CC BY
34
ml. bryg. mgr Bozenna PORYCKA st. kpt. mgr inz. Joanna RAKOWSKA
Zespol Laboratoriow Badan Chemicznych i Pozarowych CNBOP
WYZNACZANIE WLASCIWOSCI PIANOTWORCZYCH SRODKOW GASNICZYCH W ASPEKCIE WYKORZYSTANIA ICH W AKCJACH RATOWNICZO-GASNICZYCH ORAZ W GASNICACH PRZENOSNYCH
I PRZEW OZNY CH.
Streszczenie
W artykule przedstawiono wybrane metody badawcze pianotworczych srodkow gasniczych, jak rowniez omowiono zastosowanie uzyskanych wynikow badan w praktyce.
Summary
In the article were presented research methods of fire extinguishing foams, as well as obtained results in practice applications were discussed.
Wst^p
Nadrz^dn^. spraw^ dla jednostek ochrony przeciwpozarowej naszego kraju jest mozliwosc stosowania sprawdzonych, niezawodnych i skutecznych srodkow gasniczych -zarowno pian jak i proszkow.
Przydatny i skuteczny srodek gasniczy powinien posiadac odpowiednie wlasciwosci uzytkowe (cechy fizykochemiczne i gasnicze), ktore nie powinny ulegac pogorszeniu podczas okresu gwarancji (z reguly jest to pi^c lat). Srodek gasniczy o sprawdzonej jakosci zgodnej z obowi^zuj^cymi wymaganiami, odpowiednio zastosowany, ograniczy do minimum straty popozarowe dotycz^ce ludzi, maj^tku, jak i srodowiska naturalnego nie stwarzaj^c przy tym dodatkowego zagrozenia
Niezwykle wazne jest, aby srodki gasnicze byly odpowiednio dobrane do rodzaju materialu, ktory powinny ugasic szybko i skutecznie.
Sprawdzanie i kontrolowanie jakosci srodkow gasniczych dost?pnych na rynku pod k^tem ich przydatnosci podczas akcji gasniczych ma ogromny wplyw na efektywnosc dzialan gasniczych. Niniejszy artykul dotyczy wlasciwosci srodkow pianotworczych w aspekcie ich zastosowania w akcjach ratowniczo-gasniczych lub podr?cznym sprz?cie gasniczym.
Nadzor nad jakosci^ dopuszczanych wyrobow
Jakosc wyrobow dopuszczanych w naszym kraju sprawdzana jest poprzez m.in. badania wykonywane w Zespole Laboratoriow Badan Chemicznych i Pozarowych CNBOP (s^. podstaw^. do wydania Swiadectwa Dopuszczenia przez Jednostk? Certyfikuj^c^), podczas kontroli dopuszczen (produkty do badan pobierane s^. bezposrednio od producenta, z rynku lub od uzytkownikow), jak rowniez podczas badan mi?dzylaboratoryjnych i kontrolnych prowadzonych przez laboratorium na wyrobach, ktore mialy juz wyznaczane wlasciwosci. Kontrola dopuszczen jest narz?dziem jednostki dopuszczaj^cej sluz^cym do sprawdzania wyrobow dost?pnych na rynku polskim. W przypadku negatywnego wyniku badania w czasie kontroli dopuszczen swiadectwo dopuszczenia moze zostac cofni?te.
Badania mi?dzylaboratoryjne, jak i kontrolne, maj^. na celu potwierdzenie prawidlowosci uzyskanego wyniku, doskonalenie metod badawczych oraz ocen? zmian jakosciowych wyrobu w warunkach prawidlowego przechowywania. Prowadzenie badan kontrolnych pozwala na zachowanie wysokiego poziomu badan oraz umozliwia „wychwycenie” produktu
o zlej jakosci.
W przypadku jakichkolwiek zastrzezen b^dz w^tpliwosci co do jakosci produktu, uzytkownik moze zwrocic si? do CNBOP z prosb^. o sprawdzenie danego wyrobu.
Dzi?ki takiemu systemowi nadzoru nad jakosci^. wyrobow dopuszczanych do stosowania, ochrona przeciwpozarowa naszego kraju powinna otrzymywac tylko sprawdzone, niezawodne produkty.
