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Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 1 de 94 Sistema de Protección contra Incendio a base de espuma Normas NFPA de aplicación Ing. Rodolfo C. Rodríguez Director CANFPA TEX Argentina SRL Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 2 de 94 AGUA A temperatura ordinaria es un líquido relativamente estable. Buen absorbedor de calor. Calor de Fusión: 143.4 Btu/libra – 80 kcal/kg Calor Específico: 180 Btu/libra – 1 kcal/kg °C Calor de Vaporización: 970.3 Btu/libra – 540 kcal/kg Por su alta variación de volumen: El vapor generado desplaza el aire (oxígeno) y al mismo tiempo hace de barrera térmica. Al cambiar de fase a presión atmosférica, el agua se convierte en vapor saturado, aumentando 1600 veces su volumen. Por su poder refrigerante: Enfría (Resta calor de la combustión). Alto calor de vaporización (Buen absorbedor de calor). El agua como agente extintor- Propiedades Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 3 de 94 TIPOS DE FUEGO: Fuegos Clase A: Son aquellos originados por combustibles comunes tales como papel, madera, Tela, Goma, etc. Fuegos Clase B: Aquellos ocasionados por líquidos inflamables tales como Petróleo y sus derivados, hidrocarburo, alcoholes, ésteres, etc. Fuegos Clase C: Aquellos de origen eléctrico, ocasionados por fallas en los equipos de conducción, maniobra o protección de electricidad tales como recalentamiento de conductores, bobinados, tableros, hornos, etc. Fuegos Clase D: y por último algo menos usual y frecuente que son los fuegos originados por metales combustibles tales como el sodio, potasio, zirconio, titanio, etc. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 4 de 94 PROBLEMA PARTICULAR FUEGOS DE LÍQUIDOS COMBUSTIBLES: GEOMÉTRICAMENTE AMORFOS ALTO PODER CALORÍFICO EN GENERAL NO MISCIBLES EN AGUA PESO ESPECÍFICO MENOR AL DEL AGUA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 5 de 94 Clasificación NFPA Líquidos Inflamables y Combustibles • CLASIFICACIÓN SEGÚN NFPA 30 “Flammable and Combustible Liquids Code”.- • Clase I: líquidos cuyo flash point (punto de Inflamación) es menor a 38 ºC.- • Clase II: líquidos cuyo flash point (punto de Inflamación) está comprendido entre 38 ºC y 60 ºC.- • Clase III: líquidos cuyo flash point (punto de Inflamación) es superior a 60 ºC.- • I = Líquido Inflamable • (II) y (III) = Líquido Combustible PELIGROSIDAD- RIESGO DE INCENDIO CLASE I CLASE II CLASE III Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 6 de 94 Son los líquidos con flash point menor a 37.8 °C (100 °F) • CLASE IA.- Líquidos con flash point menor de 23 °C y punto de ebullición menor de 38 °C. • CLASE IB.- Líquidos con flash point menor de 23 °C y punto de ebullición igual o mayor a 38 °C. • CLASE IC.- Líquidos con flash point igual o mayor a 23 °C y menor a 38 °C. Clasificación NFPA Líquidos Inflamables y Combustibles Son los líquidos con flash point igual o mayor a 37.8 °C, (100 °F) y se dividen en: • CLASE II.- Incluyen líquidos con flash point igual o mayor a 38 °C y abajo de 60 °C. • CLASE IIIA.- Incluye líquidos con flash point igual o mayor a 60 °C y abajo de 93 °C • CLASE IIIB.- Incluye líquidos con flash point iguales o mayores a 93 °C. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 7 de 94 Por que el agregado de Espuma? Las espumas son aplicables para la extinción de líquidos inflamables y combustibles. FUEGOS CLASE B. Normalmente estos líquidos, hidrocarburos y sus derivados presentan una densidad menor a la del agua. Por tal razón, aprovechando las excelentes cualidades del agua, debemos agregarle algún aditivo que sea capaz de cambiar su densidad y garantizar su flotabilidad sobre líquidos inflamables o combustibles. Ese agente es el denominado “Emulsor o concentrado”. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 8 de 94 Principio de Acción de la Espuma La espuma formada es más ligera que la solución que le dio origen y que los líquidos inflamables sobre los que va actuar, razón por la cual flota sobre ellos, produciendo una capa continua que desplaza al aire, enfría e impide el desprendimiento de gases y vapores. Definición: Se podría decir entonces que la espuma es un agregado estable de pequeñas burbujas de densidad menor que la del agua o combustible líquido, que muestra cualidades tenaces para el cubrimiento de superficies horizontales. Este agregado estable una vez que abandona los dispositivos de descarga fluye libremente sobre la superficie del líquido encendido, formando un manto fuerte y continuo, excluyendo al aire y evitando el ingreso de partículas volátiles al aire. La misma presenta resistencia a la rotura por efectos del viento o corrientes de aire, por efectos del calor o la llama y además es capaz de reagruparse en caso de una ruptura mecánica. