ما هي نسبة الرغوة إلى الماء النموذجية المستخدمة في شاحنة إطفاء الرغوة؟

مقدمة

في عمليات إخماد الحرائق، وخاصة التي تنطوي على مخاطر السوائل القابلة للاشتعال (الفئة ب) أو الإعدادات الهيكلية المتخصصة، غالبًا ما تقوم أقسام مكافحة الحرائق بتجهيز الأجهزة بأنظمة الرغوة. أ تعتبر شاحنة إطفاء الرغوة أحد هذه الأجهزة: محرك إطفاء مزود بخزانات مركزات الرغوة وأنظمة التناسب، مما يتيح تفريغ محلول الماء الرغوي بدلاً من الماء العادي. مفتاح فعاليته هو الجرعات الصحيحة من تركيز الرغوة - يجب أن تكون نسبة حجم الرغوة إلى الماء دقيقة لضمان قوة الإطفاء، وتجنب الهدر، والحفاظ على الأداء في ظل ظروف التدفق والضغط المتغيرة.

نسب تركيز الرغوة النموذجية: نظرة عامة

النسب القياسية لرغاوي الفئة ب في شاحنات الإطفاء الرغوية

بالنسبة لمكافحة الحرائق من الفئة ب (السوائل القابلة للاشتعال)، تم تصميم العديد من أنظمة الرغوة على متن شاحنة إطفاء الرغوة للعمل بنسبة 1% أو 3% أو 6% من الرغوة المركزة من حيث الحجم (أي جزء واحد من الرغوة المركزة لكل 99 جزءًا من الماء، أو 3 لكل 97، أو 6 لكل 94). 

• غالبًا ما يستخدم 1% لأحمال الوقود الخفيفة وحرائق المواد الهيدروكربونية (البنزين والزيت) حيث تؤكد اختبارات أداء الشركة المصنعة لمنتج الرغوة أن 1% يوفر إخمادًا مناسبًا للبخار ومقاومة الاحتراق. 

• 3% هي نسبة متوسطة المستوى شائعة توفر توازنًا بين قوة الرغوة ومعدل الاستهلاك والتغطية - خاصة عند الرغبة في قدر أكبر من الاستقرار ومقاومة الاحتراق. 

• 6% في ظروف الحريق الأكثر تطلبًا أو مع كيميائيات الرغوة القديمة؛ يستخدم يوفر تركيزه الأثقل بطانيات رغوية أكثر قوة ولكن بتكلفة استهلاك أعلى.

قد تتطلب بعض رغاوي المذيبات المتخصصة أو القطبية (المقاومة للكحول) تركيزات أعلى، أو أداء مزدوج النسبة (على سبيل المثال 3% مقابل 6%). 

وبسبب تطور كيمياء الرغوة والضغوط التنظيمية/البيئية (مثل تقليل المواد الخافضة للتوتر السطحي المفلورة)، فإن أنظمة 1% أو 3% مفضلة بشكل متزايد في أنظمة الرغوة الحديثة. 

نسب الرغاوي من الفئة أ

عند شاحنة إطفاء الرغوة مع مركزات الرغوة من الفئة أ (المواد القابلة للاحتراق العادية مثل الخشب والورق)، تكون نسب الجرعات أقل بشكل ملحوظ. استخدام التركيزات النموذجية هي:

• 0.3% (عمليات التطهير)

• 0.5% (الهجوم الأولي لاختراق أعمق)

• 1% (حماية التعرض) 

وبالتالي، فإن نسبة الرغوة إلى الماء 'النموذجية' تعتمد بشكل كبير على فئة الحريق التي تم تصميم الجهاز لإخمادها.

لماذا هذه النسب؟ المبادئ الأساسية والمقايضات

كفاءة الإطفاء مقابل استهلاك الرغوة

تعمل نسبة أعلى من تركيز الرغوة على تحسين متانة بطانية الرغوة ومقاومة اختراق البخار ومقاومة الاحتراق. ومع ذلك، فإنه يستهلك أيضًا التركيز بسرعة أكبر - وهو عائق لوجستي رئيسي أمام أ شاحنة إطفاء الرغوة ، ذات مساحة تخزين محدودة للرغوة. على سبيل المثال، إذا كانت السيارة تتدفق بمعدل 400 لتر/دقيقة من الماء:

نسبة	تدفق مركز الرغوة	مدة خزان الرغوة 120 لترًا
1%	4 لتر/دقيقة	30 دقيقة
3%	12 لتر/دقيقة	10 دقائق
6%	24 لتر/دقيقة	5 دقائق

يوضح هذا الجدول المبسط كيف يؤدي التركيز المتزايد إلى تقصير القدرة على التحمل التشغيلي بشكل كبير. (ملاحظة: الأنظمة الحقيقية تشمل عدم كفاءة الاحتياطي والخليط.)

