Espuma extintora

Combatir el incendio de un automóvil con espuma pesada de un tubo de chorro hueco con una boquilla de accesorio

Liberación de espuma desde el monitor de techo de un camión de bomberos tanque

Uso de espuma extintora

La espuma de extinción es una espuma especial que se compone principalmente de gas de relleno (generalmente aire ), así como agua y un compuesto de espuma. Por su composición, también se le llama espuma de aire. De extinción de espuma es - por lo general por el cuerpo de bomberos como - agente de extinción para la lucha contra de incendios de las clasificaciones de incendios utilizado un (sólidos) o B (líquidos o materiales que se convierten en líquido).

Histórico

Carro compuesto de espuma con cilindro de aire comprimido y tubo cometa en el Museo de Bomberos de Munich

En 1877, el inglés John Henry Johnson desarrolló un proceso de producción de espuma basado en una reacción química. Para ello recibió la patente británica nº 560 sobre un extintor. Se añadió saponina a una solución acuosa . En esta solución, se dejó actuar el sulfato de aluminio sobre el hidrogenocarbonato de sodio . El dióxido de carbono producido durante la reacción hizo que la solución formara espuma. La producción de espuma mediante este proceso era engorrosa y solo se podían producir cantidades muy limitadas de agente extintor. Sin embargo, el proceso se desarrolló aún más hasta la década de 1930.

El proceso de espuma de aire, que se ha utilizado casi sin cambios hasta el día de hoy, se remonta al abogado de patentes de Berlín Clemens Wagner. En 1923 inventó el tubo de chorro de espuma de aire , que entonces se conocía como tubo cometa . Implementó su idea de que se podría usar aire normal para generar espuma en lugar de gas nitrógeno como el dióxido de carbono. En 1932 Wagner patentó su invento.

En 1928, el Dr. Wilhelm Friedrich en Berlín con espuma extintora. Desarrolló un concentrado de espuma que hizo posible producir espuma rociando la mezcla de concentrado de espuma y agua a través de una tubería de chorro.

Efecto (s) de extinción

La espuma de extinción tiene diferentes efectos de extinción según el tipo (véase el capítulo siguiente). Para cada tipo de espuma, se hace una distinción entre los efectos de extinción principales y secundarios.

• El efecto de separación es el fenómeno de que una cubierta de espuma cerrada separa el fuego de la atmósfera circundante y, por lo tanto, elimina el oxígeno necesario para la combustión.
• la espuma también se destruye durante el uso de espuma. Esto crea pequeñas gotas de agua que absorben el calor y se evaporan. Este efecto de enfriamiento quita energía (calor) del fuego.
• Aplicado como alfombra de espuma sobre líquidos inflamables, evita que el líquido se evapore. El efecto de cobertura evita la formación de mezclas explosivas de vapor / aire o gas / aire.
• La espuma ligera en particular (ver más abajo) se usa para inundar las habitaciones. Con este efecto de desplazamiento , tanto los gases inflamables como el oxígeno se pueden expulsar de las habitaciones.
• como una mezcla de gas / agua, la espuma conduce el calor solo en un grado muy limitado. Se utiliza en el efecto aislante , en el que la espuma evita que el fuego se propague a través de la radiación térmica .

Terminología

Tasa de expansión

El coeficiente de expansión (VZ) es la relación (el cociente) entre el volumen de la espuma terminada y el volumen de la mezcla original de compuesto de agua y espuma. La tasa de formación de espuma depende de la boquilla de espuma utilizada y no se puede cambiar.