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 9 de 94 Desplazamiento de aire (SOFOCACIÓN) Enfría y refrigera todas las partes con la que entra en contacto (ENFRIAMIENTO) Impide el desprendimiento de gases y vapores en la superficie del combustible (APARTA COMBSTIBLE) Aísla la llama de la superficie del combustible Principio de Acción de la Espuma Enfría Supresión de los Vapores Excluye al Oxígeno Combustible Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 10 de 94 Formación de Espuma La espuma se forma a partir de la combinación de cuatro elementos: - Agua - Concentrado de Espuma - Agitación Mecánica - Aire CONCEN TRADO AGUA AIRE AGITACION MECANICA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 11 de 94 Proceso de Formación DOSIFICADOR EMULSOR SOLUCION AIRE + AGITACION MECANICA ESPUMA DISPOSITIVO DE DESCARGA EMULSOR + AGUA = SOLUCION SOLUCION + AIRE + AGITACION = ESPUMA SISTEMA DE PROPORCIONAMIENTO EMULSOR SOLUCIÓN AIRE + AGITACIÓN MECÁNICA ESPUMA EMULSOR + AGUA = SOLUCIÓN SOLUCIÓN + AIRE + AGITACIÓN = ESPUMA SISTEMA DE PROPORCIONAMIENTO Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 12 de 94 Concentración - Dosificación Es el porcentaje de concentrado contenido en una solución de espuma. El tipo de concentrado utilizado determina el porcentaje de concentración o dosificación requerido. Los valores típicos de dosificación son 1%, 3% y 6%, esto quiere decir: En el primer caso: 1 parte concentrado en 99 partes de agua En el segundo caso: 3 partes de concentrado en 97 partes de agua En el tercer caso: 6 partes de concentrado en 94 partes de agua Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 13 de 94 Knockdown – Fluidez Resistencia al calor y a la reignición Resistencia / Tolerancia al combustible Capacidad de sellado – Supresión de vapores Capacidad de refrigeración y enfriamiento Propiedades que debe reunir una Espuma Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 14 de 94 Fluidez – Knockdown • Velocidad a la que el fuego es controlado Manto de Espuma Combustible Encendido Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 15 de 94 Tolerancia al Combustible Es la capacidad de la espuma para pasar a través del combustible sin contaminarse Burbujas de espuma emergiendo Combustible Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 16 de 94 Resistencia al Calor MANTO DE ESPUMA Choque directo con las llamas Pared del tanque caliente COMBUSTIBLE Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 17 de 94 Sellado – Supresión de Vapores Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 18 de 94 Sellado – Supresión de Vapores Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 19 de 94Reignición Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 20 de 94 Efectividad de las Espumas y sus limitaciones Aptas para la extinción de fuegos Clase B – Hidrocarburos y sus derivados Fuegos de derrame o de profundidad. Apta para trabajar en fuegos y superficies planas, bidimensionales y horizontales. No apta para fuegos tridimensionales ni superficies verticales. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 21 de 94 Limitaciones: Fuegos Eléctricos Clase “C” C PELIGRO: Las espumas son un excelente conductor de electricidad y no deben ser utilizadas en fuegos de Clase “C”. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 22 de 94 Limitaciones: Fuegos Tridimensionales además de Extinguir fuego de “superficie” Derrame con espuma Extinguir fuego tridimensional con Polvo químico Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 23 de 94 Limitaciones: Fuegos de Presión • Propano • Butadieno • Cloruro de Vinilo • Butano Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 24 de 94 Clasificación de las Espumas por su Expansión R = Vol. Espuma formada /Vol. Solución Así se pueden dividir a las espumas en tres grandes subgrupos: Espumas de baja expansión (R = hasta 10:1): Espumas de media expansión (R =20:1 hasta 200:1): Espumas de alta expansión: (R = superiores a 200:1) Una de las maneras de clasificar a las espumas es a través de la relación de expansión, índice que relaciona el volumen de espuma formado con el volumen de solución que le dio origen. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 25 de 94 Clasificación de las Espumas por su base química Base Sintética: AFFF – AR AFFF (Formadoras de Film Acuoso) Formuladas a partir de detergentes sintéticos con agregado de tenso activos fluorados. Pueden utilizarse con aspiración de aire o no. Base Orgánica – Proteínicas: FP – FFFP – AR-FFFP Formuladas a partir de proteínas hidrolizadas y agregados de tenso activos fluoro carbonados que mejoran las características de fluidez. Requieren aspiración de aire en todos los casos. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 26 de 94 Mecánica del AFFF Espuma generada Enfriamiento de superficies calientes Formación de Película Acuosa sobre la superficie del combustible VAPORES Combustible (Hidrocarburo) (Nafta, Heptano, etc.) AGUA SIN TRATAR (Alta Tensión superficial) AFFF Solución de Espuma (Baja Tensión Superficial) Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 27 de 94 Mecánica del FFFP Espuma generada Enfriamiento de superficies calientes Formación de Película Acuosa sobre la superficie del combustible Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 28 de 94 Solventes polares y no polares SOLVENTES NO POLARES: Hidrocarburos convencionales. No destruyen a la espuma. Flotan sobre el agua (no son miscibles en agua). Se pueden aplicar espumas convencionales: - Fluoroproteínicas (FP) - Sintéticas (AFFF).- - Fluoroproteínicas Formadoras de Film Acuoso.(FFFP) SOLVENTES POLARES: La inclusión de alcoholes, Esteres, Quetonas, Aminas, MTBE, etc., transforma a los hidrocarburos convencionales en solventes polares miscibles en agua y destruyen las espumas convencionales. Esto obliga a la utilización de Espumas Resistentes a los Alcoholes (AR): - Sintéticas (AR-AFFF) - Fluoroproteínicas Formadoras de Film Acuoso (AR-FFFP).- Cambian las presiones de diseño y las tasas de aplicación.- Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 29 de 94 Formación de película Acuosa sobre Hidrocarburo Membrana Polimérica sobre combustibles Polares Formación de Membrana Polimérica a través de la superficie del combustible Espuma generada Enfriamiento de superficies calientes VAPORES Mecánica del AR-AFFF Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 30 de 94 Espumas Resistentes a los Alcoholes El agregado de polímeros sintéticos a los AFFF convencionales permite la creación de los AFFF-AR resistentes a los solventes polares, pues forman una membrana polimérica que aísla la espuma del solvente polar e impide su destrucción MEMBRANA POLIMÉRICA SOLVENTE POLAR VAPORES ESPUMA FORMADA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 31 de 94 • Fluoroproteínica (FP) – 3% • Fluoroproteínica Plus (FP-Plus) 3% - Naftas con MTBE hasta 20% • Sintética (AFFF) – aqua film forming foam 1% - 3% o 6% • Sintética resistente a los alcoholes (AR-AFFFF) – Universales o multipropósito 3%/6% – 3%/3% - (con polímero pseudoplásticos viscosidad entre 1000 y 3000 Cst) • Fluoroproteínica formadora de film acuoso (FFFP) • Fluoroproteínica resistente a los alcoholes (AR-FFFP) • Espumas de baja viscosidad (AR-FFFP y AR-FFFP) viscosidad menor a 50 Cst • Espumas de baja temperatura LT (Low Temperature) Tipos de Espuma y Nomenclatura Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 32 de 94 Comparativa entre tipos de Espumas Propiedades Proteínica (P) Fluoroproteínica (FP) FFFP AFFF AR-AFFF Knock down Bueno Muy Bueno Muy Bueno Excelente Excelente Resistencia al Calor Excelente Excelente Muy Bueno Bueno Muy Bueno Tolerancia al combustible Bueno Excelente Muy Bueno Bueno Muy Bueno Supresión de Vapores Excelente Excelente Muy Bueno Muy Bueno Muy Bueno Resistencia a Solventes Polares NA NA NA NA Excelente Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 33 de 94 Aprobaciones UL (Underwriters’ Laboratories) (UL 162) EN (European Norms) EN-1568-1/2/3/4 ICAO (International Civil Aviation Organisation) FM (Factory Mutual) Sistemas Estándares Corporativos Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 34 de 94 • Bandeja Cuadrada (4.65 sq.m.) • Prueba de Combustible – heptano • Aplicación Fuerte Ratio de Aplicación 7.57 – 11.39 litres/min Densidad de Aplicación1.63 lt/min/m2 (AFFF) Densidad de Aplicación 2.45 lt/min/sq.m (P, FP, FFFP, sintético) • Criterios clave del test: Extinción Control Resistencia a la reignición (Burn Back fire) • Equipo determinado por el proveedor de espuma. Ensayo UL 162 Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 35 de 94 Directorio UL Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 36 de 94 Directorio UL Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 37 de 94 Dispositivos de Descarga Cámaras de Espuma Formadores de Alta contrapresión para protección de tanques de almacenamiento mediante inyección por la base Sprinklers y Rociadores Monitores Lanzas manuales De acuerdo a UL se tiene: • Dispositivos de descarga Tipo II: (Descarga Suave) – Cámaras de Espuma HBPGs – Formadores para protección de áreas endicadas. • Dispositivos de descarga Tipo III: (Descarga Violenta): Sprinklers – Monitores - Lanzas Manuales Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 38 de 94 Dispositivos Aspirados y no Aspirados Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 39 de 94 Dispositivos Aspirados y no Aspirados Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 40 de 94 Parámetros de Calidad de una Espuma Concentración Expansión Tiempo de Drenaje: es la tasa o el tiempo que le toma a cierta cantidad de solución para desprenderse de la masa total de espuma. Este valor nos brinda una señal clara de la estabilidad, cuan durable es la espuma y cuan rápido se diluye. El tiempo de drenaje se mide sobre el 25% de la muestra. Este es el tiempo, en minutos, que tarda en drenar el 25% del líquido total contenido en la espuma en los concentradores de la muestra. . Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 41 de 94 Elconcepto de Tasa de Aplicación Definición: Caudal de SOLUCIÓN, por unidad de superficie, que se requiere para lograr la extinción Depende de: • Forma de aplicación (tipo de dispositivo de descarga) • Tipo de fuego (pool fire, derrame, etc) • Tipo de combustible • Tipo de concentrado espumígeno Proporcionadas por: • Estándares (NFPA 11, FM, etc) • Resultados de ensayos ( Fabricantes, UL, otros) Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 42 de 94 Tasas de Aplicación Típicas Hidrocarburos Convencionales: Dispositivos de Descarga Tipo II: 4.1 lpm/m2 (Solución) - Tanques de Techo Fijo: 4.1 lpm/m2 - Tanques de Techo Flotante: 12.2 lpm/m2 s/ área de sello - Áreas Endicadas: 4.1 lpm/m2 Dispositivos de Descarga Tipo III: 6.5 lpm/m2 Hidrocarburos no Convencionales: En todos los casos se requieren Tasas de aplicación superiores que para los Hidrocarburos convencionales. SE DEBE ADOPTAR LA TASA INDICADA POR EL FABRICANTE. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 43 de 94 Ley 13.660 la especifica como LPM / m2 – Caudal de Espuma Formada (Después de Expandirse).- NFPA 4.1 LPM / m2 Solución Ley 13660 (30 LPM/m2) Espuma Formada. La expansión depende del tipo de emulsor, las presiones disponibles en las descargas y del tipo de dispositivo de descarga. Valores de expansión variables. NFPA la Específica en LPM/m2 – Caudal de Solución (antes de expandirse) por unidad de superficie.- Tasa de aplicación Dosificador Agua Espuma Caudal Solución Dosificador Agua Espuma Caudal Solución Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 44 de 94 Calidad de la Espuma Formada Espuma Óptima Un sistema de espuma lograra su objetivo si: – Es operado dentro de los márgenes apropiados de presión en el dispositivo de descarga. • CONTROLAR PRESIONES. – Si el porcentaje de dosificación es el adecuado. • CONTROLAR PORCENTAJE DE DOSIFICACIÓN. – Si se alcanza la tasa de aplicación en la descarga. • CONTROLAR CAUDAL. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 45 de 94 Conservación – Vida Útil • De acuerdo a cada fabricante • Normalmente en envase original dentro de los limites de temperatura de almacenamiento no tienen vencimiento • Una vez colocados en tanques se recomienda ensayo de laboratorio anualmente • Válvula de presión y vacío para evitar estratificación Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 46 de 94 • Control de sellos de pescantes Conservación – Vida Útil CORRECTO INCORRECTO Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 47 de 94 Medición de Parámetros de calidad de una espuma: En campo: • Presiones en dispositivos de descarga • % de dosificación • Tasas de aplicación • Relación de expansión • Tiempo de drenaje En Laboratorio: • Parámetros Físico Químicos (PH-Sedimentos-Viscosidad-Densidad-Punto de Escurrimiento) • Relación de expansión • Tiempo de drenaje • Ensayo de Extinción Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 48 de 94 Medición de Dosificación en Campo Refractometría – Espuma (P) No es un instrumento de lectura directa, mide por comparación. Necesita calibración en campo. SCALE 2.00 1.00 3.00 SEPARACISEPARACIÓÓN DE COLOR O LN DE COLOR O LÍÍNEANEA COMO SE VE A COMO SE VE A TRAVTRAVÉÉSS DEL PUNTO DE DEL PUNTO DE VISIVISIÓÓNN REFRACTÓMETROREFRACTREFRACTÓÓMETROMETRO LUZLUZ Punto de visiPunto de visióónn CUBIERTA DECUBIERTA DE LENTELENTE LENTELENTE MUESTRA MUESTRA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 49 de 94 Muestras de calibración Medición de Dosificación en Campo Refractometría – Espuma (P) 0 % AGUA PURA SOLUCIÓN 2 % SOLUCIÓN 5% SOLUCIÓN 8 % SOLUCIÓN 15% % SOLUCIÓN Lectura 70 div. 3 % Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 50 de 94 Medición de Dosificación en Campo Refractometría – Espuma (P) Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 51 de 94 Medición de Dosificación en Campo Conductimetría – Espuma (AFFF) No es un instrumento de lectura directa, mide por comparación. Necesita calibración en campo. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 52 de 94 Muestras de calibración Medición de Dosificación en Campo Conductimetría – Espuma (AFFF) 0 % AGUA PURA SOLUCIÖN 2 % SOLUCIÓN 5% SOLUCIÓN 8 % SOLUCIÓN 15% Lectura % SOLUCIÓN 70 div. 3 Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 53 de 94 Medición de Dosificación en Línea VÁLVULA CCL MONTURA CONDUCTÍMETRO Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 54 de 94 Medición de Dosificación en Línea Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 55 de 94 Medición de Dosificación en Línea Válvula CCL Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 56 de 94 Control de Caudal (Tasas de aplicación) Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 57 de 94 Ensayos de Laboratorio • Frecuencia Anual • Ensayos de Acuerdo a Normas IRAM (3515-AFFF, 3518-FP, 3573-AR-AFFF, 3571 AR-FFFP) • Protocolos internacionales (UL-162, EN1568, etc) • Ensayo Físico Químicos (PH-Sedimentos- Viscosidad-Densidad-Punto de Escurrimiento) • Ensayo de Extinción Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 58 de 94 Ensayos de Laboratorio Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 59 de 94 Normativa de diseño: • NFPA: NFPA 11: “Sistemas de Espuma de Baja, Media y Alta Expansión” NFPA 16: “ Sistemas de Rociadores de Agua-Espuma” NFPA30: “ Código de Líquidos Inflamables y Combustibles” • LEY 13.660: Aplicación Local obligatoria, en la Industria del Petróleo y sus derivados • Factory Mutual • IRI • Estándares Corporativos Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 60 de 94 Qué definen las normas: • Aplicabilidad • Tasas de aplicación • Tipos de dispositivos de descarga • Tecnología de dosificación • Condiciones criticas y limitaciones • Protección complementaria • Aspectos constructivos • Materiales de los componentes • Rangos de presiones • Referencias cruzadas a otras normas y fuentes de datos Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 61 de 94 Diseño por desempeño: Problema Típico >>> Solución Típica Problema Tipificable >>>> Solución Típica Cuando NO se dispone de una solución Típica, cubierta por las normas, recurrimos al diseño basado en performance, utilizando: • Resultados de ensayos particulares • Uso de algoritmos matemáticos y cálculos de Ingeniería Clásica • Simulaciones mediante software específico Para definir: • Tecnología de aplicación • Tasas de aplicación • Cobertura de los sistemas Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 62 de 94 Análisis de cobertura Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 63 de 94 Análisis de cobertura Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 64 de 94 Análisis de cobertura Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 65 de 94 Análisis de cobertura Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 66 de 94 Tecnologías de Dosificación Fija: Dosificador en línea Venturi – LP Presión Balanceada: Skids – Bladders Tanks – Sistemas de Inyección remota ILBP. Volumétricos: Proporcionadores Hidráulicos Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 67 de 94 Sistemas Convencionales: Dosificadores en Línea del tipo Venturi LPs. Sistemas de Presión Balanceada: Skids – Patines Bladder Tanks (Tanques Vejiga) Skids – Patines con ILBPs (In Line Balance Pressure) para inyección remota de concentradoInyección Directa Sistemas Volumétricos: Proporcionadores Hidráulicos Tecnologías de Dosificación Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 68 de 94 Dosificador en Línea Venturi - LP Funcionan por efecto Venturi. Son de caudal constante. Generan un 40% de pérdida de carga de la presión de entrada. No tienen partes móviles Sistema netamente mecánico. Bajo costo como dispositivo en sí. Por ser de caudal constante se recomienda un dosificador por cada dispositivo de descarga. Altamente sensibles a la presión residual de línea. NO SON APLICABLES PARA SISTEMAS DILUVIO DE ESPUMA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 69 de 94 Principio de Funcionamiento de un LP 8 Bar 8 Bar PresiPresióón de entradan de entrada 3.2 Bar3.2 Bar PPéérdida a lo largo del rdida a lo largo del EductorEductor 4.8 Bar4.8 Bar remanenteremanente CHORRO DEL EDUCTOR SECCISECCIÖÖN DE RECUPERACIN