Segurança Contra Incêndio - Parte I

Com a descoberta do fogo novos horizontes se abriram à humanidade, ainda que associado a essa descoberta tenha surgido o risco de incêndio.
As primeiras reacções face ao risco de incêndio circunscreveram-se a medidas de protecção, ou seja, foram estabelecidos mecanismos destinados a combater os incêndios quando e onde se manifestavam.
Actualmente, desenvolveu-se a Engenharia da Segurança Contra Incêndios, suportada pelos seguintes conhecimentos:

- As causas de incêndios
- As leis por que se rege o comportamento do incêndio (ignição, desenvolvimento e propagação)
- O efeito do fogo sobre elementos a ele sujeitos (elementos de cosntrução)

Tipificação de Sinistros

Hoje em dia, o risco de incêndio manifesta-se nas mais diversas formas, pelo que os riscos de incêndio são tipificados segundo vários critérios:

- O tipo de ambiente (local) onde se verificou a ocorrência do incêndio
- O tipo de combustível envolvido
- As causas do incêndio
- As consequências do incêndio

No que se refere ao local onde o incêndio se declarou e desenvolveu, são considerados normalmente os seguintes tipos, cada um dos quais se pode ainda subdividir:

- Habitações e edifícios públicos
- Instalações industriais
- Viaturas e outros meios de transporte terrestres
- Aeronaves
- Navios e portos
- Zonas rurais
- Matas e florestas

As consequências dos incêndios classificam-se frequentemente em dois grandes grupos: vítimas (feridos e mortos) e danos materiais. Outro tipo de prejuízo é de ordem social (redução de postos de trabalho e subemprego temporário).

Fenómenos de Fogo

O fogo é um fenómeno que envolve reacções fortemente exotérmicas entre uma substância combustível e um comburente. Estas reacções denominadas combustões, são caracterizadas pela oxidação rápida do combustível pelo comburente.

Uma substância combustível é aquela que é susceptível de dar início à reacção de combustão, na presença de um comburente. De uma maneira geral, pode-se dizer que qualquer material formado por carbono e hidrogénio é um potencial combustível.

Apesar de existirem vários produtos que podem actuar como comburente, nomeadamente o NaNO3 e o KclO2, cujo oxigénio existente é facilmente libertado, o oxigénio do ar é o comburente mais frequente. Assim, para o estudo do fogo consideramos como comburente o oxigénio contido no ar atmosférico.

Sendo a combustão um reacção de um combustível na presença de um comburente, isso levaria a supor que bastaria colocar em contacto estes dois elementos para que estivessemos na presença de uma combustão. Felizmente, não é assim, pois como o oxigénio está sempre presente na atmosfera, estaríamos sempre na presença de uma combustão. Para que se verifique o início de uma combustão é ainda necessário um terceiro elemento que se designa por energia de activação a qual representa a energia mínima necessária para o início da reacção. Esta energia pode ser produzida por choque, fricção, pressão, faísca, por um ponto quente ou por uma chama.

Chegamos assim ao triângulo do fogo que configura a necessidade da simultaneidade da presença dos três elementos atrás referidos para dar início ao fogo. O fogo é uma combustão que se manifesta por chamas, emissão de fumos e outros gases e pela libertação de calor. Nos produtos da combustão podemos encontrar: anidrido carbónico, monóxido de carbono, vapor de água, o azoto da atmosfera, os produtos queimados ou semi-queimados.

As chamas são a parte espectacular do fogo, emitem luz e chamam a atenção. Os fumos impedem a visibilidade, dificultam a fuga das pessoas dos locais sinistrados e tornam a intervenção mais difícil.

Os outros gases que os acompanham são muitas vezes tóxicos, invisíveis e a sua expansão contribui para a propagação do fogo. O calor libertado aquece o ar ambiente dificultando a aproximação para efeitos de combate. Um incêndio de grandes proporções atinge os 1000 ºC com bastante facilidade. O que pode levar à combustão expontânea de certos materiais e à deformação/fusão de outros.

Por último, como a combustão consome oxigénio a sua concentração no ar baixará para valores nocivos à vida humana.

Todas as combustões e incêndios em particular obedecem aos seguintes princípios:

- é necessária uma fonte de energia, material combustível e um comburente (O2) para produzir um fogo;
- os gases combustíveis só se produzem quando previamente existe, com maior ou menor intensidade, uma fonte de calor;
- a combustão cessa quando acaba o combustível, o comburente ou se preocessa um abaixamento da temperatura.

Actualmente evolui-se para o Tetraedro do Fogo, que veio substituir o triângulo do fogo.