وبالتالي، تختار الأقسام عادة التركيز الذي يوازن بين الحد الأدنى من الجرعات الفعالة مع الخدمات اللوجستية العملية للرغوة.

قيود الكيمياء الرغوية

تم تحسين الرغاوي الحديثة للعمل في نطاقات تركيز محددة. إذا تم تناول جرعة أقل (على سبيل المثال استخدام 1% عندما تكون هناك حاجة إلى 3% لتلك المادة الكيميائية)، فقد يفشل إخماد الحرائق. في حالة تناول جرعة زائدة، قد تكون الرغوة مهدرة، أو قد تؤدي إلى تدهور الاستقرار، أو تتجاوز التفاوتات التصميمية لأنظمة التناسب.

يقوم مصنعو الرغوة باختبار منتجاتهم (وفقًا لمعايير UL أو EN أو ISO) بالتركيزات الموصى بها؛ الانحراف عن تلك يقلل من هوامش الأداء المعتمدة.

التباين خلال ظروف التدفق المختلفة

يجب أن تحافظ شاحنة إطفاء الرغوة على نسبة الرغوة إلى الماء الصحيحة عبر مجموعة واسعة من معدلات التدفق (من مخرجات الفوهة ذات الطلب العالي وصولاً إلى التدفقات المتقطعة). أخطاء التناسب (± 10٪ أو أكثر) غير مرغوب فيها. في العديد من المواصفات المتناسبة، يعد الحفاظ على الدقة عبر 10% إلى 100% من التدفق المقدر أحد متطلبات التصميم. 

قد يكون لدى بعض أجهزة التناسب (خاصة الأقدم أو الأبسط منها) 'حد بدء التشغيل' الذي لا يمكن الاعتماد على الجرعات الدقيقة أقل منه، مما يؤثر على الحد الأدنى من التدفق الذي يمكن تطبيق الرغوة عنده.

وبالتالي فإن النسبة 'النموذجية' ليست رقمًا ثابتًا: يجب الحفاظ عليها ديناميكيًا ودقيقًا بواسطة معدات التناسب.

آليات التناسب على متن شاحنة إطفاء الرغوة

لتحقيق نسبة ثابتة من الرغوة إلى الماء، أ تستخدم شاحنة إطفاء الرغوة نظام التناسب. فيما يلي الأنواع الرئيسية وكيفية التعامل مع الجرعات:

أنظمة حول المضخة (فنتوري/تجاوز Eductor).

في هذا النظام، يتم توجيه مجرى جانبي صغير من المياه من خلال أنبوب فنتوري إلى أعلى المضخة؛ يقوم الشفط بسحب تركيز الرغوة إلى الممر الجانبي، ثم ينضم هذا الماء المحمل بالمركز مرة أخرى إلى مضخة الشفط.

• الميزة: بسيطة وقوية.

• القيود: لا يمكن للمضخة تفريغ الماء والرغوة في وقت واحد؛ جميع المخرجات عبارة عن محلول مختلط مسبقًا.

• إعدادات النسبة ثابتة؛ يجب أن يتطابق التعديل مع حجم فتحة الموصل (على سبيل المثال 3% أو 6%) 

نسب الضغط المتوازن (النوع الالتفافي).

تحافظ هذه الأنظمة على ضغط متساوي في خط تركيز الرغوة وخط الماء الذي يدخل إلى وحدة التحكم في النسبة. تتناسب أحجام الفتحات (للمركزات والماء) بحيث يتم الحصول على نسبة الخلط الصحيحة عندما تكون الضغوط متوازنة.

• الميزة: يسمح بالتفريغ المتزامن لمحلول الرغوة والماء العادي من منافذ مختلفة.

• يتطلب مضخة رغوة مركزة مخصصة (لتتناسب مع الضغوط) أو تصميم المثانة/موازنة الضغط. 