DE RECUPERACIÖÖNN ÁÁREA DE BAJA PRESIREA DE BAJA PRESIÓÓNN TUBO DE ASPIRACION TUBO DE ASPIRACION DEL CONCENTRADODEL CONCENTRADO DOSIFICADOR DE % y DOSIFICADOR DE % y VVÁÁLVULALVULA DE RETENCIONDE RETENCION Los proporcionadores de línea, como promedio son solamente un 60% de eficientes. Los proporcionadores de línea, como promedio son solamente un 60% de eficientes. Al tu ra g eo m ét ric a de l ta nq ue Presión de entrada Min. 7 bar Presión de Salida Min. 0.6 de Pe 40 % de caída de presión Presión de Entrada en LP: 7 Bar Presión de Salida LP: 0.6 x 7 = 4.2 Bar Presión en Cámara: 4.2 – 1 – 0.42 = 2.78 Bar Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 70 de 94 Selección de un LP PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 44,3 168 45,7 173 110 7,59 48,2 182 49,8 188 125 8,62 51 193 52,7 199 135 9,31 52,8 200 54,5 206 165 11,38 57,2 216 59 223 200 13,79 63 238 65 246 PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 89,5 339 92,3 349 110 7,59 97,4 369 100,5 380 125 8,62 103 390 106,3 402 135 9,31 106,5 403 109,9 416 165 11,38 115,7 438 119,4 452 200 13,79 127,3 482 131,4 497 PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 148,4 562 153,1 579 110 7,59 155 587 160 606 125 8,62 161,4 611 166,6 631 135 9,31 176,6 668 182,2 690 165 11,38 191,8 726 197,9 749 200 13,79 211 799 217,8 824 PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 197,1 746 203,4 770 110 7,59 206 780 212,6 805 125 8,62 207,8 787 214,5 812 135 9,31 234,6 888 242,1 916 165 11,38 254,7 964 262,9 995 200 13,79 280,5 1062 289,5 1096 MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% LP-6 LP-12 MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% LP-20 LP-15 MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 246,9 935 254,8 964 110 7,59 258 977 266,3 1008 125 8,62 268,8 1017 277,3 1050 135 9,31 293,9 1112 303,3 1148 165 11,38 319,1 1208 329,3 1246 200 13,79 351,3 1330 362,6 1372 PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 294,7 1115 304,1 1151 110 7,59 308 1166 317,9 1203 125 8,62 320,8 1214 331,1 1253 135 9,31 350,8 1328 362 1370 165 11,38 380,9 1442 393,1 1488 200 13,79 419,4 1587 432,8 1638 PSI BAR GPM LPM GPM LPM 90 6,21 394,3 1492 406,9 1540 110 7,59 412 1559 425,1 1609 125 8,62 429,2 1625 442,9 1676 135 9,31 469,4 1777 484,4 1833 165 11,38 509,6 1929 525,9 1991 200 13,79 561 2123 578,9 2191 LP-40 LP-30 MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% LP-25 MODELO PRESION DE ENTRADA CAUDAL DE SOLUCION 3% 6% Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 71 de 94 Selección de una Cámara de Espuma Q P Q P Cte cambia Diámetro de la placa D d e pl ac a ct e ca m bi a la P re si ón Qmin. P max. Qmax. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 72 de 94 Sistemas Centralizados Sistemas de Bajo Rendimiento Hidráulico. Sistemas Altamente sensibles Altos Inventarios de Espuma. Altos Costos de Mantenimiento, Inspección y Prueba de las Instalaciones. Problemas de Calibración. BAJO COSTO Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 73 de 94 Ventajas de los Sistemas Centralizados Permiten reducir el inventario de espuma de la planta.- Brindan versatilidad y flexibilidad en la protección. Comportamiento estable aún cuando se descarga espuma y se realizan en forma simultánea tareas de refrigeración.- Presentan rendimientos hidráulicos muy superiores a los Dosificadores en línea Venturis.- Permiten obtener presiones residuales disponibles mayores. Equipos aptos para protección de naftas oxigenadas y solventes polares que requieren una elevada presión en los dispositivos de descarga.- Menor costo de mantenimiento.- Mayor confiabilidad del Sistema.- Posibilidad de ampliación de la capacidad de protección, con el mismo equipamiento y la misma reserva de espuma.- Presentan un costo inicial de inversión más elevado que los sistemas convencionales recuperable con la reducción drástica del inventario de espuma de la planta.- Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 74 de 94 Sistemas Centralizados Para lograr Sistemas Centralizados se requiere: Sistemas de Presión Balanceada: Skids – Patines Bladders Tanks (Tanques Vejiga) Skids – Patines con ILBPs (In Line Balance Pressure) para inyección remota de concentrado Sistemas Volumétricos: Proporcionadores Hidráulicos Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 75 de 94 Skids - Patines Necesitan Tanque de Concentrado. Se seleccionan por el tamaño del RC Los Patines tienen definidos los tamaños y potencias de las bombas. Las Bombas y los tableros controladores se construyen de acuerdo a NFPA 20. El arranque se puede automatizar. Amplio rango de proporcionamiento con % de dosificación cte., auto ajustable de acuerdo al caudal de agua. Baja pérdida de carga. La inyección de emulsor se realiza a través de una bomba eléctrica de desplazamiento positivo .