Prevenção de incêndio

Prevenção de incêndio

domingo, 13 de novembro de 2011

TEORIA DO FOGO

              1. INTRODUÇÃO

O fogo é conhecido desde a pré-história e desde aquele tempo tem trazido inúmeros benefícios ao homem, foi o marco inicial ao desenvolvimento da humanidade, porem quando foge ao controle do homem recebe o nome de Incêndio, e causa inúmeros prejuízos para as pessoas e ao meio ambiente.





                2. CONCEITOS

               2.1 Fogo: É uma reação química em cadeia, denominada combustão, que é uma oxidação rápida entre o material combustível, sólido, líquido ou gasoso e o oxigênio do ar, provocada por uma fonte de calor, que gera luz, desprende calor e emite fumaça, gases e outros resíduos e que esta sob o controle do homem.

               2.2 Incêndio: É uma reação química em cadeia, denominada combustão, que é uma oxidação rápida entre o material combustível, sólido, líquido ou gasoso e o oxigênio do ar, provocada por uma fonte de calor, que gera luz, desprende calor e emite fumaça, gases e outros resíduos e que esta fora do controle do homem.

               3. COMBUSTÃO

Para que ocorra o fogo é necessária uma reação química entre três elementos:

              a) Combustível;

              b) Comburente (Ex: oxigênio);

              c) Calor.

Na combustão, o material combustível combina-se com o comburente (oxigênio) quando ativado por uma fonte de calor, inicia uma transformação química que produz mais calor, que propicia o prosseguimento da reação ocasionando uma reação química em cadeia.

A combustão é representada didaticamente através do tetraedro do fogo.

 Características dos elementos essenciais ao quadrado do fogo


              3.1 Combustível

É toda a substância capaz de queimar e alimentar a combustão. É o elemento que serve de campo de propagação ao fogo.

Os combustíveis podem ser sólidos, líquidos ou gasosos, e a grande maioria precisa passar pelo estado gasoso para então combinar-se com o oxigênio. A velocidade da queima de um combustível depende de sua capacidade de combinar com oxigênio sob a ação do calor e da sua fragmentação (área de contato com o oxigênio).

              3.1.1 Combustíveis sólidos

A maioria dos combustíveis sólidos transformam-se em vapores e, então, reagem com o oxigênio. Outros sólidos (ferro, parafina, cobre, bronze) primeiro transformam-se em líquidos, e posteriormente em gases, para então se queimarem.

Quanto maior a superfície exposta, mais rápida será o aquecimento do material e, conseqüentemente, o processo de combustão. Como exemplo: uma barra de aço exigirá muito calor para queimar, mas, se transformada em palha de aço, queimará com facilidade. Assim sendo, quanto maior a fragmentação do material, maior será a velocidade da combustão.

              3.1.2 Combustíveis líquidos

Os líquidos inflamáveis têm algumas propriedades físicas que dificultam a extinção do calor.

Os líquidos assumem a forma do recipiente que os contem. Se derramados, os líquidos tomam a forma do piso, fluem e se acumulam nas partes mais baixas.

Tomando como base o peso da água, cujo litro pesa um quilograma, classificamos os demais líquidos como mais leves ou mais pesados. É importante notar que a maioria dos líquidos inflamáveis são mais leves que água e, portanto, flutuam sobre esta.

Outra propriedade a ser considerada é a solubilidade do líquido, ou seja, sua capacidade de misturar-se à água. Os líquidos derivados do petróleo (conhecidos como hidrocarbonetos) têm pouca solubilidade (solvente apolar), ao passo que líquidos como álcool, acetona (conhecidos como solventes polares) têm grande solubilidade, isto é, podem ser diluídos até um ponto em que a mistura (solvente polar + água) não seja inflamável.

A volatilidade, que é a facilidade com que os líquidos liberam vapores, também é de grande importância, porque quanto mais volátil for o líquido, maior a possibilidade de haver fogo, ou mesmo explosão. Chamamos de voláteis os líquidos que liberam vapores a temperaturas menores que 20º C.

