En este momento estás viendo ESPUMAS CONTRA INCENDIO

ESPUMAS CONTRA INCENDIO

ESPUMAS CONTRA INCENDIO

En una publicación anterior, que puede verse aquí, se definieron algunos conceptos básicos y fundamentales acerca de las espumas utilizadas para combatir incendios. En la presente publicación se amplía el tema y se exponen aspectos relativos a su generación, dosificación, rangos de expansión, mecanismos de extinción, aplicación y limitaciones.

INTRODUCCIÓN

La espuma contra incendios es una agregación estable de pequeñas burbujas con una densidad más baja que muchos líquidos combustibles y el agua, que muestra cualidades para cubrir superficies horizontales; se obtiene introduciendo aire en una solución de agua y concentrado de espuma, por medio de un equipo adecuado.

La espuma forma una manta continua sobre una superficie en combustión excluyendo el aire, sellando los vapores combustibles volátiles, separando las llamas y enfriando el combustible.

Existen concentrados para generar espumas de base proteínica y base sintética; los concentrados pueden ser para obtener espumas de diferentes grados de concentración (por ejemplo, 3%). Igualmente, los concentrados pueden ser para generar espumas de baja, media o alta expansión.

Las espumas contra incendio deben poseer unas características básicas: velocidad de control, fluidez, resistencia al calor, resistencia al combustible y capacidad supresora de vapores.

CÓMO SE FORMA LA ESPUMA

A una corriente de agua se le añade una cantidad constante de concentrado espumógeno a través de un dispositivo dosificador. La solución que se forma se expande luego en el dispositivo formador de espuma al introducirse aire. Dependiendo del tipo de concentrado utilizado y de la cantidad de aire incorporado se obtendrá una espuma de baja, media o alta expansión.

Fig. 1: Formación de espuma utilizando un eductor

Al pasar el chorro de agua a presión por el eductor, mediante el principio Venturi se crea un “vacío” que introduce una cantidad proporcional de concentrado espumógeno en la corriente, formando una solución de espuma; en el dispositivo de descarga se le introduce aire a la solución obteniendo así la espuma mecánica. Este es uno de los métodos más simple de obtener espuma contra incendio; dependiendo de la aplicación se utilizan otros métodos de generación.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ESPUMAS

Para ser eficaz, una buena espuma debe tener la combinación correcta de las siguientes características físicas:

  1. Velocidad de Extensión y Fluidez: Esto es el tiempo requerido para que una manta de espuma se extienda a través de la superficie del combustible o alrededor de obstáculos y escombros para lograr la extinción completa.
  2. Resistencia al Calor: La espuma debe ser capaz de resistir los efectos destructivos del calor irradiado desde algún fuego remanente y cualquier metal u otros objetos calientes en la zona.
  3. Resistencia al Combustible: Una espuma eficaz reduce al mínimo la absorción de combustible de modo que la espuma no se satura y se quema.
  4. Supresión de Vapor: La manta de espuma producida debe ser capaz de suprimir los vapores inflamables y minimizar así el riesgo de reignición.
  5. Resistencia al Alcohol: Debido a la afinidad del alcohol con el agua y a que una manta de espuma es más del 90% de agua, las mantas de espuma que no son resistentes al alcohol serán destruidas.

RELACIÓN DE EXPANSIÓN DE LAS ESPUMAS

La tasa de expansión es la proporción de espuma acabada producida a partir de un volumen de solución de espuma, después de ser expandida por medio de un dispositivo formador de espuma. La expansión final de la espuma depende del concentrado y del dispositivo formador utilizados.

Las espumas se clasifican en tres rangos de expansión, como sigue:

Baja Expansión: relación de expansión hasta 20:1 (se forma un volumen de espuma de hasta 20 veces el volumen de solución).

La espuma contiene burbujas finas con peso elevado en comparación a su volumen bajo. La espuma es muy fluida, resistente a las llamas, hermética a los gases y previene la reignición.

Fig. 2: Espuma de baja expansión proyectada
desde un monitor con tobera aspirante


Media Expansión:
relación de expansión desde 20:1 hasta 200:1 (se forma un volumen de espuma de hasta 200 veces el volumen de solución).

Dependiendo del coeficiente de expansión se forma una espuma “húmeda” de burbujas finas o una espuma “seca” de burbujas gruesas con un peso bajo y volumen grande.

Fig. 3: Espuma de media expansión proyectada
desde un formador-aspirador portátil


Alta Expansión:
relación de expansión desde 200:1 hasta 1000:1 (se forma un volumen de espuma de hasta 1000 veces el volumen de solución).

