Sistema de espuma de aire comprimido

En la lucha contra incendios se utiliza un sistema de espuma de aire comprimido para lanzar espuma ignífuga con el fin de extinguir un incendio o proteger las zonas no quemadas.

Los componentes típicos incluyen una fuente de agua, una bomba centrífuga , tanques de concentrado de espuma, un sistema de dosificación de espuma por inyección directa en el lado de descarga de la bomba, una cámara o dispositivo de mezcla, un compresor de aire rotativo y sistemas de control para garantizar las mezclas correctas de concentrado, agua y aire.

Un sistema de espuma de aire comprimido se define como un sistema estándar de bombeo de agua con un punto de entrada donde se puede añadir aire comprimido a una solución de espuma para generar espuma extintora, la cual se distribuye a través de un monitor o boquilla. Este es uno de los diversos métodos utilizados para la generación de espuma en todo el mundo, incluyendo los eyectores en línea.

El objetivo de CAFS es atacar simultáneamente los tres lados del triángulo del fuego . La espuma cubre el combustible , reduciendo así su capacidad para encontrar oxígeno . Gracias a las propiedades tensioactivas de la espuma, la solución CAFS tiene una tensión superficial menor que el agua. Esto permite que la solución forme una fina capa sobre la superficie de cualquier combustible al que se aplique, facilitando así una rápida reducción del calor .

El término CAFS también puede referirse a cualquier extintor de agua a presión que esté cargado con espuma y presurizado con aire comprimido.

Algunos expertos creen que el CAFS no es más eficaz para extinguir incendios en interiores que el agua convencional y que, de hecho, puede ser perjudicial para los ataques en interiores. El funcionamiento del CAFS depende del aire, que forma parte del triángulo del fuego, y esto puede provocar un aumento en la intensidad del fuego, además de producir un exceso de vapor que podría poner en peligro a los bomberos. ^{[ 1 ]}

La idea de que el agua no es una herramienta perfecta para la extinción de incendios se ha señalado desde hace tiempo, como lo expresó W. E. Clark (1991): "El proceso de extinción de incendios con agua es engorroso y generalmente costoso... el costo de instalar tuberías de agua lo suficientemente grandes para el caudal requerido, la instalación y el mantenimiento de hidrantes , y la adquisición y el mantenimiento de bombas , mangueras y boquillas para los bomberos , hacen del agua un agente extintor bastante caro... el uso del agua difícilmente es la forma ideal de extinguir incendios... debe haber un método mejor por descubrir". (p. 75)

Liebson (1996) añade: «El agua es un agente extintor ineficiente. Requiere el uso de grandes cantidades, lo que conlleva costes tanto económicos como físicos. Estos costes recaen sobre el bombero y la comunidad». (p. 5)

El uso de aditivos espumantes en el agua para la extinción de incendios se remonta a una patente inglesa de 1877 para un método de producción de espuma química (Liebson, 1991, p. xi). La Marina Real experimentó con agentes espumados mediante aire comprimido en la década de 1930 (Darley, 1994) y la Armada de los Estados Unidos utilizaba sistemas de espuma de aire comprimido (CAFS) en la década de 1940 para incendios de líquidos inflamables. En la década de 1960, los lavaderos de autos de autoservicio utilizaban CAFS con mangueras y boquillas de baja presión y pequeño diámetro, que suministraban aproximadamente 4 galones estadounidenses (15 L) por minuto de solución y 4 pies cúbicos (0,11 m³ ⁾ por minuto de aire comprimido, con un alcance de boquilla de aproximadamente 40 pies (12 m) (Rochna y Schlobohm, 1992).   

