🫧 Tema 11: Espumas: espumógenos, proporcionadores y cálculos

Consorcio para la Prevención y Extinción de Incendios de la Diputación de Badajoz (CPEI) · Conductor/a Bombero/a

Resumen

La espuma es el principal agente extintor para líquidos inflamables (fuegos de clase B) y el tema se apoya en los manuales públicos del CEIS Guadalajara: Manual de incendios, partes 1 «Teoría del fuego» y 5 «Incendios industriales»; Manual de equipos operativos, cap. 4 «Equipos y herramientas de extinción»; y Manual de riesgos tecnológicos, parte 7 «NRBQ», para los cálculos de consumo. Para las instalaciones fijas, el RD 513/2017 (anexo I, sección 1.ª, ap. 9). Tres palabras que no hay que confundir: espumógeno (agente emulsor, concentrado líquido tensoactivo que reduce la tensión superficial), espumante (mezcla de espumógeno y agua) y espuma (mezcla de espumante y aire, un aglomerado estable de burbujas más ligero que el más ligero de los líquidos inflamables). Las espumas químicas están en desuso; hoy se trabaja con espumas físicas, obtenidas mezclando mecánicamente espumógeno, agua y aire.

Características y mecanismos. La espuma apaga sobre todo por sofocación (separa el combustible del oxígeno e impide que salgan vapores; la de alta expansión llega a desplazar todo el aire del recinto) y, como lleva agua (más del 95 % en su composición), también enfría. Una buena espuma tiene cohesión, estabilidad (retención del agua, que se mide por el tiempo de drenaje), fluidez, resistencia al calor, a la contaminación por el combustible y a los líquidos polares, y toxicidad nula o muy ligera. Limitaciones: conduce la electricidad (más cuanto menor es la expansión), la descomponen algunos polvos extintores y no deben mezclarse espumógenos de tipos distintos. El coeficiente o radio de expansión es la relación entre el volumen de espuma obtenido y el volumen de espumante que la produce; según la UNE-EN 1568, baja expansión por debajo de 20, media de 20 a 200 y alta por encima de 200 (el manual recoge también la escala de la UNE 23603: baja de 3 a 30, media de 30 a 250 y alta de 250 a 1.000).

Clases de espumógenos. Por su naturaleza: proteínicos (hidrólisis de proteínas animales, baratos y de capa estable y resistente al calor, pero incompatibles con el polvo químico seco y con los disolventes polares; hoy en desuso), fluoroproteínicos o FFFP (con aditivos fluorados, compatibles con el polvo), sintéticos (detergentes; los de alta expansión), fluorosintéticos, AFFF (forman una película acuosa que se extiende rápidamente sobre el hidrocarburo; no valen para polares) y AFFF-AR o antialcohol (llevan polímeros que crean una capa física frente a los líquidos polares). Por su función: para hidrocarburos, para polares y polivalentes. Los de clase A reducen la tensión superficial del agua para que moje y penetre en combustibles sólidos; los de clase B son para líquidos. Concentraciones típicas del 1 %, 3 % o 6 %; el manual de NRBQ da como habitual el 3 % en hidrocarburos y el 6 % en alcoholes. Se regulan por la serie UNE-EN 1568 (partes 1 a 4).

Proporcionadores y dosificadores. El proporcionador o hidromezclador se intercala en la línea de mangueras y aspira el espumógeno del bidón por efecto Venturi: una boquilla estrecha (unos 8 mm) acelera el agua y crea depresión en la cámara de mezcla; tiene línea de succión (suele llevar racor Storz), válvula de retención para que no entre agua en el bidón y un mando que regula la dosificación entre el 0 % y el 6 %. Los más usados son el Z2 (200 l/min) y el Z4 (400 l/min). Su caudal debe coincidir con el de la lanza. Introducen una pérdida de carga del 35 % al 40 % de la presión de entrada, por eso se colocan justo antes del último tramo, cerca del punto de ataque; la presión máxima admisible en la entrada del modelo descrito es de 10 bar (por encima, una bola interior corta el paso). El Propak es un equipo portátil con depósito de 10 l y 45 l/min a 7 bar, que trabaja del 0,1 % al 1 % en fuegos de clase A y al 1, 3 o 6 % en hidrocarburos o polares.

Lanzas y generadores. Las lanzas de espuma dan entre 200 y 800 lpm a unos 7 bar, con alcances de 2 a 20 m. Las de baja expansión son las de mayor alcance y burbuja más pequeña; las de media expansión tienen menos alcance, más volumen de espuma y un manómetro con la zona de presión óptima. Cuanta más toma de aire tenga la lanza, mayor es su coeficiente de expansión. Los generadores de alta expansión son ventiladores movidos por la propia agua a presión (turbina o rueda Pelton) que soplan a través de una red metálica o de nylon rociada con espumante; pueden llevar un conducto de lona para llevar la espuma al foco y se alimentan con un proporcionador portátil (Z2 o Z4) o desde la bomba. El recinto a llenar debe tener una abertura de ventilación más alta que el nivel previsto de espuma y en el lado opuesto al de aplicación.