               3.1.3 Combustíveis gasosos

Os gases não têm volume definido, tendendo, rapidamente, a ocupar todo o recipiente em que estão contidos.

Se o peso do gás é menor que o do ar, o gás tende a subir e dissipar-se. Mas, se o peso do gás é maior que o do ar, o gás permanece próximo ao solo e caminha na direção do vento, obedecendo aos contornos do terreno.

Para o gás queimar, há necessidade de que esteja em uma mistura ideal com o ar atmosférico, e, portanto, se estiver numa concentração fora de determinados limites, não queimará. Cada gás, ou vapor, tem seus limites próprios. Por exemplo, se num ambiente há menos de 1,4% ou mais de 7,6% de vapor de gasolina, não haverá combustão, pois a concentração de vapor de gasolina nesse local está fora do que se chama de mistura ideal, ou limites de explosividade (inflamabilidade); isto é, ou a concentração deste vapor é inferior ou é superior aos limites de explosividade.

Ex: Gasolina
Limite Inferior de Explosividade (LIE): 1,4%
Limite Superior de Explosividade: LSE): 7,6%
  

                                              
                      0%  ____/________/_____________________ 100%
                                                   1,4%         7,6%


Cada material, dependendo da temperatura a que estiver submetido, liberara maior ou menor quantidade de vapores. Para melhor compreensão do fenômeno, definem-se algumas variáreis denominadas:

               a) Ponto de fulgor

É a temperatura mínima em que um combustível começa a desprender vapores que, se entrarem em contato com alguma fonte externa de calor, se incendeiam. Só que as chamas não se mantém, não se sustentam, por não existirem vapores suficientes. Se aquecermos pedaços de madeira, dentro de um tubo de vidro de laboratório, a uma certa temperatura a madeira desprendera vapor de água. Este vapor não pega fogo.

Aumentando-se a temperatura, num certo ponto, começarão a sair gases pela boca do tubo. Aproximando-se um fósforo aceso, esses gases transformar-se-ão em chamas. Por ai, nota-se que um combustível sólido (a madeira) numa certa temperatura desprende gases que se misturam ao oxigênio (comburente) e que se inflamam em contato com a chama do fósforo aceso.

O fogo não continua porque os gases são insuficientes, formam-se em pequena quantidade. O fenômeno observado nos indica o "Ponto de fulgor" da madeira (combustível sólido), que é de 150º C (cento e cinqüenta graus centígrados).

O ponto de fulgor varia de combustível a combustível. Para a gasolina ele é de – 42º C (menos quarenta e dois graus centígrados), para o asfalto é de 204º C (duzentos e quatro graus centígrados).





               b) Ponto de combustão

Na experiência da madeira, se o aquecimento, prosseguir, os gases continuarão a sair pelo tubo e, entrando em contato com o calor da chama do fósforo aceso, incendiar-se-ão e manter-se-ão. Agora a queima não para. Foi atingido o "Ponto de combustão", isto é, a temperatura mínima em que esse combustível sólido, a madeira, sendo aquecido, desprende gases que em contato com fonte externa de calor se incendeiam, mantendo-se as chamas. No ponto de combustão, portanto, acontece um fato diferente, ou seja, as chamas continuam.





              c) Temperatura de ignição

Continuando-se o aquecimento da madeira, os gases, naturalmente, continuarão a se desprender. Num certo ponto, ao saírem do tubo, entrando em contato com o oxigênio (comburente), eles pegarão fogo sem necessidade da chama do fósforo. Ocorre, então, um fato novo. Não há mais necessidade da fonte externa de calor. Os gases desprendidos do combustível, só pelo contato com o comburente, pegam fogo e, evidentemente, se mantém em chamas. Foi atingida a "Temperatura de ignição", que é a temperatura mínima em que gases desprendidos de um combustível se inflamam pelo simples contato com o oxigênio do ar. O éter atinge sua temperatura de ignição a 180ºC (cento e oitenta graus centígrados) e o enxofre a 232º C (duzentos e trinta e dois graus centígrados).

