Kuvittele ajavasi suuren metsän läpi talvella. Yhtäkkiä autosi sammuu, ja huomaat, että polttoainesäiliö on tyhjä. Auton täyteen tankkaamiseen menee nyt jonkin verran aikaa – tämä on ehdottomasti epämukava tilanne. Mitä tapahtuisi, jos auto olisikin tulipaloa sammuttava vaahtosammutusjärjestelmä ja polttoainesäiliö tyhjä vaahtonestesäiliö? Pitäisitkö sitä edelleen pelkästään epämukavana tilanteena?
Vaahtosammutusjärjestelmän suunnitteluvaiheessa on määritettävä vaahtonesteen vähimmäismäärä oikean kokoisen säiliön valitsemiseksi. Määrän luulisi olevan helposti määritettävissä, mutta todellisuudessa se on odotettua monimutkaisempaa. Liian pienellä vaahtonestesäiliöllä on valitettavasti valtava vaikutus sammutusjärjestelmän suorituskykyyn ja paloturvallisuuteen kokonaisuudessaan.
Jos vaahtonestesäiliö on liian pieni, sammutusjärjestelmän toiminta-aika lyhenee, ja näin myös paloriski kasvaa. Seuraavat esimerkit kuvaavat mahdollisia skenaarioita:
Skenaario 1:
Lyhentyneen sammutusajan vuoksi vaahtopatja ei peitä koko paloa, mikä johtaa epätäydelliseen sammutukseen. Palo jatkaa palamistaan ja tuhoaa hitaasti vaahtopatjaa. Tämän seurauksensa vaahtopatjan alta paljastuu enemmän polttoainetta, minkä johdosta palo voimistuu entisestään. Voimakkaampi tuli taas tuhoaa jäljellä olevaa vaahtopatjaa kasvavalla nopeudella. Tämä prosessi jatkuu, kunnes koko polttoaineen pinta on jälleen tulessa.
Skenaario 2:
Lyhentyneen sammutusajan vuoksi sammutusjärjestelmä ei pysty syöttämään uudelleen riittävää määrää vaahtoa vakaan vaahtopatjan ylläpitämiseksi. Vaahtopatja sammuttaa palon aluksi, mutta koska vaahtopatjasta valuu koko ajan vettä,vaahto kuivuu. Jäljellä oleva vaahtopatja voi olla erittäin harhaanjohtava; palo on sammutettu joksikin aikaa, ja kokonaisriski näyttää pienentyneen merkittävästi. Valitettavasti asia ei ole kuitenkaan näin.
Jos vaahtopatjaan ei lisätä vaahtoa, se kuivuu. Näin syntyvällä kuivalla vaahtopatjalla ei ole enää sammutusvaikutusta. Polttoainehöyryt haihtuvat tehottoman vaahtopatjan läpi ja voivat syttyä ympärillä olevista kuumista materiaaleista. Hyvin lyhyessä ajassa tulipalo polttaa kuivan vaahtopatjan, mikä johtaa jälleen täysimittaiseen pintapaloon.
Ensinnäkin, tiiviiden vaahtopatjojen on peitettävä polttoaineen pinta kokonaisuudessaan. Jokainen aukko vaahtopatjassa on mahdollinen uudelleensyttymiskohta. Lisäksi on tärkeää ymmärtää, että vaahtopatjat eivät kestä ikuisesti. Vettä valuu jatkuvasti ulos patjasta, mikä aiheuttaa halutun jäähdytysvaikutuksen, mutta johtaa vaahtopatjan kuivumiseen. Tämän johdosta vaahtopatja menettää tehonsa, ja siitä tulee herkempi ulkoisille vaikutuksille, kuten tuulelle. Siksi vaahtoa täytyy lisätä vaahtopatjan ominaisuuksien säilyttämiseksi.
Tämän lisäksi jatkuva seuranta on tarpeen sen määrittämiseksi, onko uudelleensyttymisen riski pienentynyt riittävästi. Tämä sisältää esimerkiksi polttoaineen ja ympäristön lämpötilojen seurannan sekä haihtuneen polttoaineen määrän mittaamisen.
Tästä syystä on ratkaisevan tärkeää varmistaa, että vaahtomäärä ja järjestelmän sammutusaika ovat riittäviä.
Useilla tekijöillä on tärkeä rooli vaahtonestemäärän määrittämisessä. Tunnettuja ja tärkeitä tekijöitä ovat esimerkiksi käytetty polttoaine, suojattava alue, syöttömäärä ja -aika sekä sekoitussuhde. Lisäksi on olemassa myös muita vaikuttavia tekijöitä, jotka voivat näyttää merkityksettömiltä, mutta joilla on todellisuudessa suuri vaikutus.