Instalaciones básicas y fijas. Según el manual de incendios industriales, la mezcla agua-espumógeno se consigue por premezcla (extintores o cisterna ya mezclada), proporcionador en línea, tanque a presión sin membrana, tanque de membrana (el agua aprieta una membrana llena de espumógeno), sistema de bombeo con sondas y válvulas de retorno, proporcionador de presión balanceada en línea, boquillas autoaspirantes en monitores y bombas hidráulicas de difusión volumétrica. En instalaciones fijas, el RD 513/2017 exige red de tuberías, tanque de almacenamiento de espumógeno, dosificador o proporcionador y boquillas de descarga, con diseño conforme a la UNE-EN 13565-2, componentes conforme a la UNE-EN 13565-1 y espumógenos conforme a la UNE-EN 1568. Aplicación: directa (violenta) o indirecta (suave, rebotando contra un respaldo); en líquidos polares siempre indirecta.

Cálculo de presiones. La presión ideal en punta de lanza de espuma va de 3,5 a 10 bar, sin pasar de 14; el manual pone como referencia que 7,5 bar en bomba dan 3,5 bar en lanza en un tendido normal (unos 4 bar de pérdida en la manguera). A eso hay que sumar la pérdida del proporcionador (35-40 % de su presión de entrada) y que la lanza trabaje a la presión que indica el fabricante, con el mismo caudal nominal que el proporcionador. La temperatura ideal del agua para mezclar va de 7 a 27 ºC, y un espumógeno frío es más viscoso y se dosifica peor.

Consumo, tasas y tiempos. Densidad o tasa de aplicación: litros de espumante (solución, no espuma expandida) por minuto y por metro cuadrado. Valor estándar que recoge el manual de NRBQ: 5 l/min·m² para hidrocarburos y 10 l/min·m² para polares; la NFPA, para vertidos sin dique, pide 6,5 l/min·m² con espumas proteínicas y fluoroproteínicas y 4,1 con AFFF o FFFP, con 15 minutos de descarga mínima, y seguir aplicando al menos 15 minutos más tras cubrir toda la superficie. Fórmulas: caudal de espumante = superficie × tasa; espumógeno = espumante × porcentaje; total = consumo por minuto × tiempo. Ejemplo del manual: 200 m² de gasoil × 5 = 1.000 l/min de espumante; al 3 %, 30 l/min de espumógeno, y 300 l en 10 minutos. Con 56 m² salen 280 l/min: una lanza de 400 o dos de 200. Regla de oro: no empezar a echar espuma sin tener el espumógeno necesario. Para alta expansión, la NFPA da R = (V/T) · Cn · CL (T de 2 a 8 minutos, CL = 1,15 por contracción, Cn de 1,0 a 1,2 por fugas), y el manual pide llenar el local hasta una capa de unos 60 cm por encima del incendio.

Otras sustancias que modifican el agua (Manual de incendios, parte 1, ap. 2.2.3): humectantes o «agua mojada» (bajan la tensión superficial para penetrar en sólidos), espesantes o viscosantes (aumentan la viscosidad para que el agua se adhiera, incluso en forma de gel), agua con boratos o lechada (forestales; el borato forma una costra vidriosa), modificadores de flujo (óxido de polietileno: cuatro litros en 23.000 litros de agua aumentan el flujo en manguera alrededor de un 70 %, porque reducen las pérdidas por turbulencia, que son el 90 % del total) y modificadores de densidad (la espuma, o un emulsificante que forma con la capa superior del combustible una emulsión que no arde).

Claves para el examen

• Espumógeno = concentrado; espumante = espumógeno + agua; espuma = espumante + aire.
• Coeficiente de expansión = volumen de espuma / volumen de espumante.
• UNE-EN 1568: baja < 20, media 20-200, alta > 200.
• La espuma apaga sobre todo por sofocación y, por su agua, también enfría; conduce la electricidad.
• AFFF: película acuosa, no vale para polares; AFFF-AR: con polímeros, para alcoholes.
• Proteínico: barato y estable, pero incompatible con polvo y con polares.
• Dosificación habitual: 3 % hidrocarburos, 6 % alcoholes.
• Proporcionador: efecto Venturi, regula del 0 al 6 %, pierde un 35-40 % de presión; Z2 = 200 l/min, Z4 = 400 l/min.
• El caudal de la lanza debe coincidir con el del proporcionador, que va justo antes del último tramo.
• Lanza de baja: más alcance y burbuja pequeña; de media: menos alcance, más volumen.
• Presión en punta de lanza de espuma: ideal 3,5-10 bar, máximo 14.
• Tasa estándar: 5 l/min·m² hidrocarburos y 10 l/min·m² polares; NFPA: 6,5 proteínica, 4,1 AFFF/FFFP, 15 min.
• Espumógeno = superficie × tasa × porcentaje × tiempo (200 m² × 5 × 3 % × 10 min = 300 l).
• Instalación fija de espuma: tuberías, tanque, dosificador y boquillas; diseño UNE-EN 13565-2.
• Modificador de flujo: óxido de polietileno (+70 % de caudal); humectante = «agua mojada».

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