ES2556262B1 - Método para la extinción de incendios y proyectil para la extinción de incendios - Google Patents

Abstract

Método para la extinción de incendios y proyectil para la extinción de incendios.#Comprende las siguiente fases: una primera fase en la que se elabora un proyectil de hielo granizado compactado, con un volumen de entre 0,5 litros y 2 litros, una segunda fase en la que se sitúa dicho proyectil en una lanzadera que lo dispara sobre la zona en llamas a apagar, y una tercera fase en la que se lanzan sucesivos proyectiles hasta alcanzar una lluvia de proyectiles de hielo granizado compactado de al menos 20 litros por metro cuadrado por hora.

Description

5

10

15

20

25

30

35

DESCRIPCION

Metodo para la extincion de incendios y proyectil para la extincion de incendios.

Metodo para la extincion de incendios y proyectil para la extincion de incendios que comprende las siguiente fases: una primera fase en la que se elabora un proyectil de hielo granizado compactado, con un volumen de entre 0,5 litros y 2 litros, una segunda fase en la que se situa dicho proyectil en una lanzadera que lo dispara sobre la zona en llamas a apagar, y una tercera fase en la que se lanzan sucesivos proyectiles hasta alcanzar una lluvia de proyectiles de hielo granizado compactado de al menos 20 litros por metro cuadrado y hora.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Se conoce en el estado de la tecnica diferentes metodos para apagar incendios que emplean hielo.

Es un documento del Estado de la Tecnica la Patente Estadounidense US5507350 "Fire extinguishing with dry ice” del ano 1996 que comprende un metodo de extincion de incendios con unas capsulas de hielo seco. Los proyectiles de hielo seco comprenden un bloque de dioxido de carbono encapsulado en un material aislante que se enciende y se desintegra rapidamente liberando el bloque del hielo. Los inventores de dicha patente consideran dicho metodo de lanzamiento de los proyectiles de hielo seco especialmente para aislar el foco del incendio.

Tambien se conoce la patente moldava MD20110067 "Agent de stingere si localizare a incendiului” del ano 2011 el objeto de la invention es un estructura de agente en forma de bomba criogenica cuyo cuerpo principalmente comprende hielo. En el interior de esta estructura de hielo se encuentran los cristales de hidratos de gases naturales, un tubo de dioxido de carbono, un explosivo y sensores de movimiento y/o temperatura. El efecto de la extincion comprende la action combinada de la onda de detonation causada por la explosion, extinguiendo las sustancias contenidas en el cuerpo agente, multiples distribuciones de gases y vapor de agua obtenidos por la accion de sustancias criogenicamente conservadas.

5

10

15

20

25

30

35

Una serie de documentos comprenden como agente extintor la mezcla de agua y hielo.

As^ la Patente China CN102940944 "Ice slurry fire extinguishing system” del ano 2013 se describe un sistema de extincion de incendios con una mezcla de hielo y agua. El sistema de extincion de incendios en forma de mezcla de hielo reduce la mitad el tiempo de extincion y temperatura interior del foco de fuego, reduciendo la cantidad de agua necesaria. Dicho sistema comprende un compresor, un condensador, una valvula de expansion, una entrada de fluido de refrigeracion de un evaporador, una salida de fluido de refrigeracion del evaporador y un compresor que estan conectados secuencialmente sobre un lado de circulation de fluido de refrigeracion; una salida de agua del evaporador, un tanque de almacenamiento de la mezcla de hielo, una bomba de circulacion y una entrada de agua del evaporador que estan conectados sucesivamente sobre un lado del agua circulante; y el tanque de almacenamiento de mezcla de hielo, una bomba de inyeccion de alta presion y una boquilla de extincion estan conectados sucesivamente.