Mantém os três elementos Combustível+Comburente+Calor (energia activação) e leva ao aparecimento de um quarto elemento, a Reacção em Cadeia,com a qual se produz a combustão de forma continuada. É como uma segunda combustão.

Combustão de Gases

Os combustíveis gasosos são importantes pelo seu número e pela sua facilidade de combustão. Quatro factores são particularmente importantes no que se refere às possibilidades de inflamação de um combustível gasoso:

- a relação entre e quantidade de combustível e o ar
- a concentração de oxigénio no ar, visto esta poder variar em locais confinados
- a temperatura
- a pressão

Para que haja combustão é necessário, não só que o combustível e o comburente estejam na presença um do outro, mas ainda que se encontrem em determinada proporção. Supondo que o ambiente é o ar, com uma percentagem de oxigénio de 21%, que a pressão é a atmosférica, que a temperatura é a ambiente e a percentagem de combustível é nula. Não há possibilidade de haver combustão por falta de combustível. Se se for introduzindo progressivamente o combustível, verifica-se que enquanto a mistura (combustível - ar) apresentar uma percentagem pequena de combustível, continuarão a não existir condições para a combustão. Se se continuar a enriquecer a mistura com combustível, a dado momento a combustão torna-se possível e a partir dessa percentagem verifica-se que se mantém. No entanto, aumentando ainda mais a percentagem de combustível na mistura, a combustão cessará a determinada altura, pois não terá comburente suficiente. Assim ficam definidos dois limites:

Limite Inferior de Inflamabilidade (LII), abaixo do qual a mistura é demasiado pobre em combustível.

Limite Superior de Inflamabilidade (LSI), acima do qual a mistura é demasiado pobre em comburente.

Entre os dois limites fica situada a zona de combustão - domínio da inflamabilidade - que obviamente é função do combustível. O domínio da inflamabilidade é geral estreito, com algumas excepções, nomeadamente do hidrogénio e do óxido de carbono. O ponto de combustão perfeita situa-se sensivelmente a meio da zona de inflamabilidade. Estes limites sofrem variações com a temperatura, a pressão e a concentração de oxigénio no ar. Um aumento da temperatura ou da pressão tem por efeito alargar o domínio da inflamabilidade, de um modo ligeiro para a pressão e de uma forma mais sensível para a temperatura. A diminuição da pressão ou da temperatura tem um efeito inverso.

A variação da concentração do oxigénio no ar tem também consequências nos limites de inflamabilidade, mostrando-se no entanto que é o limite superior o mais sensível a essa variação. Um decréscimo da concentração de oxigénio no ar de 21% para 14% é em geral, suficiente para baixar o índice de inflamabilidade para valores próximos dos do índice inferior, tornando possível a combustão.

Combustão dos Líquidos

Não se pode falar em combustão de um líquido, porque na realidade o que ocorre e arde são os gases emitidos por esse líquido. Para que possa ocorrer uma combustão, é necessário que o líquido emita vapores suficientes, para que a percentagem da mistura (vapores - ar) seja tal, que o domínio da inflamabilidade seja atingido. Ora a vaporização de um líquido está intimamente ligada com a temperatura, isto é, quanto maior for a temperatura a que se aqueça o líquido, maior quantidade de vapores são emitidos. Somos assim conduzidos a 3 novas definições:

Temperatura de Inflamação - temperatura mínima à qual os vapores emitidos pelo líquido se inflamam por acção de uma chama, mas que se extinguem mal esta seja retirada.

Temperatura de Combustão - temperatura mínima à qual os vapores emitidos pelo líquido se inflamam por acção de uma chama, mantendo-se a reacção mesmo quando se retira a energia de activação.

Temperatura de Ignição - temperatura mínima à qual os vapores emitidos pelo líquido se inflamam expontaneamente e sem necessidade de qualquer chama. Também conhecida como temperatura de auto-inflamação.

Combustão de Sólidos

A combustão de um combustível sólido pode fazer-se de duas formas:

Por Pirólise - o corpo sólido por efeito do calor emite vapores combustíveis de decomposição do produto. A combustão destes sólidos transforma-se na combustão de gases.

Por Brasas - a combustão dá-se praticamente sem chamas mas com forte emissão de radiações.

O estado de divisão da matéria é um factor de grande importância para a velocidade da combustão. Assim, é fácil de compreender que se tivermos uma mesma quantidade de madeira, ela vai arder muito mais rapidamente se estiver cortada em pequenas aparas do que se estiver numa peça como se fosse uma prancha.

