Introducción
El presente manual, ha sido producido para brindar al lector, una comprensión general de las distintas instalaciones fijas contra incendio. Para su cabal entendimiento recomendamos la lectura previa del capítulo 6, referido a espumas sintéticas, en el libro de prevención de incendios de Demsa (http://www.demsa.com.ar/manual_prevencion_incendios.pdf).
El Manual de Instalaciones Demsa, no intenta ser un sustituto de la normativa que rige el diseño de las mismas. El diseño, ejecución y mantenimiento de las instalaciones fijas contra incendio, se adecuan a normativas y leyes locales, que deben ser respetadas por la seguridad de las personas, instalaciones y establecimientos que se protegen y deben cumplir con normas de mantenimiento preestablecido en programas específicos.
En todos los casos, estas tareas deben ser realizadas por profesionales especialistas en este tipo de operación.
Deseamos que esta publicación, le sea de su agrado y de utilidad.
Capítulo 1.
Concentrado de espumas
Introducción
Todos los sistemas fijos o móviles que involucren a la extinción de incendios basados en agentes espumígenos, consisten de los siguientes 4 elementos.
1Concentrado de espuma
2Dispositivo mezclador (llamado también indistintamente dosificador o proporcionador)
3Una provisión de agua
4Un dispositivo generador de la espuma
En el mercado, muchos términos se utilizan indistintamente para hacer mención a la espuma y sus concentrados (ej. emulsores, concentrados de espumas, espumas, etc.). Con la intención de clarificar la nomenclatura que utilizaremos en este manual, es que efectuamos las siguientes definiciones.
Concentrado de espuma
Es el líquido correspondiente al agente espumígeno concentrado, tal como lo distribuye desde su unidad productiva Demsa.
Solución de espuma
Es la mezcla homogénea y proporcionada del concentrado de espuma con el agua.
Espuma o espuma final
Es el producto final de la expansión, con el agregado de aire y agitación mecánica, de la solución de espuma.
Se trata de una masa de burbujas que flota sobre el combustible cubriendo la superficie ardiente del mismo, eliminando los vapores inflamables, separando el combustible del aire y enfriándolo.
Para mayor información ver la página 59 del manual de prevención de incendios de Demsa http://www.demsa.com.ar/manual_prevencion_incendios.pdf
Almacenaje y manejo de los concentrados de espumas
Todos los concentrados de espumas Demsa, están probados para brindar una gran efectividad incluso luego de permanecer almacenados por largos períodos de tiempo. La forma de almacenarlos, afectan significativamente la vida del producto.
Las condiciones óptimas de almacenaje se encuentran dentro de los recipientes provistos por nuestra fábrica (bidones de 25L, tambores de 200L y contenedores de 1000L). Los tanques construidos específicamente para dicho uso (tanques de almacenaje de concentrado), ofrecen condiciones de almacenamiento igualmente ventajosas.
Los tanques de almacenaje pueden estar montados en instalaciones fijas o móviles y son capaces de entregar inmediatamente grandes volúmenes de este líquido.
El tanque, se encuentra cerrado al medio ambiente, por excepción de una válvula de presión / vacío, montada en un domo de expansión. En general el volumen de dicho domo es del 2% de la capacidad total del tanque. Con el objetivo de reducir el contacto entre la mezcla de aire y el concentrado, el nivel de este líquido debe mantenerse en un punto medio en el domo.
Muchos contenedores estándar construidos en polietileno, no poseen domo de expansión, en dicho caso se sugiere el empleo de un aceite sellador para suplir la función de aislarlo del aire.
No exceder las temperaturas máximas de almacenamiento (49ºC), el hacerlo puede resultar en el deterioro de la calidad del concentrado.
Así mismo, la mínima temperatura de uso de un concentrado, no es su punto de congelamiento, sino que más bien será la temperatura mínima por medio de la cual el concentrado puede ser proporcionado adecuadamente por los dispositivos tipo Venturi (ANEXO 1 – Tubos Venturi), de los distintos dosificadores de la línea.
