Ein Leitfaden zur Auswahl von Schaummittel und Zumischtechnik – teil 2

Nach Teil 1 des Leitfadens geht es in Teil 2 nun um den Einfluss der Viskosität beim Löschen mit Schaum.

Als Viskosität bezeichnet man die Zähflüssigkeit oder den Verformungswiderstand einer Flüssigkeit. Je höher die Viskosität, desto geringer die Fließfähigkeit; je niedriger die Viskosität, desto flüssiger ist eine Flüssigkeit (Quelle: Wikipedia). Schaummittel werden in zwei Kategorien unterteilt:

• Newton'sche Flüssigkeiten – niedrigviskos, z. B. AFFF-, Hi-Ex-, Klasse-A- oder Mehrbereichsschaummittel
• Nicht-Newton'sche, strukturviskose Schaummittel – hochviskos, z. B. AFFF-AR und SFFF(F3). Jedoch sind nicht alle SFFF- oder F3-Schaummittel hochviskos.

Die Viskosität hat einen maßgeblichen Einfluss auf das korrekte Zumischen, da die Genauigkeit der Zumischung durch die Fließfähigkeit des Schaums beeinflusst werden kann. Dies wiederum kann die Löschwirkung beeinträchtigen, indem eine zu schwache Schaumlösung produziert wird. Hier zeigt sich, wie wichtig es ist, dass gemäß der 'Zumischratenmatrix' die richtige Zumischrate angewendet wird.

Beachten Sie bitte bei der Auswahl Ihres Zumischsystems die folgenden wichtigen Punkte:

• Der Druckverlust beim Einsatz hochviskoser Schaummittel ist deutlich höher im Vergleich zu niedrigviskosen Schaummitteln, was einige Zumischtechniken auf der Grundlage von Druckverhältnissen ausschließen kann.
• Zumischtechniken mit Verdrängerpumpen, z. B. Plungerpumpen oder Zahnradpumpen, eignen sich am besten für die Förderung hochviskoser Schaummittel.
• Die korrekte Auslegung der Ansaugleitung zwischen dem Schaummitteltank und der Schaummittelpumpe ist entscheidend für die richtige Zumischrate.

Hierbei ist von Bedeutung, dass Factory Mutual (FM) die Wichtigkeit dieser Erkenntnisse in der FM-Norm FM5130 anerkannt hat, die im April 2021 veröffentlicht wurde. Erstmalig wurden durch FM präzise und einheitliche Anforderungen für die Anerkennung von wassermotorbetriebenen Zumischgeräten mit Schaummittelpumpe formuliert. Dies umfasst:
(i)     eine erweiterte Prüfpunktmatrix unter Berücksichtigung von verändertem Druck, Volumenstrom und Viskositäten. 
(ii)    Überlast-Szenarien mit 110 % und 150 % von Q_max.
(iii)   24-h-Dauerlasttests (vgl. FM Approval Standard FM5130 'Foam Extinguishing Systems').

Wesentlich ist, dass die FireDos-Plungerpumpen speziell für das Pumpen von Schaummitteln aller Viskositäten entwickelt wurden, anders als die 'handelsüblichen' Pumpen bei Mitbewerbern, die für die Förderung von Flüssigkeiten mit wasserähnlichen Eigenschaften vorgesehen sind. Zahnradpumpen sind leistungsfähig, wenn sie mit hohen Drehzahlen betrieben werden, Volumenstrom und Gegendruck fest eingestellt sind. Infolge dessen bekommen diese Pumpen Schwierigkeiten mit dem Wirkungsgrad, wenn sie bei wechselnden Betriebsbedingungen, z. B. hinsichtlich Volumenstrom, Gegendruck oder Viskosität, laufen.

Beim Einsatz von Zahnradpumpen können veränderte Betriebsbedingungen zu Problemen bei der Zumischrate führen, vor allem im Fall von wassermotor- oder -turbinenbetrieben Zahnradpumpen, die mit niedrigen Volumenströmen und deshalb geringen Drehgeschwindigkeiten der Welle laufen. Bei diesen ist der Wirkungsgrad sehr schlecht, vor allem bei hohen Drücken, weshalb sie für Sprinkleranlagen nahezu ungeeignet sind.