En el documento US2004216901 "Fire retardent delivery system” del ano 2004 se describe un metodo de extincion de incendios y supresion de fuego que comprende la etapa de encapsular el agente extintor de fuego en forma liquida o gaseosa dentro de una carcasa cuya cubierta esta en forma solida. Un agente tal como agua helada, o dioxido de carbono liquido es util cuando se emplea como dispositivo "no letal". La envoltura solida es sublimable y estalla en el momento del impacto o tras la exposition a las condiciones ambientales en el sitio para liberar el contenido de la carcasa, asi como los fragmentos de la carcasa contenedor en el sitio de impacto.

Y por ultimo, citamos varios documentos que que utilizan solo hielo como agente (en forma de bloques o hielo picado).

El Modelo de Utilidad Chino CN201949523 “Fire-fighting device” del ano 2011 reivindica un dispositivo de extincion de fuego que comprende un dispositivo lanzador de hielo, un dispositivo de disparo de carga automatica, un dispositivo de production de hielo, y un dispositivo de accionamiento del disparo. La carga y el alcance del dispositivo es ajustable, el hielo se deshace rapidamente cuando consigue el foco de fuego.

Otro modelo de Utilidad Chino CN201347769 “Tunnel fire-fighting vehicle with track trhowing ice blocks” del ano 2009, comprende un vehiculo especialmente disenado para la extincion

5

10

15

20

25

30

35

de fuego en tuneles. Comprende una cinta transportadora en un vagon de tren, actuada por un motor electrico. Dicha cinta transportadora lleva los bloques de hielo para la maquina lanzadora de hielo.

Los siguientes tres documentos se consideran como mas relevantes para el objeto de nuestra busqueda, ya que utilizan el hielo como unico agente extintor.

Asi, la Patente Alemana DE102008036815 “Verfahren und Vorrichtung zur Brandbekampfung” del ano 2010 describe un metodo de difusion de hielo picado o hielo en trozos sobre la superficie del fuego. El hielo picado o en trozos se utiliza como agente extintor. Una bomba explosiva comprende un cuerpo congelado hueco relleno con hielo picado. La bomba explosiva se transporta a la fuente de fuego usando un vedculo. El metodo esta especialmente util para lucha contra grandes incendios forestales e incendios en un tunel o un pozo de petroleo.

La solicitud PCT WO03/024536 “Fire-fighting apparatus and a method of fighting fire” del ano 2003 reivindica un dispositivo de extincion de incendios que contiene hielo dentro de agua como medio de extincion de incendios. El medio de extincion de incendios esta contenido en un tanque del aparato. Dicho tanque puede estar aislado termicamente. Ademas, dicho dispositivo puede comprender una maquina de hielo para la fabrication y almacenamiento del hielo in situ. Dicha maquina de hielo puede funcionar porun ciclo de compresion de vapor o por medio de un sistema de vatio. Dicha maquina de fabricacion de hielo puede ser conectada a una fuente de agua, incluso usar agua de mar.

La Patente Espanola ES2329325 “Sistema de extincion de incendios mediante liquidos congelados” del ano 2007, y en vigor, describe un sistema de extincion de incendios mediante liquidos congelados, basado en la congelation de un liquido en forma de pequenos bloques o cubos de hielo, mediante un aparato congelador y el lanzamiento de los bloques congelados mediante un dispositivo neumatico a modo de canon sobre el fuego a extinguir.

Tambien tiene que mencionarse la Patente americana US5461874 “METHOD AND APPARATUS FOR TRANSPORTING MATERIAL”, del ano 1993, que se refiere a un metodo para apagar incendios, por ejemplo mediante un canon montado en un camion, que envia un proyectil que dependiendo del tipo de incendio cambia la composition. De este modo, en

5

10

15

20

25

30

las columnas 7 (lmea 56 y ss.) y columna 8 (lmea 2 y ss.) se menciona un proyectil con una columna de hielo en cuyo interior se compone de agua fria o en estado de congelacion.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente solicitud se enmarca dentro del sector de los metodos para apagar incendios basados en el empleo de hielo.

