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CONSIDERAÇÕES SOBRE INCÊNDIO E EXPLOSÃO Inicialmente, estudaremos um pouco sobre alguns dos principais incêndios que ocorreram no Brasil, temos muitos incêndios, citaremos alguns que tiveram repercussão nacional e, que, a partir dessas catástrofe s, mudaram ou tornaram as normas mais rígidas. A partir dos incêndios, Gran Circo Norte Americano Edifício Joelma, Boate Kiss e da explosão do Restaurante Filé Carioca, veremos a diferença entre um incêndio e uma explosão. Na sequência, falamos sobre o tetraedro do fogo, ou seja, quatro lados iguais. Dessa forma, com a mesma importância e mostrarei que são quatro elementos: combustível, comburente, fonte de calor e reação em cadeia, quando esses elementos estão juntos e nas mínimas condições haverá fogo. Veremos, também, sobre o princípio da combustão, a definição de combustão, a velocidade da combustão, que pode ser desde incêndios até explosões, os tipos de reação da combustão que pode ser completa e incompleta e, por fim, qual a porcentagem de oxigênio presente na combustão. TEORIA DO FOGO A partir de agora, estudaremos como acontece o fogo, quais são as condições necessárias e suficientes para que o fogo se inicie. Por isso, passarei para vocês algumas definições que serão importantes. Todas as definições abaixo foram retiradas do Código de Segurança Contra Incêndios e Pânico do Corpo de Bombeiros da Polícia Militar — Terminologia de Segurança Contra Incêndio, cada estado possui um código diferente que, em muitos aspectos, coincidem, no caso das defini ções, que similares nos códigos. Analisaremos as diferenças entre os seguintes conceitos: fogo, combustão, incêndio e explosão. Fogo é a resultante de uma reação química de oxidação (processo de combustão), caracterizada pela emissão de calor, luz e gases tóxicos. Para que o fogo exista, é necessária a presença de quatro elementos: combustível, comburente (normalmente o Oxigênio), calor e reação em cadeia. De acordo com a definição do fogo, para que exista fogo, é necessário que seus elementos estejam em condições mínimas, ou seja, tenha o combustível, com o mínimo de oxigênio, na temperatura correta e que produza uma faísca, a união dessas condições produzirá uma chama, sendo que essa chama sob controle é o fogo. Por exemplo, a chama de um fósforo. Combustão é a ação de queimar ou arder. Estado de um corpo que queima, produzindo calor e luz. Oxidação forte com produção de calor e normalmente de chama (não obrigatoriamente). Reação química que resulta da combinação de um elemento combustível com o oxigênio ( comburente), com intensa produção de energia calorífica e, não obrigatoriamente, de chama (CSCIPCB/PMPR, NPT 003, p. 10). A combustão é o ato de queimar esse combustível, que deve conter porcentagens mínimas de oxigênio se não a combustão não acontece. Ess a combustão pode produzir chamas e brasas ou somente brasas e, também, a energia irradiada sem a presença de efeitos luminosos. Incêndio: é o fogo sem controle, intenso, o qual causa danos e prejuízos à vida, ao meio ambiente e ao patrimônio (CSCIP-CB/PMPR, NPT 003, p. 26). Explosão: fenômeno acompanhado de rápida expansão de um sistema de gases, seguida de uma rápida elevação na pressão; seus principais efeitos são o desenvolvimento de uma onda de choque e ruído (CSCIP -CB/PMPR, NPT 003, p. 22). Agora, vam os entender alguns conceitos: o fogo é um fenômeno sobre controle em que a resultante do processo de combustão, ou seja, é a parte visível da combustão e a combustão é a queima propriamente dita de uma substância. Comparando o fogo com o incêndio e a explo são verifica-se que a diferença está na questão da velocidade, ou seja, o fogo é a queima controlada, o incêndio é o fogo sem controle e a explosão é uma rápida expansão dos gases acompanhado do ruído e da queima. Inicialmente, quando começaram os estudos sobre o fogo, entendia -se, que, para que ocorresse o início do fogo, eram necessários três elementos, ou seja, o triângulo do fogo. Os três elementos são combustível, comburente e o calor. Figura: Triângulo do Fogo TETRAEDRO DO FOGO Com o passar dos anos, verificou -se a necessidade se de