Je nach der Viskosität des verwendeten Schaummittels im konkreten Anwendungsfall führt dies zu einem stark veränderten Betriebsbereich des Zumischsystems. FireDos-Zumischsysteme der Generation III besitzen einen FM-zugelassenen Arbeitsbereich von Q_min bis Q_max von bis zu 1:15 (vgl. das FD8000/3-S mit FM-zugelassenem Arbeitsbereich von 520 l/min bis 8000 l/min oder FD20000/3-S mit 1330 l/min bis 20000 l/min). Bei Zahnradpumpen dagegen liegt das Verhältnis Q_min zu Q_max meist nur bei 1:2 oder 1:3.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen typische Brandszenarien in Gefahrenbereichen auf. Je nach Anwendungsfall sind unterschiedliche Arten von Löschschaum am besten geeignet (Leicht-, Mittel- oder Schwerschaum). Auch die Auswahl der Auswurfvorrichtung ist anwendungsabhängig: Sprinkler-, Sprühflutanlagen, Schaumkrümmer für mittelschweren Schaum, Leichtschaumgeneratoren oder Schaummonitore.

Der Einsatz von Schaum zur Brandbekämpfung ist jedoch nicht nur auf die Verarbeitungsbranchen beschränkt. Auch in der Luftfahrt und in Flugzeughangars, Müllverbrennungs- oder -recyclinganlagen, Schiffsanlegern und auf Schiffen selbst findet das Verfahren Anwendung. Unabhängig von der Anwendung ist eine Risikoanalyse empfehlenswert.

Löschen mit Schaum findet vor allem in den folgenden Anwendungen statt:

Verarbeitung – hierzu zählen auch Schiffe, Rohrleitungen und das Be-/Entladen von Tankern:

In einem solchen Umfeld sind Sprühflutanlagen oder stationäre Löschmonitore gängiger Standard.

• Sprühflutanlagen erzeugen von oben herab einen Schwerschaumteppich sowohl auf vertikale Flächen (durch das Herabströmen des Schaums) als auch auf bodennahe, eingedämmte Flächen innerhalb einer Anlage. In Verarbeitungsbetrieben befinden sich oftmals mehrere Stockwerke übereinander, die nur durch Gitterböden getrennt werden. Die Düsen können so platziert werden, dass sowohl das Umfeld gefährdeter Behälter als auch per Schaumteppich der Boden benetzt wird. Die Mindestauswurfmenge beträgt 6,5 l/min/m².

• Stationäre Löschmonitore werden manchmal bevorzugt, da dies kostengünstiger sein kann. Sie werden extern an einer offenen Verarbeitungsanlage montiert. Somit lässt sich die Installation eines internen Leitungsnetzes zur Versorgung der Sprühflutdüsen vermeiden. Der Wirkungsgrad der Monitore ist jedoch entscheidend für den Löscherfolg, da Windablenkung vermieden werden muss. Meist werden auf Anhängern montierte Zumischsysteme und Löschmonitore in Kombination mit Schlauchsystemen als Notfallersatz für Löschanlagen eingesetzt. FireDos bietet eine Vielzahl an Monitoren, die bestens für diesen Zweck geeignet sind. Einzigartig ist ihr 'Oval Flat Design'. Dadurch wird die laminare Strömung optimiert und so ein breites Spektrum im Voll- wie auch Sprühstrahlbereich erzielt. Je nach Erfordernissen vor Ort, bietet FireDos Monitore an, die sowohl Wasser als auch Schaum mit oder ohne Luft-Aspiration fördern. Selbstverständlich sind alle Werkstoffe auch meerwasserbeständig und für raue Umgebungen sowie für ein marines Umfeld geeignet. Die Mindestauswurfmenge beträgt 10 l/min/m².

LAGERTANKS UND TANKWÄLLE für verarbeitete Produkte und Lösungsmittel zu deren Herstellung:

Lagertanks sind meist mit einer der folgenden Dachkonstruktionen versehen: Festdach, Schwimmdach oder Schwimmdecke. Für alle Dachkonstruktionen ist ein eigenes Verfahren zur Aufbringung von Löschschaum erforderlich, jedoch können alle mit den wassermotorbetriebenen FireDos-Schaumzumischsystemen umgesetzt werden.