El documento mas cercano es la Patente americana US5461874, que anticiparia a la Patente Espanola ES2329325.

Dicha patente tiene la ventaja de que la baja temperatura del hielo provoca un enfriamiento mayor de los combustibles, el hielo permanece mas tiempo ejerciendo el efecto sofocante y que los proyectiles de hielo se envian alla donde es necesario, impactando, por ejemplo, en unas plantas o zonas y no en otras.

Tanto el documento mas cercano como las de los antecedentes no se han puesto en marcha por un problema, y es que el hielo al colisionar con una superficie, muchas veces hace saltar chispas que pueden avivar el fuego, incluso en zonas que estaban sin fuego. Por tanto, el uso de proyectiles de hielo ha sido descartado.

El inventor ha hecho calculos y ha llegado a la conclusion de que se puede seguir empleando proyectiles de hielo, pero bajo una tormenta de proyectiles de hielo, con una cadencia de como mmimo 20 l/m2 h y siendo optimo 35 l/m2 h.

Ello lleva a que aun cuando se pudiera generar una chispa, el agua por el deshielo de los otros proyectiles la apagaria y ademas, con dicha cadencia de disparos el aire tampoco abundaria por lo que dificultaria que el fuego pudiera propagarse.

Otro de los avances para evitar que el proyectil no genere chispas en el momento del impacto es el hecho de que el proyectil esta formado por esferas de solucion de agua en forma de granizo con agua dulce como aglutinante. La solucion del granizo esta compuesta por un retardante del fuego y agua con punto de congelacion de aproximadamente -4°C. El agua dulce que hace de aglutinante tiene un punto de congelacion de 0°C. Se produce el

5

10

15

20

25

30

35

proyectil mediante la mezcla del granizo con el agua en un molde en forma de de proyectil y su rapida congelacion quedando un proyectil compacto.

De esta manera conseguimos que el aglutinante del proyectil pueda deshacerse al acercarse al foco del incendio y el granizo llegue hasta el foco del incendio de forma mas extensa, abarcando mas superficie y repartiendo el hielo granizado de manera mas uniforme, apagando consiguientemente el fuego y neutralizando cualquier chispa que hubiera podido originarse. De esta forma se evita que el gran impacto del bloque de hielo homogeneo golpee el foco del incendio generando chispas propagadoras del incendio a otros lugares.

El presente proyecto presenta un avance considerable en los medios de extincion de incendios por las siguientes ventajas:

- Rendimiento de apagado superior al 200% mediante proyectiles de hielo frente al uso habitual de agua por su mayor enfriamiento, por permanecer mas tiempo en el area del incendio y por su mayor rapidez en el apagado.

- Descarga de proyectiles de hielo continua 24 horas al dia sin interruption, dia y noche.

- Funcionamiento del sistema independientemente de las condiciones de viento, niebla, nubes electricas o lluvia en el area de actuation.

- Caudal de proyectiles de hielo de, por ejemplo, 35 m3/h, lo que equivaldria a una lluvia fuerte de 35 mm/h m2 en 1.000 m2.

- Prevision de la reduction del tiempo de apagado de los incendios forestales a menos de la mitad, y elimination exponencial de los danos causados por el incendio.

- Alcance de los proyectiles a incendios situados desde 100m hasta mas de 5 Km. de distancia y 2.000 metros de altura.

- Rapida puesta en marcha del operativo.

- Coste medio de la inversion, pero bajo coste de funcionamiento.

Es un objeto de la presente invention un metodo para la extincion de incendios caracterizado porque comprende las siguiente fases: una primera fase en la que se elabora un proyectil de hielo granizado compactado, con un volumen de entre 0,5 litros y 2 litros, una segunda fase en la que se situa dicho proyectil en una lanzadera que lo dispara sobre la zona en llamas a apagar, y una tercera fase en la que se lanzan sucesivos proyectiles hasta

5

10

15

20

25

30

35

alcanzar una lluvia de proyectiles de hielo granizado compactado de al menos 30 litros por metro cuadrado durante un hora.

