Αφροί Κατάσβεσης

Βαθμολογία

 
Του Γιάννη Γαϊτανίδη

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΦΡΟΥ – ΟΡΙΣΜΟΙ

Η παραγωγή αφρού είναι τόσο απλή, όσο το να φτιάξουμε ένα milk-shake ή έναν καφέ frappe. Διαλύουμε ένα μέρος αφρογόνου υγρού σε νερό και προσθέτουμε αέρα στο μίγμα, έτσι ώστε να δημιουργηθεί μια μάζα φυσαλίδων. Ο ρόλος του αφρογόνου υγρού είναι να αυξάνει το σχηματισμό φυσαλίδων και να διατηρεί τη σταθερότητα του αφρού.

Το επόμενο βήμα είναι να εκτοξεύσουμε αυτό τον αφρό μέσω κατάλληλου αυλού ή άλλης συσκευής επάνω στη φωτιά, όπου αυτός θα τείνει να εξαπλωθεί σε όλη την επιφάνεια συνήθως κάποιου καιόμενου υγρού.

Εδώ, θα πρέπει να οριστούν τα κάτωθι:

1.Περιεχόμενο μπετονιού = αφρογόνο υγρό

2.Αφρογόνο υγρό + νερό = αφροδιάλυμα

3.Αφροδιάλυμα + αέρας = αφρός ή αεραφρός

(Λέγεται και μηχανικός αφρός, για να διακρίνεται από τον σπάνια χρησιμοποιούμενο «χημικό αφρό», που σχηματίζεται με χημική αντίδραση και υπάρχει σε φορητούς πυροσβεστήρες.)

 

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Ο ΑΦΡΟΣ – ΠΩΣ ΕΠΕΝΕΡΓΕΙ – ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

«Το αφροποιητικό μέσο είναι μια πολλαπλής χρησιμότητας και αποτελεσματική μέθοδος βελτίωσης των κατασβεστικών ιδιοτήτων του νερού», σύμφωνα με τον διεθνώς αναγνωρισμένο, ειδικό επί των αφρών κ. Rochna.

Όπως και να ‘ναι, αποτελεί απαραίτητο κατασβεστικό μέσο για την αντιμετώπιση πυρκαγιάς σε υγρά καύσιμα, λάδια, χρώματα κ.α., που βρίσκονται σε δεξαμενές ή έχουν απλωθεί σε μεγάλες επιφάνειες. Ενδείκνυται, επίσης, για πυρκαγιές στερεών υλικών, πλοίων, αεροσκαφών, δασών κ.λ.π.

Ο αφρός επενεργεί στην εξέλιξη της πυρκαγιάς ως εξής:

1. Απομονώνει την επιφάνεια του καυσίμου από το οξυγόνο και τη θερμοκρασία.
2. Εμποδίζει την περαιτέρω διαφυγή ατμών καυσίμου (που ουσιαστικά, αυτοί καίγονται).
3. Το νερό που περιέχεται στον αφρό, λειτουργεί ψυκτικά.

Ένας αφρός προδιαγραφών θα πρέπει εκτός από τις απαιτήσεις εργαστηριακών παραμέτρων, όπως βαθμός διόγκωσης, pH, χρόνος αποστράγγισης, ιζηματοποίηση, ιξώδες κ.λ.π., να ικανοποιεί εξίσου και τις απαιτήσεις των τεστ πυρκαγιάς π.χ. χρόνος κατάσβεσης, χρόνος επανάφλεξης. Σε όλες αυτές τις ιδιότητες – απαιτήσεις του αφρού, εκείνες που θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη ο πυροσβέστης είναι βασικά οι ακόλουθες:

α) Χρόνος αποστράγγισης (Drainage Time) του 25% ή 50% του περιεχομένου στον αφρό νερού.

β) Βαθμός διόγκωσης αφρού (Expansion Ratio).  Αναφέρεται στη σχέση όγκου του αφρού με το αφροδιάλυμα από το οποίο προήλθε. Οι αφροί χαμηλής διόγκωσης έχουν βαθμό διόγκωσης μέχρι 20 φορές παραπάνω από τον όγκο του αφροδιαλύματος, οι μέσης διόγκωσης μέχρι 200 φορές και οι υψηλής διόγκωσης μέχρι 1000 φορές.

