ESPUMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS

INTRODUÇÃO

A espuma de combate a incêndios é um agregado estável de pequenas bolhas com uma densidade inferior à de muitos líquidos combustíveis e água, que apresenta qualidades para cobrir superfícies horizontais; obtém-se introduzindo ar numa solução de água e concentrado de espuma, através de equipamento adequado.

A espuma forma uma manta contínua sobre uma superfície ardente, excluindo o ar, vedando os vapores combustíveis voláteis, separando as chamas e arrefecendo o combustível.

Os concentrados estão disponíveis para gerar espumas à base de proteínas e sintéticas; os concentrados podem ser para obter espumas de diferentes graus de concentração (por exemplo, 3%). Os concentrados também podem ser usados para gerar espumas de baixa, média ou alta expansão.

As espumas contra incêndios devem ter algumas características básicas: controlo da velocidade, fluidez, resistência ao calor, resistência ao combustível e capacidade de supressão de vapor.

COMO A ESPUMA É FORMADA

Uma quantidade constante de concentrado de espuma é adicionada a um fluxo de água através de um dispositivo de dosagem. A solução formada é então expandida no dispositivo de formação de espuma à medida que o ar é introduzido. Dependendo do tipo de concentrado utilizado e da quantidade de ar incorporado, obtém-se uma espuma de baixa, média ou alta expansão.

Fig. 1: Formação de espuma usando um educador        

Quando o jato de água sob pressão passa através do indutor, através do princípio Venturi cria-se um "vácuo" que introduz uma quantidade proporcional de concentrado de espuma na corrente, formando uma solução de espuma; no dispositivo de descarga introduz-se ar na solução, obtendo-se assim a espuma mecânica. Este é um dos métodos mais simples de obter espuma contra incêndios; dependendo da aplicação são utilizados outros métodos de geração.

CARACTERÍSTICAS DAS ESPUMAS

Para ser eficaz, uma boa espuma deve ter a combinação certa das seguintes características físicas:

Velocidade de extensão e fluidez: Este é o tempo necessário para que um cobertor de espuma se estenda através da superfície do combustível ou em torno de obstáculos e detritos para alcançar a completa extinção.

Resistência ao calor: A espuma deve ser capaz de resistir aos efeitos destrutivos do calor irradiado de qualquer fogo remanescente e de qualquer metal ou outros objetos quentes na área.

Resistência ao combustível: A espuma eficaz minimiza a absorção de combustível para que a espuma não fique saturada e queime.

Supressão de vapor: A manta de espuma produzida deve ser capaz de suprimir vapores inflamáveis e assim minimizar o risco de reignição.

Resistência ao álcool: Devido à afinidade do álcool com a água e ao fato de que um cobertor de espuma é mais de 90% de água, cobertores de espuma que não são resistentes ao álcool serão destruídos.

TAXA DE EXPANSÃO DA ESPUMA

A taxa de expansão é a proporção de espuma acabada produzida a partir de um volume de solução de espuma, após ter sido expandida por meio de um dispositivo de formação de espuma. A expansão final da espuma depende do concentrado e do dispositivo de formação utilizado.

As espumas são classificadas em três faixas de expansão da seguinte forma:

Baixa Expansão: Relação de expansão até 20:1 (um volume de espuma é formado até 20 vezes o volume da solução).

A espuma contém bolhas finas com alto peso em relação ao seu baixo volume. A espuma é muito fluida, resistente à chama, estanque ao gás e evita a reignição.

Fig. 2: Espuma de baixa expansão projetada a partir de um monitor com bico de sucção            

Média Expansão: Relação de expansão de 20:1 a 200:1 (um volume de espuma é formado até 200 vezes o volume da solução).

Dependendo do coeficiente de expansão, forma-se uma espuma de bolha fina úmida ou uma espuma de bolha grossa "seca" de baixo peso e grande volume.

Fig. 3: Espuma de expansão do produto projetada de um treinador-aspirador portátil

Alta Expansão: Relação de expansão de 200:1 a 1000:1 (um volume de espuma é formado até 1000 vezes o volume da solução).

Enorme volume de espuma com muito pouco peso. Consiste principalmente de ar, por isso tem bolhas grossas e é especialmente "seco". Devido às suas características não pode ser "atirado", mas descarregado.

Fig. 4: Espuma de alta expansão descarregada por ventiladores de geradores fixos

CONCENTRAÇÃO PERCENTUAL DAS ESPUMAS

Os concentrados de espuma são concebidos para serem misturados com água em proporções específicas. A maioria deve obter uma solução de espuma com uma concentração de 3% ou 6%. Para algumas aplicações, a concentração pode ser diferente, por exemplo, para espumas de alta expansão ou espumas de classe A.

