[002] Os líquidos inflamáveis de baixa viscosidade são uma classe que compreende os produtos químicos mais estratégicos e valiosos utilizados em todo o mundo. Como consequência, os parques de tanques estão entre as instalações mais comuns em todo o mundo Mesmo que um país não possua reservas de petróleo ou instalações de refino, deve ter parques de tanques para dar suporte à logística de distribuição de combustíveis.

[003] Os incêndios em tanques de armazenamento não são eventos pouco frequentes em plantas de processo, refinarias e parques de tanques. A frequência de incêndios/explosões em tanques de teto fixo contendo hidrocarbonetos voláteis foi estimada por Kletz (Kletz, T. A., Hazard Analysis - A Quantitative approach to Safety; Major Loss Prevention; p. 111, 1972) como uma vez em 833 tanques/ano. A frequência dos tanques de armazenamento com produtos não inflamáveis é um décimo desse valor.

[004] As causas mais frequentes de incêndios/explosões em tanques de armazenamento são transbordamento e descargas atmosféricas (Lees, Frank P., Loss Prevention in Process Industries; vol. 2 - it: 16.11.5,1996). Devido à sua grande capacidade (um único tanque pode conter 150.000 barris de líquidos inflamáveis) e layout comum (muitos tanques em uma mesma bacia de contenção), os incêndios em tanques podem facilmente se tornar acidentes em grande escala. O problema é discutido no Manual de Proteção contra Incêndio para Plantas de Processamento de Hidrocarbonetos (Vervallin, C. H., Fire Protection Manual for Hydrocarbons Processing Plants, 2nd ed.; 1973) e Keltz (Kletz, T. A., Hazard Analysis - A Quantitative approach to Safety; Major Loss Prevention; p. 111 , 1972), entre outros autores. Estudos experimentais sobre o fogo espalhado entre tanques (Kobori M.; Handa T; Yumoto T; Effect of Tank Height on Fire Spread Between Two Model Oil Tanks; Fire Flammability, 12, 157; 1981) mostraram como esse tipo de acidente pode ser destrutivo.

[005] Em uma abordagem técnica, um incêndio em tanque pode ser modelado como um tipo especial de incêndio em poça, categorizado como "slot fire" (Lees, Frank P., Loss Prevention in Process Industries; vol. 2 - it: 16.11.5, 1996). Um incêndio em um tanque de armazenamento é como um incêndio em trincheira circular, a uma certa altura. Estudos experimentais de um tanque de armazenamento de ondas de calor internas foram realizados (Burgoyone J.H.; Ka tan L. L.; Fire in Open Tanks of Petroleum Products: Some Fundamental Aspects; J. Inst. Petrol.; 33; 158; 1947) e (Seeger P. G.; Heat Transfer by Radiation from Fires of Liquid Fuels in Tanks; in Afgan, N and Beer; J.M.; op. ct. p. 431 ; 1974). As estimativas de trabalho de Seeger absorveram energia irradiada, considerando o "fator de visualização". Este fator representa um conjunto de direções possíveis para linhas de fluxo de calor, que ligam diretamente o centro de irradiação e os tanques próximos, considerando o ângulo de incidência em relação à superfície do alvo. Este parâmetro é representado pelo ângulo entre a fonte emissiva e um corpo fora da chama. Para o cálculo da radiação de calor, a chama é tratada como um cilindro vertical ou inclinado. Três modelos mais usados são: a) Modelo de fonte pontual b) Modelo de chama sólida c) Modelo equivalente de irradiação

[006] Esses modelos e suas aplicações foram descritos por Crocker e Napier (Crocker W. P.; Napier D. H.; Thermal Radiation of Liquid Pool Fires and Tank Fires; in Hazards IX; p. 159; 1986).

[007] Para uma fonte pontual, a radiação em uma superfície com uma distância "r" da fonte é dada pela equação (5.1) abaixo:

Qr

E =

4 nr ²

[008] em que:

[009] E = potência emissiva da superfície (kW/m ² )

[0010] Qr = calor irradiado (kW)

[0011] r = raio da superfície (chama cilíndrica)

[0012] Além disso, tem-se que o incidente de radiação no alvo é dado pela equação (5.2) abaixo:

[0013] em que:

[0014] I = Intensidade de radiação térmica (kW/m ² )

[0015] a = Absortividade do alvo

[0016] t = Transmissividade da atmosfera

[0017] F = Fator de visualização

[0018] Is = Distância inclinada entre a fonte e o alvo (m)

[0019] Mesmo usando os mesmos modelos, existem algumas diferenças entre incêndios em tanques de armazenamento e incêndios em compartimentos de armazenamento, como mencionado anteriormente. Segundo Lees (Lees, Frank P., Loss Prevention in Process Industries; vol. 2 - it: 16.11.5, 1996), existem quatro diferenças particulares entre incêndios em compartimentos e incêndios em tanques de armazenamento:

[0020] a) A parte superior da parede do tanque exposta à radiação da chama se torna uma superfície muito quente e sobreaquece o fluido (líquido) inflamável em contato. Isso aumenta a vaporização nas zonas da superfície do fluido em contato com a parede do tanque, produzindo uma chama mais alta. Ao mesmo tempo, essa transferência de calor (incrementa a camada quente abaixo da superfície do líquido, aumentando assim a taxa de queima, devido ao fato de reduzir o intervalo de variação da temperatura, necessário para a vaporização. [0021] b) A zona de fogo frio (cool fire zone) na base da chama é protegida pela parede do tanque e cercada por uma grande coroa de radiação térmica. Usando as equações 5.1 e 5.2, de acordo com as especificações de cada substância, tem-se que a potência emissiva (medida dos fluxos de calor) pode subir até 100 kW/m2 (= 9.000 BTU/ft2.s) ou até mais, impedindo que agentes extintores comuns, como água e espuma, atinjam seu alvo (zona de fogo frio).

