Dove e come vengono utilizzati i sistemi antincendio a schiuma: una guida applicativa completa

I sistemi antincendio a schiuma sono tra le soluzioni più versatili ed efficaci disponibili per il controllo degli incendi di liquidi infiammabili. A differenza dei sistemi sprinkler standard a base d'acqua-, la schiuma funziona attraverso tre meccanismi simultanei: ricopre la superficie del carburante per eliminare l'ossigeno, raffredda il materiale in fiamme e sopprime il rilascio di vapori infiammabili. Questa combinazione rende i sistemi a schiuma indispensabili in ambienti dove l’acqua da sola sarebbe inefficace o addirittura pericolosa.

Questa guida illustra i principali settori e tipi di strutture in cui vengono utilizzati i sistemi a schiuma, le sfide specifiche che ciascun ambiente presenta e il modo in cui la progettazione del sistema si adatta per affrontare tali sfide.

Come funziona un sistema a schiuma: le basi

Prima di immergersi nelle applicazioni, è utile capire cosa distingue la soppressione della schiuma. Un sistema a schiuma mescola l'acqua con un concentrato di schiuma - tipicamente in un rapporto compreso tra l'1% e il 6% a seconda del tipo di concentrato e del pericolo - utilizzando un dosatore o un serbatoio a sacca. La soluzione di schiuma risultante viene scaricata attraverso irrigatori, ugelli, monitor o camere di schiuma, dove si espande in una coperta stabile.

I sistemi a schiuma sono classificati in base al rapporto di espansione:

Schiuma a bassa-espansione (fino a 20:1)è denso e scorre bene attraverso le superfici liquide. È la scelta standard per incendi-in aree aperte, protezione di serbatoi e rastrelliere di carico.

Schiuma a media-espansione (da 20:1 a 200:1)viene utilizzato in ambienti di transizione e in alcuni scenari di trincee o dighe.

Schiuma ad alta-espansione (da 200:1 a 1.000:1+)genera rapidamente enormi volumi di schiuma e viene utilizzato per allagare spazi chiusi come hangar, magazzini o tunnel di cavi.

Il giusto rapporto di espansione, il tipo di concentrato e il metodo di applicazione devono essere abbinati al pericolo specifico - ecco perché la progettazione di sistemi a schiuma è una disciplina ingegneristica regolata da standard come NFPA 11 (Low-, Medium- e High-Expansion Foam) e NFPA 16 (Foam-Water Sprinkler Systems).

Scenario applicativo 1: Impianti di petrolio e gas

Perché la schiuma è essenziale:Il petrolio greggio, la benzina, il diesel e altri idrocarburi sono carburanti di classe B. L'acqua non può estinguere questi incendi - potrebbe disperdere il combustibile in fiamme e peggiorare la situazione. La schiuma è il principale agente di soppressione nel settore petrolifero e del gas.

Dove viene distribuito:

Serbatoi di stoccaggio atmosferici- Le camere della schiuma o i sistemi di iniezione nel sottosuolo sono installati su serbatoi a-tetto fisso e a tetto-galleggiante. In caso di incendio, la schiuma viene introdotta sulla parete del serbatoio e scorre attraverso la superficie del carburante, formando una coltre dal bordo verso l'interno.

Scaffalature di carico e stazioni di pompaggio- I sistemi a diluvio a schiuma- a bassa espansione con ugelli sospesi proteggono le aree di carico in cui il carburante viene trasferito ai veicoli. Questi sistemi si attivano rapidamente perché gli incendi provocati dalle scaffalature di carico possono diffondersi rapidamente.

Piattaforme offshore e FPSO- Gli eliporti, le teste dei pozzi e gli spazi dei macchinari sulle installazioni offshore richiedono sistemi di schiuma compatti e affidabili in grado di funzionare in condizioni marine difficili.

Terminali di gasdotti e unità di trattamento- Monitor fissi per la schiuma e apparecchiature portatili sono posizionati in tutte le raffinerie e nei terminali per affrontare sia le fuoriuscite localizzate che gli incendi di processo più ampi.

Considerazioni chiave sulla progettazione:Benzina, petrolio greggio e carburanti a base di alcol- rispondono in modo diverso alla schiuma. I concentrati AR-AFFF o AR-FFFP resistenti all'alcool sono necessari per i solventi polari e i combustibili miscelati con etanolo-, mentre l'AFFFF standard o la schiuma proteica vengono utilizzati per gli incendi di idrocarburi puri.