Poder Calorífico - é a quantidade de calor emitido pela unidade de massa de um corpo que arde inteiramente.

Potencial Calorífico - é a quantidade de energia térmica susceptível de ser libertada pela combustão completa de um corpo.

Carga de Incêndio - é o potencial calorífico do total dos materiais combustíveis contidos num espaço, compreendendo o revestimento das paredes, divisórias, soalho e tectos.

Densidade de Carga de Incêndio - é a carga de incêndio por unidade de área. Esta noção é importante para a avaliação do risco de incêndio e para o estudo dos meios de intervenção.

Para termo de comparação, e melhor avaliação do risco, é costume comparar-se o poder calorífico de um corpo com o da madeira, dado que pela combustão de 1 quilograma de madeira se libertam 400 quilocalorias. Portanto: 1 Kg de madeira ---- 400 Kcal.

EVOLUÇÃO DE UM INCÊNDIO

Causas

No que se refere às causas de incêndios é grande a sua variedade, mas a generalidade resulta da actividade humana. Com efeito, os incêndios provocados por causas naturais são pouco frequentes e circunscrevem-se ao grupo de incêndios ao ar livre, como por exemplo, os incêndios rurais provocados por descargas atmosféricas. De entre as fontes de ignição de incêndios, mais comuns podem destacar-se:

- Fontes de Origem Térmica - chama nua, instrumentos de fumo, instalações ou equipamentos produtores de calor, trabalhos a quente, radiações solares, etc...

- Fontes de Origem Eléctrica - descarga por manobra de equipamentos eléctricos, sobreaquecimento devido a contacto eléctrico mal dimensionado, a sobrecarga ou curto-circuito, electricidade estática, descarga eléctrica atmosférica (trovoadas), etc...

- Fontes de Origem Mecânica - chispas provocadas por ferramentas, por equipamentos em movimento ou por calçado, sobreaquecimento devido a fricção mecânica, etc...

- Fontes de Origem Química - reacção química exotérmica (em locais mal ventilados), reacções de subatâncias auto-oxidantes, etc...

- De entre as causas humanas podem destacar-se:

- Descuido
- Fogo Posto
- Desconhecimento

Fases de um Incêndio

Qualquer incêndio tem normalmente quatro fases de desenvolvimento bem distintas:

- Eclosão - corresponde à sua fase inicial. Depende da qualidade e quantidade de combustível presente.
- Propagação - corresponde à fase em que o fenómeno se activa rapidamente transmitindo-se aos corpos vizinhos.
- Combustão contínua - por efeito do calor, a energia libertada é suficiente para provocar a combustão de todos os materiais em presença, de uma forma contínua. O calor libertado pelo incêndio é equivalente à energia dissipada.
- Declínio das chamas - verifica-se após a inflamação generalizada e resulta da carência de combustível, ou da dissipação de energia se tornar superior à sua produção, provocando o decréscimo da temperatura até ao regresso à temperatura ambiente.

Qualquer incêndio tem normalmente quatro fases de propagação:

- Condução - o calor desenvolvido pela combustão de um corpo transmite-se não só às outras partes do corpo como também a outros corpos existentes, em contacto com o primeiro. Esta transferência de calor processa-se tanto mais rapidamente quanto melhores condutores de calor forem os corpos em contacto.

- Convecção - a diferença de densidades dos gases frios e quentes provoca correntes ascendentes destes últimos. Quando um incêndio toma uma certa importância, o fogo propaga-se por convecção por todas as comunicações verticais.

- Radiação - o calor transmite-se por ondas electromagnéticas no domínio do infra-vermelho. Neste tipo de transmissões é muito importante ter em conta que a energia libertada é proporcional à quarta potência da temperatura da fonte de calor, pelo que um incêndio relativamente importante é susceptível de emitir energia suficiente para provocar a sua propagação a corpos situados na vizinhança. A radiação é uma possibilidade de dissipação de energia particularmente sensível a altas temperaturas.

- Projecção - por vezes a transmissão do fogo faz-se por intermédio de partículas aqueceidas ou inflamadas que se desprendem do corpo em combustão e são projectadas à distância, atingindo outros corpos.

CLASSES DE FOGOS

Os incêndios envolvem sempre a combustão de materiais, no entanto, nem todos os materiais, quando ardem, dão origem a fogos com as mesmas características. Da experiência do dia a dia obtém-se a noção de que um fogo em madeira, um fósforo por exemplo, tem características que o diferenciam de um fogo num combustível líquido, uma lamparina de alcóol, por exemplo.