[0022] c) Existe um grande volume disponível para queima desde o primeiro momento após a ignição. Os incêndios regulares em poças geralmente aumentariam de acordo com a vazão do derramamento e levam algum tempo para disponibilizar um grande volume para queima. [0023] d) Considerando o layout usual de parques de tanques, em caso de incêndio, haverá outros tanques que podem inflamar-se com o calor transferido do tanque que já está em chamas. Lois e Swithenbank (Loia E.; Swithenbank J.; Fire Hazard in Oil Tank Arrays in Wind; Combustion 17; p. 1087; 1979) usaram experimentos em túneis de vento para estudar o fogo em um conjunto de tanques. Esses experimentos revelaram que as estratégias de controle e a evolução potencial de um incêndio em um tanque de armazenamento dependem dos ventos no local. A partir de uma determinada velocidade, os ventos como que alteram as direções dos fluxos de calor, deformando o campo de irradiação da chama.

[0024] Neste contexto, nota-se que há poucas alternativas conhecidas no estado da técnica e disponíveis para controlar o fogo em tanques de armazenamento. Na verdade, existem poucas ações a serem tomadas após o início de um grande incêndio no tanque de armazenamento (API 2021A; ínterim Prevention and Suppression of Fire in Large Above Ground Atmospheric Storage Tanks; 1998), quais sejam:

[0025] a) Fornecer resfriamento na parede do tanque, com jatos de água em aplicação contínua. Essa prática evita que as paredes do tanque se dobrem, no caso de os tanques de armazenamento não estarem de acordo com as especificações da API. Mesmo neste caso (tanques com padrão API), uma ação de resfriamento deve ocorrer para reduzir as dimensões da camada quente abaixo da superfície do líquido. [0026] b) O uso de espuma de acordo com a NPFA 11 (NFPA 11 ; Standard for Low-, Médium- an High-Expansion Foam; 2005 ed.) é uma tática eficaz de combate a incêndios, selecionando o tipo certo para cada produto. Usando sistemas fixos ou móveis, a espuma pode ser fornecida com taxas de fluxo de até 2.000 GPM. Sistemas fixos de injeção de espuma multiponto e autoexpansíveis podem ser eficazes, mas criam um grande volume de resíduos e perda de produto.

[0027] c) Pulverizadores de água fixos ou móveis em sistemas projetados para fornecer revestimento contínuo de água sobre as coberturas.

[0028] d) Burnout (combustão completa), prática consiste em deixar todo o conteúdo do tanque queimar até a extinção do fogo, visando impedir que o fogo se espalhe para os tanques e equipamentos vizinhos e os queime.

[0029] e) Remoção do produto usando tubulações inferiores regulares.

[0030] f) Injeção de espuma na superfície, que consiste em injetar espuma logo abaixo da superfície do líquido através de uma linha fixa dedicada ou linha de produtos regular.

[0031] g) Superfície de espuma do próprio líquido (API 2021 A; ínterim Prevention and Suppression of Fire in Large Above Ground Atmospheric Storage Tanks; 1998), formada pela aplicação de uma corrente de água de alta pressão na superfície do líquido quente.

[0032] Sendo assim, não se observa no estado da técnica um sistema e método para combater, controlar e extinguir incêndios em fluidos dentro de tanques de armazenamento injetando fluxos de um fluido de extinção, gasoso nas condições ambientes, no fundo do tanque através de um conjunto injetor, de modo a não contaminar o fluido no interior do tanque, não perder (desperdiçar) seu conteúdo e permitindo que o dito fluido possa ser utilizado normalmente após a extinção das chamas.

Objetivos da Invenção [0033] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de combate a incêndios em líquidos inflamáveis, em tanques atmosféricos.

[0034] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de combate a incêndios em tanques de fluidos (líquidos) inflamáveis, que não contamine o produto no interior do tanque, não perca (desperdice) seu conteúdo e permita que após a extinção das chamas, o dito fluido possa ser utilizado normalmente para o fim ao qual se destinava antes do incêndio.

[0035] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de combate a incêndios em tanques de fluidos (líquidos) inflamáveis por meio de uma injeção de um fluido de extinção no interior do tanque, que não produza resíduos ambientais após a extinção do incêndio.

Breve Descrição da Invenção

[0036] Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um sistema e método de combate a incêndios em tanques de líquidos inflamáveis, por meio de uma fonte de fluido de extinção, uma unidade de recondensação, uma unidade de vaporização, uma linha de transferência de fluido de extinção e um conjunto injetor, permitindo que o fluido de extinção seja injetado (inserido) no interior do tanque de líquido inflamável a partir de sua base. Em uma configuração, a injeção é mantida até que o fluido de extinção em estado gasoso, movendo-se em difusão pelo líquido inflamável, emerja no interior do tanque, combatendo o incêndio de baixo para cima, simultaneamente em toda a área da superfície em chamas.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0037] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[0038] Figura 1 - é uma representação de uma dinâmica de incêndio em tanque de armazenamento, mostrando uma coroa de radiação térmica e uma zona de fogo frio do incêndio;

[0039] Figura 2 - é uma representação de um tanque atmosférico em chamas;

[0040] Figuras 3a e 3b - são representações de um incêndio em tanque atmosférico e incêndio em poça (compartimento) de armazenamento respectivamente;

[0041] Figura 4 - é uma representação de uma das táticas de combate a incêndios em tanques de armazenamento conhecida no estado da técnica; [0042] Figura 5 - é uma representação de injeção de espuma na subsuperfície através de um sistema fixo (API 2021 A; ínterim Prevention and Suppression of Fire in Large Above Ground Atmospheric Storage Tanks; 1998) tal como o estado da técnica;

[0043] Figura 6 - é uma vista lateral do sistema de combate a incêndios de acordo com os ensinamentos da presente invenção; [0044] Figura 7 - é uma vista superior do sistema de combate a incêndios de acordo com os ensinamentos da presente invenção, evidenciando linhas e bicos de injeção;

[0045] Figura 8 - é uma representação de um princípio de operação do sistema e combate a incêndios de acordo com os ensinamentos da presente invenção, mostrando um fluxo ascendente de bolhas atingindo a zona de fogo frio de um incêndio;

[0046] Figura 9 - é uma vista lateral do tanque, mostrando uma configuração possível com injetores apontando para baixo para controle de turbulência.

