10th ANNIVERSARY OF HIGHRISE BUILDING

EVACUATION SYSTEM PATENT

 

 

 

Ten years ago we patented an evacuation system for highrise buildings... today we are specialists in Lighter Than Air Architecture technology and we are evolving architecture design in unprecedented ways, developing new prototypes to foster an architecture that floats in the air.

 

As an aniversary present we share with you the description of the original patent (Spanish)... enjoy!

 

 

NUESTRO SISTEMA DE EVACUACIÓN DE EDIFICIOS EN ALTURA CUMPLE 10 AÑOS.

Hace 10 años que patentamos un sistema de evacuación de edificios en altura. Con ello comenzamos nuestro recorrido en la arquitectura más ligera que el aire, especialidad en la que somos pioneros y especialistas globales. Hoy estamos evolucionando el diseño y desarrollando nuevos prototipos. Para celebrar el décimo aniversario de la invención compartimos con vosotros la memoria de la patente. ¡Disfrudalo!

 

Sistema de evacuación de edificios en altura.

Sector de la técnica: 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.

Estado de la técnica: 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. 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.

Descripción:

Antecedentes: 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).

Descripción esquemática del sistema de evacuación: 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. 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). Los elementos de fachada contarán con un recinto contenedor de helio (A), un recinto habitable o cabina (B) y una sala de máquinas (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. 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.

Descripción de las Figuras: Fig. 02 y 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:

POSICIÓN 01: FACHADA. ELEMENTOS: 01. Doble membrana neumática: 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. 02. Compartimiento para almacenamiento de la membrana exterior plegada. 03. Elemento multifunción PK: 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. 04. Mirador o Balcón: 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.).

POSICIÓN 02: EVACUACIÓN - INFLADO. ELEMENTOS: 01. Doble membrana neumática: La primera membrana contenedora (rigidez de la fachada) permanece a la presión original en posición de fachada. 02. La segunda membrana: 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 elmento de evacuación al edificio. 03. Elemento multifunción PK: 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. 04. Mirador o Balcón: 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.

POSICIÓN 03: VUELO. ELEMENTOS: 01. Globo: la membrana contenedora exterior una vez alcanzado el volumen final (A: 4.282 m3 B: 8.121m3) sirve como globo aéreo que permitirá la evacuación en vuelo de las personas que admita cada cabina. 02. Elemento multifunción PK: en el momento de vuelo el elemento multifunción PK tiene una doble función: 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. 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. 03. Sistema interno de aportación de helio: 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. 04. Sistema de impulsión: 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. 05. Tren de aterrizaje: En vuelo se encuentra en posición plegada. 06. Cabina: 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. 07. Aleta de dirección: 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.

POSICIÓN 04: ATERRIZAJE. ELEMENTOS: 01. Elemento multifunción PK: 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. 02. Cabina: 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. 03. Tren de aterrizaje: 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. Descripción de las Figuras: Fig. 04, 05 y Fig. 06 ELEMENTOS: El funcionamiento de los elementos en cada uno de los pasos del proceso es el descrito anteriormente. 01. Sensor de viento. 02. Paneles fotovoltáicos 03. Válvula de desinflado Estos tres elementos forman parte del elemento multifuncional PK descrito anteriormente. 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). 05. Depósitos de helio del elemento de evacuación. 06. Válvula de inflado desde edificio. 07. Tubo flexible 08. Tubería de suministro de helio a presión desde depósitos de helio del edificio. 09. Segunda membrana plegada en compartimento. 10. Verja o membrana de protección del balcón. 11. a. Compuerta de cierre de cabina (posición cerrada). 11. b. Compuerta de cierre de cabina (posición abierta). 12. Tren de aterrizaje frontal. 13. Tren de aterrizaje lateral. 14. Turbina / motor eléctrico. 15. Anclaje a forjado. 16. Anclaje a elemento adyacente. 17. Aleta de dirección.

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.

Reivindicaciones

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.

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.

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.

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: a) Paneles solares fotovoltaicos para la carga de la batería(s) que den potencia al motor eléctrico. b) Sensor de viento para el control de vuelo del elemento de evacuación. c) Válvula de desinflado del cuerpo de flotación.

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.

 

 

 

 

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Ignacio Peydro, Isabel Collado