incluir mais um elemento no triângulo do fogo, dessa forma os elementos que compõe o tetraedro do fogo são combustíveis, comburente, calor e reação em cadeia. Entenderemos estes elementos que, juntos, em quantidades e condições adequadas, trazem, como resultante, o fogo. Figura- Tetraedro do Fogo OS ELEMENTOS DO FOGO � Combustível: o combustível é todo o material que pode ser queimado. Independente do estado físico que ele esteja, a sab er, sólido, liquido ou gasoso. Os combustíveis sólidos e líquidos precisam mudar de estado com ação do calor para o estado gasoso, combinados com o comburente (oxigênio), formem uma substância inflamável (CAMILO Jr., 2012). O combustível sólido, quando exp osto a um determinado nível de energia (calor ou radiação) sofre um processo de decomposição térmica, denominado pirólise, e desenvolvem produtos gasosos (gás e vapor), que, com o oxigênio do ar, forma mistura inflamável (ou mistura explosiva). Essa mistur a na presença de uma fonte de energia ativante (faísca, chama, centelha) se inflama. Caso o nível de energia incidente sobre o sólido for suficiente para manter a razão da pirólise para formara mistura inflamável, haverá a continuidade da combustão. A cont inuidade da combustão ocorre, na maioria dos casos, pelo calor da própria chama do material em combustão (SEITO et al, 2008, p. 37). Os combustíveis sólidos, ao entrarem em contato com oxigênio, se inflamam, e se aqueçam, liberando vapores das substâncias que estão queimando, quanto mais se aquecem mais vapores liberam e, assim, o combustível entra em combustão. Exemplos de combustíveis sólidos são: papel, madeira, plástico, palha, ferro, tecido, algodão entre outros. Figura: Materiais sólidos – palha, tecido e papel. � Combustível Líquido: os combustíveis líquidos podem ser divididos em voláteis e não voláteis. Os voláteis são aqueles que desprendem gases inflamáveis à temperatura ambiente. Ex: álcool, éter, benzeno. Os não vol áteis são aqueles que desprendem gases inflamáveis à temperatura maiores do que a do ambiente. Ex: óleo, graxa. Figura: Combustíveis líquidos inflamáveis O combustível líquido quando exposto a um determinado grau de calor, não sofre decomposição térmica, mas, sim, o fenômeno físico denominado evaporação, sendo a liberação dos vapores, os quais, em contato com o oxigênio do ar, forma a mistura inflamável (ou mistura explosiva). Essa mistura na presença de uma fonte de energia ativante (faísca, cham a, centelha) se inflama. A queima terá continuidade caso o líquido atinja a sua temperatura de combustão. Os combustíveis líquidos são na sua maioria derivados de petróleo, denominados hidrocarbonetos. As substâncias oleígenas retiradas de plantas e gordur as animais têm mecanismo semelhante, na ignição, aos derivados de petróleo (SEITO et al, 2008, p. 37). ©shuterstock Os combustíveis líquidos, voláteis, são aqueles que quando abrimos o recipiente em que estão contidos, conseguimos, em temperatura ambiente, sentir seu cheiro, os vapores da substância. Os vapores são inflamados e, com a ação do calor, a parte líquida evaporará para se inflamar. Já os combustíveis líquidos não voláteis são aqueles sendo necessário primeiro o aquecimento depois estes se inflamam com a presença do oxigênio. � Combustível Gasoso : diferentemente dos líquidos e sólidos em que há a necessidade de transformação do estado físico, os combustíveis gasoso permanecem no mesmo estado, ou seja, no estado gasoso. Esse combustível se incendeia quando estão em contato com o oxigênio e uma faísca. São combustíveis que se inflamam de forma rápida e consomemo combustível de forma rápida também. Assim considerado quando se apresenta em forma de gás ou vapor na temperatura do ambiente. Esse combustível em contato com o oxigênio do ar forma a mistura inflamável (ou mistura explosiva), que na presença de uma energia ativante (faísca, chama, centelha) se inflama. Os combustíveis gasosos são, na maioria, as frações mais leves do petróleo. Outros gases combustíveis mais conhecidos que não derivam do petróleo são: hidrogênio, o monóxido de carbono, amônia, dissulfeto de carbono (SEITO et al, 2008, p. 38). Acidentes domésticos com vazamento de