Tasa proporcional

La tasa de dosificación (ZR) indica qué tan grande es la proporción de compuesto de espuma en la mezcla de compuesto de agua y espuma. Con una mezcla al 3%, 100 litros de concentrado de espuma de agua hacen 3 litros de concentrado de espuma . La tasa de dosificación se ajusta en el dosificador ; normalmente son posibles valores de 0,5% a 6%. Los concentrados de espuma modernos (concentrados) a veces permiten concentraciones más bajas para una mayor productividad. Estos comienzan en 0.1-0.3% para agentes humectantes y en 0.3-0.5% para espuma. Los accesorios correspondientes para fabricar mezcladores comerciales incluso para estas bajas proporciones están disponibles en el mercado. La tasa de dosificación que debe establecerse la especifica el fabricante del concentrado de espuma. Sin embargo, en general, cuanto mayor es la tasa de dosificación, más estable se vuelve la espuma.

Tasa de destrucción

La tasa de destrucción indica qué tan alta es la proporción de espuma extintora que se destruye directamente cuando golpea el fuego. Además del calor del fuego, esto también puede ser causado por reacciones químicas con el combustible, por ejemplo. Al calcular la cantidad requerida de espuma, generalmente se asume una tasa de destrucción del 50%, pero en casos individuales (como en incendios de aceite mineral muy calientes) esto puede llegar hasta el 70%.

Vida media del agua

La vida media del agua (WHZ) indica el tiempo en el que escapó la mitad del líquido originalmente contenido en la espuma (concentrado de espuma y agua). La fuga del líquido conduce a un secado creciente de la espuma con un efecto extintor decreciente.

Tipos de espuma

Tubo para producir espuma media

En el cuerpo de bomberos , las espumas extintoras se dividen principalmente en tres categorías según su tasa de expansión: espuma pesada, espuma media y espuma ligera.

También se puede usar una mezcla de compuesto de agua y espuma sin espuma para lograr una mejor humectación en fuegos sólidos. El concentrado de espuma se dosifica más bajo que cuando se usa como espuma, lo que se conoce como agua de red.

Espuma pesada

La espuma pesada es una espuma relativamente húmeda con la que puede lograr buenas distancias de lanzamiento. Se utiliza en incendios de sólidos o líquidos ( clases de fuego A y B). Los efectos más importantes que contribuyen a la extinción de incendios son el efecto de enfriamiento y el efecto de separación. Además, la espuma pesada puede "adherirse" a las superficies verticales hasta cierto punto (dependiendo del compuesto de espuma, la formación de espuma y, por último, pero no menos importante, la estructura de la superficie).

Espuma media

Debido a la mayor tasa de expansión, la espuma del medio es significativamente más liviana que la espuma pesada y puede (si la espuma no puede fluir) apilarse hasta una altura de 5 metros. Su adherencia a las superficies es pobre, lo que significa que puede usarse para inundar objetos. Además del efecto de desplazamiento, los efectos de enfriamiento de separación y subordinados se encuentran entre los efectos de extinción de la espuma central.

Espuma ligera

Este tipo de espuma no se puede tirar porque es tan ligera que ya se la lleva el viento. Por tanto, el lugar de uso principal es en habitaciones cerradas. Además, a diferencia de la espuma media y pesada, es necesario un generador especial para la producción de espuma ligera .

El principal efecto de extinción es el efecto de desplazamiento. Además, bajo la influencia del calor, la espuma se descompone muy rápidamente en las gotas de agua más finas y, por lo tanto, tiene un efecto de enfriamiento.

Agua de la red

El agua de la red es una especialidad, porque consta de agua y compuesto de espuma (utilizado aquí como agente humectante ), pero se libera en forma no espumada a través de tubos de chorro huecos o multiusos (por lo que no es una espuma de extinción). La adición de compuesto de espuma reduce la tensión superficial del agua, lo que permite que la mezcla penetre mejor y más profundamente en objetos (en llamas), como. B. bolas de papel o textiles - para penetrar.

Agente espumante

Los concentrados de espuma se mezclan con el agua de extinción ya sea en el vehículo o posteriormente mediante un mezclador.

