NFPA 11 Yüzey Altı Köpük Enjeksiyonu: Çıkış ve Hız

Yüzey altı enjeksiyonda köpük tankın üstünden değil, tabanına yakın bir noktadan, doğrudan ürünün içine basılır. Köpük ürünün içinden yükselir, yüzeye çıkar ve orada bir örtü oluşturur. Yöntem ilk bakışta tersine görünür: yanıcı sıvının içine köpük basılmaktadır. Yine de doğru tankta ve doğru sınırlar içinde iyi çalışır. NFPA 11-2024 yöntemi 5.2.6'da, kardeşi olan yarı yüzey altı enjeksiyonu ise 5.2.7'de düzenler. Bu yazı hangi tankta kullanılabileceğini, kaç çıkış gerektiğini, köpük hızının nasıl hesaplandığını ve hangi durumlarda yöntemin yasak olduğunu anlatır.

Neden tabandan?

Tank yangınında asıl güçlük, köpüğü yüzeye yeterli yoğunlukta ve yavaşça ulaştırmaktır. Ek A bunu deneyimden çıkan bir gözlem olarak verir (A.5.2.6.1). Tavana takılı köpük odaları, yangını başlatan patlamada sıkça zarar görür. Yüzey altı sistemde ise köpük hattı tankın alt kısmına girer. Köpük üreteci ve operatör tanktan güvenli bir uzaklıkta, set dışında durabilir. Ek A şu avantajı da sayar: yükselen köpük, tabandaki daha soğuk ürünü yüzeye taşır. Bu sirkülasyon, köpüğün boğma ve suyun soğutma etkisine ek olarak söndürmeye yardım eder (A.5.2.6.2.8).

Ürünün içinden geçen köpük yakıtla temas eder. Bu yüzden konsantre ve donanımın bu amaç için listelenmiş olması gerekir (5.2.6.1.2). Yüzey altı enjeksiyonda genleşme oranı tipik olarak 2:1 ile 4:1 arasındadır (A.5.2.6.1.2).

Nerede kullanılmaz?

• Sınıf IA sıvılar: Parlama noktası 23 °C'nin, kaynama noktası 38 °C'nin altındaki sıvılar (3.3.8.1, 5.2.6.1.1).
• Alkole dayanıklı köpük gerektiren ürünler: Alkoller, esterler, ketonlar, aldehitler, anhidritler ve benzerleri (5.2.6.1.1).
• Açık üstlü yüzer tavanlı tanklar: Yüzer tavan, kısmen batmış olsa bile köpüğün yakıt yüzeyine düzgün dağılmasını engelleyebilir (5.3.3.1).
• İç yüzer tavanlı tanklar: Aynı gerekçeyle yasaktır (5.4.2.2.4).
• Çok viskoz ürünler: Ek A'ya göre, ortam koşullarında depolanırken yüzey altı enjeksiyonla söndürülmüş en viskoz yakıtın viskozitesi 440 cSt (2000 SSU) olmuştur. En düşük depolama sıcaklığında viskozitesi bunun üstünde olan yakıtta yöntem genelde önerilmez (A.5.2.6.2.8).

Çıkış adedi: Tablo 5.2.6.2.8

Yüzey altı çıkış adedi yüzey uygulamasındaki tablodan farklıdır. Çap aralıkları aynıdır, ama parlama noktası 38 °C ve üstündeki sıvılarda daha az çıkış istenir.

Ek A'ya göre bu tablo, benzin, ham petrol ve hekzan içeren 7,6 m, 28 m ve 35 m çaplı tanklardaki yangın testlerinin ekstrapolasyonuna dayanır (A.5.2.6.2.8).

