Sistema de Lge Liquido Gerador de Espuma

Sistema de Lge Liquido Gerador de Espuma

Sistemas de Extinção de Incêndio
com Espumas de Alta Expans√£o
Departamento Técnico da
Engefogo - Engenharia Contra Incêndio

Voc√™ √© respons√°vel por especificar o sistema de prote√ß√£o contra inc√™ndio de um hangar ou um armaz√©m? Ou quem sabe de um sem n√ļmero de aplica√ß√Ķes que envolvem materiais tanto de classe B como de classe A? Ent√£o voc√™ deve dar uma olhada com bastante aten√ß√£o neste m√©todo aprovado que d√° uma nova dimens√£o ao sistema de prote√ß√£o contra inc√™ndio com o uso de espumas: Sistema de Prote√ß√£o com Espumas de Alta Expans√£o.

Sistemas de baixa expans√£o de espuma s√£o geralmente especificados para a prote√ß√£o de inc√™ndios bidimensionais em l√≠quidos. J√° os Sistemas com Espumas de Alta Expans√£o s√£o especificados tipicamente para sistemas onde o risco tem a potencialidade de assumir caracter√≠sticas de um risco tridimensional. Em especial onde o suprimento de √°gua √© limitado, onde o excesso de descarga de l√≠quido n√£o pode ser tolerado (geralmente por condi√ß√Ķes ambientais) ou onde o espa√ßo dispon√≠vel impede os bombeiros de acessarem o fogo para o combate usando meios convencionais.

Uma aplica√ß√£o onde o sistema de alta expans√£o √© particularmente √ļtil √© no controle de inc√™ndios em GLP reduzindo a realimenta√ß√£o pelo calor das chamas e a taxa de vaporiza√ß√£o.

Essencialmente a diferença entre espumas de alta e baixa expansão é dada pela razão de expansão, que indica a quantidade de espuma gerada a partir de uma dada quantidade de solução.

Por exemplo: uma taxa de expans√£o de 8:1 quer dizer que 800 gal√Ķes (~ 3028 litros) de espuma s√£o gerados a partir de 100 gal√Ķes (~ 379 litros) de solu√ß√£o.

Com base neste par√Ęmetro podemos classificar as espumas em:

  • As espumas de baixa expans√£o v√£o de raz√Ķes de 2:1 at√© 20:1.
  • Espumas de expans√£o m√©dia variam de raz√Ķes de 20:1 para 200:1.
  • Enquanto as raz√Ķes para espumas de alta expans√£o variam de 200:1 para 1000:1.

Um sistema típico de espuma de alta expansão consiste de 4 componentes principais: LGE - Liquido Gerador de Espuma (1).Tanque tipo diafragma (2) para armazenagem do LGE dimensionado conforme a aplicação, um proporcionador de espuma (3) e um ou mais geradores de espuma de alta expansão (4). Este sistema básico opera somente a partir da pressão da água.

√Āgua entra no tanque onde envolve o diafragma interno, a press√£o da √°gua for√ßa o LGE que est√° dentro da bolsa formada pelo diafragma atrav√©s de tubos perfurados colocados no centro do tanque em dire√ß√£o √† sa√≠da desta tubula√ß√£o de coleta do LGE de onde √© direcionado para o proporcionador.

Simultaneamente √°gua √© direcionada para o proporcionador na mesma press√£o que o LGE. O Efeito Venturi do proporcionador mistura o LGE com a √°gua formando uma solu√ß√£o de 2,75% ou seja: 2,75 gal√Ķes de LGE para 97,25 gal√Ķes de √°gua.

A solução de espuma é direcionada para um ou mais geradores de espuma de alta expansão localizados na área de risco. Dentro do gerador de espuma, bicos injetores rotativos espirram a solução contra uma tela convenientemente perfurada numa trajetória circular. Simultaneamente, um ventilador movido à água, injeta uma grande quantidade de ar sobre a mesma tela perfurada produzindo a espuma expandida.