Es un objeto adicional de la presente invention un proyectil para la extincion de incendios del tipo de los formados a partir de hielo caracterizado porque el referido hielo es granizado y compactado

CONCRETA REALIZACION DE LA PRESENTE INVENCION

En una concreta realization, en una fase previa se dispondria de una instalacion movil, con una lanzadera, unos medios de congelation, unos grupos electrogenos y un medio de suministro de agua, a una distancia de por ejemplo 2 km. de donde se situa el incendio.

Ello permite que no exista peligro de que el fuego pueda afectar a los diferentes cuerpos que participan en la extincion del incendio.

Una vez dispuesto el equipo movil en el lugar senalado se iniciaria la preparation que comprende las siguientes fases.

Una primera fase en la que se elabora un proyectil de hielo granizado compactado, con un volumen de entre 0,5 litros y 2 litros, realizado por los medios de congelacion.

El volumen, como se explicara mas tarde, viene determinado por la capacidad de la lanzadera de enviar una lluvia de proyectiles, a una gran distancia y que los mismos puedan llegar en forma de hielo granizado compactado todavia.

Es por ello, que puede ser preciso realizar unas pruebas previas de tiro, que permitirian ajustar tanto el volumen del proyectil, la parabola y distancia de lanzamiento y su temperatura de congelacion para que el proyectil llegue al foco del incendio deshaciendose la parte aglutinante y dispersandose los granizos de solution con retardante del fuego. Con estos ajustes se solventa los factores de la temperatura exterior y el viento que pueden afectar en la efectividad del proyectil y sus caracteristicas.

Posteriormente, en una segunda fase, se situa dicho proyectil en una lanzadera, en la que se ha dispuesto una altura y una potencia a la vista de los condicionantes antes senalados y

5

10

15

20

25

30

la localization del incendio. La lanzadera a continuation dispara el proyectil sobre la zona en llamas a apagar, donde aterriza, golpeando la zona del incendio.

El proyectil formado por los granizos y el agua congelada como aglutinante sufre durante el vuelo la action del rozamiento del aire, el calor solar y la propia temperatura del incendio, lo que facilita que el aglutinante se deshiele y lleguen a su fin los granizos y que se distribuya mucho mas efectivamente por toda la zona del incendio.

Esto tambien beneficia porque impide que existan chispas que puedan avivar el fuego, que era uno de los problemas de los antecedentes de la invencion.

Seguidamente, en la tercera fase en la que se lanzan sucesivos proyectiles hasta alcanzar una lluvia de proyectiles de hielo granizado compactado. Ello se hace para poder mojar toda la zona incendiada y al propio tiempo apagar y ahogar las llamas.

La cadencia ha de ser tal hasta alcanzar al menos 30 litros por metro cuadrado durante una hora. El inventor propone, por termino medio que esta alcance los 35 litros por metro cuadrado por hora, aunque en determinados incendios y por el tipo de terreno puede ser suficiente con 20 litros por metro cuadrado por hora.

A nivel general, el proyectil, para una zona como el Mediterraneo espanol y con una lluvia de proyectiles de entre 30 y 40 litros por metro cuadrado durante una hora podria tener un volumen de 1 litro, aun cuando este puede modificarse dependiendo de las condiciones antes senaladas y especialmente de la lanzadera.

La lanzadera podria ser un canon de aire comprimido con regulador de altura, lo que permitiria adaptarse a las condiciones de viento imperantes, asi como poder cambiar el alcance del mismo.

Algunas de las mayores ventajas es que se puede emplear este metodo tanto de noche, como incluso con viento ya que puede corregirse el disparo con la lanzadera, y enviarse el proyectil a zonas de dificil acceso, algo que los hidroaviones y los helicopteros tienen complicado muchas veces de actuar.