Scenario applicativo 2: Hangar per aerei

Perché la schiuma è essenziale:Gli hangar per aerei combinano carichi elevati di carburante (carburante per l'aviazione), spazi ristretti, risorse di alto-valore e ampie superfici non ostruite. Una fuoriuscita di carburante sotto un aereo può aggravarsi in modo estremamente rapido. Per questo motivo, i sistemi in schiuma aeronautica sono progettati per una copertura del pavimento più rapida possibile.

Come funziona in pratica:

Vengono comunemente utilizzati grandi hangar per aereisistemi a diluvio a schiuma ad alta-espansione. Quando attivato - automaticamente dai rilevatori di calore o manualmente -, il sistema inonda il pavimento dell'hangar con schiuma in pochi secondi, sopprimendo qualsiasi fuoriuscita di carburante in fiamme prima che possa raggiungere gli elementi strutturali o l'aereo stesso.

I sistemi di schiuma per hangar sono progettati per soddisfare i requisiti specifici della NFPA 409 (Standard on Aircraft Hangars), che impone densità minime di scarico e tempi di applicazione in base al gruppo dell'hangar (da Gruppo I a Gruppo IV), alle dimensioni dell'aeromobile e al tipo di carburante.

Possono essere utilizzati hangar dell'aviazione generale più piccolisistemi sprinkler ad acqua a bassa-schiuma di espansione-(secondo NFPA 16) combinato con monitor di schiuma supplementari per l'applicazione manuale.

Un notevole esempio reale-di scalabilità del sistema di schiuma per hangar: l'SFO SuperBay dell'aeroporto internazionale di San Francisco copre 276.000 piedi quadrati ed è dotato di generatori di schiuma ad alta-espansione in grado di proteggere quattro Boeing 747 contemporaneamente.

Considerazioni chiave sulla progettazione:La velocità di risposta è fondamentale. I sistemi in schiuma per hangar per aerei sono spesso progettati comesistemi a diluvio(tutti gli ugelli si aprono contemporaneamente) anziché i singoli irrigatori, quindi l'intera area protetta riceve schiuma nel momento in cui il sistema si attiva.

Scenario applicativo 3: Impianti chimici e stoccaggio di liquidi infiammabili

Perché la schiuma è essenziale:Gli impianti chimici gestiscono un'ampia gamma di solventi, reagenti e prodotti finiti infiammabili -, molti dei quali sono solventi polari che si comportano diversamente dagli idrocarburi. I concentrati di schiuma standard si decompongono al contatto con solventi polari come acetone, metanolo ed etanolo.

Dove viene distribuito:

Aree di stoccaggio fusti e magazzini IBC (Intermediate Bulk Container).-I sistemi a diluvio-di acqua schiumosa coprono le corsie di stoccaggio. Se un fusto viene rotto e prende fuoco, il sistema sopprime l'incendio prima che colpisca i contenitori adiacenti.

Aree di lavorazione dei solventi- Camere di schiuma chiuse o ugelli direzionali proteggono recipienti di processo specifici e aree di contenimento.

Pozzetti di raccolta rifiuti e aree di diga-I sistemi a schiuma a bassa-espansione con versatori di schiuma vengono installati sulle strutture di contenimento attorno ai serbatoi di stoccaggio.

Considerazioni chiave sulla progettazione:La compatibilità del concentrato di schiuma con la sostanza chimica specifica deve essere verificata prima della progettazione del sistema. La selezione errata del concentrato è una delle cause più comuni di guasto del sistema a schiuma negli ambienti chimici. I concentrati resistenti all'alcol-(tipicamente AR-AFFF al 3% o 6%) sono necessari per qualsiasi struttura che maneggia liquidi infiammabili miscibili con acqua-.

Scenario applicativo 4: Impianti di produzione di energia

Perché la schiuma è essenziale:Le centrali elettriche contengono grandi volumi di olio per turbine, olio per trasformatori e olio combustibile -, tutti liquidi infiammabili che comportano gravi rischi di incendio nelle sale dei generatori, negli edifici delle turbine e nei piazzali dei trasformatori.

Dove viene distribuito:

Sottopancia della sala turbine e sistemi di lubrificazione- I sistemi fissi a schiuma-a bassa espansione o i sistemi di irrigazione a schiuma-ad acqua vengono installati sotto i generatori a turbina per risolvere le perdite di olio lubrificante che possono incendiarsi su superfici calde.