Um concentrado de 3% indica que, para obter uma espuma adequada, 97 partes de água com 3 partes de concentrado de espuma devem ser misturadas na solução. Para uma concentração de 6%, 94 partes de água devem ser misturadas com 6 partes de concentrado de espuma.

Do ponto de vista prático, uma vez misturado, as soluções de espuma obtidas a partir de concentrados de 3% ou 6% são praticamente iguais no que diz respeito às suas características de desempenho.

CONCENTRADOS DE ESPUMA

Os agentes líquidos utilizados para gerar espumas contra incêndios são obtidos a partir de uma base natural ou de uma base sintética. Abaixo está uma breve descrição do mais comumente usado.

Concentrado de espuma à base de proteínas: Consiste principalmente em produtos proteicos hidrolisados (chifre e casco, penas de frango, etc.) mais aditivos estabilizadores e inibidores para proteger contra congelamento, prevenir a corrosão de equipamentos e recipientes, resistir à decomposição bacteriana e controlar a viscosidade.

Destinam-se a ser utilizados apenas em combustíveis à base de hidrocarbonetos. Produzem uma manta de espuma homogênea e estável, com excelentes características de resistência ao calor, prevenção de reignição e capacidade de retenção de água. A espuma formada é de movimento lento, no entanto, ele fornece segurança pós-incêndio superior a um custo muito econômico. Pode ser usado com água doce ou água do mar. Deve ser devidamente aspirado e não deve ser usado com bicos não aspirantes.

Concentrado de Espuma de Fluoroproteína: obtido pela adição de um surfactante sintético fluorado ao concentrado de espuma de proteína. Isso melhora as propriedades da espuma, aumentando sua fluidez, proporcionando uma distribuição mais rápida sobre o combustível e excelente tolerância à saturação do combustível. Isso torna a espuma eficaz para condições onde ela é coberta com combustível, como no método de injeção sob a superfície para combater incêndios em tanques, e em aplicações de monitoramento, onde a espuma é imersa ao cair sobre o combustível.

Este concentrado destina-se a ser utilizado em combustíveis hidrocarbonetos e em determinados aditivos oxigenados para combustíveis. A espuma formada possui excelente resistência ao calor, prevenção de ignição e características de segurança pós-incêndio. Pode ser usado com água doce ou água do mar. Deve ser devidamente aspirado e não deve ser usado com bicos não aspirantes.

Concentrado de espuma de fluoroproteína (FFFP) formador de filme: Combinação de tensioativos fluorados com uma base proteica. Foi concebido para combinar a tolerância ao combustível e a resistência à ignição de uma espuma de fluoroproteína com o aumento da velocidade de espalhamento. As espumas FFFP liberam uma película aquosa que viaja sobre a superfície dos combustíveis de hidrocarbonetos.

As espumas geradas a partir de concentrados de FFFP apresentam rápida propagação e nivelamento e, como outras espumas, agem como barreiras de superfície para excluir o ar e prevenir a vaporização. Eles produzem uma película flutuante contínua que se regenera na superfície dos combustíveis líquidos, o que ajuda a suprimir os vapores inflamáveis.

Os concentrados de FFFP estão disponíveis para fornecer uma concentração final de 3% ou 6% em volume, usando água doce ou salgada.

Concentrado de espuma para formação de película aquosa (AFFF): Uma combinação de tensioativos fluorados e agentes espumantes sintéticos.

Os concentrados de AFFF estão disponíveis para dosagem em uma concentração final de 1%, 3% ou 6% em volume com água doce ou água do mar.

As espumas geradas a partir de soluções AFFF têm baixa viscosidade, propagam-se e nivelam-se muito rapidamente sobre superfícies e, como outras espumas, agem como barreiras para excluir o ar e parar a vaporização de combustíveis. Eles desenvolvem uma película aquosa contínua sob as bolhas, formando uma camada flutuante que ajuda a suprimir os vapores e resfriar a superfície dos combustíveis de hidrocarbonetos. Esta película pode propagar-se sobre a superfície do combustível que não está totalmente coberta de espuma, regenera a si própria após a ruptura mecânica e continua a propagar-se enquanto houver um reservatório de espuma próximo.

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

Concentrados de espuma de média e alta expansão: Este tipo de concentrado de espuma é fabricado a partir de uma combinação de surfactantes e solventes derivados de hidrocarbonetos. São tipicamente utilizados a uma taxa de concentração entre 1,5% e 3%. Podem ser utilizados com água doce ou água do mar.

Concentrados de espuma Classe A: Uma mistura de agentes espumantes e umectantes sintéticos em um solvente não inflamável. Tipicamente usado em concentrações muito baixas. As porcentagens de dosagem variam de 0,1% a 1%. Eles são recomendados para uso em incêndios de classe A.

