust, and thus adapt it to flight needs specific.
03. Sistema interno de aportación de helio03. Internal helium supply system

La nave de evacuación cuenta con unas bombonas con helio comprimido que se liberará en caso de necesidad a través de las válvulas (3b) conectadas con la cámara entre las dos membranas.The evacuation ship has some cylinders with compressed helium that will be released if necessary through of the valves (3b) connected to the chamber between the two membranes.

04. Sistema de impulsión04. Drive system

El sistema de impulsión cuenta con un conjunto de baterías cargadas mediante los paneles fotovoltaicos que almacenan la energía necesaria para poder realizar el vuelo. Conectadas a éstas hay un motor eléctrico conectado a una turbina que es la que realiza físicamente la impulsión. En el caso del TIPO B la turbina de impulsión (4B) está conectada al motor a través de un eje.The drive system has a set batteries charged by photovoltaic panels that they store the energy necessary to be able to carry out the flight. Connected to these is an electric motor connected to a turbine which is the one that physically performs the drive. In the case of TYPE B the impeller turbine (4B) is connected to the engine through an axis.

05. Tren de aterrizaje05. Landing gear

En vuelo se encuentra en posición plegada.In flight it is in the folded position.

06. Cabina06. Cabin

Con las compuertas cerradas durante el vuelo. El sistema de cerramiento será tal que permita el paso de aire (rejilla metálica, elemento perforado, etc.) para evitar así la sensación de claustrofobia de los ocupantes y evitar el pánico debido a esto.With the doors closed during the flight. He closing system will be such that it allows air to pass (metal grid, perforated element, etc.) to avoid the claustrophobic feeling of the occupants and avoiding panic because of this.

07. Aleta de dirección07. Steering fin

En el caso del TIPO A la dirección se realiza por direccionamiento de la propia turbina de impulsión (turbina pivotante). En el caso del TIPO B, además de pivotar lateralmente la turbina, detrás de la salida de aire hay una aleta de dirección para dirigir la nave.In the case of TYPE A, the address is by directing the drive turbine itself (turbine pivoting). In the case of TYPE B, in addition to pivoting laterally the turbine, behind the air outlet there is a steering fin to steer the ship.

Posición 03Position 03

Aterrizaje. ElementosLanding. Elements 01. Elemento multifunción PK01. PK multifunction element

Para posibilitar el aterrizaje cada uno de los elementos PK cuenta con una válvula de desinflado, utilizada durante el vuelo para mantener el volumen óptimo de helio dentro de la membrana. Para descender paulatinamente se irá liberando el helio a través de las válvulas.To enable landing each of the PK elements has a deflation valve, used during flight to maintain optimal helium volume within the membrane. To descend gradually, the helium through the valves.

02. Cabina02. Cabin

Una vez en tierra se abrirá la trampilla situada en el suelo para descender por una escalerilla a la sala de máquinas desde donde se podrá salir al exterior descendiendo por la rampa/tren de aterrizaje.Once on land, the hatch located on the floor to descend a ladder to the machines from where you can go outside descending through the ramp / landing gear.

03. Tren de aterrizaje03. Landing gear

Consta de cuatro plataformas en cruz que servirán de patas de apoyo para realizar un aterrizaje estable. Las plataformas laterales dejan al descubierto la cabina sirviendo de rampas para descender a tierra.It consists of four cross platforms that they will serve as support legs for a stable landing. The Side platforms expose the cabin serving as ramps to descend to land.

Descripción de las FigurasDescription of Figures

Fig. 04, 05 y Fig. 06Fig. 04, 05 and Fig. 06

Elementos Elements

El funcionamiento de los elementos en cada uno de los pasos del proceso es el descrito anteriormente.The operation of the elements in each of the process steps is described above.

01.01.
Sensor de viento.Wind sensor.

02.02.
Paneles fotovoltáicosPhotovoltaic panels

03.03.
Válvula de desinfladoDeflation valve

Estos tres elementos forman parte del elemento multifuncional PK descrito anteriormente.These three elements are part of the element multifunctional PK described above.