- Una válvula moduladora regula el caudal de concentrado a inyectar.- La presión de agua en la línea es idéntica a la presión de inyección de concentrado en la entrada del RC controller. Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 76 de 94 Configuración Típica Demandas desde el mínimo del RC hasta el máximo válvulas manuales o motorizadas RC LÍNEA PRINCIPAL DE AGUA Skid Tanque de emulsor Energía Eléctrica Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 77 de 94 Configuración Típica con más de un Ratio Controller Tanques de techo fijo 64 m de diámetro RC 3” (265-1703 LPM) LÍNEA PRINCIPAL DE AGUA Skid Tanque de emulsor Energía Eléctrica Tanques de techo flotante 34 m de diámetro o Cargadero de camiones RC 8” (3217-18225 LPM) Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 78 de 94 Bladder – Tanque Vejiga Recipiente de Acero al carbono construido bajo Asme VIII Bolsa interior de material elastomérico Apto para autonomías reducidas, “30 min” No necesita energía eléctrica. No puede ser recargado en servicio LÍNEA DE AGUA A SISTEMA RC CONTROLLER BLADDER EMULSOR AGUA DE LÍNEA Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 79 de 94 Aplicación Típica – Sistemas de Rociadores RC CONTROLLER BLADDER DILUVIO SOLENIDE CENTRAL DETECTOR GONG DE ALARMA DISPARO MANUAL Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 80 de 94 Aplicación Típica – Cargadero de Camiones Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 81 de 94 (In Line Balance Pressure) para inyección remota de concentrado) Sistema de Inyección remota de emulsor Permite dosificar cerca del riesgo. Ideal cuando se necesita descargar en forma selectiva agua o espuma. Una cañería de acero inox., de bajo diámetro,paralela a la de agua, se lleva hasta el ILBP. Para grandes Instalaciones baja costo de cañerías.- Reduce tiempo de respuesta Minimiza deterioro de emulsor en la línea.- Sistema ILBP Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 82 de 94 Configuración del Sistema Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 83 de 94 Configuración Típica con ILBPs Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 84 de 94 Sistemas Volumétricos – Proporcionadores Hidráulicos Motor Hidráulico + Bomba a Pistón.- Dosificador Volumétrico.- El porcentaje de dosificación es independiente del caudal y la presión.- No requiere energía externa.- LÍNEA DE AGUA Caudal de Entrada V1 Presión de Entrada P1 DESCARGA A SISTEMA SOLUCIÓN (AGUA + ESPUMA) Caudal de Salida V2 Presión de Salida P2 V1 = V2 P1 > P2 M, n > 0 Torque n Rotación M MOTOR HIDRÁULICO BOMBA A PISTÓN El motor hidráulico transforma la energía de presión en trabajo mecánico (Movimiento de Rotación y Torque).- Como resultado se obtiene: Una caída de presión en la línea de agua.- Un par de torsión y una rotación proporcional al caudal de agua circulante.- Rotación = K x V1 Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 85 de 94 Configuración del Sistema Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 86 de 94 Configuración del Sistema Demandas Variables válvulas manuales o motorizadas MOTOR HIDRÁULICO LÍNEA PRINCIPAL DE AGUA FD Tanque de emulsor CONEXIÓN DE PRUEBA RECIRCULACIÓN A TANQUE POSIBILIDAD DE ALIMENTACIÓN DESDE UN TK EXTERNO DE CONCENTRAD O Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 87 de 94 Aplicaciones en Argentina Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 88 de 94 Aplicaciones en Argentina Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 89 de 94 Comparativa entre Sistemas OTROS HIDRÁULICOS - FIRE DOS TANQUE VEJIGA – BLADDER TANK: No requiere energía externa. Baja pérdida de carga. No tiene partes móviles.- Sistema de presión balanceada. Mantiene constante. El porcentaje de dosificación para distintos caudales y presiones.- No se puede recargar en servicio. Aplicable a riesgos pequeños. Recipiente a presión con membrana interna. Inspecciones periódicas de ambos.- Aplicable a Sistemas estacionarios. Porcentaje de dosificación Fijo.- No se los puede alimentar desde un tanque externo de concentrado. Dosifica por medio de una bomba de desplazamiento positivo accionada por un motor hidráulico en línea sobre la red de incendio. No necesita Energía adicional.- Mantiene constante el porcentaje de dosificación independientemente de los cambios de presión y/o caudal. Baja pérdida de carga (menos de 2 bar a máximo caudal).