Çıkışların yerleşimi (5.2.6.2 ve 5.2.6.3)

• Tanka giren çıkış, bir köpük hattının ya da ürün hattının açık ucu olabilir (5.2.6.2.1).
• Birden fazla çıkış gerekiyorsa, köpüğün yüzeyde katedeceği yol 30 m'yi (100 ft) geçmeyecek biçimde yerleştirilir (5.2.6.2.4).
• Her çıkış tek başına en az asgari yoğunluğu verecek büyüklükte seçilir (5.2.6.2.5).
• Dağılımı düzgünleştirmek için ayrı gövde bağlantıları kullanılabilir. Tek bir gövde bağlantısından tank içinde bir kolektörle beslenen çıkışlar da olabilir (5.2.6.2.6). Yeni tank ağzı açmak yerine adam deliği kapakları da kullanılabilir (5.2.6.2.7).
• Çıkış, tank tabanındaki su tabakasına köpük basmayacak yükseklikte olmalıdır. Bunun için çıkış, en yüksek su seviyesinin en az 300 mm (12 in) üstüne konur (5.2.6.3).

Yoğunluk ve süre: Tablo 5.2.6.5.1

Tablonun notu bir üst sınır da koyar: en yüksek yoğunluk 8,1 L/dk·m²'dir (0,20 gpm/ft²). Sebebi, çok hızlı basılan köpüğün yüzeyi çalkalaması ve köpük örtüsünü bozmasıdır. Daha yüksek yoğunlukla süre orantılı olarak kısaltılabilir. Kısalan süre tablodaki sürenin %70'inden az olamaz ve hız sınırı yine aşılamaz (5.2.6.5.3). Köpüğü bozan ürünler içeren hidrokarbonlarda konsantre üreticisinin listelemeye dayalı önerisi alınır (5.2.6.5.2). Ek A, oksijenli katkı içeren benzinlerde bazı köpüklerin olağan yoğunlukta söndürmeyi başaramayabileceğini hatırlatır (A.5.2.6.5.2).

Köpük hızı ve karşı basınç

Hız sınırı çıkışta, köpüğün ürüne girdiği noktada uygulanır. Sınırlar Sınıf IB sıvılarda 3 m/s (10 ft/s), diğer sıvılarda 6 m/s'dir (20 ft/s). Gerçek testler daha yüksek hızın yeterli olduğunu göstermedikçe bu sınırlar aşılmaz (5.2.6.2.3). Hız hesabında çözelti debisi değil, genleşmiş köpük debisi kullanılır. Ek A bu debinin, besleme eğrisine göre düzeltilmiş çözelti debisinin en yüksek genleşme oranı olan 4 ile çarpılmasıyla bulunmasını ister. Metrik biçimde hız şöyle hesaplanır (A.5.2.6.2):

v (m/s) = köpük debisi (L/dk) / d² × 21,22 (d: boru iç çapı, mm)

Köpük üretecinden sonraki boru ve hat boyları ile korunan yakıtın beklenen en büyük derinliği birlikte bir karşı basınç oluşturur. Bu basınç, cihazın test edilip listelendiği aralıkta kalmalıdır (5.2.6.4). Karşı basınç, köpük üreteci ile tank girişi arasındaki statik yük ile boru sürtünme kayıplarının toplamıdır. Ek A'daki sürtünme eğrileri de 4 genleşme oranı esas alınarak çizilmiştir (A.5.2.6.4). Bu yüzden yüzey altı sistemde "yüksek karşı basınçlı" köpük üreteci kullanılır.

Örnek: 40 m çaplı benzin tankı

Aynı tank parlama noktası 38 °C'nin üstünde bir ürün depolasaydı, tablo 2 çıkış verirdi. Çıkış başına köpük debisi yaklaşık 10.305 L/dk olurdu. 6 m/s sınırıyla gereken iç çap yaklaşık 191 mm'ye iner, süre de 30 dakikaya düşer. Sonra iki kontrol daha yapılır. İlki, yüzeydeki 30 m yol sınırıdır. İkincisi, çıkışların en yüksek su seviyesinin en az 300 mm üstünde olmasıdır. Tamamlayıcı hortumlar (5.2.1, Bölüm 5.9) ve konsantre stoku bu hesaba ayrıca eklenir. Debi, süre ve konsantre miktarını köpük konsantresi miktarı hesabıyla deneyebilirsiniz.