Locali pompe olio combustibile- Gli spazi chiusi con gasolio richiedono sistemi a diluvio in grado di una rapida soppressione.

Vani trasformatori- Le grandi installazioni di trasformatori esterni possono essere protette da monitor fissi a schiuma o sistemi a diluvio per contenere incendi di petrolio e prevenire guasti a cascata.

Considerazioni chiave sulla progettazione:Nelle applicazioni nelle sale turbine, l'ambiente ad alta-temperatura implica che l'integrità del concentrato di schiuma deve essere mantenuta in un ampio intervallo di temperature. I progettisti di sistema specificano soluzioni di stoccaggio dei concentrati adatte sia agli estremi caldi che freddi a seconda dell'ubicazione della struttura.

Scenario applicativo 5: navi marittime e strutture offshore

Perché la schiuma è essenziale:Sulle navi e sulle piattaforme offshore, il contenimento dell'incendio è un problema di sopravvivenza - non c'è nessun posto dove evacuare. I sistemi a schiuma sono obbligatori nelle sale macchine, negli spazi di carico che trasportano liquidi infiammabili e negli eliporti ai sensi delle normative SOLAS (Safety of Life at Sea) e dei requisiti dello stato di bandiera.

Dove viene distribuito:

Sale macchine-I sistemi fissi a schiuma ad alta{1}}espansione inondano l'intero volume della sala macchine, sopprimendo gli incendi di olio combustibile nei locali macchine.

Stive di carico su petroliere- I sistemi a schiuma proteggono le sale pompe e i collettori di carico sulle navi cisterna per prodotti chimici e sui trasportatori di prodotti.

Eliporti su piattaforme offshore- I sistemi a diluvio a schiuma-a bassa espansione si attivano quando viene rilevata una fuoriuscita di carburante da un elicottero o un incendio post-incidente, in linea con i requisiti di sicurezza dell'eliporto ICAO e CAP 437.

Considerazioni chiave sulla progettazione:È necessario verificare la compatibilità con l'acqua salata. Molti concentrati di schiuma marina sono specificatamente formulati per l'uso con acqua di mare come mezzo di diluizione, che influisce sulle prestazioni in modo diverso rispetto ai sistemi di acqua dolce.

Scenario applicativo 6: Magazzini che immagazzinano merci infiammabili

Perché la schiuma è essenziale:I moderni magazzini a scaffalature alte-che immagazzinano aerosol, liquidi infiammabili o altri prodotti di classe B presentano sfide antincendio estreme. Gli irrigatori standard in-rack potrebbero non essere sufficienti quando il prodotto stesso può proiettare combustibile in fiamme su vaste aree.

Come viene distribuito:

Per gli ambienti di magazzino,sistemi di irrigazione a schiuma-ad acqua (NFPA 16)vengono utilizzati. Questi sistemi combinano l'ampia-copertura dell'area degli irrigatori convenzionali con i vantaggi di soppressione della schiuma concentrata, fornendo una soluzione di acqua e schiuma-dagli irrigatori sopraelevati. Il sistema ha l'aspetto e il funzionamento in modo simile a un normale irrigatore per tubi a umido-ma aggiunge concentrato di schiuma proporzionato nella fornitura d'acqua.

Considerazioni chiave sulla progettazione:I sistemi di irrigazione ad acqua-a schiuma richiedono un'attenta progettazione idraulica per garantire un dosaggio coerente su tutte le teste attivate. Dosatori scarsamente calibrati forniranno una concentrazione di schiuma insufficiente in alcune aree e una concentrazione eccessiva in altre - riducendo entrambi l'efficacia.

Componenti del sistema in schiuma: cosa fa funzionare il sistema

Comprendere le applicazioni richiede anche familiarità con i componenti hardware chiave. Un sistema completo di soppressione della schiuma tipicamente include:

Serbatoio di stoccaggio del concentrato di schiuma- Serbatoi a vescica (tipo-a pressione) o serbatoi-aperti a seconda del design del sistema. I serbatoi a sacca mantengono il concentrato isolato dall'acqua fino all'attivazione, preservando la qualità del concentrato per lunghi periodi di servizio.

Dosatore/induttore- Il dispositivo che aspira il concentrato nel flusso d'acqua nel rapporto corretto. I tipi includono proporzionatori di linea, proporzionatori attorno-alla-pompa e proporzionatori con serbatoio a sacca.