Uma substância só queima quando atinge pelo menos o ponto de combustão. Quando ela alcança a temperatura de ignição bastará que seus gases entrem em contato com o oxigênio para pegar fogo, não havendo necessidade de chama ou outra fonte de calor para provocar as chamas. Convém lembrar que, mesmo que o combustível esteja no ponto de combustão, se não houver chama ou outra fonte de calor, não se verificará o fogo.

Grande parte dos materiais sólidos orgânicos, líquidos e gases combustíveis contêm grandes quantidades de carbono, e/ou de hidrogênio. Citamos como exemplo o gás Propano, cujas porcentagens em peso são aproximadamente 82% de Carbono e 18% de Hidrogênio. O Tetracloreto de Carbono, considerado não combustível, tem aproximadamente, em peso 8% de carbono e 92% de cloro.





              3.2 Calor

Provém de fontes naturais ou artificiais. As fontes naturais advêm da ação do Sol ou são originadas por fenômenos químicos e meteorológicos que podem desencadear-se de maneira surpreendente e indeterminada. As fontes de calor não naturais surgem de fenômenos físicos, os quais presidem toda a formação de calor, qualquer que seja o local onde este se manifeste: são inumeráveis e se multiplicam com os progressos tentaculares da mecânica e da eletricidade, principalmente, aplicadas nas indústrias. O calor, como uma das formas com que se apresenta a energia, é variável conforme as circunstâncias. Concentra-se ou se propaga transmitindo-se de um a outro corpo; permanece ou remanesce latente, em condições mais ou menos intensas e duradouras, segundo seja a natureza dos corpos afetados, da sua origem e dos elementos que o entretêm.

As fontes de calor em um ambiente podem ser as mais variadas:

• a chama de um fósforo;
• a brasa de um cigarro aceso;
• uma lâmpada;
• a chama de um maçarico, etc.

A própria temperatura ambiente já pode vaporizar um material combustível; e o caso da gasolina, cujo ponto de fulgor e aproximadamente de – 42ºC. Considerando-se que o ponto de combustão e superior em apenas alguns graus a uma temperatura ambiente de 20º C já ocorre à vaporização.

O calor pode se propagar de três diferentes maneiras: condução, convecção e irradiação. Como tudo na natureza tende ao equilíbrio, o calor é transferido de objetos com temperatura mais alta para aqueles com temperatura mais baixa. O mais frio de dois objetos absorverá calor até que esteja com a mesma quantidade de energia do outro.

              3.2.1 Convecção

É a transferência de calor pelo movimento ascendente de massas de gases ou de líquidos dentro de si próprios.

Quando a água é aquecida num recipiente de vidro, pode-se observar um movimento, dentro do próprio líquido, de baixo para cima. À medida que a água é aquecida, ela se expande e fica menos densa (mais leve) provocando um movimento para cima. Da mesma forma, o ar aquecido se expande e tende a subir para as partes mais altas do ambiente, enquanto o ar frio toma lugar nos níveis mais baixos. Em incêndio de edifícios, essa é a principal forma de propagação de calor para andares superiores, quando os gases aquecidos encontram caminho através de escadas, poços de elevadores, etc.




               3.2.2 Condução

Condução é a transferência de calor através de um corpo sólido de molécula a molécula. Colocando-se, por exemplo, a extremidade de uma barra de ferro próxima a uma fonte de calor, as moléculas desta extremidade absorverão calor; elas vibrarão mais vigorosamente e se chocarão com as moléculas vizinhas, transferindo-lhes calor.

Essas moléculas vizinhas, por sua vez, passarão adiante a energia calorífica, de modo que o calor será conduzido ao longo da barra para a extremidade fria. Na condução, o calor passa de molécula a molécula, mas nenhuma molécula é transportada com o calor.

Quando dois ou mais corpos estão em contato, o calor é conduzido através deles como se fosse um só corpo.




              3.2.3 Irradiação

É a transmissão de calor por ondas de energia calorífica que se deslocam através do espaço. As ondas de calor propagam-se em todas as direções, e a intensidade com que os corpos são atingidos aumenta ou diminui à medida que estão mais próximos ou mais afastados da fonte de calor.

Um corpo mais aquecido emite ondas de energia calorífica para um outro mais frio até que ambos tenham a mesma temperatura.


