A PATRA CONFERINŢĂ A HIDROENERGETICIENILOR DIN ROMÂNIA,

Dorin Pavel

UTILIZAREA INSTALAŢIILOR FIXE, SEMIFIXE ŞI MOBILE NECESARE OBŢINERII SPRAY-ULUI DE APĂ

Dragoş-Iulian PAVEL1,Aurelian CONSTANTINESCU2

Abstract: This article presents some types of instalations(fix, semifix and mobile) necessary to obtain the water sprays because the actual tendency is to consume as lesser water as possible and with a maximal effect.The evolution of these instalations is permanent trying to obtain more and more performant systems. Rezumat: Se menţionează faptul că pulverizarea apei, în comparaţie cu jetul compact se realizează în scopul creşterii raportului dintre suprafaţa exterioară a picăturilor şi masa lor, pentru a se obţine un contact mai bun între apă şi mediul ambiant în zona focarului şi pentru intensificarea transferului de căldură. Astfel, rezultă o stingere mai rapidă a incendiului.

1. INSTALAŢII FIXE NECESARE OBŢINERII SPRAY-ULUI DE APĂ

1.1 Instalaţii fixe pentru obţinerea apei pulverizate Instalaţiile fixe cu apă pulverizată se prevăd conform prescripţiilor tehnice în

vigoare pentru:

• Protejarea obiectelor împotriva radiaţiei termice;

• Stingerea incendiilor de materiale combustibile solide, precum şi lichide

combustibile;

• Prevenirea formării unor amestecuri explozibile în spaţii închise(reducerea

evaporării prin răcirea suprafeţelor rezervoarelor cu fluide combustibile) sau în spaţii

deschise etc.

Instalaţiile de pulverizare a apei necesită presiuni mari de lucru, 50-70 mH2O, cu

excepţia unor cap3ete de pulverizatoare perfecţionate care pot produce o pulverizare

1 Academia de Poliţie “AL.I.CUZA” Facultatea de Pompieri-Lt.prep.univ.drd.ing 2 Şcoala de Subofiţeri de Pompieri şi Protecţie Civilă “Pavel Zăgănescu” Boldeşti-Lt.drd.ing

acceptabilă a apei pentru numeroase utilizări în domeniul civil sau industrial, la presiuni

relativ scăzute de circa 30-50 mH2O.

Apa utilizată în instalaţiile fixe cu apă pulverizată trebuie să nu conţină particule

în suspensie care să prezinte pericol de înfundare a duzelor. Instalaţiile fixe de apă

pulverizată se realizează în circuite şi sectoare; un circuit se constituie astfel încât

debitul să nu depăşească 50 l/s şi să fie acţionat dintr-o singură vană de acţionare. Un

sector se compune din mai multe circuite fără a depăşi debitul de 200 l/s.În Fig. 1 se

reprezintă schemele de principiu pentru instalaţia de stins incendiile cu apă pulverizată:

Fig. 1 Instalaţie de apă pulverizată

a) instalaţie cu un circuit; b) instalaţie cu mai multe circuite; c) instalaţie cu mai multe sectoare.

Legendă:

1. sursa de alimentare cu apă;

2. vană de secţionare;

3. racord la sursa de alimentare cu apă;

4. vană de acţionare;

5. distribuitor;

6. robinet de golire;

7. compartiment de incendiu protejat;

8. racord cu robinet de închidere şi clapetă de reţinere pentru pompe mobile

de incendiu;

9. racord de aer comprimat;

10. aparat pentru măsurarea presiunii

Instalaţiile fixe de apă pulverizată se prevăd, de regulă, cu acţionare manuală,

atunci când aceasta este posibil în max. 5 min de la izbucnirea incendiului. Acţionarea

automată a instalaţiilor de apă pulverizată se prevede la clădiri şi spaţii în care nu se

desfăşoară o activitate permanentă, incendiul nu poate fi uşor observat sau detectat,

precum şi atunci când, datorită pericolului de incendiu sau cerinţelor de securitate a

oamenilor şi bunurilor, este necesară o intervenţie imediată. Punerea în funcţiune

automată a instalaţiilor fixe cu apă pulverizată trebuie să se realizeze în timp de max.40s

de la detectarea incendiului.

În Fig. 2 se prezintă mai multe tipuri de capete de pulverizare:

Fig. 2 Tipuri constructive de capete de pulverizare

1.2 Sisteme de stingere cu ceaţă de apă Apa sub formă de ceaţă are capacitatea de a stinge incendiile unde se degajă o

mare putere calorifică: incendii de lichide inflamabile, gaze (hidrocarburi, solvenţi), de

echipamente electronice, cabluri, lemn, hârtie.

Este cel mai simplu şi ieftin sistem de stingere, utilizând o mică cantitate de apă.