La calidad de los concentrados, no se verá negativamente afectada por las bajas temperaturas, pero pueden tornarse demasiado viscosos para ser distribuidos adecuadamente.
Tip Demsa
Mantenimiento y monitoreo del concentrado de espumas sintéticas
1 Mantenga almacenado el concentrado de espuma, de manera de reducir al mínimo la superficie de contacto con el aire en el interior del tanque (si el tanque cuenta con un domo de expansión, llenarlo hasta la mitad con el concentrado).
2 Instale una válvula de venteo para reducir la condensación y evaporación que resultarían perjudiciales al concentrado. Esta válvula debe seguir inspecciones periódicas de mantenimiento.
3 Evite almacenar los concentrados en temperaturas superiores a las máximas recomendadas (49ºC).
4 Nunca mezcle diferentes marcas o tipos de concentrados.
5 Evite la dilución de concentrado con agua.
6 Evite la contaminación del concentrado con otras sustancias químicas.
En el caso del uso de aceites selladores evitar la agitación y el mezclado.
7 Construir las válvulas, acoplamientos y tuberías que están en contacto íntimo, con idénticos metales a modo de evitar óxido o el deterioro por efecto galvánico.
8 Efectúe análisis anuales de los concentrados. El Centro de Ensayos Normalizados de Agentes Extintores (CENAE – www.cenae.com.ar) de Demsa, brinda al usuario la posibilidad de realizar dichas pruebas de acuerdo a las normas que los rigen (ANEXO 2 Ensayos del concentrado de formadores de espumas sintéticas).
Capítulo 2.
Dosificación del concentrado de espumas
NOTA: Los conceptos y sistemas aquí expuestos, se han desarrollado en orden creciente de complejidad, es necesaria la lectura secuencial del capítulo para el cabal entendimiento de los mismos. En algunos casos, se provee de un diagrama sintético para su rápido entendimiento y un esquema técnico para su descripción en detalle.
La selección del sistema de dosificación, su diseño, construcción y posterior mantenimiento debe estar a cargo de profesionales. Los conocimientos aquí vertidos son meramente académicos.
Introducción
La dosificación, es el proceso de mezclar componentes en cantidades predeterminadas, para obtener un producto único. En nuestro caso, los elementos a mezclar de forma dosificada, son el concentrado de espuma con el agua para obtener así la solución de espuma. Existen varios métodos para dosificar estas mezclas. Cada uno cuenta con pros, contras y limitaciones; de allí que deberá seleccionarse cuidadosamente el sistema a utilizar. La elección errónea puede conducir a graves consecuencias tales como el incremento de costo de una instalación (costos fijos derivados del sobredimensionamiento o costos variables de mantenimiento), hasta que la misma no sea efectiva para combatir potenciales incendios debido a su pobre efectividad.
Tip Demsa
Es importante que el dosificador mantenga un correcto ratio de mezcla de concentrado de espuma y agua.
Si la mezcla fuese pobre (poco concentrado) la calidad de la espuma final decrece, en consecuencia se obtendrá una espuma débil con un bajo tiempo de escurrimiento y con un espesor muy fino que será fácilmente vulnerado por el calor de las llamas.
Si la mezcla es rica (mayor concentrado en la mezcla que el sugerido) la espuma será más espesa, perdiendo su capacidad de fluir fácilmente, pudiendo no cubrir espacios intrincados del incendio. Adicionalmente se agotará el suministro de concentrado más rápidamente y como consecuencia puede resultar no ser suficiente para extinguir el incendio en cuestión.
Métodos de dosificación de concentrados de espumas AFFF y AR-AFFF (2-1)
1 Solución premezclada
2 Dosificación del tipo Venturi
3 Dosificación a través de tanque tipo vejiga
4 Dosificador de presión balanceada
5 Dosificador de presión balanceada en línea
6 Dosificación en torno de la bomba
7 Toberas de aspiración
8 Dosificación con turbina
1Solución premezclada
Es el método más simple de dosificación. Se trata de mezclar en proporciones exactas, dentro de un contenedor, las cantidades de concentrado y de agua.