الحقن المباشر / النسب الإلكترونية ذات التدفق المتغير

في الأنظمة الحديثة، يقوم مستشعر التدفق بقياس تدفق المياه، وتقوم مضخة التناسب بحقن تركيز الرغوة ديناميكيًا للحفاظ على النسبة المئوية المستهدفة:

• يوفر دقة عالية عبر نطاقات تدفق واسعة.

• لا توجد ممرات مقيدة للتدفق. يدعم إخراج المضخة بالكامل.

• يمكن ضبط الخليط في الوقت الحقيقي (على سبيل المثال التحول من 1% إلى 3%)

الأنظمة الميكانيكية التي تعمل بالمياه

تستخدم هذه التوربينات أو المحركات التي تعمل بالمياه لتشغيل مضخة الإزاحة الإيجابية لتركيز الرغوة ميكانيكيًا، والتي تتناسب بطبيعتها مع تدفق المياه:

• ميكانيكية بحتة، لا حاجة للتحكم الكهربائي.

• تطابق جيد للشاحنات حيث يتم إعطاء الأولوية للموثوقية والبساطة. 

الممارسة النموذجية: ما تستخدمه العديد من الأقسام اليوم

نسب المزيج المشتركة في الممارسة العملية

يتم إعداد العديد من أنظمة الحديثة شاحنات إطفاء الحرائق الرغوية في المصنع أو تهيئتها في الميدان لخلطها بنسبة 3% لرغوة الفئة ب، مع نسبة احتياطية إلى 1% لحرائق الوقود الهيدروكربوني الأقل خطورة. بعض الأنظمة تكون ذات نسبة مزدوجة (على سبيل المثال، يمكنها التبديل بين 1% و3%) حسب احتياجات المهمة. 

أصبحت نسبة 6% أقل شيوعًا في الأجهزة الجديدة، باستثناء الأنظمة القديمة أو التركيبات المتخصصة عالية المخاطر، بسبب استهلاكها العالي للتركيز وتحسين فعالية الرغاوي الحديثة بتركيزات أقل. 

بالنسبة لواجبات الرغوة من الفئة أ (إذا كانت متوفرة في نفس الشاحنة)، تكون الجرعة المعتادة بين 0.3% و1%، وغالبًا ما تكون حوالي 0.5% لاستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي للهجوم الهيكلي. 

لماذا تصبح نسبة 3% في كثير من الأحيان 'نموذجية'

• يوفر ثباتًا أقوى للرغوة ومقاومة للحرق بنسبة تزيد عن 1%، مع نفايات أقل من 6%.

• تعمل العديد من الشركات المصنعة لمركزات الرغوة على تحسين تركيباتها للحصول على مظاريف أداء بنسبة 3٪.

• إنه يوفر 'مخزنًا مؤقتًا آمنًا' في حالة حدوث أخطاء صغيرة في الجرعات أو انخفاض التركيز في ظل ظروف التدفق دون المستوى الأمثل.

لذلك، في سياق الأجهزة الإدارية النموذجية، غالبًا ما تعتبر نسبة 3% هي نسبة الرغوة إلى الماء 'الافتراضية' في شاحنة إطفاء الرغوة لمكافحة الحرائق من الفئة ب.

الاعتبارات التشغيلية والاختلافات

الحد الأدنى والحد الأقصى لحدود التدفق

يحتوي كل نظام تناسبي على نوافذ تشغيل مثالية. أقل من الحد الأدنى من التدفق، الشفط غير كافٍ للحفاظ على الجرعات الصحيحة؛ أعلى من الحد الأقصى للتدفق، قد يكون النظام مشبعًا أو أقل من الجرعة. يجب على الإدارات التأكد من تخطيط استخدام الرغوة ضمن هذه النوافذ. 

عندما تكون خطوط التفريغ أو المشعبات متعددة مفتوحة، تتغير أنظمة التدفق ويجب أن يظل التناسب دقيقًا. تُستخدم أحيانًا تصميمات التكرار أو الحاقنات المتعددة.

الاستخدام المختلط لمحلول الماء العادي والرغوة

قد تتطلب بعض مهام مكافحة الحرائق (مثل التبريد والحماية من التعرض) ماءً عاديًا بينما تتطلب مهام أخرى محلولًا رغويًا. يمكن لأنظمة الضغط المتوازن والحقن المباشر أن تدعم التفريغ المختلط (بعض منافذ الرغوة وبعض الماء العادي) على شاحنة إطفاء الرغوة . لا تستطيع الأنظمة المحيطة بالمضخة ذلك. 