5

10

15

20

25

A continuacion se muestra una comparativa, para unirse a la detallada que se mostrara mas adelante, sobre la efectividad de este metodo y proyectil, a diferentes distancias:

ALCANCES SEGUN TIPOS DE PROYECTILES:

Alcance

Masa del

Velocidad de Angulo de max. Tiempo

proyectil

salida rnclinacion teorico Altura de vuelo

570 g

160 m/s 45° 2.612 m 653 m 23 s

829 g

210 m/s 45° 4.500 m 1125 m 30 s

1.088 g

240 m/s 45° 5.878 m 1469 m 35 s

Es dedr, el presente metodo impide que los que participan en las operaciones de extincion de incendios puedan poner en peligro sus vidas, ya que el equipo se encuentra a una distancia considerable del incendio, por ejemplo, a 2 km.

El proyectil para la extincion de incendios estara formado partir de hielo con las caracteristicas de que ese hielo sea una mezcla de granizado de solucion retardante del fuego y agua congelada como aglutinante; lo que facilita que cuando impacte se rompa en pequenos trozos, a modo de granizado, y asi extenderse a lo largo del area en llamas.

Tambien se ha establecido la posibilidad de anadir un colorante o un pigmento fluorescente al hielo para poder seguir la trazada del proyectil. Asi, de vez en cuando se dispone un proyectil que contenga dicho colorante o pigmento fluorescente, se lanza y se puede ver realmente donde cae. Este proyectil es especialmente util en la extincion de incendios nocturnos.

El inventor ha hecho unos estudios que calculan que el rendimiento de la presente invencion en relacion al habitual empleo del agua por parte de los bomberos es del 228% como mmimo, tal y como se demostrara a continuacion.

Para justificar mas si cabe los beneficios de la presente invencion, el inventor ha hecho una comparativa sobre la potencia de apagado del agua a 20°C y del metodo y proyectil objeto de la invencion a -5°C, que a continuacion se detallan.

Dicha comparativa se basa en el poder de enfriamiento del agua y del hielo ante un incendio producido en un bosque ripico de roble con una de masa forestal combustible de 3,308 kg/m2, con un poder calorifico superior medio de 4.572 kcal/kg y, como resultado, un valor energetico en la densidad forestal de 15.124 kcal/m2 y una velocidad de propagation del 5 fuego de 0.001672 m/s.

DATOS DE LA MASA FORESTAL:

Tipo de bosque:

Roble

Masa forestal ripica:

3,308 CM E O)

Poder calorifico superior medio:

4.572 7T O CO

Valor energetico forestal:

15.124 kcal/m2

Velocidad de propagacion del fuego:

0,001672 m/s

DATOS FfSICOS DEL AGUA Y DEL HIELO:

ca: Calor espf. agua (a presion cte.)

4,18 kJ/kgK

ch: Calor espf. Hielo

2,11 kJ/kgK

dhf: entalpia espedfica de fusion

■sr CO CO kJ/kg

m: Masa

o o o kg

Factor conversion kcal/kJ

4,187

CALOR ABSORBIDO POR EL AGUA A 20°C

Ti: Temp. inicial del agua:

20 °C

293 K

Tf: Temp. final en fase vapor:

100 °C

373 K

Paso del agua desde 20°C a 100°C

Q(ag-v)=m-ca-(Tf-Ti)

Q(ag-v)=

79.866 kcal

CALOR ABSORBIDO POR EL AGUA:

79.866 kcal

MASA FORESTAL EXTINGUIDA POR EL AGUA

17,5 kg

SUPERFICIE FORESTAL EXTINGUIDA POR EL

AGUA

5,3 m2

CALOR ABSORBIDO POR EL HIELO A -5°C

Ti: Temp. inicial del hielo:

-5 °C

268 K

Tc: Temp. congelacion:

0 °C

273 K

Tf: Temp. final en fase vapor:

100 °C

373 K

Paso del hielo desde -5°C a 0°C

Q(h)=mca(Tc-Ti)

Q(ag-v)=

2.520 kcal

Descongelacion del hielo

Q(f)=mdhf

Q(f)=

79.771 kcal

Paso del agua desde 0°C a 100°C

Q(ag-v)=mca(Tf-Ti)

Q(ag-v)=

CD CD 00 CO CO kcal

CALOR ABSORBIDO POR EL HIELO:

182.123 kcal

MASA FORESTAL EXTINGUIDA POR EL HIELO SUPERFICIE FORESTAL EXTINGUIDA POR EL

CO CD 00 kg

HIELO

12,0 m2

Resumiendo:

- Rendimiento del hielo frente al agua apagando el fuego: 228%

5 - Temperatura de congelacion de la solucion del granizado:-10°C

- Temperatura de congelacion de la solucion aglutinante: -2°C

- Numero de proyectiles lanzados por segundo: 16 proy/s

- Caudal de hielo lanzado en 1.000m2: 35m3/h

- Medicion de la lluvia de hielo: 35mm/h o 35 litros/m2/h, es decir, una lluvia muy fuerte.

Es decir, se mientras que con agua se apagarian 5,3 m2, con el metodo y proyectil de la 5 presente invencion se alcanzarian los 12m2, lo que supone que con el mismo empleo de agua se obtiene un rendimiento de un 228% superior al empleado con el agua, en el mismo tiempo, y sin riesgo para los bomberos que participan en las tareas de extincion.

Asi, el consumo de calor absorbido para producir la descongelacion de 1.000kg de hielo es 10 de 79.771 kcal, ademas de luego subir la temperatura de 0 a 100°C donde ya se evapora y deja de realizar accion contra el fuego.

El proyectil puede tener forma esferica, cilmdrica hueca, cilmdrica aleteada, etc.

15 La presente invencion describe un nuevo metodo para la extincion de incendios y proyectil para la extincion de incendios. Los ejemplos aqu mencionados no son limitativos de la presente invencion, por ello podra tener distintas aplicaciones y/o adaptaciones, todas ellas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   REIVINDICACIONES

   1. Metodo para la extincion de incendios caracterizado porque comprende las siguiente fases:

   - una primera fase en la que se elabora un proyectil de hielo granizado compactado, con un volumen de entre 0,5 litros y 2 litros,

   - una segunda fase en la que se situa dicho proyectil en una lanzadera que lo dispara sobre la zona en llamas a apagar, y

   - una tercera fase en la que se lanzan sucesivos proyectiles hasta alcanzar una lluvia de proyectiles de hielo granizado compactado hasta alcanzar al menos 30 litros por metro cuadrado durante una hora.
2. 2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque dicho proyectil tiene un volumen de 1 litro.
3. 3. Metodo, de acuerdo con alguna de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la lanzadera es un canon de aire comprimido con regulador de altura.
4. 4. Metodo, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la lluvia de hielo granizado compactado es de 35 litros por metro cuadrado por hora.
5. 5. Metodo, de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la lanzadera de la segunda fase comprende unos medios de refrigeracion compensadores del calor del rozamiento del proyectil con el canon de la lanzadera.
6. 6. Proyectil para la extincion de incendios del tipo de los formados a partir de hielo caracterizado porque el referido hielo es una mezcla de granizado de una solucion con un punto de congelacion inferior a 0°C y ello compactado o aglutinado con agua dulce congelada.
7. 7. Proyectil, de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque dicho proyectil comprende un aditivo con retardante del fuego.
8. 8. Proyectil, de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, caracterizado porque dicho proyectil tiene un volumen de 1 litro.
9. 9. Proyectil, de acuerdo con la reivindicacion 7 caracterizado porque comprende un

   5 pigmento o colorante fluorescente