[0047] Figura 10 - é uma vista superior do tanque, mostrando uma configuração possível com um posicionamento alternativo de injetores, para aumentar a taxa de propagação de bolhas;

[0048] Figura 11 - é uma representação de uma configuração possível da presente invenção, mostrando um arranjo de válvulas e tubulações conectados a uma linha de transferência de fluido de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada das Figuras

[0049] Em geral e conforme exemplificado nas figuras 1 e 2, os incêndios 60 transmitem calor ao ambiente por irradiação térmica 61 (coroa de radiação térmica) e possuem um núcleo de chama 62 e uma zona de fogo frio 63, de modo que os incêndios transmitem calor ao ambiente em seu entorno.

[0050] Conforme já mencionado, são conhecidas no estado da técnica táticas de combate a incêndios, como por exemplo aquela ilustrada na figura 4, na qual o incêndio é combatido por meio de jatos externos de fluidos tal como água ou aquela ilustrada na figura 5, a qual representa a inserção de fluido na superfície do líquido em chamas. [0051] Em referência às figuras 1 a 3 e 6 a 11 , a presente invenção refere-se a um sistema de combate a incêndios 60 em fluidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50. Deve-se entender que os fluidos inflamáveis 65 aos quais se referem a presente invenção são preferencialmente líquidos que além de serem inflamáveis devem possuir propriedades específicas como, por exemplo, baixa viscosidade.

[0052] Conforme mencionado, estes fluidos são armazenados em tanques atmosféricos 50 ou compartimentos de armazenamento 51 específicos, geralmente dentro de grandes parques de tanques, plantas industriais, linhas de produção ou outros. Cumpre notar que a presente invenção aplica-se da mesma forma tanto para tanques atmosféricos 50 ou compartimentos de armazenamento 51 , os quais são exemplificados respectivamente nas figuras 3a e 3b nas quais tem-se que "h" representa a altura da parede do tanque 50, "I" representa o comprimento do núcleo de chama 62, "r" representa um raio de chama cilíndrica, "Is" representa uma distância inclinada entre uma fonte de combate a incêndios (estado da técnica) e "a" representa um fator de vista (ângulo de inclinação).

[0053] Obviamente o local de armazenamento também não deve ser entendido como uma limitação da invenção, de modo que, para descrever a invenção será tomado como exemplo um tanque de armazenamento 50, de modo que a invenção também se aplica igualmente a compartimentos de armazenamento 51 ou outros locais de armazenamento, desde que sejam atmosféricos, isto é, não pressurizados. O tipo de fluido inflamável 65 não deve ser entendido como uma limitação da presente invenção, uma vez que os ensinamentos da mesma podem ser aplicados a diferentes cenários, desde que feitas as devidas adaptações.

[0054] De toda forma, o sistema de combate 1 a incêndios 60 em líquidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50 objeto da presente invenção, ora denominado apenas sistema 1 , compreende basicamente uma fonte de fluido de extinção 10 (fixa ou móvel), uma unidade de recondensação 11 , uma unidade de vaporização 12 (fixa ou móvel), uma linha de transferência (rígida ou flexível) de fluido de extinção 13 pressurizado, liquefeito e um conjunto injetor 14 fluidicamente conectado à linha de transferência do fluido de extinção 16, conforme ilustram especialmente as figuras 6 e 7.

[0055] Cada um dos componentes do sistema 1 bem como suas funções e relações no sistema 1 como um todo serão detalhadamente descritos a seguir.

[0056] Para se atingir os objetivos da presente invenção, o fluido de extinção é composto por C02 em estado líquido e C02 em estado gasoso (em um sistema bifásico), sendo inerte e menos denso em relação ao conteúdo do tanque onde será aplicado.

[0057] Em uma configuração da presente invenção, o referido fluido de extinção é armazenado no tanque de armazenagem principal 10 e posteriormente convertido em uma fase gasosa assim que é liberado no interior do tanque atmosférico 50 por meio de mangueiras pressurizadas 13, conforme mostra especialmente a figura 6.

[0058] A fonte de fluido de extinção 10 por sua vez deve ser entendida como um componente configurado tal como um fornecedor do fluido que irá combater as chamas do incêndio em qualquer um dos tanques de um parque de armazenamento em que este venha a ocorrer. [0059] Assim, tal fonte de fluido de extinção 10 pode ser entendida como um conjunto composto por um tanque de armazenagem 17 criogênico (fixo ou móvel), fluidicamente acoplado a uma unidade de vaporização 12 configurada para manter a pressão interna do tanque fonte durante a retirada rápida do fluido de extinção para combater o incêndio e uma unidade de recondensação 11 configurada para baixar a pressão do tanque fonte em caso de aumento de temperatura ambiente. Assim, a fonte de fluido de extinção 10 é configurada para fornecer um fluido combatente 16 ao sistema de combate 1 a incêndios 60.

[0060] Para manter o fluido de extinção 16 nas condições específicas ora citadas (mistura de C02 líquido e gasoso), a fonte de fluido de extinção 10 apresenta uma configuração na qual a unidade de recondensação retira C02 gasoso do tanque de armazenagem 17, recondensa-o e o devolve para o mesmo tanque de armazenagem 17 em estado líquido.

[0061] Em outras palavras, o C02 gasoso passa pela unidade de recondensação 11 na qual é liquefeito.