              3.3 Comburente

É a substância que tem a propriedade química de sustentar a combustão dos outros corpos, mas que não arde, isto é, "é incapaz de receber a chama que se lhe queira comunicar". O comburente por excelência é o oxigênio, corpo gasoso e incombustível que se encontra na composição do ar atmosférico na proporção aproximada de 21% em volume, o qual goza daquela propriedade no mais elevado grau. É o elemento responsável na produção do fogo.

              Por conseguinte, desde que se verifique a concorrência dos elementos acima: ao calor conveniente que atue num meio compatível se vá juntar o ar (ou o oxigênio puro) necessário, atingindo o grau de fulgor, surgirá, fatalmente, fogo. Poderá este surgir acidentalmente do seio da Natureza, através de reações muito enérgicas, independente da intervenção de qualquer engenho humano, de maneira espontânea; ou ser obtido, normalmente, por meios e processos previstos e aproveitado em trabalho, devendo, pois, ser devidamente controlado e contido nos limites de sua ação.

3.3.1 Composição do ar atmosférico

78% Nitrogênio
21% Oxigênio
1% Outros gases


3.3.2 Quantidade de oxigênio e a combustão

Chamas:
          21 a 13% de oxigênio

Brasas:
           13 a 8% de oxigênio

Não ocorre a reação:
           - 8% de oxigênio

3.4 Reação em cadeia:

A reação em cadeia torna a queima auto-sustentável. O calor irradiado das chamas atinge o combustível e este é decomposto em partículas menores, que se combinam com o oxigênio e queimam, irradiando outra vez calor para o combustível, formando um ciclo constante.


4. FASES DO FOGO

Se o fogo ocorrer em área ocupada por pessoas, há grandes chances de que o fogo seja descoberto no início e a situação resolvida. Mas se ocorrer quando a edificação estiver deserta e fechada, o fogo continuará crescendo até ganhar grandes proporções.

O incêndio pode ser melhor entendido se estudarmos seus três estágios de desenvolvimento.

4.1 Fase inicial

Nesta primeira fase, o oxigênio contido no ar não está significativamente reduzido e o fogo está produzindo vapor d’água (H2O), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e outros gases. Grande parte do calor está sendo consumido no aquecimento dos combustíveis, e a temperatura do ambiente, neste estágio, está ainda pouco acima do normal. O calor está sendo gerado e evoluirá com o aumento do fogo.

4.2 Queima livre

Durante esta fase, o ar, rico em oxigênio, é arrastado para dentro do ambiente pelo efeito da convecção, isto é, o ar quente “sobe” e sai do ambiente. Isto força a entrada de ar fresco pelas aberturas nos pontos mais baixos do ambiente.

Os gases aquecidos espalham-se preenchendo o ambiente e, de cima para baixo, forçam o ar frio a permanecer junto ao solo; eventualmente, causam a ignição dos combustíveis nos níveis mais altos do ambiente. Este ar aquecido é uma das razões pelas quais os bombeiros devem se manter abaixados e usar o equipamento de proteção respiratória. Uma inspiração desse ar superaquecido pode queimar os pulmões. Neste momento, a temperatura nas regiões superiores (nível do teto) pode exceder 900 ºC.

4.3 Queima lenta

Como nas fases anteriores, o fogo continua a consumir oxigênio, até atingir um ponto onde o comburente é insuficiente para sustentar a combustão. Nesta fase, as chamas podem deixar de existir se não houver ar suficiente para mantê-las (na faixa de 8% a 0% de oxigênio). O fogo é normalmente reduzido a brasas, o ambiente torna-se completamente ocupado por fumaça densa e os gases se expandem. Devido à pressão interna ser maior que a externa, os gases saem por todas as fendas em forma de lufadas, que podem ser observadas em todos os pontos do ambiente. E esse calor intenso reduz os combustíveis a seus componentes básicos, liberando, assim, vapores combustíveis.

5. FORMAS DE COMBUSTÃO

As combustões podem ser classificadas conforme a sua velocidade em: completa, incompleta, espontânea e explosão.