A mediados de la década de 1970, Mark Cummins, mientras trabajaba para el Servicio Forestal de Texas, desarrolló un sistema de expansión de agua conocido como Texas Snow Job. El Sr. Cummins inventó el CAFS y obtuvo la patente estadounidense n.° 4318443 en 1982. Este innovador sistema CAFS de Clase A utilizaba detergentes para lavavajillas o un derivado de jabón de pino , fácilmente disponible como residuo de las industrias papeleras locales , como agente espumante mezclado en una proporción de 8 a 9 partes de agente por 91 a 92 partes de agua, con un caudal de hasta 30 galones estadounidenses (110 litros) por minuto. La duración estaba limitada por el uso de cilindros de aire comprimido en lugar de compresores (la patente estadounidense y extranjera otorgada a Mark Cummins también incluía todo tipo de compresores de aire y generadores de gas inerte). A mediados de la década de 1980, la investigación realizada por la Oficina de Administración de Tierras de los Estados Unidos, en colaboración con Mark Cummins, dio lugar a características de diseño modernas para compresores de aire rotativos, bombas centrífugas y sistemas de dosificación de espuma por inyección directa (Fornell, 1991; IFSTA, 1966). Los sistemas CAFS captaron la atención nacional en 1988 durante los incendios forestales del Parque Nacional de Yellowstone, cuando el hotel Old Faithful Inn, de cuatro pisos, fue protegido con éxito cubriéndolo con espuma de aire comprimido (Darley, 1994).   

En la primavera de 1994, Troy Carothers condujo un vehículo de demostración de espuma de aire comprimido fabricado por WS Darley & Co. de costa a costa en Norteamérica . El objetivo era dar a conocer el sistema CAFS y mostrar esta tecnología relativamente nueva a los servicios de bomberos de Estados Unidos y Canadá . Muchos años antes, Darley Co. se había asociado con Cummins para el vehículo de demostración WEPS (sistema de bombeo de expansión de agua). El vehículo de demostración de Darley de 1994 fue operado por Troy Carothers, quien participó en el diseño y ensamblaje inicial del producto Darley AutoCAFS. Actualmente, Carothers es el gerente de Darley AutoCAFS y supervisa todos los aspectos del desarrollo de CAFS para Darley Co. Este concepto de vehículo de demostración se ha mantenido anualmente desde 1994.

CAFS puede proporcionar una gama de consistencias de espuma útiles, etiquetadas desde el tipo 1 (muy seca) hasta el tipo 5 (húmeda), que se controlan mediante la relación aire-solución y, en menor medida, por el porcentaje de concentrado-agua. Las espumas de tipo 1 y 2 tienen tiempos de drenaje prolongados, lo que significa que las burbujas no estallan y liberan su agua rápidamente, y una larga duración. Las espumas húmedas, como las de tipo 4 y 5, drenan más rápidamente en presencia de calor .

Una de las principales ventajas de utilizar CAFS es su capacidad única para producir una amplia gama de calidades o tipos de espuma, lo que permite ofrecer la respuesta más adecuada a cada situación de incendio. Esto brinda al oficial de bomberos la ventaja de poder personalizar el tipo de espuma más apropiado para el uso táctico y el problema de incendio en cuestión .

Tras probar una espuma seca de tipo 2 en diversas situaciones, Johnny Murdock señala: «El consenso emergente es que las espumas más secas (tipo II; quizás tipo I) deberían usarse para suprimir vapores, proteger estructuras no quemadas, construir cortafuegos forestales que involucren combustibles no quemados;… y que la extinción de incendios estructurales requiere una espuma más húmeda (tipo IV o tipo V); y que tanto la extinción de incendios estructurales como la de incendios forestales requieren espuma de tipo V».

Para la extinción de incendios estructurales con espuma de aire comprimido, Dominic Colletti recomienda utilizar una proporción de aire a solución de espuma ^de 0,014 m³ por minuto a 3,8 L por minuto, con una proporción de espuma de clase A del 0,5 %. Esto produciría caudales, desde una manguera típica de 4,4 cm (1-3/4"), de 450 L por minuto de solución de espuma y 1,7 m³ por minuto de aire comprimido . Esta proporción de aire a solución de espuma produce una espuma húmeda de rápido drenaje que extingue rápidamente las llamas y reduce la temperatura del compartimento incendiado. Esta proporción también permite un caudal relativo mayor de solución de espuma ( ^líquida ) para ayudar a mantener los niveles más altos de seguridad para los bomberos. (Manual de Sistemas de Espuma de Aire Comprimido, Colletti, 2005).          