γ) Κρίσιμος ρυθμός εφαρμογής (Critical Application Rate) είναι ο ελάχιστος ρυθμός εφαρμογής αφρού στην επιφάνεια κάποιου καυσίμου, μόλις ικανός για να ελέγξει την πυρκαγιά. Εκφράζεται συνήθως σε lt/m²/min.

δ) Αντίσταση επανάφλεξης (Burnback Resistance) είναι η ικανότητα του αφρού να ανθίσταται στις φλόγες, όταν δεν έχει καλυφθεί όλη η επιφάνεια του υγρού και ένα τμήμα του ακόμη καίγεται, εκφραζόμενη σε λεπτά και μετρούμενη με ειδικό τεστ.

ΕΙΔΗ ΑΦΡΩΝ

Οι αφροί, ανάλογα με τη σύνθεσή τους, διακρίνονται σε αφρούς πρωτεϊνικής βάσης και σε συνθετικούς. Μια βασική διαφορά είναι ότι οι πρωτεϊνικής βάσης έχουν περιορισμένο χρόνο ζωής (περίπου 5 χρόνια), ενώ οι συνθετικοί υπό συνθήκες σωστής αποθήκευσης, μπορούν να υπερβούν και την 20ετία.

Αναλυτικότερα, υπάρχουν τα κάτωθι είδη αφρών:

α) Πρωτεϊνικός αφρός: Είναι ο πρώτος, φθηνότερος και πιο διαδεδομένος αφρός. Παράγεται από διάλυμα υδρολυμένης πρωτείνης (κέρατα ταύρου κυρίως και οπλές αλόγων) με διάφορα άλλα πρόσθετα, που αυξάνουν το χρόνο ζωής και τις λειτουργικές του ιδιότητες. Μειονεκτεί καθόσον σχηματίζει εύκολα ιζήματα όταν οξειδωθεί και έχει έντονη δυσοσμία. Έχει κρίσιμο ρυθμό εφαρμογής 1 lt/m²/min. Διατίθεται σε αφρογόνα με αναλογία πρόσμιξης 3% και 6%. Η αναλογία πρόσμιξης αναγράφεται επί της συσκευασίας του αφρογόνου υγρού και σημαίνει το πόσο αφρογόνο υγρό χρειάζεται να διαλυθεί στο νερό, για να παράγει το καλύτερο δυνατό αφροδιάλυμα (και στη συνέχεια αεραφρό). Είναι σημαντικό να χρησιμοποιείται ο αφρός στη συνιστώμενη αναλογία πρόσμιξης. Αραιότερο ή πυκνότερο αφροδιάλυμα ίσως να έχει αρνητικά αποτελέσματα.

β) Φθοροπρωτεϊνικός αφρός: Βασικά είναι πρωτεϊνικός αφρός, στον οποίο έχουν προστεθεί φθοριούχα επιφανειακώς ενεργά συστατικά. Είναι ακριβότερος από τον προηγούμενο και έχει κρίσιμο ρυθμό εφαρμογής 0,7 lt/m²/min. Διατίθεται σε αναλογίες πρόσμιξης 3% και 6%.

γ) Συνθετικοί αφροί: Δεν περιέχουν οργανικής βάσης προϊόντα, δεν έχουν δυσοσμία, είναι σταθεροί και μπορούν να δώσουν μικρές, μεσαίες και μεγάλες διογκώσεις. Περιέχουν επιφανειακώς ενεργά φθοριούχα άλατα, σουλφονωμένα αλκύλια κ.α. υλικά σε μικροποσότητες.