Wprowadzanie nowych metod badawczych
W celu skutecznej oceny jakosci srodkow gasniczych laboratorium dokonuje dogl?bnej analizy przydatnosci metod opisanych w dokumentach normatywnych, w stosownej literaturze, przeprowadza eksperymenty i dopiero wprowadza metody.
Dzi?ki temu jednostki ratowniczo-gasnicze PSP mog^. stosowac odpowiednie, sprawdzone wyroby.
Metody badawcze stosowane w laboratorium s^. odpowiednie do rodzaju wykonywanych pomiarow i umozliwiaj^. uzyskiwanie wiarygodnych wynikow badan.
Metody s^. akredytowane przez Polskie Centrum Akredytacji
Badania i metody badawcze
Badania prowadzone s^. zarowno na nowych pianotworczych srodkach gasniczych, wprowadzanych na polski rynek, jak rowniez na takich, ktore s^. znane strazakom od wielu lat. Sprawdzane s^. ich wlasciwosci fizykochemiczne oraz parametry piany.
Ocenie podlegaj;} nastgpujqce parametry fizykochemiczne:
• pH,
• g?stosc,
• lepkosc,
• napi?cie powierzchniowe
• wspolczynnik rozplywania srodka pianotworczego,
• zawartosc osadu przed i po kondycjonowaniu temperaturowym (w temperaturze -30oC - jesli klient deklaruje i w temperaturze 60oC),
Oraz parametry piany:
• liczba spienienia,
• wartosc pi?ciominutowa piany,
• szybkosc wykraplania piany (wartosc 25% i wartosc 50% - polowkowej),
• czas gaszenia
• czas nawrotu palenia.
Badania lepkosci pseudoplastycznych pianotworczych srodkow gasniczych
(tzn. takich, ktorych lepkosc maleje ze wzrostem szybkosci scinania w stalej temperaturze).
Metoda oznaczania lepkosci pseudoplastycznych srodkow pianotworczych polecana w PN-EN 1568:2008 cz.1-4 zal. D a opisana w EN ISO 3219: 1994 jest przykladem na to, ze nie powinno si? wprowadzac metod badawczych polecanych w dokumentach normatywnych bez dogl?bnej analizy. W przeciwnym razie wi^ze si? to z niemalymi kosztami dodatkowymi.
W normie zaproponowano wiskozymetr z ukladem stozek-plytka, tymczasem jest on stosowany glownie do badania bardzo malych czy cennych probek. W przypadku
pianotworczych srodkow gasniczych zdecydowanie korzystniejsze jest zastosowanie metody cylindrycznej.
W stosowanych przez jednostki ratowniczo-gasnicze PSP akcjach wykorzystywane s^. pianotworcze srodki gasnicze, ktorych lepkosc ma takze wplyw na efektywnosc dzialan. Wynik badania lepkosci srodkow pianotworczych jest istotny dla ich uzytkownika. Jesli ta wartosc w najnizszej temperaturze stosowania jest wyzsza od 200 mm2/s nalezy zastosowac specjalne urz^dzenia dozuj^ce.
W praktyce, w pianach otrzymanych z cieczy o duzej lepkosci, proces wykraplania jest zahamowany i rozpad piany uwarunkowany jest glownie dyfuzj^. gazu.
Jedn^. z metod stabilizacji piany jest wprowadzenie do roztworu stabilizatorow np. w postaci rozpuszczalnych w wodzie polimerow. Substancje te, zwi?kszaj^c lepkosc roztworu i blonek, powoduj^. zmniejszenie szybkosci wyplywu roztworu z pian [3].
Napi^cie powierzchniowe i wspolczynnik rozplywania
Wypracowano metod? badania napi?cia powierzchniowego z uzyciem tensjometru K9, stosuj^c metod? pierscienia zgodnie z PN-EN 1568:2008 cz. 1-4 zal. F.
Napi?cie powierzchniowe mozna rowniez badac stosuj^c metod? plytki. Wyniki badan za pomoc^. pierscienia i plytki rozni^ si? mi?dzy sob^.. Wyniki uzyskane za pomoc^ plytki s^. nizsze i plytka jest najczulsza na zmiany pr?dkosci przesuwu w roztworze. Z tego wzgl?du wazne j est, aby zostalo zanotowane, j ak^. metody wykonano badanie.