Domeniile de utilizare sunt multiple:

Depozite de lichide inflamabile;

Posturi trafo;

Rezervoare cu gaz;

Galerii de cabluri etc.

1.2.1 Configuraţia unei instalaţii fixe de stingere cu ceaţă de apă

Instalaţia de stingere cu ceaţă este asociată cu un sistem de detectare a incendiilor

care acţionează electric deschiderea electrovanelor, precum şi cu o centrală de

semnalizare a incendiilor.

Fig. 3 Instalaţia de stingere cu ceaţă

Legendă:

1. vana (poziţia „închis”); 6. buton manual de alarmare cu membrană deformabilă;

2. vana (poziţia „deschis”); 7. centrala de detectare; 3. duza de refulare a apei; 8. electrovană; 4. detector; 9. sistem de alarmare optică; 5. sistem de alarmare sonoră amplasat în spaţiul protejat;

10. conexiunea la instalaţia de apă.

Regimurile de funcţionare ale instalaţiei sunt: automat şi manual.

Duzele de refulare sunt plasate pe conducte ce derivă din reţelele de distribuţie.Ele

generează o ceaţă de apă pulverizată fin, conic şi direcţional, la care dimensiunea

picăturilor este de ordinul a 20 până la 200 microni. Geometria specială a acestor duze

permite utilizarea lor la presiune joasă, fără a necesita un agent de presurizare, ceea ce

duce la o simplificare a instalaţiei în raport cu sistemele de înaltă presiune şi la un preţ

mai redus.

Datorită faptului că duzele pot fi înfundate de eventualele impurităţi din apă este

necesară filtrarea apei, înlăturând particulele cu dimensiuni mai mari de 500µm înainte

de punerea în funcţiune.

În Fig. 4 se prezintă un tip de duză de refulare:

Fig. 4 Duză de refulare ceaţă

2. INSTALAŢII SEMIFIXE NECESARE OBŢINERII SPRAY-ULUI DE APĂ

2.1 Dispozitive de producere a apei pulverizate din componenţa autospecialelor

de intervenţie Ţinând seama de aspectele teoretice ce promovează conceptul utilizării apei

pulverizate în stingerea incendiilor şi de faptul ca reţeaua stradală de hidranţi în

majoritatea oraşelor ţării nu este bine concepută, în anul 2002 a fost introdusă în

exploatarea pompierilor militari următoarea autospecială de intervenţie:

2.1.1 Autospeciala medie de intervenţie la incendii

Această maşină ce a fost dotată cu o pompă ce poate realiza două etaje de

presiune, fapt ce permite obţinerea jetului pulverizat în condiţii bune şi sigure din punct

de vedere al manevrării pistolului de refulare.

Prin pulverizarea apei s-a redus cantitatea de apă utilizată la stingere, fapt ce a

condus la reducerea pagubelor materiale colaterale rezultate în urma intervenţiilor,

cunoscut fiind faptul că în cazul unui incendiu la un apartament dispus la unul din

etajele superioare ale unui imobil se degradau prin inundare toate apartamentele aflate

sub cel afectat.

Dacă s-ar putea utiliza 100% din căldura specifică de evaporarea a apei pentru a

stinge un incendiu de nivel mediu, atunci ar fi fost necesari numai 240 l de apă.

Ca atare, toate autospecialele de intervenţie care intră în dotarea subunităţilor

IGSU sunt prevăzute cu posibilitatea obţinerii apei pulverizate de bună calitate, aşa cum

este şi cazul ultimei achiziţii şi anume autospeciala de capacitate mărită TLF 22/50-5

Iveco-Magirus(Fig. 5):

Fig. 5 Autospeciala de capacitate mărită TLF 22/50-5 Iveco-Magirus

Autospeciala medie de intervenţie la incendii este prima autospecială prevăzută cu

o pompă cu două etaje de presiune de tip DUAL APSI 20/8-2 şi cu pompă de vid cu inel

de lichid de tip T 2009(Fig. 6):

Fig. 6 Autospeciala medie de intervenţie la incendii.

Panoul de comandă, pistol de refulare, intervenţie la stingere cu apă pulverizată

Ea are următoarele caracteristici:

Capacităţi

apă 1750 l

spumant 120 l.

rezervor de combustibil 140 l

Caracteristici funcţionale ale instalaţiei speciale

debitul pompei centrifuge la joasă presiune (8 bari) 2266 l/min.

debitul pompei centrifuge la înaltă presiune(40 bari) 250 l/min.

presiunea maximă realizată de pompă la joasă presiune (JP) 16 bari

presiunea maximă realizată de pompă la înaltă presiune (ÎP) 60 bari

3. INSTALAŢII MOBILE NECESARE OBŢINERII SPRAY-ULUI DE APĂ

3.1 Instalaţii mobile de producere a apei pulverizate

3.1.1 Dispozitiv portabil de stingere cu apă pulverizată (HiPress)

Domeniile de utilizare ale dispozitivului de stingere cu apă pulverizată sunt:

- Incendii de apartamente;

- Incendii la autovehicule aflate în parcări sau implicate în accidente rutiere;

- Incendii de gaze sau butelii presurizate cu substanţe inflamabile etc.