04.04.
Válvula de inflado: para control de la cantidad de helio en el cuerpo contenedor de helio durante el vuelo. Conectado a los depósitos de helio del elemento de evacuación (05).Inflation valve: to control the amount of helium in the helium container body during flight. Connected to the helium tanks of the evacuation element (05).

05.05.
Depósitos de helio del elemento de evacuación.Helium deposits of the element evacuation.

06.06.
Válvula de inflado desde edificio.Inflation valve from building.

07.07.
Tubo flexible.Tube flexible.

08.08.
Tubería de suministro de helio a presión desde depósitos de helio del edificio.Helium supply line to pressure from helium tanks in the building.

09.09.
Segunda membrana plegada en compartimento.Second membrane folded in compartment.

10.10.
Verja o membrana de protección del balcón.Gate or protective membrane balcony.

11.eleven.
a. Compuerta de cierre de cabina (posición cerrada).to. Cabin closing hatch (closed position).

11.eleven.
b. Compuerta de cierre de cabina (posición abierta).b. Cabin closing hatch (open position).

12.12.
Tren de aterrizaje frontal.Train front landing.

13.13.
Tren de aterrizaje lateral.Train side landing.

14.14.
Turbina/motor eléctrico.Turbine / electric motor.

15.fifteen.
Anclaje a forjado.Forged anchor.

16.16.
Anclaje a elemento adyacente.Anchor to adjacent element.

17.17.
Aleta de dirección.Steering fin.

Nota: Nótese que la geometría de los elementos de fachada puede ser variable y dependerá de condicionantes específicos de cada edificio. En las figuras 02, 03, 04, 05 y 06 se muestran dos modelos de elemento adaptados a edificios con estructura diagonal.Note: Note that the geometry of The facade elements can be variable and will depend on specific conditions of each building. In figures 02, 03, 04, 05 and 06 show two element models adapted to structured buildings diagonal.

Cálculo de empuje vertical del sistema de evacuaciónCalculation of vertical thrust of the evacuation system

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.Archimedes' principle states that everything body immersed in a fluid experiences a vertical thrust and up equal to the weight of fluid dislodged.

Por tanto,So,

(1)\text{Empuje} = \rho_{f} \cdot g \cdot V(1) \ text {Push} = \ rho_ {f} \ cdot g \ cdot V

El empuje es igual al producto de la densidad del fluido desalojado \rho_{f} por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicho volumen desalojado V.The thrust is equal to the product of the density of the displaced fluid ρ f times the acceleration of gravity g and the volume of said displaced volume V.

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A dicho empuje, para obtener el empuje neto (F), hay que restarle el peso del helio que ocupa el volumen de aire desalojado:At said thrust, to obtain the net thrust (F), we must subtract the weight of helium that occupies the volume of air evicted:

(2)P = \rho_{He} \cdot g \cdot V(2) P = \ rho_ {He} \ cdot g \ cdot V

Por tanto,So,

(3)F = g \cdot V \cdot (\rho_{f} - \rho_{He})(3) F = g \ cdot V \ cdot (\ rho_ {f} - \ rho_ {He})

Las densidades de los dos gases (aire y helio) a 20ºC y 1 atm de presión son:The densities of the two gases (air and helium) at 20ºC and 1 atm of pressure are:

\rho_{He} = 0,1786\ g/L (Kg/m^{3})\ rho_ {He} = 0.1786 \ g / L (Kg / m 3)

\rho_{aire} = 1,2902\ g/L (Kg/m^{3})\ rho_ {air} = 1.2902 \ g / L (Kg / m 3)

y por tanto la capacidad bruta (en masa^{1} ) de cada uno de los elementos de evacuación es:and therefore the gross capacity (in mass1 ) of each of the evacuation elements is:

\text{Capacidad bruta} = 1,1116\ V\ text {Gross capacity} = 1.1116 \ V

Expresada en g o Kg según las unidades de densidad utilizadas. A efectos prácticos para el cálculo de capacidades de los elementos de evacuación se van a utilizar Kg y Kg/m^{3} como unidades de medida.Expressed in g or Kg according to the units of density used. For practical purposes for calculating capacities of the evacuation elements are to be used Kg and Kg / m 3 as units of measure.