Napiqcie powierzchniowe powi^zane jest ze zdolnosci^ zwilzania gaszonej powierzchni i zdolnosci^. wytwarzania piany (spienianiem roztworu).
Wspolczynnik rozplywania natomiast swiadczy o zdolnosci jednej cieczy do samoistnego rozplywania si? po powierzchni innej cieczy. Dotyczy srodkow pianotworczych tworz^cych film wodny (typu AFFF, FFFP).
Technika badania wymaga dobrego zorganizowania pracy i duzej sprawnosci manualnej. Wyniki musz^ byc uzyskane na probkach przygotowanych bezposrednio przed pomiarem. Bardzo istotna jest kolejnosc wykonywanych badan, aby uzyskany wynik dotyczyl wspolczynnika rozplywania a nie napi?cia powierzchniowego cykloheksanu.
Zawartosc osadu pianotworczych srodkow gasniczych
Wypracowano metod? badania zawartosci osadu na urz^dzeniu zgodnym z PN-EN 1568:2008 cz. 1-4. Jest to kolejny przyklad podania nieprzemyslanej aparatury w dokumencie
normatywnym. Podczas badan p?kaly probowki wirowkowe do oznaczania osadu. Po wielu probach z roznym rodzajem szkla, dobrano odpowiednie probowki, ale pozostal problem oprozniania ich po badaniu.
Ujawnil si? dodatkowy problem dotycz^cy przeplukiwania osadu przez sito. Osad wylany bezposrednio z pojemnika (bez odwirowania) na sito ulega rozbiciu pod strumieniem tryskawki, jednak pozostaje na sicie. Natomiast osad z tej samej probki, wylany po odwirowaniu, nie pozostaje na sicie po splukaniu wod^. destylowana z tryskawki.
Oznaczanie to jest istotnym badaniem z punktu widzenia uzytkownika sprz?tu pozarniczego, albowiem uzyskuje on informacj? o tym, czy srodek pianotworczy (rowniez po kilkuletnim przechowywaniu), nie b?dzie powodowal zatykania sprz?tu pozarniczego, a w niektorych sytuacjach wr?cz uszkadzal go.
Oznaczanie wspolczynnika refrakcji
W celu okreslenia zmian zachodz^cych w roztworach srodkow pianotworczych w gasnicach podczas przechowywania wykonuje si? badanie wspolczynnika refrakcji. W gasnicach stosowane s^. srodki pianotworcze typu AFFF. Na podstawie badan stwierdzono, ze kondycjonowanie temperaturowe powodowalo znaczne zmiany wspolczynnika refrakcji. Stwierdzano zm?tnienie roztworu, a w niektorych przypadkach wyst?powal osad.
Zmiany wyst?puj^ce w roztworze w gasnicach nie s^. korzystne dla uzytkownikow, albowiem skutecznosc sprz?tu moze byc slabsza, gasnice mog^. zatykac si? wytworzonym osadem.
Pogarszanie jakosci srodkow pianotworczych
Podczas prowadzonych prac badawczych okazalo si?, ze w ci^gu ostatnich trzech lat znacznie pogorszyla si? jakosc pianotworczych srodkow gasniczych. Wiele wyrobow mialo podwyzszon^. wartosc pH (wartosc ta byla wyzsza niz deklarowal producent lub nawet przekraczala 9,0 pH). Jest to jeden z parametrow, ktory okresla mozliwosc negatywnego wplywu na srodowisko naturalne, a jego wartosc nie powinna byc nizsza niz 6 i nie wyzsza niz 9,5 (jest to wymog ochrony srodowiska). Srodek pianotworczy nie powoduje wtedy dodatkowej degradacji srodowiska.
Rowniez parametry wytwarzanej piany nie spelnialy wymagan; liczba spienienia byla zbyt niska, a piana wykraplala si? zbyt szybko. Utrata wlasciwosci srodka gasniczego ponizej wartosci granicznych powinna byc rownoznaczna z wycofaniem partii takiego produktu ze stosowania.