Χαρακτηριστικός εκπρόσωπος των συνθετικών αφρών είναι το AFFF (Aqueous Film Forming Foam) δηλ. αφρός που σχηματίζει λεπτή υδάτινη μεμβράνη στην επιφάνεια του καιόμενου υγρού, μεμβράνη αρκετά ανθεκτική και ιδιαίτερα αποτελεσματική. Στους άλλους τύπους αφρών, για να θεωρείται ικανοποιητική η αφροκάλυψη, ο αφρός πρέπει να σχηματίζει στρώμα πάχους τουλάχιστον 15 εκ. πάνω  στην επιφάνεια του υγρού. Με το AFFF αρκεί μια απλή έκχυση και αυτό έχει την τάση να απλώνεται και να εισχωρεί ακόμα κι εκεί που ίσως δε θα μπορούσε να διοχετευθεί ο κοινός αφρός. Επίσης, σε περίπτωση που διαρραγεί, η μεμβράνη έχει την ιδιότητα να επανασυγκολλάται μόνη της.

Λέγεται και «ελαφρύ ύδωρ» (Light Water), που είναι εμπορική ονομασία εταιρείας παραγωγής τέτοιου αφρού.
Διατίθεται σε αναλογίες πρόσμιξης 1%, 3% και 6%. Η διαφορά μεταξύ τους είναι ότι για να δώσουν όλοι π.χ. 100lt αφροδιαλύματος, θα πρέπει να αναμίξουμε 1lt + 99lt νερό (1%) ή 3lt + 97lt νερό (3%) ή 6lt + 94lt νερό (6%). Το τελικά παραγόμενο προϊόν θα είναι το ίδιο ποιοτικά, αλλά η ποσότητα του χρησιμοποιούμενου αφρογόνου διαφέρει, το ίδιο και η τιμή του, με ακριβότερο το 1%.

Ευνόητο είναι ότι το πολύ συμπυκνωμένο 1% χρησιμοποιείται σε χώρους όπου δεν υπάρχει δυνατότητα αποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων, όπως σε εγκαταστάσεις εξόρυξης πετρελαίου στη θάλασσα, σε αεροσκάφη, ελικόπτερα κ.λ.π.

δ) Φθοροπρωτεϊνικός αφρός σχηματισμού υδάτινης μεμβράνης FFFP (Film Forming Fluoroprotein Foam): Έχει επιφανειακώς ενεργά φθοριούχα συστατικά, για να παράγει την υδάτινη μεμβράνη και πρωτεϊνικής προέλευσης πρόσθετα για αποφυγή ψύξης, διάβρωσης και βακτηριακής αποσύνθεσης. Διατίθεται σε 3% και 6%.

ε) Αφροί αλκοολικού τύπου (Alcohol Resistant Foam): Πρόκειται για αφρούς που χρησιμοποιούνται για κατάσβεση πυρκαγιών υδατοδιαλυτών υλικών, όπως οι πολικοί διαλύτες, οι αλκοόλες κ.α. Μπορεί να είναι είτε πρωτεϊνικής είτε συνθετικής βάσης. Ο τρόπος λειτουργίας τους φαίνεται στο παρακάτω σχήμα και έγκειται στη δημιουργία μιας μεμβράνης  από πολυμερή (πολυσακχαρίδες) που εμποδίζει την απώλεια του νερού που περιέχεται στον αφρό. Διατίθεται σε 3% και 6%. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στις υπόλοιπες πυρκαγιές υγρών καυσίμων, γι’ αυτό συχνά λέγεται και «αφρός για όλους τους σκοπούς».

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΤΥΠΩΝ ΑΦΡΟΥ

ΑΦΡΟΙ ΣΤΟ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΙΚΟ ΣΩΜΑ ΣΗΜΕΡΑ

Σε όλα σχεδόν τα πυροσβεστικά οχήματα υπάρχουν ειδικές δεξαμενές με αφρογόνο υγρό. Επίσης τα οχήματα διαθέτουν αναμικτήρα αφρού στην αντλία τους για ανάμιξη 3% και 6% ή φορητό αναμικτήρα με σωλήνα αναρρόφησης από δοχείο, ανάμιξης 1-6%. Αναμικτήρες αφρού διαθέτουν και τα πυροσβεστικά αεροσκάφη (ανάμιξη αφρού δασοπυρόσβεσης 0,1-1%).
Για την παραγωγή αφρού μεσαίας ή υψηλής διόγκωσης απαιτείται ειδικός εξοπλισμός.