A espuma assim obtida extingue o fogo de 4 modos diferentes:

  • Ela carrega √°gua para o fogo, esfriando o mesmo, a √°rea de risco e o meio circundante.
  • A baixa tens√£o superficial da solu√ß√£o permite que esta penetre em materiais classe A e combata a fogos arraigados profundamente.
  • Abafa o fogo atrav√©s da redu√ß√£o de adu√ß√£o de ar ao mesmo.
  • Finalmente, prov√™ uma barreira isolante para os materiais pr√≥ximos, evitando que o fogo se alastre.

Faz tudo isto usando meramente √°gua e LGE. Para dar um exemplo, um gerador de espuma, dependendo da press√£o de entrada, pode produzir espuma expandida na raz√£o de 20.000 p√©s c√ļbicos / min (~ 566 m3 / min).

Enquanto a maioria das espumas pode ser usada somente para riscos bidimensionais, o grande volume e quantidade de espuma provido pelos sistemas de alta expansão permite também o combate a incêndios em riscos tridimensionais, tanto por aplicação local, como por inundação total.

A norma que rege a sua aplica√ß√£o √© a NFPA 11 - edi√ß√£o 2005 (Standars for Low-, M√©dium-, and High-Expansion Foam) que traz os requisitos m√≠nimos para o dimensionamento e a instala√ß√£o de sistemas de inunda√ß√£o total para armaz√©ns, t√ļneis, minas, pr√©dios de armazenagem, por√Ķes de navios, casa de m√°quinas, e outras √°reas confinadas.

O princípio básico da inundação total é encher o ambiente com espuma a um nível superior ao do risco mais alto. Especificamente se o risco tem uma altura inferior a 20 pés (~ 6,1 m) a espuma deve cobrir um mínimo de dois pés (~ 60 cm) acima do risco em questão.
Se o risco for superior a 20 pés em altura a camada de espuma deve atingir 1,1 vezes a altura do risco mais alto.

Uma série de cálculos é realizada para determinar os requisitos do sistema, como a quantidade necessária de LGE, tamanho e tipo do tanque diafragma, tipo e tamanho do proporcionador, tamanho e quantidade dos geradores de espuma, fluxo de descarga e tempo mínimo de operação.

Estes cálculos se baseiam na determinação de certas variáveis, tais como: tipo de risco, tipo de construção do prédio, existência de sistema de sprinklers, grau de encolhimento normal da espuma, vazamento potencial de espuma (aberturas do ambiente do risco), se será usado ar externo ou interno para os geradores para expandir a espuma , etc. O ar externo deve ser utilizado, preferencialmente, a menos que estudos indiquem a possibilidade de utilizar o ar interno com sucesso (Referência NFPA-11 parágrafo 6.9.1)

Disto decorrem valores que são considerados no cálculo e aplicação, como, por exemplo: o tempo de retenção, para saturação da área atingida, é de 60 minutos para uma área sem sprinklers e de 30 minutos para uma área com sprinklers. Depois deste tempo a área é aberta para deixar a espuma expandida se dissolver.


Aqui apresentamos a descri√ß√£o de um teste em escala integral de combate a fogo em risco tipo A e B com um Sistema de Espuma de Alta Expans√£o realizado no Centro de Tecnologia de Fogo da ANSUL em condi√ß√Ķes reais e totalmente monitorado para permitir a avalia√ß√£o dos resultados.

O objeto de teste foi uma prateleira fornecida pelo cliente com 17 p√©s (~ 5,2 m) de altura montada dentro de um gigantesco laborat√≥rio. Na prateleira foram colocados produtos que o cliente normalmente armazena tais como embalagens de bombonas de pl√°stico em caixas de cartolina e tambores com um total de 7.200 gal√Ķes (~ 27.255 litros) de √°lcool mineral, representando tanto risco classe A como classe B.

Conforme os c√°lculos feitos foram usados dois geradores de espuma de alta expans√£o com uma descarga total de 35.000 p√©s c√ļbicos / min (~ 991 m3 / mim) cada, baseada numa press√£o de entrada de √°gua de 75 psi (~ 5,1 bar) que usam ar externo para gerar espuma.