Bylo wiele przyczyn pogorszenia wlasciwosci srodkow pianotworczych: m.in. ch?c obnizenia ceny produktu (stosowano inne, tansze komponenty). Niektorzy producenci znacznie obnizali temperatur? krzepni?cia koncentratu srodka pianotworczego do np. -1B oC czy nawet -25 oC. Niestety takie zmiany poci^galy za sob^ pogorszenie innych parametrow (np. jakosci piany). Tymczasem zapominano, ze podczas akcji ratowniczo gasniczej do strefy pozaru podawany jest nie koncentrat, a roztwor srodka pianotworczego w st?zeniu od 1 do 6% obj?tosciowych. 1% obj?tosciowo roztwor - to oznacza, ze w 1 litrze roztworu znajduje si? 10 ml koncentratu i 990 ml wody. Temperatura krzepni?cia wody wynosi 0 oC a roztworu srodka pianotworczego zazwyczaj nie wi?cej niz ok. -3 oC.
Ze wzgl?du na nasilaj^c^. si? tendencj? obnizania temperatury krzepni?cia srodkow pianotworczych dokonano wst?pnego oszacowania wplywu glikolu etylenowego (skladnika zmniejszaj^cego ten parametr) na jakosc uzyskiwanej piany gasniczej.
Ocena wplywu dodatku glikolu etylenowego na temperature krzepni^cia
W celu obnizenia temperatury krzepni?cia srodkow pianotworczych stosuje si? np. glikol etylenowy, ktorego temperatura krzepni?cia wynosi -14 °c. W doswiadczeniu porownano temperatur? krzepni?cia koncentratu syntetycznego srodka pianotworczego (Ryc.1) oraz jego roztworow z dodatkiem 5 % i 10 % glikolu etylenowego. Dodatek 5% glikolu (Ryc.2) spowodowal obnizenie temperatury krzepni?cia o okolo 4°C; dodatek 10% glikolu obnizyl temperatur? krzepni?cia o okolo 11,5 °C (Ryc.3)
О
о
(О
i_
З
(О
ф
a
£
ф
Ryc. 1 Temperatura krzepni?cia syntetycznego srodka pianotworczego bez dodatkow
Temperatura (°C) Temperatura (°C)
Ryc.2 Temperatura krzepni^cia syntetycznego srodka pianotworczego po dodaniu 10%
glikolu etylenowego
Ryc.3 Temperatura krzepni^cia syntetycznego srodka pianotworczego po dodaniu 5% glikolu
etylenowego
Wplyw dodatku glikolu na parametry piany
Nast^pnie sprawdzono, jak zmiana skladu chemicznego koncentratu spowodowana dodatkiem glikolu etylenowego wplywa na trwalosc piany. Wykonano pomiary liczby
spienienia, wartosci pi?ciominutowej i szybkosci wykraplania dla srodka z 5% dodatkiem substancji modyfikuj^cej temperatur? krzepni?cia. Wynik zawiera ponizsza tabela.
Tabela 1
Liczba spienienia, wartosci pigciominutowej i szybkosci wykraplania dla srodka z 5%
dodatkiem substancji modyfikuj^cej temperature krzepnigcia.
BAD ANA CECHA WYNIK
1 2 3 sredni
WODA WODOCI4GOWA, GASZENIE ETYLINY
Liczba spienienia (przy wydajnosci 0,75 dm3 /min 6% wodnego roztworu srodka pianotworczego) 8,3 8,2 8,3 8,3 і 0,5*
6,4 6,4 6,4 6,4 і 0,4**
> 8***
Wartosc pi?ciominutowa piany [%] 8,1 8,5 8,4 8,3 і 0,5*
11,5 11,9 11,7 11,7 і 0,6**
£ 10***
Szybkosc wykraplania piany [min] - wartosc 25%, 9’54” 9’45” 9’48” 9’49” і 0’30”*
8’20” 8’25” 8’20” 8’22” і 0’26”**
> 7***
Szybkosc wykraplania piany [min] - wartosc 50% (polowkowa), 16’56” 16’32” 16’30” 16’ 14” і 0’40”*
14’37” 14’47” 14’21” 14’35” і0’44”**
> 15***
Dodana ilosc glikolu do koncentratu: * - 0% glikolu,** 5% glikolu, ***wymagania
Dodatek 5% glikolu etylenowego spowodowal niewielki spadek temperatury krzepni?cia (tylko o 4 °C), ale pogorszyl parametry trwalosci piany. Piana nie byla dostatecznie trwala, nie tworzyla na powierzchni plon^cej cieczy odpowiedniej warstwy odcinaj^cej doplyw tlenu. Zmodyfikowany koncentrat nie spelnial wymagan w zakresie zadnych wartosci okreslaj^cych jakosc piany.