A diferenciação nasce intuitivamente pela observação da cor da chama, da quantidade de calor que liberta e pela maior ou menor facilidade empregue na sua extinção.

Efectivamente, pelo estudo sistemático dos vários fogos, foi possível estabelecer conjuntos com características semelhantes aos quais são aplicáveis normas de extinção comuns, isto é, classificam-se os fogos segundo as suas características por forma a orientar o método de extinção adequado a cada caso.

O agrupamento dos materiais segundo as características da sua combustão faz-se em quatro grandes grupos a que se chamou as classes de fogos.As classes de fogos são estabelecidas na Norma Portuguesa NP-1553 de 1978 que foi elaborada em conformidade com a Norma Europeia EN2 CLASSES DE FEUX.

A classificação dos fogos é a seguinte:

CLASSE A - fogos que resultam da combustão de materiais sólidos, geralmente de natureza orgânica, como por exemplo a madeira, o carvão, o papel, etc, em que se dá normalmente com a formação de brasas.

CLASSE B - fogos resultantes da combustão de líquidos ou sólidos liquidificáveis: éteres, gasolinas, ceras, vernizes, etc.

CLASSE C - fogos que resultam da combustão de gases. A combustão do metano, etano, propano e acetileno são exemplos desta classe.

CLASSE D - combustão de metais, como por exemplo o sódio, potássio e magnésio entre outros.

PROCESSO DE EXTINÇÃO

Já se falou no triângulo e no tetraedro do fogo e da necessidade de que existem e elementos em simultâneo para que ocorra um fogo. Da mesma forma, a ausência de um deles inviabiliza o fogo. É também, decorrente do que se disse, que, se na presença de um fogo se retirar um dos factores descritos, este apagar-se-á.

Com base nesta conclusão, estabelecem-se os processos de extinção característicos ampliados a um quarto conceito.

DISPERSÃO DO COMBUSTÍVEL

Neste processo não se realiza uma acção directa sobre o incêndio, mas apenas a remoção do combustível da situação que o mantém em presença simultânea com os outros dois elementos do triângulo do fogo. Este processo é possível sobre os fogos da Classe A quando a eclosão se deu entre fragmentos de combustível sólido amontoado.

Nos fogos de Classe B dado tratar-se de líquidos, o fogo só é possível na superfície de contacto do combustível com o ar, e neste caso o processo será ineficaz uma vez que com a dispersão do combustível, aumentar-se-ia a sua superfície de contacto com o ar e o fogo alastraria.

Para os fogos da Classe C basta suprimir o fluxo de gás para que se dê a extinção por falta de combustível.

ASFIXIA

Este processo ocorre por supressão de comburente ou diminuição da proporção de oxigénio. É facilmente realizável em fogos de pequenas dimensões, sendo muito difícil em grandes incêndios. Dá excelente resultado no fogo de fritadeiras, pois basta colocar uma tampa para que se extinga de imediato.

Como já foi referido, baixando o teor de oxigénio no ar atmosférico para valores abaixo dos 14% a combustão torna-se, normalmente, impossível. Esta solução consegue-se, por exemplo, pela projecção de gases inertes tais como o anidrido carbónico ou o azoto.

ARREFECIMENTO

O abaixamento da temperatura de um incêndio provoca o desaparecimento da energia de activação do triângulo do fogo. Este decréscimo de temperatura pode actuar de dois modos:

- no caso de fogos da Classe B, provocando o arrefecimento dos reservatórios por absorção de calor, portanto de combustível;

- no caso de fogos da Classe A, por absorção directa do calor através da passagem de água de extinção da sua fase líquida para a de vapor;

INIBIÇÃO

Durante anos, o triângulo do fogo serviu para explicar totalmente os processos de extinção sobre os mecanismos da combustão. No entanto, recentemente, foram descobertos agentes extintores cuja acção não pode ser explicada sob esta perspectiva visto que não actuam sob nenhum dos seus lados. Estes produtos actuam sobre a reacção química da chama, de forma directa, reacção denominada de REACÇÂO EM CADEIA.

A necessidade deste novo elemento na explicação da extinção pelos novos agentes extintores (pós e halons) levou à criação do TETRAEDRO DO FOGO.

Ao utilizar-se este processo de extinção designado por inibição está-se a interromper a reacção em cadeia da combustão, o que conduz à extinção do incêndio.

Termina aqui esta primeira parte da Segurança Contra Incêndio. Numa posterior e breve postagem, abordar-se-á, para conclusão, o tema "Agentes Extintores" e segurança - "Medidas Preventivas".