Camere di schiuma e versatori- Utilizzato specificatamente per la protezione dei serbatoi di stoccaggio, introducendo schiuma nel serbatoio in corrispondenza della parete per diffonderla delicatamente sulla superficie del carburante senza agitarlo.

Irrigatori a schiuma e ugelli spruzzatori- Dispositivi di distribuzione aerei per la copertura dell'area in hangar, magazzini e aree di lavorazione.

Monitor e cannoni a schiuma- Dispositivi direzionali a flusso elevato-utilizzati in applicazioni su grandi-aree aperte come parchi serbatoi e scaffalature di carico, azionati manualmente o automaticamente.

Induttori in schiuma (portatili)- Utilizzato con manichette per la risposta antincendio manuale per integrare la copertura del sistema fisso.

Scegliere il sistema di schiuma giusto per la tua struttura

Il sistema di schiuma corretto per qualsiasi applicazione dipende da quattro fattori chiave:

Tipo di carburante- Il confronto tra idrocarburi e solventi polari e ambienti misti determina il tipo di concentrato richiesto.

Geometria dell'area- L'area aperta dello sversamento, lo spazio chiuso, il serbatoio di stoccaggio o il recipiente di processo determinano il rapporto di espansione e il metodo di scarico.

Velocità di risposta richiesta- Gli hangar per aerei richiedono pochi secondi; la protezione del parco serbatoi può richiedere più tempo. Ciò guida la scelta tra la configurazione a diluvio e quella con irrigatore automatico.

Norme applicabili- NFPA 11, NFPA 16, NFPA 409 e i codici antincendio regionali definiscono i requisiti minimi di prestazione per ciascun tipo di struttura.

È essenziale collaborare con un fornitore esperto di prodotti antincendio che comprenda sia le specifiche del prodotto che i requisiti normativi del vostro settore. Un sistema a schiuma che soddisfa alla lettera lo standard ma è proporzionato in modo errato, utilizza un concentrato incompatibile o non è sottoposto a una manutenzione adeguata, fallirà nel momento critico.

Manutenzione: mantenere il sistema pronto

Un sistema a schiuma che non è mai stato testato potrebbe non funzionare. Le principali attività di manutenzione includono:

Ispezioni visive mensiliper confermare le posizioni delle valvole, i livelli del serbatoio e l'assenza di perdite

Prove di dosaggio annualiper verificare il rapporto schiuma-e-acqua sugli ugelli rappresentativi

Campionamento periodico del concentrato di schiuma e analisi di laboratorioper confermare che il concentrato non si sia degradato, separato o sia stato contaminato - soprattutto nei sistemi con serbatoio a sacca

Prove di scaricaper produttore e requisiti NFPA 25 per verificare che l'intero sistema funzioni come progettato

Il concentrato di schiuma si degrada nel tempo, in particolare se conservato a temperature estreme o se il serbatoio della vescica ha sviluppato una perdita che consente l'ingresso di acqua nel concentrato. Il campionamento regolare è l'unico modo affidabile per confermare la qualità del concentrato senza un test di scarico completo del sistema.

Conclusione

I sistemi antincendio a schiuma non sono una soluzione-taglia unica-adatta a-tutti - sono risposte progettate a specifici rischi di incendio che l'acqua non può controllare in modo affidabile. Dai depositi di petrolio agli hangar per aerei fino ai magazzini chimici, il principio fondamentale rimane lo stesso: sopprimere gli incendi di liquidi infiammabili più velocemente e in modo più completo di qualsiasi altra tecnologia di soppressione fissa disponibile.

Capire dove viene utilizzata la schiuma, perché - e come la progettazione del sistema deve adattarsi a ciascun ambiente - è una conoscenza fondamentale per gli ingegneri antincendio, i responsabili della sicurezza delle strutture, i team di approvvigionamento e chiunque specifichi o acquisti attrezzature antincendio.

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Riferimenti: standard NFPA 11 per schiuma a espansione bassa-, media- e alta- (edizione 2021); Standard NFPA 16 per l'installazione di sistemi di spruzzatura dell'acqua a schiuma-e di sistemi di spruzzatura dell'acqua a schiuma-; Standard NFPA 409 sugli hangar per aerei; SOLAS Capitolo II-2 Requisiti di protezione antincendio.