- Posibilidad de trabajar con distintos porcentajes de dosificación.- Se puede “recargar en servicio” o utilizar una fuente de concentrado externa al sistema.- Sólo requiere un TK atmosférico para reserva de concentrado.- Aplicación en unidades móviles.- No tiene sistema electrónico de control.- Posibilidad de ampliar la capacidad de protección a otros riesgos. Fácilmente realizable.- Bajo nivel de mantenimiento.- Posibilidad de porcentaje de dosificación Variable: SKID – PATINES CON BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Necesita de energía eléctrica externa.- Excelente alternativa para los Sistemas de Inyección remota ILBPS, en grandes proyectos con grandes distancias de cañerías. Alto costo si se quiere una bomba back up. Sólo aplicable para Sistemas estacionarios.- Muy buena precisión en la dosificación.- Automatización compleja.- Posibilidad de ampliar la capacidad de protección a otros riesgos. (Fácilmente realizable).- Sólo requiere un TK atmosférico para reserva de concentrado.- Mayor nivel de mantenimiento.- Porcentaje de dosificación Fijo.- Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 90 de 94 Aplicaciones Protección de Tanques de almacenamiento Cargaderos de Camiones Protección de áreas indicadas en unidades de proceso Protección de Muelles de Carga Almacenes y depósitos Cargaderos de Trenes Bombas Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 91 de 94 Aplicaciones Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 92 de 94 Aplicaciones Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 93 de 94 Aplicaciones Ing. Rodolfo Rodríguez – Sistemas de Extinción Base Espuma 94 de 94 Número de diapositiva 1 AGUA TIPOS DE FUEGO:�� PROBLEMA PARTICULAR�FUEGOS DE LÍQUIDOS COMBUSTIBLES:�� Clasificación NFPA�Líquidos Inflamables y Combustibles Número de diapositiva 6 Por que el agregado de Espuma? Principio de Acción de la Espuma Número de diapositiva 9 Formación de Espuma Proceso de Formación Concentración - Dosificación Propiedades que debe reunir una Espuma Fluidez – Knockdown Tolerancia al Combustible Resistencia al Calor Sellado – Supresión de Vapores Número de diapositiva 18 Reignición Efectividad de las Espumas y sus limitaciones Limitaciones: Fuegos Eléctricos Clase “C” Limitaciones: Fuegos Tridimensionales Limitaciones: Fuegos de Presión Clasificación de las Espumas por su Expansión Clasificación de las Espumas por su base química Mecánica del AFFF Mecánica del FFFP Solventes polares y no polares Mecánica del AR-AFFF Espumas Resistentes a los Alcoholes Tipos de Espuma y Nomenclatura Comparativa entre tipos de Espumas Aprobaciones Número de diapositiva 34 Directorio UL Directorio UL Dispositivos de Descarga Dispositivos Aspirados y no Aspirados Dispositivos Aspirados y no Aspirados Parámetros de Calidad de una Espuma El concepto de Tasa de Aplicación Tasas de Aplicación Típicas Número de diapositiva 43 Calidad de la Espuma Formada �Espuma Óptima Conservación – Vida Útil Conservación – Vida Útil Medición de Parámetros de calidad�de una espuma: Medición de Dosificación en Campo�Refractometría – Espuma (P) Medición de Dosificación en Campo�Refractometría – Espuma (P) Medición de Dosificación en Campo�Refractometría – Espuma (P) Medición de Dosificación en Campo�Conductimetría – Espuma (AFFF) Medición de Dosificación en Campo�Conductimetría – Espuma (AFFF) Medición de Dosificación en Línea Medición de Dosificación en Línea Medición de Dosificación en Línea�Válvula CCL Control de Caudal (Tasas de aplicación) Ensayos de Laboratorio Ensayos de Laboratorio Normativa de diseño: Qué definen las normas: Diseño por desempeño: Análisis de cobertura Análisis de cobertura Análisis de cobertura Análisis de cobertura Tecnologías de Dosificación Tecnologías de Dosificación Dosificador en Línea Venturi - LP Principio de Funcionamiento de un LP Selección de un LP Selección de una Cámara de Espuma Sistemas Centralizados Ventajas de los Sistemas Centralizados Sistemas Centralizados Skids - Patines Configuración Típica Configuración Típica con más de un Ratio Controller Bladder – Tanque Vejiga Aplicación Típica – Sistemas de Rociadores Aplicación Típica – Cargadero de Camiones (In Line Balance Pressure) para inyección remota de concentrado) Configuración del Sistema Configuración Típica con ILBPs Sistemas Volumétricos – Proporcionadores Hidráulicos Configuración del Sistema Configuración del Sistema Aplicaciones en Argentina Aplicaciones en Argentina Comparativa entre Sistemas Aplicaciones Aplicaciones Número de diapositiva 92 Aplicaciones Número de diapositiva 94
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