Söndürme sırasında: Ek A'nın uyarıları

Ek A, yüzey altı sistemin işletilmesi için şu sırayı önerir (A.5.2.6.1). Su ve köpük bağlantıları yapıldıktan sonra köpük pompası, tanka giden blok vanalarıyla aynı anda açılır. Çözelti basıncı tasarım değerine çıkarılır ve orada tutulur. Köpük yanan yüzeye ilk ulaştığında, buharlaşmanın mekanik etkisiyle alev kısa bir süre büyüyebilir. Ardından alev hızla küçülür. Ek A'nın diğer önerileri şunlardır:

• Su yeterliyse tank gövdesi sıvı seviyesinde ve üstünde soğutulur. Ama su tankın içine, köpük örtüsünü bozacak biçimde sıkılmaz.
• Parlama noktası 38 °C'nin altındaki sıvılarda (Sınıf IB ve IC), enjeksiyon noktasının üstündeki çalkantılı bölgede yangın bir süre devam edebilir. Bu durumda aralıklı enjeksiyon yapılır, böylece köpük enjeksiyonun durduğu sürede o bölgeyi kapatır.
• Isı dalgası oluşturabilen ürünlerde, özellikle tank 10 dakika ya da daha uzun yanmışsa, köpük üstten de alttan da verilse taşma (slop-over) olabilir. Taşma, aralıklı enjeksiyonla ya da köpük üreteci giriş basıncını düşürerek kontrol edilir.

Yarı yüzey altı enjeksiyon (5.2.7)

Ana metin bu yöntem için tek bir kural koyar: kullanılan tüm donanım bu amaç için listelenmiş ya da onaylanmış olmalıdır (5.2.7). Ayrıntı Ek A'dadır. Bu düzende tank tabanından yükselen esnek bir hortum, başlangıçta mühürlü bir muhafazanın içinde durur. Hortum, en yüksek ürün yüküne karşı çalışabilen dış bir köpük üretecine bağlıdır. Sistem çalıştığında hortum muhafazadan kurtulur ve köpüğün kaldırma kuvvetiyle yüzeye çıkar. Köpük de hortumun açık ucundan doğrudan yüzeye boşalır (A.5.2.7). Böylece köpük ürünün içinden geçmez. Bu nedenle yüzeye nazik uygulama için uygun herhangi bir konsantre kullanılabilir. Hortum ürüne dayanıklıysa yöntem köpüğü bozan sıvılarda da kullanılabilir. Yöntem yüzer tavanlı tanklara, sabit tavanı olsa da olmasa da, uygun değildir. Ek A tabloları şöyledir:

Ünite sayısı (Tablo A.5.2.7(b)) yüzey uygulamasındaki çıkış tablosuyla aynı basamakları izler. 24 m'ye kadar 1, 37 m'ye kadar 2, 43 m'ye kadar 3, 49 m'ye kadar 4, 55 m'ye kadar 5, 61 m'ye kadar 6 ünite gerekir. Bu çapın üstünde her ek 465 m² için bir ünite eklenir. Üniteler eşit aralıkla yerleştirilir. Hidrokarbonlarda yoğunluk tipik olarak Tip II üstten uygulamadakiyle aynıdır, yani 4,1 L/dk·m². Alkole dayanıklı köpük gerektiren ürünlerde üreticiye danışılır.