Dois elementos são preponderantes na velocidade da combustão: o comburente e o combustível; o calor entra no processo para decompor o combustível. A velocidade da combustão variará de acordo com a porcentagem do oxigênio no ambiente e as características físicas e químicas do combustível.

5.1 Combustão completa

É aquela em que a queima produz calor e chamas e se processa em ambiente rico em oxigênio.

5.2 Combustão incompleta

É aquela em que a queima produz calor e pouca ou nenhuma chama, e se processa em ambiente pobre em oxigênio.

5.3 Combustão espontânea

É o que ocorre, por exemplo, quando do armazenamento de certos vegetais que, pela ação de bactérias, fermentam. A fermentação produz calor e libera gases que podem incendiar. Alguns materiais entram em combustão sem fonte externa de calor (materiais com baixo ponto de ignição); outros entram em combustão à temperatura ambiente (20 ºC), como o fósforo branco. Ocorre também na mistura de determinadas substâncias químicas, quando a combinação gera calor e libera gases em quantidade suficiente para iniciar combustão. Por exemplo, água + sódio.

5.4 Explosão

É a queima de gases (ou partículas sólidas), em altíssima velocidade, em locais confinados, com grande liberação de energia e deslocamento de ar. Combustíveis líquidos, acima da temperatura de fulgor, liberam gases que podem explodir (num ambiente fechado) na presença de uma fonte de calor.

6. MÉTODOS DE EXTINÇÃO DO FOGO

Os métodos de extinção do fogo baseiam-se na eliminação de um ou mais dos elementos essenciais que provocam o fogo.

6.1 Retirada do material

É a forma mais simples de se extinguir um incêndio. Baseia-se na retirada do material combustível, ainda não atingido, da área de propagação do fogo, interrompendo a alimentação da combustão. Método também denominado corte ou remoção do suprimento do combustível.

Ex.: fechamento de válvula ou interrupção de vazamento de combustível líquido ou gasoso, retirada de materiais combustíveis do ambiente em chamas, realização de aceiro, etc.

6.2 Resfriamento

É o método mais utilizado. Consiste em diminuir a temperatura do material combustível que está queimando, diminuindo, conseqüentemente, a liberação de gases ou vapores inflamáveis. A água é o agente extintor mais usado, por ter grande capacidade de absorver calor e ser facilmente encontrada na natureza.

A redução da temperatura está ligada à quantidade e à forma de aplicação da água (jatos), de modo que ela absorva mais calor que o incêndio é capaz de produzir.

É inútil o emprego de água onde queimam combustíveis com baixo ponto de combustão (menos de 20ºC), pois a água resfria até a temperatura ambiente e o material continuará produzindo gases combustíveis.

6.3 Abafamento

Consiste em diminuir ou impedir o contato do oxigênio com o material combustível. Não havendo comburente para reagir com o combustível, não haverá fogo. Como exceção estão os materiais que têm oxigênio em sua composição e queimam sem necessidade do oxigênio do ar, como os peróxidos orgânicos e o fósforo branco.

Conforme já vimos anteriormente, a diminuição do oxigênio em contato com o combustível vai tornando a combustão mais lenta, até a concentração de oxigênio chegar próxima de 8%, onde não haverá mais combustão. Colocar uma tampa sobre um recipiente contendo álcool em chamas, ou colocar um copo voltado de boca para baixo sobre uma vela acesa, são duas experiências práticas que mostram que o fogo se apagará tão logo se esgote o oxigênio em contato com o combustível.

Pode-se abafar o fogo com uso de materiais diversos, como areia, terra, cobertores, vapor d’água, espumas, pós, gases especiais etc.

6.4 Quebra da reação em cadeia

Certos agentes extintores, quando lançados sobre o fogo, sofrem ação do calor, reagindo sobre a área das chamas, interrompendo assim a “reação em cadeia” (extinção química). Isso ocorre porque o oxigênio comburente deixa de reagir com os gases combustíveis. Essa reação só ocorre quando há chamas visíveis.


Um comentário:

  1. esta teoria sobre o fogo fala tudo q eu precisava. e ssimplismente maravilhosa,adorei!!!

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