Volumen de espuma enorme con muy poco peso. Está formada principalmente de aire, por lo que tiene burbujas gruesas y es especialmente “seca”. Debido a sus características no puede “lanzarse” sino descargarse.

Fig. 4: Espuma de alta expansión descargada desde generadores-ventiladores fijos


PORCENTAJE DE CONCENTRACIÓN DE LAS ESPUMAS

Los concentrados espumógenos son diseñados para ser mezclados con agua en proporciones específicas. La mayoría son para obtener una solución de espuma con concentración de 3% o 6%. Para algunas aplicaciones la concentración puede ser diferente, por ejemplo, para espumas de alta expansión o para espumas clase A.

Un concentrado al 3% indica que para obtener una espuma idónea se deben mezclar en la solución 97 partes de agua con 3 partes de concentrado de espuma. Para una concentración de 6% se deben mezclar 94 partes de agua con 6 partes de concentrado de espuma.

Desde el punto de vista práctico, una vez mezcladas, las soluciones de espuma obtenidas a partir de concentrados al 3% o al 6% son virtualmente iguales con respecto a sus características de desempeño.

CONCENTRADOS ESPUMÓGENOS

Los agentes líquidos que se utilizan para generar las espumas contra incendio se obtienen ya sea desde una base natural o desde una base sintética. Seguidamente una breve descripción de los más utilizados.

Concentrado de Espuma a base de Proteína: Consiste principalmente en productos de proteínas hidrolizadas (harina de cuernos y cascos, plumas de pollo, etc.) además de aditivos estabilizantes e inhibidores para protegerlo contra la congelación, prevenir la corrosión de equipos y recipientes, resistir la descomposición bacteriana y controlar la viscosidad.

Están destinados a utilizarse únicamente en combustibles de hidrocarburos. Producen una manta de espuma homogénea y estable, que tiene excelentes características de resistencia al calor, prevención de la reignición y capacidad de retención de agua. La espuma formada es de desplazamiento lento; sin embargo, proporciona una seguridad superior post-incendio a un costo muy económico. Puede utilizarse con agua dulce o con agua de mar. Debe ser adecuadamente aspirado y no debe usarse con boquillas no aspirantes.

Concentrado de Espuma a base de Fluoroproteína: Se obtiene mediante la adición de un surfactante fluorado sintético al concentrado de espuma proteínica. Esto mejora las propiedades de la espuma, aumentando su fluidez, proporcionando un más rápido esparcimiento sobre el combustible y una excelente tolerancia a la saturación por el combustible. Esto hace a la espuma efectiva para condiciones donde queda cubierta con combustible, como en el método de inyección por debajo de la superficie para combatir incendios en tanques, y en aplicaciones con monitor, donde la espuma se sumerge al caer sobre el combustible.

Este concentrado está destinado para uso en combustibles de hidrocarburos y ciertos aditivos para combustible oxigenado. La espuma formada tiene excelentes características de resistencia al calor, prevención de la reignición y seguridad post-incendio. Puede utilizarse con agua dulce o con agua de mar. Debe ser adecuadamente aspirado y no debe usarse con boquillas no aspirantes.

Concentrado de Espuma Fluoroproteínica Formadora de Película (FFFP): Es una combinación de surfactantes fluorados con una base proteínica. Está diseñado para combinar la tolerancia al combustible y resistencia a la reignición de una espuma fluoroproteínica con un incremento de la velocidad de esparcimiento. Las espumas FFFP liberan una película acuosa que se desplaza sobre la superficie de los combustibles de hidrocarburos.

Las espumas que se generan a partir de concentrados FFFP tienen como característica una rápida propagación y nivelación y, al igual que otras espumas, actúan como barreras de superficie para excluir el aire y evitar la vaporización. Producen una película flotante continua que se auto regenera sobre la superficie de los combustibles líquidos, la cual ayuda a suprimir los vapores inflamables.

Los concentrados de FFFP están disponibles para proporcionar una concentración final del 3% o 6% por volumen, usando agua dulce o agua de mar.

Concentrado de Espuma Formadora de Película Acuosa (AFFF): Es una combinación de surfactantes fluorados y agentes espumantes sintéticos.

Los concentrados de AFFF están disponibles para dosificarse a una concentración final del 1%, 3% o 6% por volumen, ya sea con agua dulce o con agua de mar.

