ویسکوزیته یکی از ویژگی‌های مهم سیالات است که میزان مقاومت آن‌ها را در برابر جاری شدن نشان می‌دهد. هرچه ویسکوزیته یک سیال پایین‌تر باشد، راحت تر جاری می شود. این ویژگی در فوم‌های آتش‌نشانی از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا که بر انتقال فوم در لوله‌ها، پمپاژ کردن و روند اختلاط آن با آب تاثیر مستقیم می‌گذارد. روش اندازه‌گیری ویسکوزیته بسته به نوع فوم متفاوت است. به‌طور کلی، فوم‌های آتش‌نشانی از نظر رفتار رئولوژیکی به دو گروه تقسیم می شوند.
۱. فوم های نیوتنی
فوم‌های نیوتنی دارای ویسکوزیته ثابت هستند و میزان مقاومت آن‌ها در برابر جاری شدن با تغییر نرخ برشی (shear rate) تغییر نمی‌کند. این گروه رفتار ساده و قابل پیش بینی دارند و رفتاری شبیه به مایعاتی مانند آب یا بنزین دارند. ویسکوزیته این فوم‌ها بر اساس ویسکوزیته سینماتیکی سنجیده می‌شود و معمولاً با واحد cSt یا میلی‌متر مربع بر ثانیه بیان می‌گردد. بسیاری از فوم‌های AFFF و فوم‌های کلاس A در این دسته قرار دارند، مانند: AFFF BIOFILM و BIO FOR
۲. فوم های غیرنیوتنی
فوم‌های غیرنیوتنی، که گاهی با عنوان فوم‌های شبه پلاستیک نیز شناخته می‌شوند، ویسکوزیته ثابت ندارند و رفتار آن‌ها وابسته به نرخ برشی است. با افزایش نرخ برشی، ویسکوزیته ظاهری آن‌ها کاهش می‌یابد و جریان پذیری بیشتر می‌شود. این فوم‌ها در ابتدای حرکت، نسبت به جریان مقاومت بیشتری نشان می‌دهند و انرژی بیشتری برای پمپاژ لازم دارند؛ اما با ادامه جریان، به تدریج روان تر می‌شوند. ویسکوزیته این گروه با ویسکوزیته دینامیکی سنجیده می‌شود و واحد آن mPa.s یا cP گزارش می شود. فوم‌های AR-AFFF و بخشی از فوم‌های فاقد ترکیبات فلوئور (FFF) معمولاً در این دسته قرار می‌گیرند. اندازه‌گیری دقیق ویسکوزیته آن‌ها با ابزارهایی مانند رئومتر یا ویسکومتر چرخشی و در دمای مشخص انجام می‌شود.
نمونه‌هایی از ویسکوزیته سیالات متداول
برای درک بهتر مقادیر ویسکوزیته، مقایسه چند سیال رایج ذکر می شود:
| ماده | دما (°C) | ویسکوزیته تقریبی (cP) |
|---|---|---|
| آب | 20 | 1 |
| بنزین | 25 | 0.6 |
| شامپو | 20 | 530 |
| گلیسیرین | 25 | 934 |
| عسل مایع | 20 | 10,000 |
در ادامه به برخی از پرسش‌های متداول درباره رفتار رئولوژیکی فوم‌های آتش‌نشانی، تفاوت فوم‌های نیوتنی و غیرنیوتنی، تأثیر دما بر ویسکوزیته و اهمیت سازگاری فوم با تجهیزات فوم‌ساز پاسخ می‌دهیم:
تفاوت فوم با ویسکوزیته پایین با فوم نیوتنی در چیست؟
پایین بودن ویسکوزیته به معنی نیوتنی بودن نیست به طوری که یک فوم ممکن است نسبتا رقیق باشد، اما همچنان رفتار غیرنیوتنی داشته باشد و ویسکوزیته آن با تغییر نرخ برشی تغییر کند.
دما چه تاثیری دما بر فوم‌های غیرنیوتنی دارد؟
دما نقش قابل توجهی در رفتار فوم‌های غیرنیوتنی دارد. با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می‌یابد و فوم به راحتی جریان پیدا می‌کند. در مقابل، کاهش دما باعث افزایش ویسکوزیته و دشوار شدن انتقال و مکش فوم می‌شود.