A continuación se pasará al cálculo de la capacidad de los dos modelos de elementos de evacuación presentados en la solicitud. Nótese que la patente solicitada se refiere a un elemento genérico de evacuación que puede variar en tamaño y geometría y que por lo tanto su capacidad es también variable puesto que depende del volumen final (globo hinchado) de la membrana contenedora de helio.Next we will proceed to the calculation of the capacity of the two models of evacuation elements presented in the application. Note that the patent applied for refers to a generic evacuation element that can vary in size and geometry and that therefore its capacity is also variable since it depends on the final volume (inflated balloon) of the helium container membrane.

Modelo AModel TO

Volumen de membrana hinchada (A.03) = Volume of swollen membrane (A.03) = 4.282 m^{3}4,282 m 3 Capacidad bruta =Gross capacity = 1,1116 \cdot 4.282 (kg/m^{3} \cdot m^{3}) =1.1116 · 4.282 (kg / m 3 · m 3) = 4.759,87 Kg4,759.87 Kg Peso propio aproximado (cabina + membranas) = Approximate dead weight (cabin + membranes) = 1.000 Kg1,000 Kg Capacidad neta =Capacity net = 4.759,87 Kg - 1.000 Kg =4,759.87 Kg - 1,000 Kg = 3.759,87 Kg.3,759.87 Kg.

Aplicando un coeficiente de seguridad k = 1,5 y tomando un peso medio por persona de 75 Kg. Se obtiene la siguiente capacidad nominal:Applying a safety factor k = 1.5 and taking an average weight per person of 75 kg. The following is obtained rated capacity:

Capacidad nominal =

\hskip0,4cm
3.759,87 Kg./1,5 \cdot 75 Kg./Pers. =
\hskip0,4cm
33 personasNominal capacity =
 \ hskip0,4cm
3,759.87 Kg./1.5 · 75 Kg./Pers. =
 \ hskip0,4cm
33 persons

Modelo BModel B

Volumen de membrana hinchada (A.03) = Volume of swollen membrane (A.03) = 8.120,86 m^{3}8,120.86 m 3 Capacidad bruta =Gross capacity = 1,1116 \cdot 4.282 (kg/m^{3} \cdot m^{3}) =1.1116 · 4.282 (kg / m 3 · m 3) = 9.027,15 Kg9,027.15 Kg Peso propio aproximado (cabina + membranas) = Approximate dead weight (cabin + membranes) = 1.500 Kg1,500 Kg Capacidad neta =Capacity net = 9.027,15 Kg - 1.500 Kg =9,027.15 Kg - 1,500 Kg = 7.527,15 Kg.7,527.15 Kg.

Aplicando un coeficiente de seguridad k = 1,5 y tomando un peso medio por persona de 75 Kg. Se obtiene la siguiente capacidad nominal:Applying a safety factor k = 1.5 and taking an average weight per person of 75 kg. The following is obtained rated capacity:

Capacidad nominal =

\hskip0,4cm
7.527,15 Kg./1,5 \cdot 75 Kg./Pers. =
\hskip0,4cm
66 personasNominal capacity =
 \ hskip0,4cm
7,527.15 Kg./1.5 · 75 Kg./Pers. =
 \ hskip0,4cm
66 persons

Claims (5)