[0062] Este processo de condensação se dá por meio de resfriamento forçado, por exemplo através de nitrogénio líquido. Todavia, outras formas de resfriamento podem ser igualmente utilizadas.

[0063] Com isso, é possível manter o fluido de extinção 16 tal como um sistema bifásico (líquido/gás) no interior do tanque de armazenamento 17 do fluido de extinção.

[0064] Adicionalmente, o fluido de extinção 16 passa pela unidade de vaporização 12 de modo que ocorra uma estabilização de pressão quando do acionamento do sistema. Isto porque em caso do dito acionamento ocorre uma retirada rápida da fase líquida do fluido de extinção 16, o que poderia levar à redução da pressão no interior do tanque e solidificação do fluido de extinção. Assim, a unidade de vaporização 12 garante que tal redução de pressão não ocorra, pois retira-se fluido de extinção em fase líquida de dentro do tanque de armazenamento 10 e o devolve ao próprio tanque em estado gasoso, estando dessa forma configurada para equilibrar a pressão interna durante o bombeamento do fluido de extinção 16 liquefeito que é enviado para fora do reservatório principal do sistema 1 .

[0065] Exemplifica-se, de acordo com o acima exposto, que a fonte de fluido de extinção 10 (fixas ou móveis) pode apresentar em uma configuração possível da presente invenção, as características que serão descritas a seguir.

[0066] Destaca-se que estas são descritas para um exemplo considerando um tanque de armazenagem 17 de 35 toneladas, citado somente a título de exemplificar uma configuração possível da presente invenção não sendo, portanto, uma limitação da mesma: a) Condições de armazenamento e transporte: Temperatura = - 20° C; Pressão entre 250 e 300 psig (= entre 17 e 20 bar); b) Blindagem dupla, com uma câmara interna de pressão e uma blindagem externa; c) Fabricação em aço carbono ASTM-A-612 e seu projeto, construção e teste devem estar de acordo com a Seção VIII, Div. I da ASME; d) Isolamento térmico com uma camada de poliuretano expandido, perlita sob camada de vácuo e revestida com fibra de vidro e resina. e) As operações de retirada e reinserção do C02 podem ser realizadas através de uma bomba reversível de transferência de C02 líquido, com vazão de 300 GPM, ou três bombas de 100 GPM, para pressão de transferência de 400 psig e pressão máxima de 500 psig ou alternativamente, outros meios podem ser utilizados, tal como um tanque (fonte de fluido de extinção 10) pressurizado, por exemplo; f) Fonte de energia elétrica da bomba (caso exista) e painel de controle; g) Unidade de vaporização configurada para suportar a retirada da fase líquida de 300 GPM; h) Meios de retirada da fase gasosa. [0067] Antes de impulsionar o fluido de extinção 16 em fase líquida, a linha de transferência 13 deve ser previamente pressurizada com o fluido de extinção 16 em fase gasosa para que não ocorra a solidificação do mesmo no interior das ditas linhas de transferência 13 e no conjunto injetor 14. Quando do acionamento do sistema 1, ou seja, quando houver um incêndio em um líquido inflamável armazenado em um tanque atmosférico 50 e o sistema ora proposto entrar em ação, o fluido de extinção 16 é impulsionado e conduzido ao longo da linha de transferência 13 até o conjunto injetor 14.

[0068] Para exemplificar uma configuração possível da referida linha de transferência de fluido 13, esta pode ser confeccionada em aço inoxidável ASTM A-312 TP 304.

[0069] Tal como mostra a figura 11 , uma configuração da presente invenção prevê ainda o uso de uma válvula específica ou conjunto específico de válvulas 19 na linha de transferência de fluido 13 e configurada para permitir que um operador selecione o direcionamento do fluido de extinção 16, podendo ser para um tanque atmosférico 50 específico dentre uma instalação dotada de vários tanques, por exemplo. Pode ainda haver uma válvula específica para controlar uma injeção de C02 adicional na linha de transferência de fluido 13. As válvulas 19 utilizadas devem atender aos padrões para produtos criogênicos, independentemente de serem manuais ou automáticas. [0070] De todo modo, o sistema 1 é configurado para continuamente injetar (despejar) C02 sob condições específicas de pressão e temperatura no interior do tanque atmosférico 50 no qual há chamas, para extingui-las. [0071] Para tal, conforme citado, após ser impulsionado e conduzido ao longo da linha de transferência de fluido 13, o fluido de extinção atinge o conjunto injetor 14.

[0072] Tal conjunto injetor 14 é composto por ao menos um bico injetor 15 e ao menos uma válvula, sendo posicionado no interior do tanque atmosférico 50 e configurado para que o fluido de extinção seja despejado no interior do mesmo.

[0073] Em uma configuração, o conjunto injetor 14 é posicionado no interior do tanque atmosférico 50, sendo disposto em uma porção inferior do mesmo conforme exemplificam as figuras 6 a 10. Em uma configuração preferencial, deve-se entender por porção inferior do fundo do tanque, ou seja, o conjunto injetor 14 é posicionado no interior do tanque atmosférico 50, sendo disposto na base do mesmo. Mais especificamente, o conjunto injetor 14 deve ser posicionado no fundo do tanque atmosférico 50 para que atuem mesmo que o tanque tenha pouco conteúdo em relação à capacidade nominal. Desse modo evita- se que o conjunto injetor 14 seja exposto às chamas caso o dito tanque atmosférico 50 estivesse quase vazio no momento da ignição. Ademais, não se causa danos às paredes do tanque atmosférico 50, o que poderia vir a ocorrer caso se fixe o conjunto 14 nelas.

[0074] Em particular referência ao conjunto injetor 14, tem-se que este permanece permanentemente imerso no líquido inflamável 16 no interior do tanque atmosférico 50.