فوم‌های ویسکوز کدام‌اند؟
ویسکوزیته فوم به نوع ترکیبات به‌کاررفته در فرمولاسیون آن وابسته است. وجود برخی پلیمرها یا موادی که باعث افزایش چسبندگی می شوند و معمولاً برای ایجاد خاصیت مقاوت به الکل استفاده می‌شوند، سبب افزایش قابل توجه ویسکوزیته می‌گردد که به همین دلیل بسیاری از فوم‌های AR-AFFF و AR-FFF ویسکوز هستند.
اهمیت ویسکوزیته فوم در مقابل فوم‌ساز ها چیست؟
انتخاب فوم مناسب برای عملیات اطفا تنها وابسته به نوع خطر آتش‌سوزی نیست، بلکه سازگاری آن با تجهیزات فوم‌ساز و شرایط محیطی نیز اهمیت دارد.
ویسکوزیته فوم بر فرآیندهای زیر تأثیر می‌گذارد:
- انتقال فوم در لوله‌ها
- عملکرد پروپورشنر(دستگاهی است که وظیفه دارد مقدار مشخص و دقیقی از فوم آتش‌نشانی را با آب مخلوط کند تا محلول فوم با غلظت صحیح به دست آید.)
- دقت اختلاط فوم و آب
- توان مکش پمپ
برخی تجهیزات متناسب با فوم‌های ویسکوز طراحی شده‌اند مانند: LEADER MIX AB، درحالی‌که برخی دیگر برای عملکرد صحیح با این فوم‌ها نیازمند تنظیمات خاص هستند. براساس استاندارد EN 1568، اگر ویسکوزیته یک فوم غیرنیوتنی بیش از 120 mPa.s باشد در کمترین دمای کار و نرخ برشی 375 s⁻¹، یا ویسکوزیته یک فوم نیوتنی بیش از 200mm²/s باشد، احتمالاً برای استفاده صحیح به تنظیمات ویژه در سیستم نیاز است.
تاثیر ویسکوزیته فوم بر عملکرد سیستم‌های اطفای حریق صنعتی
سیستم‌های بزرگ آتش‌نشانی با فوم، که شامل لوله‌کشی‌های طولانی، پمپ‌های فشار بالا، پروپورشنرهای دقیق و نازل‌های متعدد می‌شوند؛ معمولاً در پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها، کارخانه‌های بزرگ، مخازن ذخیره سوخت و فرودگاه‌ها کاربرد دارند و فوم را به‌صورت یکنواخت و با درصد صحیح از مخازن اصلی به نقاط مختلف محل خطر می رسانند.در چنین سیستم‌هایی، طول زیاد لوله‌ها و نیاز به حفظ فشار ثابت اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا پمپاژ نادرست فوم‌های ویسکوز می‌تواند باعث ورود هوا به فوم شود. ورود هوا منجر به اختلال در اختلاط فوم با آب می‌شود و کارایی فوم در اطفای حریق کاهش یافته و زمان خاموش کردن حریق طولانی‌تر می‌شود.
دستگاه اندازه گیری دقیق فوم آتش نشانی
ابزار اندازه‌گیری دقیق ویسکوزیته فوم آتش‌نشانی
برای اندازه‌گیری دقیق ویسکوزیته فوم‌های آتش‌نشانی، به ویژه فوم‌های غیرنیوتنی که رفتار وابسته به نرخ برشی دارند، استفاده از تجهیزات پیشرفته ضروری است. یکی از ابزارهای مناسب برای این کار، ویسکومتر چرخشی آنتون پار مدل 300 ViscoQC است. این دستگاه با قابلیت تنظیم نرخ برشی (shear rate) و اندازه‌گیری ویسکوزیته دینامیکی در دماهای کنترل‌شده، امکان بررسی رفتار رئولوژیکی فوم‌ها را در شرایط واقعی کاری فراهم می‌کند. با استفاده از این ویسکومتر می‌توان ویسکوزیته فوم‌های AR-FFF را در محدوده دمایی مورد نظر ثبت کرد، که اطلاعات دقیق و کاربردی برای تطبیق فوم با تجهیزات پمپاژ، پروپورشنرها و شبکه‌های لوله‌کشی فراهم می‌نماید. به این ترتیب، انتخاب فوم مناسب و تنظیمات دقیق سیستم‌های اطفای حریق بر اساس داده‌های تجربی امکان‌پذیر می‌شود و کارایی عملیاتی فوم تضمین می‌گردد.