Concentrados de espuma resistentes ao álcool:

As espumas geradas a partir de agentes concentrados comuns estão sujeitas a rápida decomposição e perda de eficiência quando utilizadas em incêndios envolvendo combustíveis solúveis em água ou do tipo "solvente polar". Por exemplo, álcool, diluentes de esmalte e laca, metiletilcetona, acetona, éter isopropílico, acrilonitrilo, acetato de etilo e butilo, aminas e anidridos. As espumas comuns também são afetadas quando aplicadas a aditivos contendo gasolina com oxigênio (sem chumbo).

Assim, alguns agentes espumantes especiais, chamados "concentrados resistentes ao álcool", foram desenvolvidos. Os mais comuns são os concentrados à base de AFFF e FFFP, que são obtidos pela adição de polímeros de polissacarídeos aos concentrados normais de AFFF e FFFP. Quando usado em solventes polares (ou combustíveis miscíveis em água), o polímero forma uma membrana dura que separa a espuma do combustível e evita a destruição da manta de espuma.

Os concentrados de espuma resistentes ao álcool são geralmente utilizados em concentrações de 3% ou 6%, dependendo da natureza do perigo a proteger e do tipo de concentrado. Podem ser utilizados com água doce ou água do mar.

Fig. 6: Espuma formada a partir de concentrados resistentes ao álcool

UTILIZAÇÃO DE ESPUMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS

Graças à sua excelente fluidez, a espuma de baixa expansão pode ser aplicada no combate a incêndios de líquidos e sólidos. A espuma se espalha em um curto espaço de tempo por toda a superfície queimada e a veda para evitar contato com o ar.

Quando utilizada preventivamente, a espuma de baixa expansão suprime a emissão de vapores em derrames de líquidos inflamáveis. O material inflamável permanece coberto por uma camada de espuma isolante estanque ao gás e refrigerante por um longo período de tempo.

A espuma de baixa expansão pode ser usada em aeroportos, em tanques de armazenamento de hidrocarbonetos, na indústria de processamento e reciclagem de plásticos, em navios e em instalações offshore. Eles também são adequados para extinção de sprinklers e sprinklers em edifícios onde grandes quantidades de combustível e líquido inflamável são armazenados.

A espuma de média expansão pode ser utilizada para numerosas aplicações: com uma expansão de 50 a 100, em incêndios de plásticos, borrachas, brasas e incêndios líquidos; com uma expansão de 100 a 200, para inundar espaços planos como canais, condutas, poços, diques, etc., e em todos os locais onde a extinção bem sucedida depende da rápida formação de grandes quantidades de espuma.

A espuma de expansão média pode ser usada para suprimir vapores perigosos. Espumas específicas são necessárias dependendo dos produtos químicos envolvidos.

A espuma de alta expansão pode ser usada para inundar completamente grandes áreas em um curto espaço de tempo, como hangares, salas de armazenamento, porões, passagens subterrâneas ou porões de navios onde é difícil ou impossível alcançarem um incêndio. A espuma atua para parar a convecção e o acesso ao ar para a combustão. Seu conteúdo de água também resfria e diminui o oxigênio pelo deslocamento do vapor. Espumas deste tipo (com raios de expansão de 400 a 500) podem ser utilizadas para controlar incêndios de derrames de gás natural liquefeito (GNL) e ajudar a dispersar a nuvem de vapor resultante.

LIMITAÇÕES DAS ESPUMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS

As espumas não são normalmente adequadas para extinguir incêndios envolvendo gases, gases liquefeitos (tais como butano, butadieno, propano, etc.) ou líquidos criogênicos. Há algumas exceções onde espumas de alta expansão podem ser usadas.

Os incêndios líquidos tridimensionais, tais como derrames de tanques suspensos ou fugas de pressão, não são facilmente extinguíveis com espumas, a menos que o combustível tenha um ponto de inflamação relativamente elevado e possa ser arrefecido até ser extinto pela água contida na espuma.

Espumas não devem ser usadas com fogos envolvendo materiais que reagem violentamente com a água, como sódio e potássio.

As soluções de espuma são condutoras e, portanto, não devem ser usadas em incêndios onde haja energia elétrica.

Deve-se ter cuidado ao aplicar espumas a óleos quentes, asfalto ou líquidos ardentes que estejam acima do ponto de ebulição da água. Isto porque quando a água entra em contacto com o combustível muito quente, torna-se imediatamente vapor; a espuma forma uma emulsão de vapor, ar e combustível. Isto pode produzir um aumento de quatro vezes no volume quando aplicado a um tanque de incêndio, com um perigoso transbordamento da superfície do líquido inflamado.

Por Eng. . Luis Ybirma.

Fontes: Manual de Proteção contra Incêndio da NFPA, Vigésima Edição

Um Guia de Espuma para Bombeiros. National Foam, Inc.

Espuma de combate a incêndios. Dr. Sthamer Hamburg GmbH&Co

Manual Técnico do Sistema de Espuma para Operação, Manutenção e Solução de Problemas. A Corporação Viking

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