Sık yapılan hatalar

• Hız hesabını çözelti debisiyle yapmak. Doğrusu genleşmiş köpük debisini, yani 4 katını kullanmaktır (A.5.2.6.2).
• Çıkışı tabandaki su tabakasının içine ya da hemen üstüne koymak. Çıkış en yüksek su seviyesinin en az 300 mm üstünde olmalıdır (5.2.6.3.2).
• Etanol karışımlı ya da polar ürüne geçen bir tankta yüzey altı sistemi korumaya devam etmek (5.2.6.1.1).
• Yoğunluğu artırırken 8,1 L/dk·m² üst sınırını ve hız sınırını unutmak (Tablo 5.2.6.5.1 notu, 5.2.6.5.3).
• Karşı basıncı hesaba katmadan, listelenmemiş bir köpük üreteci seçmek (5.2.6.4).

Üstten uygulama için NFPA 11 sabit tavanlı tank yazısına, köpük türü ve oranlama için köpük sistemi tasarım rehberine bakabilirsiniz.

Sık Sorulan Sorular

Yüzey altı köpük enjeksiyonu hangi tanklarda kullanılabilir?

NFPA 11-2024 5.2.6.1'e göre yalnız sıvı hidrokarbon depolayan düşey, sabit tavanlı atmosferik tanklarda kullanılabilir. Sınıf IA sıvılarda ve alkol, ester, keton gibi alkole dayanıklı köpük gerektiren ürünlerde kullanılmaz (5.2.6.1.1). Açık üstlü ve iç yüzer tavanlı tanklarda da yasaktır (5.3.3.1, 5.4.2.2.4).

Yüzey altı enjeksiyonda köpük hızı sınırı nedir?

Köpüğün ürüne girdiği noktadaki hız, Sınıf IB sıvılarda 3 m/s'yi (10 ft/s), diğer sıvılarda 6 m/s'yi (20 ft/s) aşmamalıdır. Testler daha yüksek hızın yeterli olduğunu kanıtlarsa bu sınır aşılabilir (5.2.6.2.3). Hız, çözelti debisinin 4 katı olan genleşmiş köpük debisiyle hesaplanır (A.5.2.6.2).

Yüzey altı çıkış tank tabanından ne kadar yukarıda olmalı?

Çıkış, tabandaki su tabakasına köpük basmamalıdır. Bunun için en yüksek su seviyesinin en az 300 mm (12 in) üstüne yerleştirilir (5.2.6.3.1, 5.2.6.3.2).

Yüzey altı enjeksiyonda en yüksek uygulama yoğunluğu var mı?

Evet. Tablo 5.2.6.5.1'in notuna göre en yüksek yoğunluk 8,1 L/dk·m²'dir (0,20 gpm/ft²). En düşük yoğunluk 4,1 L/dk·m²'dir. Süre, parlama noktası 38–60 °C arasındaki sıvıda 30 dakika, diğerlerinde ve ham petrolde 55 dakikadır.

Yarı yüzey altı sistem ile yüzey altı sistem arasındaki fark nedir?

Yarı yüzey altı sistemde köpük ürünün içinden geçmez. Tabandan yükselen esnek bir hortum yüzeye çıkar ve köpüğü doğrudan yüzeye bırakır (A.5.2.7). Bu nedenle yüzeye nazik uygulama için uygun konsantreler kullanılabilir. Hortum dayanıklıysa köpüğü bozan sıvılar da korunabilir. Donanım bu amaç için listelenmiş ya da onaylanmış olmalıdır (5.2.7).

SprinkCalc — Üç Standartta Yangın Sprinkler Tasarımı

SprinkCalc; NFPA 13, FM Global ve BS EN 12845 için tehlike sınıflandırması, tasarım yoğunluğu ve alanı, K-faktör seçimi, su talebi ve hidrolik hesapları tek iOS uygulamasında toplar ve profesyonel PDF rapor üretir.

SprinkCalc'i App Store'dan indir

MEP Calc — 110+ Mühendislik Hesap Modülü

MEP Calc tek iOS uygulamasında 110+ mühendislik modülü sunar: 21 yangın hesabının yanı sıra ısıtma, soğutma, HVAC, sıhhi tesisat, buhar ve doğalgaz.

MEP Calc'i App Store'dan indir