Las espumas generadas a partir de soluciones de AFFF poseen baja viscosidad, se propagan y nivelan muy rápido sobre las superficies y, al igual que otras espumas, actúan como barreras para excluir aire y detener la vaporización de los combustibles. Desarrollan una película acuosa continua debajo de las burbujas, formando una capa flotante que ayuda a suprimir los vapores y enfriar la superficie de los combustibles de hidrocarburos. Esta película se puede propagar sobre la superficie combustible que no está totalmente cubierta con espuma, se auto regenera después de la ruptura mecánica y continua propagándose mientras quede una reserva de espuma cerca.

 
Fig. 5: Espuma formada a partir de concentrados AFFF o FFFP


Concentrados de Espuma de Media y Alta Expansión:
Este tipo de concentrados de espuma se fabrica a partir de una combinación de surfactantes y disolventes derivados de hidrocarburos. Normalmente se utilizan a una tasa de concentrado entre 1,5% y 3%. Pueden utilizarse con agua dulce o con agua de mar.

Concentrados de Espuma Clase A: Son una mezcla de agentes espumantes y humectantes sintéticos en un solvente no inflamable. Típicamente se usan a muy bajas concentraciones. Los porcentajes de dosificación oscilan entre 0,1% y 1%. Son recomendados para utilizar en fuegos clase A.

Concentrados de Espuma Resistentes al Alcohol:
Las espumas generadas a partir de agentes concentrados comunes están sujetas a una rápida descomposición y pérdida de eficacia cuando se utilizan en incendios que implican combustibles que son solubles en agua o de tipo «solvente polar». Por ejemplo, alcoholes, diluyentes de esmalte y laca, metil-etil-cetona, acetona, éter isopropílico, acrilonitrilo, acetato de etilo y de butilo, y las aminas y anhídridos. También son afectadas las espumas comunes cuando se aplican a la gasolina que contiene aditivos oxigenantes (sin plomo).

Por tanto, se han desarrollado ciertos agentes espumantes especiales, llamados “concentrados resistentes al alcohol”. Los más comunes son los concentrados basados en AFFF y FFFP, los cuales se obtienen al agregar polímero de polisacárido a los concentrados normales de AFFF y FFFP. Cuando se utilizan en solventes polares (o combustibles miscibles con agua), el polímero forma una membrana resistente que separa la espuma del combustible y evita la destrucción de la manta de espuma.

Los concentrados de espuma resistentes al alcohol se utilizan generalmente en concentraciones de 3% o 6%, dependiendo de la naturaleza del peligro a proteger y del tipo de concentrado. Pueden utilizarse con agua dulce o con agua de mar

 
Fig. 6: Espuma formada a partir de concentrados
resistentes al alcohol


USOS DE LAS ESPUMAS CONTRA INCENDIO

Gracias a su excelente fluidez, la espuma de baja expansión puede aplicarse en el combate de incendio tanto de líquidos como de sólidos. La espuma se extiende en un tiempo muy breve a través de toda la superficie incendiada y la hermetiza para evitar el contacto con el aire.

Si se emplea de forma preventiva, la espuma de baja expansión suprime la emisión de vapores en los derrames de líquidos inflamables. El material inflamable permanece cubierto por una capa de espuma aislante y refrigerante hermética a los gases durante un largo período de tiempo.

La espuma de baja expansión puede emplearse en aeropuertos, en tanques de almacenamiento de hidrocarburos, en la industria de procesamiento de plástico y de reciclaje, en barcos y en instalaciones offshore. También son adecuadas para extinción mediante rociadores y aspersores en edificaciones donde se almacenan grandes cantidades de combustible y líquidos inflamables.

La espuma de media expansión puede ser usada para numerosas aplicaciones: con una expansión de 50 a 100, en incendios de plásticos, cauchos, brasas ardientes e incendios de líquidos; con una expansión de 100 a 200, para inundar espacios planos como canales, ductos, fosas, diques, etc., y en todos los lugares donde el éxito de la extinción dependa de la formación rápida de cantidades grandes de espuma.

La espuma de media expansión se puede utilizar para suprimir vapores peligrosos. Se requieren espumas específicas dependiendo de los productos químicos involucrados.

La espuma de alta expansión puede usarse para inundar completamente en corto tiempo grandes áreas tales como hangares, naves de almacenaje, cuartos en sótanos, pasajes subterráneos o bodegas de barcos, donde es difícil o imposible llegar hasta el incendio. La espuma actúa para detener la convección y el acceso de aire para la combustión. Su contenido de agua también enfría y disminuye el oxigeno por desplazamiento de vapor. Las espumas de este tipo (con relaciones de expansión de 400 a 500) pueden usarse para controlar incendios por derrames de gas natural licuado (LNG) y ayudar a dispersar la nube de vapor resultante.