Multe dintre intervenţiile pompierilor sunt la incendiile de mică anvergură

(autoturisme, apartamente, etc). Procedurile de stingere utilizate până în prezent implică

o cantitate mare de echipament, personal şi substanţe de stingere, care de cele mai multe

ori produc pagube mai mari decât incendiul propriu-zis.

Aceste probleme au fost, în parte, rezolvate prin utilizarea dispozitivului portabil

de stingere a incendiilor cu apă pulverizată la înaltă presiune HiPress. Utilizarea unei

cantităţi mici de apă sau altă substanţă de stingere (apă aditivată, spumant, etc.), o

singură persoană care acţionează dispozitivul şi eficienţa mărită la stingere sunt

principalele avantaje ale utilizării acestui dispozitiv.

Principiul de stingere este extrem de simplu. Prin ejectarea agentului de stingere

la presiune înaltă, lichidul este vaporizat în picături foarte fine de apă, de ordinul a 100-

150 microni. Astfel puterea de acoperire a flăcărilor este mare, absorbţia căldurii

făcându-se cu o cantitate apreciabil mai mică de apă. Apa din butelie este antrenată prin

intermediul aerului presurizat într-o butelie la 200 sau 300 bari.

Principiul de funcţionare al aparatului este prezentat în Fig. 7:

Fig. 7 Principiul de funcţionare al dispozitivului de stingere cu apă pulverizată

Elementele componente ale dispozitivului, precum şi schema detaliată a acestuia

sunt prezentate în Fig. 8:

Fig. 8 Elementele componente ale dispozitivului portabil cu apă pulverizată

Legendă:

1 – mâner de purtare; 2 – disc de siguranţă; 3 – valvă de descărcare (supapă de presiune); 4 –

capac; 5 – aer comprimat (încărcătură de propulsie); 6 – învelitoare; 7 – ştuţ tubular de

racordare, pentru umplere; 8 – indicator de presiune pentru butelia cu aer comprimat; 9 - agent

stingător; 10 – rezervor de presiune cu volum de umplere de 6 sau 10 litri, reîncărcarea se face

în 60 s, timpul de reacţie 33 sau 20 s; 11 – conductă de alimentare; 12 – dispozitiv de fixare a

buteliei; 13 – butelie de aer comprimat de 2l/200 bar sau 2l/300 bar (poate fi umplută prin

intermediul unei alte butelii în cascadă); 14 – suport de protecţie; 15 – mufă de conectare

rapidă; 16 – robinet; 17 – valvă de sens; 18 – furtun de presiune (debitul substanţei de stingere

10,9 sau 31 l/min); 19 – pistol de refulare de înaltă presiune (presiunea de funcţionare 24 bar

sau 31 bar, bătaia jetului 10m sau 12m).

Pentru a îmbunătăţi şi mai mult capacitatea de stingere, în butelie se pot adăuga

diverşi aditivi care fac posibilă stingerea incendiilor de lichide combustibile.

Formele jeturilor obţinute prin utilizarea dispozitivului portabil de stingere cu apă

pulverizată(Hi Press) sunt prezentate în Fig. 9:

a. Jet compact b.jet pulverizat

Fig. 9 Formele jeturilor

3.1.2 Tehnologia IFEX

Tehnologia stingerii incendiilor prin impuls (IFEX) a adus o schimbare în

domeniul luptei împotriva incendiilor. Modul de funcţionare (Fig. 10) este relativ uşor

de explicat: sistemul descarcă agentul de stingere în interval de milisecunde cu viteză

foarte mare direct în focar.

Fig. 10 Mod de funcţionare IFEX

Viteza mare de descărcare se datorează presiunii de 25 bar din camera de presiune;

agentul de stingere (de obicei apa) este presurizat la 6 bar în camera de apă. Încărcătura

este azvârlită datorită unei valve cu deschidere rapidă aflată între cele două camere,

valvă ce se deschide pentru doar 0,02 secunde.

Rezistenţa aerului acţionează asupra jetului de apă spărgând picăturile de la 700

μm la 100 μm (Fig. 11). Astfel suprafaţa de răcire a unui litru de apă creşte de la cea

normală de 5,8 m2 la 60 m2 şi temperatura poate fi redusă, în spaţii închise, de la

1000oC la 40oC în câteva secunde.În figura de mai jos se prezintă comparaţia între

picăturile de apă din jetul realizat de IFEX şi o ţeavă cu ajutaj pulverizator.