[0075] Em uma configuração possível, tal conjunto injetor 14 é montado em uma estrutura que consiste em um trilho duplo conectado por barras transversais, similar a uma estrutura de escada, ora denominada ancoragem 18. Esta estrutura deve ser compatível com o tanque atmosférico 50 na qual é instalada, podendo ser fixada, por exemplo por parafusos e placas planas, pressionando-os contra as paredes do tanque atmosférico 50. [0076] T al ancoragem 18 é configurada para impedir que a estrutura se mova por ação de forças de reação quando do acionamento do sistema 1 ora proposto. Em tanques pequenos (com raio de até 7 pés, por exemplo), uma ancoragem de massa inercial pode ser usada. [0077] Em uma configuração, a ancoragem 18 pode ser colocada dentro do tanque atmosférico 50 através de uma porta de inspeção do mesmo, desde que a tampa da porta de inspeção permita e seja projetada para tal.

[0078] Para esclarecer, nota-se que esta instalação é semelhante à maneira como linhas de vapor para fornecer calor são colocadas dentro de tanques de armazenamento de óleos de alta viscosidade, para que os mesmos possam ser bombeados de um lugar para outro.

[0079] Todas as tubulações no interior do tanque atmosférico 50 devem ser montadas ao longo do trilho (ancoragem 18) e/ou presas às barras transversais, até o ponto de conexão com o respectivo injetor 15. Na extremidade oposta ao injetor 15, os tubos podem ser conectados a linhas flexíveis. Estas linhas flexíveis podem ser presas com parafusos às conexões montadas no lado interno da tampa da porta de inspeção. [0080] Por medidas de segurança, sugere-se que toda a tubulação externa seja colocada no subsolo e sua entrada pela porta de inspeção seja isolada, por exemplo com tampa de vermiculita com concreto. Desta forma, o sistema 1 não será afetado por nenhum dos cenários críticos de danos e avarias, tais como derramamento de líquidos inflamáveis 50 causado por uma explosão inicial, por exemplo.

[0081] Os injetores 15 do conjunto injetor 14 devem ser entendidos como um bico ejetor, configurado de modo a manter a pressão dentro das linhas. Dessa forma, o C02 em fase líquida pode ser despejado no tanque atmosférico 50 sem passar por uma transformação de fase dentro das linhas, isto é, sem se transformar em gelo seco.

[0082] Em uma configuração, podem ser instaladas válvulas de retenção montadas em sequência antes dos referidos injetores, para evitar o retorno do líquido inflamável do tanque atmosférico 50 para dentro da linha de transferência de fluido de extinção 13.

[0083] Por fim, uma configuração dos injetores 15 prevê ainda uma tampa instalada em uma extremidade distai de cada injetor 15, para evitar sua corrosão. Esta tampa é configurada para ser removida instantaneamente quando do acionamento do sistema 1 , ou seja, quando a linha de transferência 13 for pressurizada.

[0084] De toda maneira, conforme já mencionado, o conjunto injetor 14 é posicionado no interior do tanque atmosférico 50 permitindo que o fluido de extinção 16 seja despejado no interior do mesmo.

[0085] Como o fluido de extinção 16 está em estado gasoso, terá movimento ascendente dentro do fluido no interior do tanque atmosférico 50, a configuração do conjunto injetor 14 tal como vantajosamente proposto pela presente invenção se dá de modo que o fluido de extinção 16 emerja no tanque atmosférico 50 quando inserido no mesmo.

[0086] O fluido de extinção 16 é despejado no tanque em fase líquida, gasosa ou suas misturas, sendo que a fase líquida se solidifica devido à queda de pressão após o injetor e deve preferencialmente ter uma proporção de 70% de C02 fase sólida (gelo seco) e 30% de C02 em estado gasoso. A sublimação imediata do gelo seco produzirá microbolhas de C02 gasoso, aumentado a velocidade da difusão do gás no líquido inflamável 65 e ao mesmo tempo, diminuindo a turbulência no mesmo dentro do tanque atmosférico 50.

[0087] Em uma configuração, cada injetor 15 do conjunto injetor 14 pode ser posicionado com uma inclinação vertical para baixo de modo a controlar vantajosamente turbulência no fluido no interior do tanque atmosférico 50. Para tal, uma inclinação possível é entre 3 ^o e 10° para baixo, conforme pode-se ver na figura 9, que permite atingir este efeito no tanque atmosférico 50.

[0088] Adicionalmente, visando acelerar a dispersão de micro e pequenas bolhas de C02 gasoso, os injetores 15 podem ser montados em direções alternadas, conforme exemplifica a figura 10.

[0089] Nesta configuração, cada injetor 15 pode ser posicionado com uma inclinação de 10° por exemplo, para o centro do tanque atmosférico 50 e/ou para fora do centro do tanque atmosférico 50 em relação a uma tangente de um círculo hipotético concêntrico às paredes do dito tanque, permitindo acelerar a propagação do fluido de extinção no interior do dito tanque atmosférico 50.

[0090] Esta inclinação pode ser configurada em relação à tangente de um círculo hipotético que une as posições dos dispositivos de jato dentro do tanque atmosférico.

[0091] Tais inclinações supracitadas compreendem apenas uma configuração da presente invenção, de modo que outras inclinações e suas combinações podem ser também implementadas.

[0092] Conforme já mencionado acima, o acionamento do sistema 1 ora proposto se dá quando houver um incêndio no fluido armazenado em um tanque atmosférico 50.

[0093] O referido acionamento do dito sistema 1 bem como seu funcionamento alinhado às características descritas acima será detalhadamente exposto a seguir.

[0094] O funcionamento do sistema 1 consiste basicamente em uma injeção contínua de um fluxo de fluido de extinção 16 de alta pressão, através do conjunto injetor 14 posicionado preferencialmente no fundo do tanque.