• Für Schwimmdach- wie auch Schwimmdeckentanks müssen Schaumkrümmer an der Tankseitenwand angebracht werden und den Schaum auf die Produktoberfläche ausbringen. Die Ansaugung des Schaums erfolgt durch Lufteinzug am Schaumkrümmer, da bei einer Sprühflutanlage der fertige Schaum als Schwerschaum eingestuft wird. Die Mindestauswurfmenge beträgt 4,1 l/min/m².
• In Schwimmdachtanks steigt und sinkt eine Plattform mit dem Füllstand des darin gelagerten Produkts. Der wichtigste Bereich für die Brandbekämpfung liegt in der Abdichtung zwischen Plattform und Tankwand. Die Schaumkrümmer in Schwimmdachtanks sind an der Außenseite des Tanks installiert und bringen Schwerschaum lediglich innerhalb einer tief liegenden Schwimmdachdichtung aus, was Schaumverlust im Inneren des Tanks verhindert. Die Mindestauswurfmenge beträgt 12,2 l/min/m². Bei Vollflächenbränden können anhängermontierte Zumischsysteme und Löschmonitore mit Schlauchsystemen als Ergänzung und/oder Absicherung zum Löschen eingesetzt werden.

Lagerung großer VOLUMEN – NORMALERWEISE im Freien in IBCs sowie in eingedeichten Bereichen oder 200-Liter-Fässern in einem Lager:

Beim Einsatz wassermotorbetriebener FireDos-Zumischsysteme können Rohrleitungen installiert und Mittelschaumkrümmer am Rahmen des Tankwalls angebracht werden. Schaum mit mittlerem Volumen entsteht durch stärkere Ansaugung am Schaumkrümmer als bei Düsen einer Sprühflutanlage. Der wichtigste Vorteil liegt in verstärkter Dampfunterdrückung aufgrund der Ausbildung eines dickeren Schaumteppichs. Hinzu kommt bei diesem System, dass mit dessen Aktivierung eine Zündung nach einem größeren Überlauf verhindert werden kann. Die Mindestauswurfmenge beträgt 4,1 l/min/m². Für die Lagerung in Gebäuden und auch für Hochregallager gelten decken- oder regalmontierte, schaumbasierte Sprinklersysteme als Mindestschutz. Je nach Flammpunkt der gelagerten Stoffe und dem Grad der Wasserlöslichkeit kann zusätzlich der Einbau einer Deckensprühflutanlage erforderlich sein, beispielsweise in verarbeitenden Betrieben. Die Mindestauswurfmenge einer Sprühflutanlage beträgt 6,5 l/min/m².

Große Anlagen wie Raffinerien verfügen meist über eine eigene Werkfeuerwehr. Ausgestattet mit gut geschultem Personal sind Werkfeuerwehren eine flexible Lösung und eine sinnvolle Ergänzung zu den stationären Löschanlagen. Denn auch bei umfassendster Risikobewertung sind Brandszenarien nicht immer vorhersehbar. Werkfeuerwehren können ihre Ausrüstung punktgenau einsetzen, um auch in anspruchsvollen Einsatzfällen leistungsfähig und erfolgreich zu agieren. Dabei kommen in Löschfahrzeugen installierte Zumischsysteme und Löschmonitore von FireDos zum Einsatz. Die Zumischsysteme sind entweder direkt im Einsatzfahrzeug oder auf speziellen Löschanhängern installiert. Löschmonitore werden auf der Fahrerkabine montiert oder zusammen mit einem FireDos-Zumischsystem auf einem Löschanhänger verbaut.

In diesem Artikel wurden typische Anwendungen von Löschschaum betrachtet, die jedoch die gesamte Komplexität des Themas nicht abdecken können. Wie eingangs hervorhoben, werden Brandgefahren den Löschverfahren entsprechend klassifiziert. Beim Einsatz großer Mengen brennbarer Flüssigkeiten ist zweifelsfrei der Einsatz von Löschschaum am Wirksamsten.