O objetivo era atingir a inundação total da área de risco em 2 (dois) minutos. Devido ao fato do risco envolver combustíveis este prazo é um minuto menor do que o previsto em Norma.

Os materiais inflam√°veis foram incendiados e deixados queimar por 100 (cem) segundos antes do sistema de combate ser ativado. Este prazo √© muito maior do que o prazo normal de rea√ß√£o dos sistemas de detec√ß√£o usuais, bem como do que o tempo correspondente de atua√ß√£o do sistema de combate. Mas, isto foi feito para tornar as condi√ß√Ķes do teste ainda mais dif√≠ceis e com isto validar mais ainda seu resultado.

Poucos segundos depois de acionado, o sistema começou a descarregar espuma de alta expansão em grande quantidade. Em 15 (quinze) segundos a manta de espuma atingiu a área, envolvendo-a e evitando que o fogo se espalhasse.

Em aproximadamente 3 (três) minutos a espuma atingiu o nível de projeto contendo o fogo, e em aproximadamente 8 (oito) minutos o prédio de teste foi totalmente inundado de espuma de alta expansão a um nível de 50 pés (~ 15,24 m).

Seguiu-se o tempo de retenção da espuma como descrito anteriormente, para que houvesse oportunidade para o agente extintor agir plenamente, depois do que a área foi aberta para que a espuma pudesse se dissipar.

Na seq√ľ√™ncia foi feita uma verifica√ß√£o detalhada do estoque remanescente e foi verificado que um ter√ßo das bombonas de pl√°stico com combust√≠vel estavam salvas. Conseguir salvar qualquer produto com um fogo desta intensidade j√° √© uma grande e significativa conquista.

Mas, o sucesso chave deste teste foi que o fogo foi contido imediatamente e que a espuma de alta expansão impediu que o fogo se alastrasse além da prateleira atingida para outras áreas do campo de provas.

O Sistema de Espuma de Alta Expans√£o empregou somente 65 gal√Ķes (~ 246 litros) de LGE e 2300 gal√Ķes (~ 8700 litros) de √°gua em oito minutos de descarga cont√≠nua.

O resultado do teste foi considerado como sendo plenamente bem sucedido por todos os envolvidos, tanto o cliente como o fornecedor, no caso ANSUL.


O cap√≠tulo 6 da NFPA 11 cobre a aplica√ß√£o local de espuma de alta expans√£o para hangares de avi√Ķes, √°reas de carregamento de g√°s liquefeito de petr√≥leo e outros riscos tridimensionais.

No caso de prote√ß√£o de hangares dos grupos 1 e 2 a NFPA 409 tamb√©m deve ser levada em considera√ß√£o por trazer requisitos espec√≠ficos para este tipo de risco. Instala√ß√Ķes militares t√™m seus requisitos pr√≥prios.

Nota explicativa: Classificação dos Hangares

A classificação ou "grupo" de hangar deve ser determinado de maneira a definir os requisitos de proteção do fogo necessários.

Grupo I: um hangar com ao menos uma das seguintes condi√ß√Ķes

a. uma porta de acesso de aeronaves com altura superior a 28 pés (~ 8,5 m)
b. uma √°rea √ļnica de fogo que ultrapasse 40.000 p√©s quadrados (~ 3.716 m2)
c. abriga um avião com uma cauda de altura superior a 28 pés (~ 8,5 m)
d. abriga avi√Ķes militares de import√Ęncia estrat√©gica conforme determina√ß√Ķes superiores.