خلط الغلاف الجوي مقابل بريمكس مقابل الحقن السريع

• بريمكس : يتم الخلط المسبق لمركز الرغوة والماء في الخزان قبل التفريغ. نادر في الأجهزة المحمولة بسبب مشكلات التخزين والاستقرار.

• الحقن الفوري : تقوم أنظمة التناسب بحقن التركيز في تيار الماء أثناء التشغيل؛ هذا هو المعيار في معظم شاحنات الرغوة الحديثة.

الاختبار والدقة والمعايير

تتطلب معايير NFPA والأجهزة دقة التناسب (غالبًا ±10% من النسبة المحددة) على معظم نطاق التدفق. تقوم الأقسام بشكل روتيني بإجراء 'اختبار التدفق' أو استخدام أجهزة قياس التدفق للتأكد من أن النسبة الفعلية تتوافق مع التصميم.

 

لقطة مقارنة: النسب في ظروف مختلفة

يوجد أدناه جدول مقارن يلخص النسب النموذجية للرغوة إلى الماء ضمن فئات مكافحة الحرائق المختلفة وحالات الاستخدام في شاحنة إطفاء الرغوة :

فئة الحرائق / السيناريو حالة استخدام	النسبة النموذجية	/ ملاحظات
الفئة ب (الهيدروكربون)	1%	حمولة وقود خفيفة، الوضع الاقتصادي
الفئة ب (قياسية)	3%	افتراضي متوازن ومشترك
الفئة ب (رغوة ثقيلة أو AR)	6%	الأنظمة عالية الطلب أو القديمة
الفئة أ (المسح)	0.3%	مرحلة التنظيف النهائية
الفئة أ (الهجوم الأولي)	0.5%	علاج الاختراق
الفئة أ (حماية التعرض)	1%	هامش أمان أعلى

ومقارنة سريعة بين أنواع أنظمة التناسب:

طريقة التناسب،	نطاق التركيز،	المزايا	، القيود
حول المضخة (المعلم)	ثابت (على سبيل المثال 1%، 3%، 6%)	بسيطة وقوية	لا يوجد مخرج مياه عادي، ومرونة محدودة
الضغط المتوازن	ثابت أو قابل للتعديل	قدرة منفذ مختلط، نسبة مستقرة	أكثر تعقيدا، ويحتاج إلى مضخة الرغوة أو توازن الضغط
الحقن المباشر / المتغير	0.1% – 6% أو أكثر	دقة عالية، تحكم ديناميكي	التكلفة والتعقيد والحاجة إلى أجهزة استشعار وضوابط
ميكانيكية تعمل بالماء	في كثير من الأحيان ثابتة، وضبطها	بسيطة، لا حاجة للطاقة الكهربائية	قابلية تعديل محدودة، وتآكل ميكانيكي

توصيات عملية للأقسام والمصممين

1. اختر تركيزًا مناسبًا لبيان المخاطر
   إذا كانت منطقة التغطية الخاصة بك تشتمل على وقود صناعي أو مذيبات قطبية، فتأكد من القدرة على الحصول على نسب أعلى (على سبيل المثال 6% أو رغاوي AR قابلة للتعديل). بالنسبة للاستجابة العامة للبلديات، غالبًا ما يكون التخلف عن السداد بنسبة 3٪ كافيًا.

2. حدد معدات التناسب التي تضمن الدقة عبر التدفقات الواقعية
   اختر الأنظمة التي تحافظ على الجرعات بنسبة ±10% عبر نطاق التدفق من 10% إلى 100%، وتحقق من أن حد بدء التشغيل مقبول لعمليات التدفق المنخفض.

3. تضمين المرونة في تبديل التركيزات
   تساعد الأنظمة ذات النسبة المزدوجة أو القابلة للتعديل رقميًا على التكيف مع نوع الوقود أو شدة الحريق (على سبيل المثال، التحول من وضع 1% إلى 3%).

4. تخصيص تخزين الرغوة مع هوامش تشغيلية
   استخدم نماذج الاستهلاك الأسوأ لتحديد حجم خزانات تركيز الرغوة (على سبيل المثال، افترض أن ذروة التدفق عند 3% أو 6% لفترة مستهدفة). راجع إرشادات جمعية مصنعي أجهزة مكافحة الحرائق (FAMA). 