Οι τύποι αφρών που χρησιμοποιούνται σήμερα στο Πυροσβεστικό Σώμα, είναι κυρίως δύο: AFFF 6% και αφρός υψηλής διόγκωσης. Ο αφρός υψηλής διόγκωσης χρησιμοποιείται με τις ειδικές γι’ αυτό αφρογεννήτριες και διογκώνεται μέχρι 1000 φορές. Εφαρμόζεται σε πυρκαγιές υπογείων, πλοίων και γενικά σε χώρους δύσκολα προσπελάσιμους και με άγνωστη την εστία.

Αυτός ο αφρός αναπτύχθηκε αρχικά στην Αγγλία κατά την κατάσβεση πυρκαγιών ανθρακωρυχείων.
Ο AFFF 6%  έχει χρόνο αποστράγγισης του 25% του νερού τα 4 λεπτά και μίνιμουμ διόγκωση 7:1.
Οι τρόποι εφαρμογής του αφρού φαίνονται στα ακόλουθα σχήματα. Ο αφρός δεν πρέπει ποτέ να εκτοξεύεται πάνω στην επιφάνεια του καιόμενου υγρού.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ

Αναμικτήρες και αυλοί αφρού υπάρχουν συνήθως σε τρεις παροχές 200, 400 ή 800 lt/min. Ο φορητός αναμικτήρας αφρού, ως γνωστόν, τοποθετείται 15 ή 30 μέτρα πριν από τον αυλό, ανάμεσα στους σωλήνες εκροής. Διερχόμενο το νερό των σωλήνων από τον αναμικτήρα, δημιουργεί υποπίεση στο σωληνίσκο και εισροή αφρογόνου υγρού στο νερό.

Θα πρέπει εδώ να επισημανθούν τα εξής:

• α) Ο σωληνίσκος πρέπει να είναι απολύτως στεγανά προσαρμοσμένος στον αναμικτήρα (ειδάλλως αναρροφά αέρα και δεν δημιουργεί στήλη).
• β) Οι παροχές του αναμικτήρα και του αυλού αφρού πρέπει να είναι ίδιες. Οι παροχές αναγράφονται επί των υλικών. (Π.χ. αναμικτήρας παροχής 400 lt/min χρειάζεται αυλό αφρού 400 lt/min.)
• γ) Επειδή δαπανάται ενέργεια για τη δημιουργία υποπίεσης, προκαλείται πτώση πίεσης κατά 2-3 atm μετά τον αναμικτήρα, π.χ. για εγκατάσταση δύο σωλήνων πριν και ενός σωλήνα μετά τον αναμικτήρα, θα έχουμε: πίεση αντλίας 8,4 atm, πίεση πριν από τον αναμικτήρα 8,4 atm, πίεση μετά τον αναμικτήρα 6,3 atm και πίεση στον αυλό 5,6 atm.

Εννοείται ότι ο δείκτης μίξης επί του αναμικτήρα θα δείχνει την επί του δοχείου αναγραφόμενη αναλογία πρόσμιξης (δηλαδή για AFFF 6% θα δείχνει το «6»), ότι το βέλος θα δείχνει τη ροή του νερού και ότι όλα τα χρησιμοποιούμενα για αφροπαραγωγή υλικά θα ξεπλένονται καλά μετά τη χρήση τους.

Επίσης, χρειάζεται προσοχή, ώστε να μην αναμιγνύονται διαφορετικοί τύποι αφρογόνων υγρών στην ίδια δεξαμενή. Για παράδειγμα, δεν πρέπει να γεμίζεται η δεξαμενή αφρού του οχήματος με AFFF και με πρωτεϊνικό αφρό, καθόσον δεν είναι συμβατοί μεταξύ τους υπό μορφή αφρογόνου υγρού. Αντίθετα, σαν τελικά προϊόντα (αεραφροί δηλαδή), δεν έχουν πρόβλημα «συνύπαρξης».