1. Sistema de evacuación de edificios en altura que comprende un recinto habitable (B), en conexión con el edificio al que pertenece y al que se accede de manera semejante a un balcón o mirador, y un cuerpo contenedor de helio (A) -He- adosado al recinto habitable. En caso de emergencia y necesidad de desalojo del edificio, del cual forma parte el conjunto, el recinto habitable (B) servirá de cabina portadora de un determinado número de personas -condicionado por el volumen de helio que contenga el cuerpo contenedor (A)-. El cuerpo contenedor de helio será rellenado con helio descomprimido contenido en bombonas, depósitos a presión o depósitos criogénicos (X) contenidos en el edificio aumentando el volumen de helio contenido y sirviendo así de cuerpo de flotación. Tras esto se soltarán los anclajes que sujeten el conjunto al edificio para permitir el despegue de éste y su traslado hasta algún lugar despejado cercano al edificio.1. High-rise building evacuation system comprising a habitable area (B), in connection with the building to which it belongs and is accessed in a manner similar to a balcony or gazebo, and a helium container body (A) -I- attached to the habitable area. In case of emergency and need for eviction of the building, of which the complex is part habitable (B) will serve as a cabin carrying a certain number of people - conditioned by the volume of helium contained in the container body (A) -. The helium containing body will be filled with decompressed helium contained in cylinders, tanks pressure or cryogenic tanks (X) contained in the building increasing the volume of helium contained and thus serving as a body flotation. After this, the anchors that hold the set to the building to allow it to take off and its transfer to a clear place near the building. 2. Sistema de evacuación de edificios en altura según reivindicación 1 caracterizado porque el cuerpo contenedor de helio (A) esté formado por dos membranas o pieles. La membrana interior (A.01) contendrá gas (aire o helio) a una presión suficiente para contar con una consistencia lo suficientemente rígida como para formar parte de la fachada del edificio que contiene el conjunto. La membrana exterior (A.02) será flexible o extensible y contará con unas válvulas de llenado conectadas mediante un conducto o una tubería (Z) a los depósitos (X) de helio del edificio. Así mismo contará con válvulas de desinflado que permitan un aterrizaje controlado y paulatino.2. High-rise building evacuation system according to claim 1, characterized in that the helium container body (A) is formed by two membranes or skins. The inner membrane (A.01) will contain gas (air or helium) at a pressure sufficient to have a sufficiently rigid consistency to form part of the facade of the building that contains the assembly. The outer membrane (A.02) will be flexible or extensible and will have filling valves connected by means of a conduit or a pipe (Z) to the helium tanks (X) of the building. It will also have deflation valves that allow a controlled and gradual landing. 3. Sistema de evacuación de edificios en altura según reivindicación 1 y 2 caracterizado porque cuenta con un motor eléctrico que mueve una hélice o una turbina posterior para impulsar el conjunto de cuerpo contenedor y cuerpo de flotación. El motor, situado en un cuarto de máquinas (C) estará alimentado por una batería que deberá contar con un sistema de carga ininterrumpido, como puede ser mediante un conjunto de paneles fotovoltaicos.3. High-rise building evacuation system according to claims 1 and 2, characterized in that it has an electric motor that drives a propeller or a rear turbine to drive the container body and flotation body assembly. The motor, located in a machine room (C), will be powered by a battery that must have an uninterrupted charging system, such as a set of photovoltaic panels. 4. Sistema de evacuación de edificios en altura según reivindicación 1, 2 y 3 caracterizado porque contiene un conjunto de elementos multifuncionales adosados al exterior de la membrana exterior. Cada elemento está compuesto de:4. High-rise building evacuation system according to claims 1, 2 and 3, characterized in that it contains a set of multifunctional elements attached to the outside of the outer membrane. Each element is made up of:
a)to)
Paneles solares fotovoltaicos para la carga de la batería(s) que den potencia al motor eléctrico.Photovoltaic solar panels for battery charge (s) that power the engine electric.
b)b)
Sensor de viento para el control de vuelo del elemento de evacuación.Wind sensor to control flight of the evacuation element.
c)c)
Válvula de desinflado del cuerpo de flotación.Deflation valve body floatation.
5. Sistema de evacuación de edificios en altura según reivindicación 1, 2, 3 y 4 caracterizado porque contiene una o varias bombonas o depósitos contenedores de helio contenidos en un cuarto de máquinas (C) conectadas mediante un conducto al cuerpo de flotación y que, junto con las válvulas de desinflado, servirán para controlar la cantidad de helio en el cuerpo de flotación para facilitar la navegación de la nave de evacuación.5. High-rise building evacuation system according to claims 1, 2, 3 and 4 characterized in that it contains one or more helium containers or tanks contained in a machine room (C) connected by a conduit to the flotation body and that, Together with the deflation valves, they will serve to control the amount of helium in the flotation body to facilitate navigation of the evacuation ship.
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