[0095] Com a inserção do fluido de extinção 16 no tanque atmosférico 50 com fluido 65 em seu interior, o C02 contido no referido fluido de extinção 16 irá sublimar devido à queda de pressão. A sublimação formará gelo seco no jato, que sofrerá uma segunda sublimação (mudança de fase sólida para fase gasosa) causando a formação de micro e pequenas bolhas no fluido 65 dentro do tanque atmosférico 50, conforme ilustrado principalmente na figura 8. A energia cinética do jato e a difusão de bolhas de C02 saturam o fluido 65 inflamável de baixa viscosidade no tanque atmosférico 50 e se movem para cima até a superfície. Assim, todo o C02 (fluido de extinção 16) injetado por meio do sistema atingirá a zona de fogo frio, de baixo para cima, isto é, o fluido de extinção 16 irá emergir na superfície do líquido inflamável contido no tanque atmosférico 50.

[0096] Essa dinâmica tem três efeitos principais na estabilidade do fogo: a) A massa de bolhas de C02 atinge a superfície do fluido, deslocando oxigénio de uma camada primária onde ocorre a mistura de vapores inflamáveis com o ar (zona de fogo frio). A manutenção da injeção de C02 por alguns minutos extinguirá o incêndio justamente devido à ausência de oxigénio naquela região causada pelo C02, além da turbulência gerada pela difusão gás/líquido na camada subsuperficial do fluido em chamas. b) A temperatura do gelo seco a 1 atm é de - 78°C (-108,4°F). A sublimação do gelo seco fornece 245,5 BTU/lb (571 ,3 KJ/Kg), causando o resfriamento do fluido inflamável. Movimentos de convecção diminuirão a camada quente abaixo da superfície do fluido, reduzindo assim sua vaporização e taxa de queima (combustão). c) A combinação de baixa temperatura da superfície do fluido e alta concentração de C02 na camada primária acima da superfície do fluido pode ainda impedir o reinicio do fogo.

[0097] Para tal, o fluido de extinção 16 deve conter um fluxo de C02 liquefeito, conforme já citado.

[0098] Cumpre notar que uma inserção apenas de uma fase gasosa injetada na mesma vazão causaria grande turbulência e teria uma difusão mais lenta e heterogénea, retardando sua chegada à superfície do fluido, o que retardaria a extinção ou não extinguiria o incêndio com o estoque de fluido de extinção disponível, pelo fato de não produzir concentração homogénea de C02 em toda a superfície em chamas. O uso da fase gasosa pura exigiria fluxos maiores e bicos especiais para criar micro e pequenas bolhas e pode ser entendido como uma configuração alternativa possível da presente invenção.

[0099] Por este motivo, a presente invenção sugere preferencialmente que o fluido de extinção 16 seja despejado no interior do tanque atmosférico 50 em uma proporção de 70% de C02 em estado líquido (que sublima instantaneamente em gelo seco) e 30% de C02 em estado gasoso, atingindo vantajosamente os objetivos ora propostos. Alternativamente, a presente invenção pode ser configurada para produzir outras distribuições de fases sólidas e gasosas na composição que é disponibilizada pelo conjunto injetor 14 no interior do tanque atmosférico 50, como por exemplo, 40% de fase gasosa e 60 % de fase sólida, ou ainda 70% de fase gasosa e 30% de fase sólida. [00100] A injeção do fluido de extinção 16 no fundo do tanque atmosférico 50 inicia um intenso processo de sublimação de gelo seco (C02 em estado físico sólido) formado no meio do fluxo de descarga, imediatamente após sua descompressão.

[00101] Esta sublimação de gelo seco se dá com temperatura base de -78°C e propagação impulsionada por um jato com pressão entre 250 290 psi (= 17 e 20 bar) de modo a formar bolhas agrupadas dentro do tanque atmosférico 50, que se movem emergindo em direção à superfície do fluido 65. Quando o C02 atinge a superfície do dito fluido 65, o oxigénio da atmosfera que está atuando na combustão do fluido 65 em chamas se desloca para uma camada superior, especialmente devido ao maior peso molecular do fluido de extinção 16. Ao mesmo tempo, os fluxos de convecção no interior do fluido perturbam o equilíbrio da camada quente sob a superfície do fluido 65, reduzindo vantajosamente a taxa de queima em massa deste.

[00102] O sistema 1 é, portanto, configurado para formar uma camada primária imediatamente acima da superfície do líquido 65 em chamas no tanque atmosférico 50, em que a camada primária é composta por C02 proveniente do fluido de extinção 16.

[00103] Em concordância com o acima descrito e de maneira compatível com o sistema de combate 1 a incêndios 60 em líquidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50, a presente invenção vantajosamente compreende também um método de combate a incêndios em líquidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50. [00104] Cumpre destacar que, salvo devidas adaptações, as características do sistema de combate 1 a incêndios 60 em líquidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50 já descrito se aplicam ao método de combate a incêndios 60 em líquidos inflamáveis 65 em tanques atmosféricos 50 também objeto da presente invenção, isto é, deve-se entender que o sistema e método propostos são compatíveis entre si.

[00105] Neste contexto, o método de combate a incêndios 60 em fluidos atmosféricos 65 em tanques atmosféricos 50 se dá por meio de uma fonte de fluido de extinção 10, uma unidade de recondensação 11 , uma unidade de vaporização 12, uma linha de transferência de fluido 13 e um conjunto injetor 14 fluidicamente conectados entre si.

[00106] As características destes componentes já foram descritas anteriormente e são igualmente válidas para o método de combate a incêndios em tanques atmosféricos 50, objeto da presente invenção. [00107] Especificamente em relação ao dito método, este compreende uma série de etapas, as quais serão detalhadas adiante. [00108] Uma etapa deste método consiste em armazenar um fluido de extinção 16 na fonte de fluido de extinção 10, o fluido de extinção 16 sendo composto por C02 e inerte ao conteúdo do tanque atmosférico 50.