El contenedor es en general un recinto presurizado, que utiliza un gas inerte como propulsor (este es el caso de los extintores portátiles a base de espumas).
La pre-mezcla también puede ser utilizada en tanques a presión atmosférica y utilizar una bomba para llevar la solución a través de la línea y hacia el elemento de descarga (lanza, monitor, etc.).
Ventajas:
1. Facilidad de mezcla. Independencia de cañerías de agua.
2. Exactitud de la mezcla
Desventajas:
1. El tanque de almacenaje debe contener el agua y el concentrado, en consecuencia su tamaño es de importancia y se transforma en un limitante.
2. No todos los concentrados de espumas pueden ser premezclado (ej. Protéicas y fluoro protéicas).
3. Se desconoce la vida útil de las soluciones premezcladas.
2Dosificadores del tipo Venturi
Los dosificadores del tipo Venturi, comúnmente llamados dosificadores de línea, introducen el concentrado dentro de un flujo constante de agua en una proporción determinada. El dispositivo recibe nombres tales como eductor o inductor y consta de un funcionamiento sencillo, basado en un principio de la física de los fluidos (ANEXO 1 – Tubos de Venturi).
A medida que el agua fluye a través del Venturi a una alta velocidad, se produce un diferencial de presión negativo (baja de presión) en el orificio de suministro del concentrado, ocasionando la succión e introducción del mismo dentro del torrente del agua en una proporción exacta. Las variaciones de presión de la línea de agua, influyen directamente en el flujo del concentrado, asegurando la correcta dosificación de la mezcla.
Debido a que la producción de la mezcla viene determinada por la relación de presión entre la entrada y salida del Venturi, el rango operativo se encuentra limitado. En consecuencia cada modelo de dosificador de línea, tendrá su propio rango de presión de trabajo y para mantenerlo el suministro de entrada de agua deberá conservarse a determinadas presiones.
Una presión de alimentación de agua, mayor a la operativa, resultará en una mezcla pobre de concentrado con agua. Contrariamente con una presión menor a la sugerida se obtendrá una mezcla rica.
Adicionalmente, este tipo de sistemas dosificadores, son sensibles a la denominada presión de fondo. Se entiende por presión de fondo a la presión necesaria a la salida del dosificador para descargar el total de la solución de espuma.
Esto incluye la presión requerida en la entrada de los dispositivos de descarga (lanzas, monitores, etc.), las pérdidas por rozamiento en la línea y la elevación de descarga. Es por ello que la máxima presión de fondo admisible a la salida del dosificador es del orden del 65% que la presión de entrada de agua.
Si la presión de fondo excediese dicho valor, el dosificador podría no incorporar el concentrado de una forma adecuada, resultando una mezcla pobre de solución de espuma.
Los dosificadores de línea del tipo Venturi pueden ser utilizados en equipos portátiles o bien en instalaciones fijas.
Para el caso de equipos portátiles, el dosificador es equipado con conexiones para mangueras facilitando así su instalación a una línea. El suministro de concentrado en dicho caso, se realiza por medio de bidones a los cuales se les inserta un tubo de succión.
Como mencionamos, estos dispositivos son sensibles a la presión de fondo, por lo tanto debe prestarse atención en la compatibilidad entre el dosificador y la tobera de descarga, y en la longitud de manguera entre dichos elementos. En el siguiente diagrama se pueden apreciar los distintos elementos.
Ventajas:
1. Método de dosificación económico y confiable, dado que no tiene partes móviles, requiriendo un mantenimiento mínimo.
2. Su capacidad de operación, abarca presiones de agua, que van desde los 5 hasta 14 bares, siendo la presión óptima de operación alrededor de los 9 bares.