El cuerpo de bomberos utiliza varios agentes espumantes:

• Con el concentrado de espuma multigrado (MBS) se pueden producir todos los tipos de espuma (espuma pesada, media y ligera).
• Los agentes espumantes formadores de película de agua ( AFFF , también escrito "A3F", inglés para espuma formadora de película acuosa ) también forman una película líquida acuosa hermética al vapor entre la espuma y el líquido en combustión. En algunos casos, sin embargo, están prohibidos debido a sus peligros ambientales.
• Los concentrados de espuma de clase A (ClAFSM) están muy extendidos en los EE. UU., Pero solo están surgiendo en Alemania. Los ClAFSM fueron desarrollados como agente humectante y agente espumante para incendios clase A, especialmente para incendios de vegetación. Una gran ventaja es que, dependiendo del uso que se le pretenda, solo hay que añadirlos al agua de extinción al 0,1% al 1,0%, por lo que son muy económicos de utilizar.
• Por el contrario, los agentes espumantes de proteínas han perdido su importancia . Con los agentes espumantes de proteínas elaborados a partir de materias primas animales, solo se puede producir una espuma densa, que, sin embargo, tiene una adherencia insuperable.
• Las espumas de fluoroproteína (FPS) y las espumas de fluoroproteína formadoras de película (FFFP) son las más utilizadas por los servicios de bomberos de las plantas.

Los requisitos para concentrados de espuma para espuma pesada, media y ligera para uso en líquidos no polares y espuma pesada para uso en líquidos polares se especifican en DIN EN 1568.

Ocasionalmente también se usa el término "concentrado de espuma". Sin embargo, debido a que los concentrados deben diluirse antes de su uso, este término es incorrecto.

Técnicas de formación de espuma

Espuma de espuma

Cualquier espuma a la que se añade primero aire en la lanza de chorro de espuma (o generador de espuma de alta expansión ) se denomina "espuma de espuma de tubo de chorro" . Por lo tanto, solo se transporta una mezcla de agua y concentrado de espuma en la manguera.

Espuma de aire comprimido

Con espuma de aire comprimido ("DLS" o "CAFS" para "Sistema de espuma de aire comprimido"), la espuma ya se produce en el vehículo a partir de agua, compuesto de espuma y aire y se transporta a través de las mangueras en forma comprimida. El proceso en sí se remonta a la década de 1930 y se olvidó en gran medida, pero actualmente está experimentando un renacimiento muy controvertido en Alemania, al regresar de los EE. UU.

La estructura de la espuma de aire comprimido es significativamente más homogénea que la de la espuma de aire convencional, es similar a la consistencia de la espuma de afeitar y se adhiere a las superficies verticales. Esto hace posible no solo eliminar en el sentido real, sino también, por ejemplo, espumar las paredes como precaución para protegerlas. Dependiendo de la configuración del sistema, la tasa de expansión de la espuma de aire comprimido está entre aproximadamente 4 y 15 y, por lo tanto, en el rango de espuma pesada en el sentido de espuma de aire, pero el efecto de extinción con una tasa de expansión de 15 se basa en la separación en lugar de en la separación debido a la estructura diferente en contraste con la espuma de aire el efecto de enfriamiento.

Proceso para la producción de espuma.

La solución de concentrado de espuma para la espuma de extinción se puede producir utilizando los dosificadores habituales (mezcladores de inyección DIN) de acuerdo con 3 procesos diferentes:

Todo derecho

Proceso de premezcla de la bomba con un dosificador

Bombear el proceso de premezcla con dos mezcladores y así duplicar el caudal

En el proceso clásico, el dosificador se encuentra entre el distribuidor y la tubería de chorro. El dosificador y la boquilla de espuma deben coordinarse directamente entre sí en cuanto a su caudal. Si es necesario, se pueden utilizar varios mezcladores.