gás de cozinha são muito comuns e dependendo da quantidade de combustível dispo nível para a queima, na presença de oxigênio, e uma faísca, pode causar explosões, por isso os fabricantes misturam, na sua composição, a metil mercaptana, para alertar vazamentos de GLP (gás liquefeito de petróleo) uma vez que este gás não tem cheiro. Out ros exemplos de Combustíveis Gasosos é butano, propano, GLP e etano. Figura: Combustível gasoso – GLP O SEGUNDO ELEMENTO DO FOGO QUE IREMOS ESTUDAR É O COMBURENTE � Comburente: o fogo não acontecerá, dependendo da porcentagem existente. Este elemento é o oxigênio, lembrando que o ar atmosférico ideal possui 21% de O2 e 79% N2, por isso, quando riscamos um fósforo ele se acende, o ar atmosférico possui a quantidade suficiente de oxigênio para iniciar uma combustão. O comburente é o elemento ativador do f ogo, o comburente dá vida às chamas, e o mais comum é o oxigênio, contido no ar atmosférico numa porcentagem entre 21% (CAMILO Jr., 2012, p. 18). Veremos que a porcentagem de oxigênio presente na combustão é muito importante e dela é que saberemos se a com bustão estará em sua plenitude, incandescência ou não haverá fogo. 3) Calor: é o elemento que dá início ao fogo; é ele que faz o fogo se propagar pelo combustível (CAMILO Jr., 2012, p. 19). A faísca, a chama, o superaquecimento de equipamentos, a sobrecarga em aparelhos energizados são exemplos de calor. � Reação em cadeia : uma reação em cadeia é uma sequência de reações que ocorrem durante o fogo, produzindo sua própria energia de ativação (o calor) enquanto há comburente e combustível para queimar (CAMILO JR., 2012 p. 20). A reação em cadeia é quando o processo seguinte acontece continuamente e progressivamente. Os materiais combinados com o oxigênio e submetidos a uma temperatura mais alta, essa mistura inflamar -se-á, gerando maior quantidade de calor, que vai aquecendo novas partículas do combustível e inflamando -as de forma contínua e progressiva, gerando maior quantidade de calor (CAMILO Jr., p. 19, 2012). Percebemos que precisamos de várias condições para ocorrer o fogo. Iniciaremos pelo combustível, ou seja, a substância que queremos queimar, caso esta não esteja no estado físico adequado esta precisará se adequar. Segundo é necessário que possua a quantidade mínima de comburente no local onde o combustível se encontra, senão não haverá fogo. E possua c alor suficiente para aquecer o combustível em um dos pontos notáveis, pois se não tiver temperatura correta o corpo não se aquece, portanto, não inflama. Figura: Triângulo do fogo Um dos exemplos mais simples de triângulo do fogo é uma vela acessa. Onde o combustível é a cera que envolve o pavio, o comburente é o oxigênio presente no ar atmosférico e calor nesse caso é a chama do fósforo aceso. PRINCÍPIO DA COMBUSTÃO A combustão é a queima propriamente dita, pode ser classificada de três formas: quanto à velocidade, reação e a porcentagem de O2. A combustão quanto à velocidade pode ser lenta, viva e muito viva ou instantânea. Já quanto à reação pode ser completa ou incompleta. E por fim quanto à porcentagem de oxigênio, dependendo da quantidade de oxigênio sua chama estará em plenitude, incandescência ou não é possível ter fogo. QUANTO À VELOCIDADE DA COMBUSTÃO � Segundo Camillo Jr. (2012, p.20), combustão lenta é aquela onde o fogo só produz calor, não há chama, isto é, não há luz, e geralmente se processa em ambientes pobres em oxigênio. � De acordo Camillo Jr. (2012, p.20), combustão ativa é aquela onde o fogo, além de produzir calor, produz também chama, isto é, luz, e se processa em ambientes ricos em oxigênio. Tipos de combustão ativa ou viva são os incêndios em geral. Figura: Combustão viva – Incêndio � Conforme Camillo Jr. (2012, p.20), explosão é a combustão rápida que atinge altas temperaturas, essa transformação de energia se caracteriza por violenta dilatação dos gases que, no que lhe concer ne, exercem também violenta pressão nas paredes que o confinam. QUANTO ÀS REAÇÕES DA COMBUSTÃO A combustão pode ser completa ou incompleta, dependendo da quantidade de oxigênio. Na combustão completa ocorre a queima total de oxigênio e na combustão incompleta, a