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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ORIGINAL.
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