Un problema con este método es que hay grandes pérdidas de presión en el dosificador (según DIN 14384, se permite una pérdida de presión máxima del 38%) y que puede haber una diferencia de presión máxima de 2 bar entre el dosificador y la boquilla de espuma. , de lo contrario, el dosificador dejará de funcionar de forma fiable. Ahora también hay brigadas de bomberos que conectan el dosificador directamente a la salida de la bomba. Esto tiene la ventaja de que no es necesario llevar el concentrado de espuma tan lejos. También puede agregar un agente espumante como agente humectante.

Proceso de premezcla de la bomba

El proceso de premezcla de bombas funciona con dos bombas conectadas en serie, entre las cuales se instala el dosificador en la línea de manguera. Si es necesario, aquí también se pueden utilizar varios dosificadores. Como sugiere el término "premezcla de la bomba", el dosificador se instala antes de la segunda bomba. Esto permite distancias de proyección altas en el accesorio de descarga, porque la presión solo se acumula en la segunda bomba con la mezcla de compuesto de agua y espuma. Esta variante es ideal para salvar grandes distancias. Sin embargo, el caudal total de esta estructura depende del dosificador a través del cual, según el tipo (Z2, Z4 y Z8), solo una determinada cantidad de agua (200 l / min, 400 l / min u 800 l / min) flujos. Esto se puede evitar conectando varios dosificadores en paralelo entre las dos bombas.

La principal desventaja es la contaminación de la segunda bomba. Otra desventaja es la ubicación de mezcla descentralizada.

Proceso de derivación

Procedimientos de derivación

Este método es un desarrollo posterior del método directo, que funciona con una sola bomba y un dosificador. Un dosificador está conectado a una salida en la bomba, que entrega su mezcla en una conexión de anillo a la bomba a través de una garra . A continuación, la mezcla llega a la tubería de inyección a través de la segunda salida.

El remolino en la bomba da como resultado una muy buena mezcla de agua de extinción y compuesto de espuma. Sin embargo, el operador de la máquina en la bomba debe asegurarse de que la presión en las dos entradas a la bomba sea igual (como guía, la presión de la bomba debe estar alrededor de 4 bar por encima de la presión del hidrante , que corresponde a la pérdida de presión en el dosificador) . De lo contrario, no se puede lograr una mezcla óptima y, en el peor de los casos, no se puede generar espuma.

La mezcla efectiva en el accesorio de dispensación se puede calcular usando la siguiente fórmula:

${\ displaystyle {\ text {Tasa Z}} _ {\ text {efectivo}} = {\ text {Tasa Z}} _ {\ text {Mezclador}} \ cdot {\ frac {{\ text {Tasa de flujo }} _ {\ text {proporcionador}}} {{\ text {cantidad de dispensación}} _ {\ text {total}}}}}$

Dado que el agua no puede fluir hacia atrás debido a los aumentos repentinos de presión, se debe instalar una válvula de retención ( por ejemplo , una válvula de retención ) entre el hidrante y la bomba para evitar que una mezcla de concentrado de espuma y agua ingrese a la red de agua potable. Esta contaminación del agua potable ya se ha producido varias veces cuando no se utilizó un dispositivo de prevención de reflujo.

Sistemas de extinción de espuma estacionarios

Copa de espuma y colector de espuma para tanques de techo fijo

Los sistemas estacionarios de extinción de espuma son sistemas de extinción de incendios que funcionan según el clásico proceso de mezcla, en el que se utiliza un dosificador después de la bomba. En Europa, EN 13565-2 regula la planificación, instalación, puesta en marcha y operación de sistemas de extinción de espuma pesados, medios o ligeros.

En el caso de los sistemas de extinción de espuma estacionarios, la espuma se puede liberar a través de boquillas de rociadores especiales, tubos de chorro de espuma, codos de espuma o generadores de espuma de alta expansión cuando emerge del sistema de tuberías. En el caso de los sistemas de rociadores con boquillas de extinción, estos se distribuyen uniformemente en la habitación a proteger. Los sistemas de extinción de espuma se utilizan preferiblemente donde se esperan líquidos inflamables, como en parques de tanques o estaciones de servicio. En plantas industriales o en aeropuertos, por ejemplo en hangares, los denominados monitores se utilizan a menudo para la extinción selectiva con espuma. Con estos sistemas, la espuma sale del cañón del monitor a alta presión para lograr grandes distancias de lanzamiento.