Si bien las afirmaciones de Colletti sobre los caudales no cuentan con el consenso de muchos expertos del sector, como se demostró en el simposio CAFS celebrado en Rosenberg, Texas, en febrero de 2007, un panel coincidió en que un caudal de 3,8 L ( 1 galón estadounidense ) por minuto de solución de espuma, junto con ^0,028 m³ ( 1 pie cúbico ) por minuto de aire, produce la capa más eficaz. Asimismo, se acordó que la combinación máxima de caudal de aire y solución de espuma que sale de una tubería de 1-3/4" bajo presiones normales de bomba de 100-125 PSI no puede superar físicamente un total de 140-150. En otras palabras, el caudal simultáneo de 2,0 m³ (70 pies cúbicos ⁾ por minuto de aire y 260 L (70 galones estadounidenses ) por minuto de agua se aproxima al límite máximo de capacidad de la manguera de ese diámetro (1,75 pulgadas). (Simposio CAFS de Texas, febrero de 2007)             

Los extintores de agua a presión de aire (APW) se suelen convertir en extintores CAFS improvisados ​​perforando dos orificios de 1/8 a 1/16 de pulgada en el tubo de aspiración por encima de la línea de agua. A continuación, se llena la unidad con 1,5 galones estadounidenses (5,7 L) de agua y se añade espuma de clase A, AFFF , FFFP o detergente comercial al agua en una proporción del 1 % para incendios de clase A y del 3 % al 6 % para incendios de clase B. Normalmente, se corta la punta de la boquilla de aplicación de orificio liso para permitir que la espuma se expanda correctamente. Mantener la boquilla dará como resultado una espuma más húmeda pero con mayor alcance. Cortar la boquilla dará como resultado una espuma seca y expandida, pero con menor alcance que la boquilla de agua estándar. Los extintores CAFS también pueden equiparse con aspiradores de aire, comúnmente utilizados en extintores de espuma AFFF y FFFP, lo que dará como resultado una espuma más expandida, pero con menor resistencia al calor que la espuma no aspirada, que no rompe las burbujas. 

El 17 de diciembre de 2005, dos bomberos de Tubinga, Alemania, fallecieron dentro de un edificio en llamas cuando una de las mangueras reventó, dejándolos sin agente extintor. En la reconstrucción posterior de la tragedia, los expertos se sorprendieron al descubrir que las mangueras rellenas con espuma CAFS son más propensas a reventar con el calor, ya que la espuma no logra enfriarlas lo suficiente. ^{[ 2 ]}

Todos los tipos de mangueras contra incendios son susceptibles a roturas, las cuales pueden causar lesiones e incluso la muerte de los bomberos. Se requieren pruebas hidrostáticas anuales para garantizar que las mangueras puedan soportar presiones estáticas durante un período de tiempo determinado. Las pruebas de resistencia térmica a altas temperaturas internas no forman parte de los criterios de prueba y deben considerarse como evidencia anecdótica en incendios donde se produce una falla en la manguera. Gerald Hughes, Jefe de Batallón (retirado), Departamento de Bomberos de Chicago

• Informe técnico 98: Sistemas de espuma de aire comprimido en condiciones de personal limitado — Administración de Incendios de los Estados Unidos , Departamento de Seguridad Nacional , Gobierno de los Estados Unidos
• Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) - Forschungsstelle für Brandschutztechnik: Informes de investigación n° 140, n° 150 — [ver también la presentación: https://www.ffb.kit.edu/download/DLS2003.pdf ]
• Centro de Investigación Cooperativa sobre Incendios Forestales de Australia - Uso de CAF para incendios de pastizales (ACT RFS)