Sekoitussuhteen toleranssi on yksi niistä tekijöistä, jotka on otettava huomioon. Standardissa EN 13565 todetaan, että sekoitussuhteen toleranssin alaraja on sama kuin nimellissekoitusuhde. Toleranssin ylärajaksi on asetettu +30% sekoitussuhteesta ja yhteensä enintään 1%. Esimerkiksi:
| Nimellinen sekoitussuhde | Toleranssin alaraja | Toleranssin yläraja |
| 1% | 1% | 1.3% |
| 3% | 3% | 3.9% |
| 6% | 6% | 7% |
Toinen huomioitava tekijä on sekoitussuhteen laskenta. Se ei käsitä pelkästään veden virtausta, vaan sen sijaan premixin virtauksen. Sekoitussuhteen laskentakaava on seuraava:
Seuraavat laskelmat osoittavat vaikuttavien tekijöiden vaikutuksia. Huomaa, että laskelmat ovat yksinkertaistettuja esimerkkejä.
Esimerkki 1: Virheellinen vaahtonesteen virtauksen laskenta
Sammutusjärjestelmän veden virtaus on 10.000 l/min ja sekoitussuhde on 3%. Vaahtonesteen virtaus lasketaan väärin suhteessa pelkästään veden virtaukseen.
Esimerkki 2: Todellinen sekoitussuhde, kun vain 300 l/min sekoitetaan:
Jos sekoitussuhde lasketaan oikealla kaavalla, se on pienempi kuin esimerkki 1:ssä:
Esimerkki 3: Vaahtonesteen virtaus 3%:n sekoitussuhteen saavuttamiseksi
Vaahtonesteen todellinen vaadittu virtaus 3%:n sekoitussuhteen saavuttamiseksi veden virtauksella 10.000 l/min voidaan laskea muuntamalla sekoitussuhdekaava:
Vahvistus:
Sekoitussuhteen toleranssin vaikutusta vaahtonesteen määrän määrittämiseen kuvataan seuraavissa laskelmissa. Huomaa, että nämä ovat jälleen yksinkertaistettuja esimerkkejä.
Laskelmissa käytetyt perusarvot ovat seuraavat:
Esimerkki 4: vaahtonesteen määrän laskeminen virheellisesti
Tässä esimerkissä on kaksi virhettä. Sekoitussuhde on laskettu virheellisesti, eikä sekoitussuhteen toleranssia ole huomioitu.
Vaahtonesteen virtauksen virheellisellä määrityksellä saadaan tarvittavan vaahtonestemäärän tulokseksi 6000 l.
Esimerkki 5: sekoitussuhteen oikein laskeminen huomioiden samalla toleranssin yläraja
Tässä esimerkissä vaahtonesteen virtausnopeus määritetään sekoitussuhteen toleranssin ylärajalla ja käytetään muunnettua kaavaa sekoitussuhteen laskemiseen.
Esimerkki 6: Poikkeama esimerkin 4 ja esimerkin 5 välillä
Esimerkkien 4 ja 5 tulosten vertaaminen johtaa lopputulokseen, että 6 000 litraa on 73,9% 8 116 litrasta.
73,9% 20 minuutista on puolestaan 14 minuuttia ja 47 sekuntia.
Tämä tarkoittaa, että jos sammutusjärjestelmä käy virtauksella 10.000 l/min sekoitussuhteen toleranssin ylärajalla 3,9%, järjestelmä kuluttaisi 6000 litraa vaahtonestettä 14 minuutissa ja 47 sekunnissa.
Sammutusjärjestelmä ei siis pysty toimimaan suunniteltua 20 minuuttia.
Huomaa:
Nämä esimerkit ovat yksinkertaistettuja eivätkä ota huomioon esimerkiksi premixin määrää, joka vaaditaan järjestelmän käynnistämiseksi ja putkiston täyttämiseksi.
Tarvittavan vaahtonestemäärän suunnittelun aikana on tärkeää tiedostaa, miten sekoitusjärjestelmät toimivat, miten sekoitussuhde lasketaan ja mitä toleransseja noudatetaan. Riittämätön vaahtonesteen määrä voi lyhentää sammutusjärjestelmän toiminta-aikaa merkittävästi, ja tämän johdosta riskit kasvavat. Esimerkiksi tulipalot eivät välttämättä sammu kokonaan, ja jäljelle jääneet pienet palot kehittyvät jälleen suuriksi tulipaloiksi tai vaahtonesteen määrä ei riitä siihen, että vaahtoa saataisi syötettyä uudelleen riittävästi. Tämä aiheuttaa suuren riskin niin ihmishengille kuin myös taloudellisia uhkia.
Yleisesti ottaen tässä artikkelissa mainitut esimerkit pohjautuvat kiinteisiin sammutusjärjestelmiin, mutta ovat sovellettavissa myös palokuntien mobiileihin sovelluksiin.