Ο αφρός χρησιμοποιείται και για αφροστρώσεις αεροδρομίων, για την προσγείωση αεροσκαφών σε καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης. Στην περίπτωση αυτή, ο συνιστώμενος από τις εταιρείες παραγωγής τύπος αφρού, είναι ο FFFP. Όλα τα αφρογόνα υγρά σχηματίζουν αφρό τόσο με το νερό του δικτύου ύδρευσης, όσο και με το θαλασσινό.
Ο αφρός δεν είναι τοξικός, έχει υψηλή βιοκαταλυσιμότητα και σε περίπτωση που έρθει σε επαφή με χέρια, πρόσωπο κ.λ.π., αρκεί ένα απλό ξέπλυμα της περιοχής επαφής.
Το αφρογόνο υγρό αποτελείται κατά 80-90% από νερό, γι’ αυτό το ειδικό βάρος του είναι περίπου 1.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΑΦΡΟΥ

Στο τέλος του περασμένου αιώνα, ενόψει της αντιμετώπισης των ειδικών κινδύνων που σχετίζονται με τα εύφλεκτα υγρά, τέθηκε σοβαρά υπό σκέψη η πατέντα του Άγγλου επιστήμονα Johnson, ο οποίος το 1877 πρότεινε τη χρήση χημικού αφρού, παραγόμενου από τη μίξη δύο υγρών διαλυμάτων (δισανθρακικό νάτριο και σαπωνίνη + θειϊκό αργίλιο), για την κατάσβεση πυρκαγιών πετρελαιοειδών. Αυτή η μέθοδος δοκιμάστηκε επιτυχώς σε πυρκαγιά δεξαμενής πετρελαίου στο Μπακού, σύμφωνα με τον Ρώσο μηχανικό Laurent, το 1904. Επειδή όμως η όλη επιχείρηση απαιτούσε την ύπαρξη δύο ξεχωριστών δοχείων με τα διαλύματα, οι Αυστριακοί μηχανικοί Stanzig και Konig το 1914 σκέφτηκαν κάτι απλούστερο. Να προσθέσουν ένα μίγμα σκόνης στο τρεχούμενο νερό κατάσβεσης. Αυτό το σύστημα βοήθησε τις πυροσβεστικές υπηρεσίες τότε, αλλά η παραγωγή αυτής της αφρώδους σκόνης αποδείχτηκε δαπανηρή.

Κατά τις έρευνες για νέα υλικά αφρών κατάσβεσης, στη δεκαετία του 1920, αναπτύχθηκε ένα νέο προϊόν βασιζόμενο στην πρωτείνη που εύκολα διαλυόταν στο νερό και η οποία προερχόταν από τη χημική υδρόλυση οργανικών παρα-προϊόντων (π.χ. κέρατα, οπλές). Γρήγορα διαφάνηκε ότι αυτός ο πρωτεϊνικός αφρός ήταν κατά πολύ ανώτερος από κάθε άλλο τότε γνωστό αφροποιητικό υλικό.

Ήταν η στιγμή γέννησης των μοντέρνων αεραφρών. Η εξέλιξη επήλθε φυσιολογικά. Το 1952 παράγεται ο αφρός αλκοολικού τύπου πρωτείνης, το 1962 ο AFFF, το 1965 ο φθοροπρωτεϊνικός, το 1976 ο αλκοολικού τύπου AFFF και το 1982 ο FFFP.

Σήμερα, οι προσπάθειες συνεχίζονται κυρίως για την παραγωγή αφρών για κατάσβεση πυρκαγιών κατηγορίας «Α» (στερεά υλικά, δασοπυρόσβεση).

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Γ. Αντωνακόπουλος, «Μαθήματα Πυροσβεστικής Τέχνης».
2. Σελλούντος – Πέρδιος – Παπαϊωάννου – Χουσιανάκος, «Πυρασφάλεια».
3. «FIRE and RESCUE», τεύχη Οκτωβρίου ’95 και ’98.
4. Φυλλάδια των εταιρειών παραγωγής αφρών ANGUS, 3M, CRODDA, STHAMER και SABO

Γιάννης Γαιτανίδης,
Αξιωματικός Πυροσβεστικού Σώματος ε. α.

Το συγκεκριμένο άρθρο πρωτοδημοσιεύθηκε το 1999, στο περιοδικό “Πυροσβεστική Επιθεώρηση”
τεύχος 73, από τον Πυραγό Γιάννη Γαιτανίδη