Extintor de espuma

Ver en el tanque de almacenamiento de agua / compuesto de espuma de un extintor de espuma sin el cartucho de propulsor

Los extintores de espuma a veces funcionan con suministros separados de espuma y agua (extintores de carga). Después de activar el extintor, el CO ₂ presiona el compuesto de espuma de un cartucho de gas en el recipiente con agua y luego la mezcla de compuesto de agua y espuma fuera del extintor, donde finalmente se espuma. Al reemplazar el agente extintor (generalmente cada 5 a 8 años), solo se debe cambiar el cartucho y no todo el agente extintor. Esto ahorra costos adicionales para el mantenimiento del extintor.

También hay extintores de espuma que ya contienen una mezcla prefabricada de concentrado de espuma y agua (extintor de presión permanente). El agente extintor y el gas presurizado se encuentran en un recipiente que está constantemente bajo presión.

Los extintores de espuma se fabrican para las clases de incendios A (sólidos) y B (líquidos), así como los extintores de grasas especiales para la clase de incendios F (incendios de grasas).

Información sobre peligros y seguridad

Peligros

Trabajar con concentrado de espuma solo puede hacerse con protección para los ojos. Los compuestos de espuma generalmente se clasifican en la clase de peligro para el agua 2, por lo que debe instalarse un sistema de retención de agua contra incendios para evitar que ingrese al sistema de alcantarillado o aguas abiertas. Si esto no sucede, la falta de oxígeno ( hipoxia ) puede provocar la muerte de los peces .

En áreas donde se usa espuma, solo se puede usar protección respiratoria que sea independiente del aire ambiente, ya que de lo contrario ya no es posible respirar si se cae dentro de la espuma.

No se debe utilizar espuma en sistemas eléctricos mientras el sistema no esté activado .

PFC en espumas extintoras

Los PFC son compuestos de alquilo perfluorados y polifluorados . Se sospecha que algunos compuestos individuales son cancerígenos. Debido a sus propiedades, se prohibieron los agentes extintores de espuma que contienen PFOS. El ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS) no debe comercializarse ni utilizarse como sustancia o como componente de mezclas en una concentración de ≥ 10 mg / kg (0,001% en peso) (Reglamento (UE) n. ° 757/2010) .

En el pasado, se permitió el uso de espumas extintoras que contienen PFC y ha provocado algunos casos de daños. Pueden producirse daños en los aeropuertos debido a la formación de espuma en las pistas o los ejercicios de extinción de incendios. En el aeropuerto de Dusseldorf y Nuremberg ya se están realizando renovaciones.

El Tribunal Federal ha dictaminado en 2018 por responsabilidad civil en la extinción de incendios que (que contienen PFC) en el uso innecesario de concentrados de espuma es responsable el municipio por impacto ambiental.

A partir del 4 de julio de 2020, se aplicará una restricción en toda la UE al ácido perfluorooctanoico (PFOA), sus sales y sustancias que se pueden descomponer en PFOA. Los siguientes valores límite deben observarse en los productos nuevos: 25 ppb de PFOA y sales, 1000 ppb para compuestos relacionados con PFOA (por ejemplo, compuestos precursores). Para los concentrados de espuma que estaban en el mercado antes del 4 de julio de 2020, se aplican regulaciones de transición en algunos casos.

literatura

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enlaces web

• Cálculo en línea de la cantidad máxima de espuma que se puede generar con una determinada cantidad de compuesto de espuma, así como la cantidad de compuesto de espuma necesaria para generar una cierta cantidad de espuma extintora
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