[00109] Esta etapa é configurada para que o referido fluido de extinção 16 seja armazenado em estado líquido e gasoso, de modo que o fluido de extinção seja composto por C02 em estado líquido e gasoso conforme já mencionado.

[00110] Uma etapa do presente método compreende extrair o fluido de extinção 16 da fonte de fluido de extinção 10. Em outras palavras, nesta etapa inicia-se a extração do fluido de extinção 16 da referida fonte para que este possa ser conduzido ao tanque atmosférico 50 com fluido em chamas.

[00111] Uma outra etapa do método, portanto, consiste em conduzir o fluido de extinção 16 ao longo da linha de transferência de fluido 13 para que assim o dito fluido de extinção 16 possa chegar ao tanque atmosférico 50, preservando as características de sistema bifásico com dominância da fase líquida dentro das linhas de transferência 13, conforme estava dentro da fonte de fluido de extinção 10.

[00112] De qualquer modo, as etapas de extrair o fluido de extinção 16 da fonte de fluido de extinção 10 e conduzir o fluido de extinção 16 ao longo da linha de transferência de fluido 13 são realizadas preferencialmente por meio da bomba ou, alternativamente, por outros meios que possam vir a substituir a tecnologia hoje disponível e seja capaz de realizar a mesma função dentro do sistema 1.

[00113] A bomba deve ser projetada para manter a alta pressão na linha de transferência de fluido 13, de acordo com a carga de transferência necessária. Desse modo, o comprimento e o diâmetro da linha e vazão utilizados em cada projeto podem ser utilizados como parâmetros de referência para definir a potência da bomba e garantir a proporção de fase sólida e gasosa no jato produzido pelo conjunto injetor 14. [00114] Estas duas etapas citadas acima podem ser entendidas como uma operação compreendendo seletivamente acionar válvulas de controle para iniciar e direcionar um fluxo de injeção de fluido de extinção 16 para o tanque atmosférico alvo 50. [00115] O presente método pode ainda compreender etapas adicionais de passar o C02 pela unidade de recondensação 11 para liquefazer o C02 e também passar o C02 pela unidade de vaporização 12 de modo que ocorra uma estabilização de pressão.

[00116] É também uma etapa do método objeto da presente invenção despejar o fluido de extinção 16 no interior do tanque atmosférico 50. Esta etapa é realizada por meio do conjunto injetor 14, sendo o dito conjunto injetor 14 posicionado no interior do tanque atmosférico 50 e instalado no fundo do referido tanque.

[00117] Portanto, após a operação das válvulas de controle para direcionar o fluxo de fluido de extinção 16, as linhas de transmissão de fluido 65 serão pressurizadas com fase gasosa. Quando tais linhas sofrem pressão, uma tampa instalada em uma extremidade distai de cada injetor 15 para evitar sua corrosão é empurrada para fora (removida) instantaneamente, permitindo que o fluido de extinção 16 flua e seja injetado no interior do tanque atmosférico 50.

[00118] Com isso, bolhas grandes começarão a se mover para cima, perturbando a camada quente sob a superfície do fluido 65 em chamas. [00119] Com a fase gasosa do fluido de extinção 16 fluindo, a pressão dentro da linha de transferência de fluido 13 aumentará até o ponto em que a pressão das referidas linhas se iguale à pressão da fonte de fluido de extinção 10 e elas possam reter o C02 na fase líquida. Quando um operador obtém esse parâmetro por meio de um manómetro, as bombas podem ser ativadas para iniciar a injeção da fase líquida de C02. Nesse ponto, o efeito de espalhamento e resfriamento de microbolhas acelerará o processo de extinção do fogo. Em outras palavras, a fase gasosa é inserida primeiro para pressurizar a linha de transferência de fluido 13, equalizando com a pressão do tanque. Após essa etapa é inserida a fase líquida, que corresponderá praticamente à totalidade do fluido contido na mangueira de disparo. A fração gasosa nessa etapa é residual. É importante ressaltar que o conteúdo líquido na linha de transferência de fluido 13 é o que possibilita gerar um jato de alta velocidade com sublimação. Sem isso o jato não teria capacidade de resfriamento, que é um dos efeitos vantajosos do sistema.

[00120] Mais especificamente, o fluido de extinção 16 sendo menos denso que o fluido no interior do tanque atmosférico 50 permite que a etapa de despejar o dito fluido de extinção 16 no interior do tanque atmosférico 50 seja realizada de modo que dito fluido de extinção 16 emerja no tanque.

[00121] De qualquer forma, tem-se que o fluido de extinção 16 é despejado no tanque atmosférico 50 em fase líquida, gasosa ou suas misturas. Em uma configuração preferencial, a etapa de despejar o fluido de extinção 16 no interior do tanque atmosférico 50 é configurada para que o fluido de extinção 16 seja despejado no interior do tanque atmosférico 50 em uma proporção de 70% de C02 em estado líquido e 30% de C02 em estado gasoso.

[00122] Além disso, a etapa de despejar o fluido de extinção 16 no interior do tanque atmosférico 50 é realizada por meio do conjunto injetor 14, sendo este conjunto injetor composto porão menos um injetor 15 e ao menos uma válvula.

[00123] Alinhado ao já descrito, cumpre notar que uma configuração da presente invenção prevê que o conjunto injetor 14 seja posicionado com uma inclinação vertical para baixo de modo a controlar turbulência no fluido no interior do tanque atmosférico 50, em que a inclinação vertical para baixo de cada injetor 15 seria de 3 ^o a 10°, por exemplo. [00124] Além disso, o conjunto injetor 14 pode ser posicionado com uma inclinação para o centro do tanque atmosférico 50 ou para fora do centro do mesmo em relação a uma tangente de um círculo hipotético concêntrico às paredes do dito tanque, de modo a acelerar a propagação do fluido de extinção no interior do dito tanque atmosférico 50 em relação a uma tangente de um círculo hipotético concêntrico às paredes do dito tanque. Em uma configuração, a inclinação para dentro ou para fora do centro do tanque seria da ordem de 10°, por exemplo.