5. الاختبار والمعايرة بشكل دوري
   استخدم أجهزة قياس التدفق المعايرة أو مجموعات الاختبار الميداني للتحقق من الجرعات الفعلية. توثيق الانحرافات وضبط أو صيانة مكونات التناسب.

6. ضع في اعتبارك تكرار النظام والقدرة على الاستخدام المختلط.
   إذا كانت شاحنتك قد تحتاج إلى تشغيل الماء العادي والرغوة في وقت واحد، فاختر أنظمة الضغط المتوازن أو الحقن المباشر بدلاً من أنظمة المضخة.

خاتمة

المستخدمة نسبة الرغوة إلى الماء النموذجية في أ إن شاحنة إطفاء الرغوة ليست رقمًا واحدًا ثابتًا - فهي تعتمد على فئة الرغوة (أ أو ب)، ومخاطر الوقود، وكيمياء الرغوة، والقيود التشغيلية. ومع ذلك، في الممارسة الحالية:

• 3% على نطاق واسع في عمليات الرغوة القياسية من الفئة ب كنهج متوازن. ويستخدم

• 1% شائع أيضًا في حرائق المواد الهيدروكربونية الأقل تطلبًا أو للحفاظ على الرغوة.

• 6% أقل شيوعًا ولكنها لا تزال موجودة في الأنظمة القديمة أو ذات الطلب المرتفع.

إن دقة التناسب ومرونة النظام ولوجستيات الرغوة لها نفس القدر من الأهمية مثل النسبة الاسمية نفسها. يجب أن يحافظ نظام الرغوة المصمم بشكل صحيح على متن شاحنة الإطفاء على الجرعات الصحيحة تحت ضغط وتدفق متفاوتين، ويسمح بالتكيف بين فئات الحرائق، ويضمن الجدوى التشغيلية لفترات مكافحة الحرائق الواقعية.

التعليمات

س1: لماذا لا نستخدم دائمًا نسبة عالية (على سبيل المثال 6%) لتكون أكثر أمانًا؟
ج: لأن النسب العالية تستهلك تركيز الرغوة بسرعة كبيرة، مما يقلل من التحمل التشغيلي. أيضًا، توفر العديد من كيمياء الرغوة الحديثة أداءً مثاليًا بنسب أقل (1% - 3%)، لذا فإن استخدام 6% قد لا يؤدي إلى مكاسب متناسبة وقد يؤدي إلى مشكلات تتعلق بالاستقرار أو التكلفة.

س2: هل يمكن لشاحنة إطفاء الرغوة التبديل بين تركيزات الرغوة في منتصف الحادث؟
ج: نعم — إذا كانت السيارة مجهزة بنظام تناسب متغير أو ثنائي النسبة (مثل أنظمة الحقن المباشر)، فيمكنك التحول من 1% إلى 3% على سبيل المثال، حسب الوقود أو الظروف. أنظمة التعليم الثابتة لا تستطيع ذلك.

س3: ما مدى دقة الجرعات؟
ج: تشير NFPA والممارسات الصناعية إلى أن أنظمة التناسب تحافظ على ±10% من النسبة المحددة عبر معظم نطاق التدفق. وخارج هذا النطاق (تدفق منخفض جدًا أو مرتفع جدًا)، قد تنمو الأخطاء.

س 4: هل تحمل جميع شاحنات الرغوة قدرة الرغوة من الفئتين أ والفئة ب؟
ج: ليس دائما. تم تجهيز العديد منها بشكل صارم لعمليات الفئة ب (السائل القابل للاشتعال). إذا تم تضمين قدرة الرغوة من الفئة أ، فإنها تستخدم عادةً دائرة تناسب منفصلة أو وضعًا قابلاً للتحديد بتركيز منخفض (0.3%-1%).

س5: ماذا يحدث إذا كان الخليط ناقصًا (قليل جدًا أو غني جدًا)؟
ج: إذا كانت قليلة جدًا (تركيز رغوة أقل من اللازم)، فقد تفشل عملية إخماد الحرائق — قد تنكسر بطانية الرغوة، أو تفشل عملية إخماد البخار، أو يستأنف الاحتراق. إذا كانت غنية جدًا، فقد تنهار الرغوة قبل الأوان، وتتركز النفايات، وتؤثر سلبًا على التغطية أو المدة.