3. El concentrado de espuma puede ser reabastecido durante la operación.
Desventajas:
1. Se requiere alta presión de agua.
2. Son sensibles a las presiones de fondo.
3. No son indicados para trabajar en sistemas de aplicación que requieran presiones variables.
4. No son indicados en instalaciones con sistemas de rociadores o con orificios de descarga pequeño, dado que un eventual taponamiento del mismo, resultaría en un aumento de presión que podría desequilibrar el sistema de dosificación del concentrado.
3Tanque dosificador tipo vejiga
El tanque tipo vejiga, es un sistema de dosificación de presión balanceada, que para su operación, sólo requiere una provisión de agua adecuada.
Un tanque del tipo vejiga, con su correspondiente dosificador (uno o varios), inyecta el concentrado de espuma dentro del flujo de agua del sistema contra incendio y resulta operativo en un amplio rango de flujos y presiones.
El tanque de almacenamiento del concentrado, es un recinto de acero presurizado, que en su interior tiene una vejiga que permite que el concentrado esté físicamente separado de la provisión de agua.
Durante la operación, el agua que suple el mecanismo de dosificación, es desviada hacia el tanque para presurizarlo. Al aumentar la presión dentro del tanque, se comprime la vejiga, y esto hace fluir el concentrado hacia la cámara de mezcla a una presión aproximadamente igual que la de alimentación del agua. Allí, la dosificación se realiza a través de un dispositivo similar a un Venturi.
Mientras el agua fluye a través de la cañería, se crea un diferencial de presión entre el torrente y el orificio vertedor del concentrado permitiendo la mezcla. Al incrementarse el torrente de agua, se incrementa análogamente el diferencial de presión, dejando pasar más concentrado. Es así que la mezcla adecuada, se consigue simplemente al dejar que las presiones del agua y del concentrado sean idénticas al entrar a la cámara de dosificación.
Diagrama simplificado
Ventajas:
1. Este sistema de dosificación no requiere manipulación ni automatización. Opera bajo un simple principio físico. No requiere mucho más que una provisión de agua para operar.
2. No se ve afectado por variaciones de presión.
3. Bajo mantenimiento.
4. El sistema de vejiga puede ser aislado permitiendo que fluya solamente agua.
Desventajas:
1. Dado que el sistema está presurizado, no se puede recargar la vejiga con concentrado durante la operación.
2. La capacidad de provisión de concentrado, está limitada al volumen de la vejiga.
3. Se requiere tiempo y cuidado al recargar la vejiga. Se debe drenar todo el contenido y prestar atención al llenado.
4Dosificador de presión balanceada
Los dosificadores de presión balanceada, son los sistemas más comunes por su versatilidad operativa y exactitud de mezcla.
Al igual que en el sistema de vejiga, la dosificación se alcanza por medio de la adaptación de un Venturi. Mientras el agua fluye a través de la cañería, se crea un diferencial de presión entre el torrente y el orificio vertedor del concentrado permitiendo la mezcla. Al incrementarse el torrente de agua se incrementa análogamente el diferencial de presión, dejando pasar más concentrado. Es así que la mezcla adecuada se consigue simplemente al dejar que las presiones del agua y del concentrado sean idénticas al entrar a la cámara de dosificación.
En este caso el tanque de concentrado se encuentra a presión atmosférica. La presión de mezcla se da por medio de una bomba. Para mantener constante la presión de agua y concentrado en la cámara de dosificación, un sensor de presiones y una válvula de diafragma son instalados en el sistema. De esta forma, cuando el circuito de concentrado alcanza una presión mayor que el agua, la válvula de diafragma la compensa dejando descargar parte del concentrado al tanque. Para asegurar la operación, se ubican manómetros en la línea de agua y concentrado. El sistema cuenta también con válvulas de apertura manual, en el eventual caso de que la válvula de diafragma resultase inoperativa.
Algunas consideraciones del diseño del sistema radican en:
– El dimensionamiento de la bomba de suministro de concentrado.