[00125] A vazão do despejo (injeção) de fluido de extinção 16 e o número de injetores 15 necessários para a extinção das chamas podem ser definidos, por exemplo, com base em dimensões do tanque atmosférico 50 e em características específicas de cada líquido inflamável como, por exemplo, seu ponto de congelamento, viscosidade, etc. Com o dimensionamento adequado, o tempo de resposta para combate a incêndios pode ser muito curto em tanques de armazenamento atmosférico, de todos os tamanhos e tipos.

[00126] De toda forma, em uma configuração a etapa de despejar o fluido de extinção 16 no interior do tanque atmosférico 50 é preferencialmente realizada em duas sub etapas, sendo uma de injeção de C02 em fase líquida e uma de injeção de C02 em fase gasosa, conforme já explanado anteriormente.

[00127] Tem-se ainda que a etapa de despejar o fluido de extinção no interior do tanque atmosférico 50 é configurada para formar uma camada primária imediatamente acima da superfície do líquido em chamas no tanque atmosférico 50, em que esta camada primária é composta ao menos por C02 proveniente do fluido de extinção 16. [00128] Alguns parâmetros de aplicação da presente invenção se mostraram bastante vantajosos em situações práticas e reais como, por exemplo, manter a injeção de C02 em fase líquida por ao menos 5 minutos podendo se estender por 15 minutos dependendo das dimensões do tanque.

[00129] Após a extinção do incêndio, todo o fluido (produto) originalmente existente dentro do tanque atmosférico 50 não apresentará alterações em suas especificações e propriedades pois o fluido de extinção é inerte a ele.

[00130] Todavia, uma certa quantidade de C02 pode ter sido dissolvida no dito fluido original 65. Assim, dentro de 48 a 72 horas, dependendo da dimensão do tanque atmosférico 50 e da viscosidade do fluido 65, todo o C02 remanescente injetado deve voltar à atmosfera, tal como acontece com qualquer bebida leve gaseificada deixada em uma garrafa aberta.

[00131] Tendo o C02 sido eliminado, o fluido 65 no tanque atmosférico 50 que estava em chamas pode ser utilizado normalmente para seus fins originais.

[00132] Para uma implementação adequada da presente invenção recomenda-se que se tenha ao menos três pessoas capacitadas, sendo: a) Operador chefe - coordena a ação de combate a incêndios; b) Operador de válvula - supervisiona principalmente um correto alinhamento para direcionar a injeção do fluido de extinção 16 ao tanque atmosférico 50 em chamas. c) Operador de bomba - Sob o comando do operador chefe, se inicia o combate ao incêndio abrindo a linha de transferência de fluido 13 (especialmente para aplicação da fase gasosa), para o alinhamento previamente estabelecido. Sob o comando do operador chefe, ativa ainda as bombas para iniciar a injeção da fase líquida, caso se tenha bombas atuando.

[00133] No caso dos tanques de armazenamento 17 estarem muito próximos no mesmo dique, uma curta injeção de fluido de extinção 16 pode ser realizada nos tanques atmosféricos 50 mais próximos que não estão pegando fogo, para evitar o efeito da radiação de calor. Todavia, observa-se que é pouco provável que efeito da radiação de calor ocorra de maneira prejudicial devido ao curto tempo de resposta à aplicação da presente invenção.

[00134] A seguir, são apresentados alguns parâmetros operacionais relacionados à presente invenção.

[00135] O conceito base para implementação da presente invenção pode ser entendido como um tempo de percolação das bolhas de gás de C02 em todo o fluido 65, ou seja, em toda massa preferencialmente líquida, dentro do tanque. Este período de tempo não é apenas relacionado a propriedades físicas e químicas de fluidos (líquidos) inflamáveis. O nível do fluido 65 dentro do tanque atmosférico 50 é um parâmetro muito importante, inversamente proporcional ao tempo que as bolhas de C02 agrupadas levam para alcançar a superfície do referido fluido 65. Quanto mais baixo o nível, mais rápidos efeitos de extinção devem ser observados.

[00136] Para atingir os objetivos da presente invenção, é necessário bombear C02 líquido em um volume equivalente a uma camada hipotética de, por exemplo, ¼ de polegada sobre toda a superfície do fluido 65 (líquido inflamável) no tanque atmosférico 50.

[00137] Nesta condição, esta camada se expandirá 850 vezes e se tornará uma camada de 212 polegadas de altura. Uma vez que o C02 é mais pesado que o oxigénio do ar (comburente), a injeção do fluido de extinção 16 afastará todo o oxigénio disponível da superfície do fluido 65. Isso acontecerá além do efeito de resfriamento e turbulência mecânica na camada sob a superfície do dito fluido.

[00138] A tabela abaixo mostra alguns parâmetros relacionados à presente invenção considerando a fins de exemplo um tanque atmosférico 50 cilíndrico:

[00139] Considerando o acima exposto, a presente invenção propõe de maneira vantajosa um sistema e método para combater, controlar e extinguir incêndios 60 em fluidos inflamáveis 65 dentro de tanques de armazenamento atmosféricos 17 os quais podem compreender, por exemplo, materiais inflamáveis e/ou de baixa viscosidade, o combate sendo feito injetando fluxos de um fluido de extinção 16 no fundo do dito tanque atmosférico 50 através de um conjunto injetor 14, beneficamente permitindo que o dito fluido 65 possa ser utilizado normalmente após o incêndio ter sido extinguido através da presente proposta.

[00140] Por fim, frente ao descrito acima, a presente invenção compreende ainda um tanque atmosférico 50 e um uso de um fluido de extinção 16 compatíveis entre si e compatíveis ainda com o sistema e método também objetos da presente invenção. Assim, as características de cada um aplicam-se entre si, salvo devidas adaptações.

[00141] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.