Fig. 11 Comparaţie între picăturile de apă

din jetul realizat de IFEX şi o ţeavă cu ajutaj pulverizator Acest sistem este capabil să folosească mai multe tipuri de agenţi de stingere:

substanţe chimice uscate, agenţi spumanţi, apă sărată, chiar nisip uscat sau ciment

pentru stingerea incendiilor de metale. Totuşi, în realitate se folosesc mai mult apa si

aerul, fiindcă sunt cei mai ieftini şi mai la îndemână agenţi.

Unitatea portabilă IFEX (Fig. 12) este compusă dintr-o butelie de oţel de 13 litri

cu agent de stingere, o butelie de aer presurizat de 2 litri şi un regulator de presiune cu 2

ieşiri ce furnizează aer cu presiune atât buteliei cu agent de stingere cât şi tunului

portabil. Acestea se montează pe un harnaşament rezistent la foc şi pe o placă metalică

ca suport ce poate susţine butelia de aer pentru aparatul de respirat, ataşată pentru

protecţia căilor respiratorii ale servantului ce utilizează acest echipament.

Fig. 12 Unitatea portabilă IFEX

Picătură de apă în cazul ţevii cu ajutaj pulverizator

Picătură de apă în cazul IFEX

Tunul IFEX (Fig. 13, 14) este piesa cea mai importantă în această tehnologie. Se

compune dintr-o cameră de putere, o valvă cu deschidere rapidă, un mâner cu trăgaci şi

o cameră pentru agentul de stingere. Când valva se deschide aerul comprimat forţează

ieşirea pe ţeavă a agentului de stingere cu o viteză foarte mare în câteva milisecunde.

Fig. 13 Tunul IFEX

Caracteristicile tunului de la IFEX sunt următoarele:

valva rapidă/piston aluminiu F52/titan

mâner pistol şi trăgaci aluminiu turnat

diafragma gurii ţevii cauciuc special

min/max agent eliberat 0,25/1 litru

distanţă maximă de aruncare 16 metri

presiune de lucru/testare 35/40 bar

viteza la gura ţevii 120 m/s

timp deschidere si închidere a

valvei

20 milisecunde

Fig. 14 Tunul IFEX montat în dispozit

4.CONCLUZII

În practică, este important să se aleagă, în funcţie de tipurile probabile de focar,

acele dispozitive de pulverizare a apei, care produc un diametru mediu al picăturilor ce

vor avea durata de viaţă necesară pentru ca acestea să ajungă şi să se evapore chiar în

zona de ardere,astfel încât să fie lichidate incendiile;

Se caută adoptarea instalaţiilor de limitare şi stingere a incendiilor cu apă

pulverizată în situaţiile în care rezervele de apă sunt limitate, când alimentarea cu apă se

face în condiţii anevoioase, când nu pot fi asigurate rezervele intangibile de apă

necesare pe tot timpul teoretic de funcţionare, precum şi în situaţiile în care utilizarea

apei sub formă de jeturi compacte nu poate fi folosită la stingere, datorită naturii şi

conţinutului substanţelor şi materialelor combustibile;

Trebuie să se ţină seama de faptul că reţeaua de hidranţi exteriori de incendiu la

nivelul oraşelor este slab dezvoltată sau chiar inexistentă în alte locuri (comune sau

sate), de multe ori pompierii s-au confruntat cu imposibilitatea realimentării

autospecialelor în cazul intervenţiilor de durată;

Deci, se pune tot mai des problema proiectării unor sisteme de pulverizare a apei

pentru a se reduce consumul specific de apă şi a nu se mai ajunge la situaţii în care se

rămâne fără apă la intervenţie sau să fie necesară realimentarea autospecialelor.

5.BIBLIOGRAFIE

[1]Enciu V.,Constantin A.- Utilizarea jeturilor de apă pulverizată în stingerea incendiilor, Proiect de Diplomă, Facultatea de Pompieri, Bucureşti, 2005; [2]Enciu V.,Pavel D.- Utilizarea apei pulverizate în stingerea incendiilor, Calitatea materialelor, construcţiilor şi instalaţiilor-Cerinţă Esenţiala de protecţie la foc, Conferinţă cu participare internaţională , Editura Politehnica, Timişoara, noiembrie 2004,pag.88-98; [3]Pavel D.-Referatul nr.1din cadrul tezei de doctorat:Metode şi instalaţii de stingere a incendiilor cu ajutorul apei, Universitatea Politehnica Bucureşti, Facultatea de Energetică, decembrie- 2004.