Analiza wynikow badan prowadzonych dla probek tych samych wyrobow pochodz^cych z roznych partii produkcyjnych
Stwierdzono, ze poszczegolne partie rozni^ si? mi?dzy sob^ w sposob znacz^cy. Jakosc piany otrzymywanej z probek pochodz^cych z kolejnych lat jest coraz nizsza, w niektorych przypadkach otrzymane parametry uzyskuj^. zaledwie wymagane wartosci graniczne.
Przeprowadzono analiz? prowadzonych badan. Stwierdzono rosn^cy udzial srodkow gasniczych o szerszym spektrum dzialania tzn. jednoczesnie do gaszenia cieczy niepolarnych
i polarnych, srodkow do gaszenia pozarow grupy A i F lub A, B i F, srodkow przeznaczonych do stosowania z wod^. niezasolon^. i morsk^. oraz proszkow ABC w porownaniu do proszkow BC. Coraz cz?sciej wyst?puj^. takze koncentraty pianotworcze przeznaczone do przygotowywania roztworow o niskich st?zeniach (1,5% lub mniej).
Podsumowanie
Ze wzgl?du na pogarszaj^c^. si? w ostatnim czasie jakosc pianotworczych srodkow gasniczych, sprawdzanie i kontrolowanie jakosci dost?pnych na rynku pod k^tem ich przydatnosci podczas akcji gasniczych ma ogromny wplyw na efektywnosc dzialan gasniczych. Srodek gasniczy o sprawdzonej jakosci, odpowiednio zastosowany, ograniczy straty popozarowe dotycz^ce ludzi, maj^tku, jak i srodowiska naturalnego. Dlatego wlasciwosci pianotworczych srodkow gasniczych nalezy kontrolowac w okresie gwarancji producenta a spadek parametrow ponizej wartosci granicznych powinien byc rownoznaczny z wycofaniem partii takiego produktu ze stosowania. W przypadku negatywnego wyniku badania w czasie kontroli dopuszczen swiadectwo dopuszczenia moze zostac cofni?te.
Literatura:
1. Mizerski A., Sobolewski M.; Srodki gasnicze. Cwiczenia laboratoryjne; SGSP, Warszawa 1997
2. Mizerski A., Sobolewski M., Krol B. Zastosowanie pian do gaszenia pozarow, SGSP, Warszawa 2002,
3. Rakowska J., Zjawiska reologiczne w pianotworczych srodkach gasniczych cz. III, Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza 04 (12)/08, CNBOP, Jozefow 2008,
4. PN-EN 1568-1:2008 Pianotworcze srodki gasnicze. Cz?sc 1: Wymagania dotycz^ce srodkow pianotworczych do wytwarzania piany sredniej sluz^cej do powierzchniowego gaszenia cieczy palnych nie mieszaj^cych si? z wod^,
5. PN-EN 1568-2:2008 Pianotworcze srodki gasnicze. Cz?sc 2: Wymagania dotycz^ce srodkow pianotworczych do wytwarzania piany lekkiej sluz^cej do powierzchniowego gaszenia cieczy palnych nie mieszaj^cych si? z wod^,
6. PN-EN 1568-3:2008 Pianotworcze srodki gasnicze. Cz?sc 3: Wymagania dotycz^ce srodkow pianotworczych do wytwarzania piany ci?zkiej sluz^cej do powierzchniowego gaszenia cieczy palnych nie mieszaj^cych si? z wod^,
7. PN-EN 1568-4:2008 Pianotworcze srodki gasnicze. Cz?sc 4: Wymagania dotycz^ce srodkow pianotworczych do wytwarzania piany ci?zkiej sluz^cej do powierzchniowego gaszenia cieczy palnych mieszaj^cych si? z wod^,
8. PN-EN 1262:2004 (U) Srodki powierzchniowo czynne. Oznaczanie pH roztworow
i dyspersji srodkow powierzchniowo czynnych,
9. PN-EN 14370:2005 (U) Srodki powierzchniowo czynne. Oznaczanie napi?cia powi erzchni owego.