Grupo II: um hangar que tenha as duas condi√ß√Ķes abaixo

a. uma porta de acesso de aeronaves com altura superior a 28 pés (~ 8,5 m)
b. uma √°rea √ļnica de fogo que n√£o ultrapasse 40.000 p√©s quadrados (~ 3.716 m2), mas que seja igual ou maior do que aquelas especificadas na NFPA 409, tabela 1-3.2.2 para tipos espec√≠ficos de constru√ß√£o

Grupo III: este hangar pode ser um a unidade individual auto-portante para uma unidade, uma fileira de hangares tendo uma parede estrutural e sistemas de cobertura comuns, albergando m√ļltiplas aeronaves, bem como portas para cada aeronave, ou um hangar capaz de abrigar m√ļltiplos avi√Ķes, tendo ambas as condi√ß√Ķes abaixo

  • uma porta de acesso de aeronaves de 28 p√©s (~ 8,5 m) ou menor
  • uma √ļnica √°rea de fogo at√© o m√°ximo permitido para o tipo espec√≠fico de constru√ß√£o conforme definido na NFPA 409 Tabela 1-3.2.3


Podemos citar o exemplo do hangar tipo 1 da Companhia Aérea Imperial Air Ltd. em Nevada, Estados Unidos.

O exemplo em questão é um hangar com 42.000 pés quadrados de área (~ 3.902 m2). De acordo com a NFPA 409 o sistema de espuma de alta expansão deve cobrir/inundar a área em questão até uma altura de 3 pés (~0,91 m) em um minuto. Também é exigido que o sistema seja capaz de prover solução de espuma para poder operar continuamente o sistema por um prazo adicional de 12 minutos. Um sistema de reserva igual ao principal, diretamente conectado a este, também é exigido pela NFPA 409.

Baseado nas dimens√Ķes do hangar foi calculado o volume de submerg√™ncia de 126.000 p√©s c√ļbicos (~3.568 m3) foi dimensionado.

A dura√ß√£o da descarga foi tomada com base na exist√™ncia de um sistema de sprinklers. Foi considerado o encolhimento normal da espuma, e o fator de 20% para a compensa√ß√£o da perda de espuma devido a vazamentos em portas, janelas e outras aberturas (este fator CL pode variar de 1,0 a 1,20). Com isto resultou um volume necess√°rio de espuma de 185.610 p√©s c√ļbicos por minuto (~ 5.256 m3 / min).

No caso havia a disponibilidade de √°gua √† press√£o de 75 psi (~ 5,2 bar) para cada gerador de espuma, que √© capaz de gerar 17.410 p√©s c√ļbicos por minuto (~ 493 m3 / min). Com isto resultou a necessidade de 11 geradores de espuma.

Assim foi poss√≠vel calcular a quantidade de LGE para suprir os 11 geradores de espuma por 12 minutos que foi de 605 gal√Ķes.
O fator 0,0275 representa a dosagem utilizada no LGE (2,75%).

Como h√° o requisito de um sistema de reserva, foram fornecidos dois tanques diafragma de 700 gal√Ķes (~2,65 m3) cada, equipados com proporcionadores de 8 polegadas (~ 20 cm).

A quantidade total de √°gua necess√°ria para alimentar os geradores de espuma, o sistema de sprinklers e o sistema de hidrantes (para combate manual) foi calculada em 2.565 gal√Ķes por minuto (~ 9,7 m3 / min).

Para dar um valor comparativo, um sistema de espuma de baixa expans√£o necessitaria de uma quantidade de √°gua de 6.840 gal√Ķes por minuto (~ 25,9 m3 / min).

Testes bem sucedidos aliados a custos de instala√ß√£o menores, podem explicar o motivo que levou a For√ßa A√©rea dos Estados Unidos a recomendar o uso de Sistemas de Espuma de Alta Expans√£o para aplica√ß√Ķes militares

A NFPA 11 provê também diretrizes quando espumas de média e alta expansão são aplicadas manualmente, seja usando geradores de espuma portáteis ou esguichos aspirados conectados a suprimentos de solução de espuma.

As caracter√≠sticas √ļnicas dos Sistemas de Alta Expans√£o de Espuma prov√™m a versatilidade para proteger v√°rios tipos de riscos, especialmente quando o risco √© tridimensional. Isto com vantagens de custo de instala√ß√£o, redu√ß√£o de consumo de √°gua e de impacto ambiental.

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