– La necesidad de instalar una malla filtrante en la línea de provisión de concentrado, para eliminar posibles sedimentos del tanque.
Diagrama simplificado
Ventajas:
1. Versatilidad y exactitud.
2. Permite seleccionar agua o espuma indistintamente.
3. Se puede recargar el concentrado durante la operación.
4. Operativos frente a variaciones de presión.
Desventajas:
1. Requiere conexión de energía eléctrica.
2. Requiere mantenimiento de bombas y de circuito eléctrico.
3. Instalación más cara.
4. Pueden requerir de motores diésel u otros medios generadores de energía en áreas donde la misma no está disponible.
5Dosificador de presión balanceada en línea
Este sistema es utilizado para proveer una adecuada dosificación en múltiples lugares, incluso alejados del tanque de concentrado de espumas y de la respectiva estación de bombeo.
Este tipo de sistema dosifica de forma exacta y automática la cantidad de concentrado de espuma, sin importar la presión.
Al igual que en la dosificación balanceada, la mezcla adecuada se consigue simplemente al dejar que las presiones del agua y del concentrado sean idénticas al entrar a la cámara de dosificación.
Este sistema resulta ideal en:
1Operación simultánea de agua y espuma, ya sea en uno, o en todos los suministros de descarga de espuma (salidas o erogadores).
2Múltiples suministros de espumas con diferentes presiones de trabajo.
3Sistemas de suministro de espuma, alejados del tanque de concentrado y del dosificador.
4Capacidad de poder elegir el dosificador más apto para proteger el área, utilizando un mismo tanque de concentrado y un mismo sistema de bombeo.
La dosificación de presión balanceada en línea, se constituye en dos subsistemas bien diferenciados:
A) El sistema de bombeo de concentrado, para aprovisionar a los módulos dosificadores.
B) El sistema de módulos dosificadores, que controla la cantidad de concentrado a verter dentro de la línea de agua.
Diagrama simplificado
Tip Demsa
El concentrado de espuma, normalmente es suministrado a la línea de agua a una presión entre 1.70 y 2 bares mayor que la mayor presión instalada de agua. Asegurando así el suministro de concentrado a todas las estaciones de módulos dosificadores.
El balanceo de la presión de concentrado se logra con una válvula reguladora reductora de presión, operada por un sensor que mide la presión de la línea de agua.
La bomba de impulsión de concentrado es generalmente eléctrica (del tipo Jockey, dado que mayormente, la longitud de cañerías, exceden los 15 metros) y está dimensionada con una potencia tal que pueda operar, sin sobrecargar al motor, aún con las válvulas de alivio del sistema abiertas. En lugares donde la energía eléctrica no está disponible se suelen utilizar bombas diésel.
Ventajas:
1. Dosifica automáticamente, dentro de un amplio rango de flujos.
2. La dosificación no es afectada por variaciones de presión.
3. El concentrado puede ser provisto durante la operación.
4. Permite instalar los dosificadores lejos del sistema de bombeo del concentrado.
5. Permite dimensionar los dosificadores para riesgos particulares, optimizando así la operación del sistema.
6. Permite seleccionar el uso de agua o espuma durante la extinción.
Desventajas:
1. Requiere energía para propulsar las bombas.
2. Requiere mantenimiento de los sistemas de bombas y de electricidad.
3. Más caro que otros sistemas de dosificación.
6Dosificación entorno a la bomba
El sistema de dosificación "en torno a la bomba", desvía una porción del agua impulsada por la bomba de agua a un eductor (dosificador tipo Venturi), donde se encuentra con el concentrado y produce una mezcla muy rica.
Esta solución de espuma, es conducida nuevamente a la entrada de la bomba para ser mezclada nuevamente con agua, es en este punto donde se obtiene una mezcla de concentrado a la proporción indicada (solución de espuma al 3% o 6% de dilución de concentrado).
Una vez que el ciclo inicial se completa, el sistema se estabiliza y brinda una mezcla consistente a un flujo constante y específico.
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