LIMITACIONES DE LAS ESPUMAS CONTRA INCENDIO

Normalmente las espumas no son adecuadas para la extinción de incendios que envuelven gases, gases licuados (como butano, butadieno, propano, etc.) o líquidos criogénicos. Hay algunas excepciones en las que se pueden utilizar espumas de alta expansión.

Los incendios tridimensionales de líquidos, tales como derrames desde tanques elevados o fugas a presión, no son fácilmente extinguibles con espumas, a menos que el combustible tenga un punto de inflamación relativamente alto y pueda ser enfriado hasta que sea extinguido por el agua en la espuma.

Las espumas no se deben utilizar con incendios que involucren materiales que reaccionan violentamente con el agua, como sodio y potasio.

Las soluciones de espuma son conductivas y por lo tanto no deben ser usados en incendios donde haya presencia de energía eléctrica.

Se debe tener precaución al aplicar espumas a aceites calientes, asfalto o líquidos ardiendo que están por encima del punto de ebullición del agua. Esto se debe a que al entrar en contacto el agua con el combustible muy caliente, se convierte inmediatamente en vapor; la espuma forma una emulsión de vapor, aire y combustible. Esto puede producir un incremento cuatro veces mayor en volumen cuando se aplica a un incendio en un tanque, con un rebosamiento superficial peligroso del líquido incendiado.

Ing. Luis Ybirma
Caracas – Venezuela

Fuentes:  NFPA Fire Protection Handbook, Twentieth Edition
A Firefighter’s Guide to Foam. National Foam, Inc.
Espuma Anti-Incendios. Dr. Sthamer Hamburg GmbH&Co
Foam System Technical Manual for Operation, Maintenance, and Troubleshooting. The Viking Corporation

Nota: Todas las imágenes y marcas comerciales que se publican en este Blog son marcas registradas por sus propietarios, y se utilizan sólo con fines didácticos.

   
 

Esta entrada tiene 10 comentarios

  1. Alejandro Montes

    Felicitaciones por la explicación tan bien detallada en los diferentes Concentrados de Espumas contra Incendios; principios de conocimientos científicos muy válidos y sustentados. Considero es un avance muy importante en MAT-PEL, usos y limitaciones.

    1. admin-ybirma

      Hola Alejandro. Qué tal?
      Gracias por tu comentario.
      Estamos a la orden para cualquier consulta.

  2. Carlos

    Excelente explicación cuando subira un ejemplo de aplicacion a tanques de combustible ? asi como un desarrollo de calculo como hizo con los rociadores?

    1. admin-ybirma

      Hola Carlos. Gracias por tu comentario. Tengo en mente preparar un artículo como el que dices, y también unos cálculos… Es cuestión de tiempo.
      Saludos

  3. Cual es la estabilidad química de la espuma AFFF; que duración en tiempo de almacenamiento tiene?; depende la estabilidad química del recipiente que lo contiene ??: Fibra de vidrio, Acero al carbon, Plástico, metal Col Roll, aluminio.
    El tiempo de estabilidad se regista o toma desde la entrega, compra; trae un sello o estiker de vencimiento los envases originals que la contienen; gracias por su respuesta. JFMR

    1. admin-ybirma

      Los concentrados espumógenos son bastante estables si se mantienen en su contenedor de fábrica; si no se mezclan con otros espumógenos; si no se exponen al aire y si no se contaminan con agentes extraños.
      Su tiempo de vida en almacén depende del tipo de concentrado y del fabricante. Esto es afectado por los cambios amplios de temperatura, por temperaturas altas o bajas, por la evaporación, etc. El rango de vida puede ir de 10 a 15 años, eso lo establece y lo indica el fabricante. En todo caso, la NFPA 11 establece un procedimiento para probar la calidad del concentrado.
      Si se cambia el envase original, se debe consultar la hoja de datos o al fabricante para corroborar los materiales compatibles y recomendados.

  4. ADRIAN ROJAS FABIAN

    Excelente información,. me gustaría saber de proveedores de estos sistemas formadoras en México.

    1. admin-ybirma

      Hola Adrian. Gracias por escribir.
      Yo estoy en Venezuela, así que no sabría darte esa información que solicitas. Busca en la internet.

  5. EUGENIO

    SALUDOS AMIGO,,, COMO SE CALCULA LA CANTIDAD DE ESPUMA A APLICAR A UN TANQUE ? HAY UNS PROGRAMA EN INTERNET ??

    1. admin-ybirma

      Hola Eugenio. Gracias por escribir.
      No sé si existen programas en internet para eso; pero el diseño y cálculo de sistemas de espuma para la protección de tanques está guiado por la norma NFPA 11.

Deja una respuesta