queima parcial de oxigênio (CAMILLO Jr., 2012, p.21). Quando duas substâncias reagem quimicamente entre si, se transformam em outras substâncias. Esses produtos finais resultantes da combustão, que dependerão do tipo do combustível, normalmente são: gás carbônico (CO2), monóxido de carbono (CO), fuligem, cinzas, vapor d’água, mais calor e energia luminosa. Um combustível em contato com o oxigênio do ar pode formar em seus produtos tanto, gás carbônico, monóxido de carbono ou carbono, além da água. E m todos os casos, esses produtos dependerão, principalmente, da quantidade de oxigênio que o seu combustível está em contato. Na combustão completa, reagimos o combustível com o oxigênio, o calor e forma-se o gás carbônico e a água. Combustível + oxigênio + calor → CO2+H2O Figura: Combustão Completa - chama azul Já, na combustão incompleta, reagimos o combustível com o oxigênio, o calor e forma-se monóxido de carbono e água, além da energia e da fumaça que cada reação produz. Combustível + oxigênio + calor → CO+H₂O A fumaça é um dos produtos da combustão, sendo o resultado de uma combustão incompleta, onde pequenas partículas sólidas se tornam visíveis. Para entendermos melhor os conceitos de combustão completa e incompleta, vá até o nosso fogão e acen da uma das bocas, se a chama que estiver saindo do seu fogão for azul, então está produzindo uma reação completa, ou seja, todo o combustível liberado pelo botijão em contato com o ar atmosférico e fornecido uma faísca está sendo consumido. A combustão ser á incompleta quando a chama do seu fogão for alaranjada, ou seja, o combustível liberado pelo botijão não está sendo consumido completamente. PORCENTAGEM DE O₂ NA COMBUSTÃO A quantidade de O ₂ no ambiente é extremamente importante, pois sem o O ₂, nas quantidades corretas, não ocorre à combustão. Observe a tabela. QUANTIDADE DE O2 PARA A COMBUSTÃO TIPO DE COMBUSTÃO De 13% a 21% de O2 Viva ou Plena De 8% a 13% de O2 Lenta ou incandescente De 0% a 8% de O2 Não ocorre Tabela: Quantidade de Oxigênio em uma combustão Fonte: Camillo Jr. (2012, p.18). Um exemplo prático e fácil que pode se verificar a diminuição do oxigênio é o seguinte: acendemos uma vela e colocarmos um copo sobre a vela, de tal forma que não seja possível haver um contato entre oxigênio e a vela e o copo. É possível verificar que a chama diminuirá, gradativamente, até se apagar. Quando ela se apagar, certamente a quantidade de oxigênio estará ent re 0% e 8%, ou seja, não terá oxigênio suficiente para manter a combustão (CAMILLO Jr., 2012). Existem combustíveis que já possuem oxigênio em sua composição, como é o caso da pólvora, nitratos, celuloides, etc., que podem queimar em qualquer lugar, com ou sem a presença de ar (CAMILLO Jr., 2012, p.19). PONTOS NOTÁVEIS Os pontos notáveis são definidos com três pontos diferentes de temperatura. A maioria das substâncias ou combustíveis possuem os três pontos notáveis queestudaremos. Cada combustível tem os seus pontos notáveis que, provavelmente, não serão os mesmos de outra substância. Os três pontos notáveis que estudaremos são: ponto de fulgor, ponto de combustão e temperatura de ignição. Segundo Camillo Jr. (2012, p.24), nos estudos de prevenção e ext inção de incêndios, devemos saber como os diversos materiais se comportam em relação ao calor. O ponto de fulgor é definido segundo Camillo Jr. (2012, p. 24 – 25), como: […] é a temperatura mínima necessária para que um combustível desprenda vapores ou gases inflamáveis, que, combinados com o oxigênio do ar em contato com uma chama, começam a se queimar, mas a chama não se mantém porque os gases produzidos são ainda insuficientes. É chamado ponto de lampejo ou flash point. Dizemos que um combustível está em seu ponto ou temperatura de fulgor no momento em que, ao aproximar uma chama externa aos gases desprendidos pelo aquecimento e em contato com o oxigênio, um lampejo for emitido (acende e, em seguida, apaga). Tomemos, como exemplo, o álcool num dia frio. S e quisermos queimá-lo, só conseguiremos que se incendeie efetivamente depois da terceira ou quarta tentativa de ateamento de fogo. Conforme Camillo Jr. (2012, p.25), a principal característica desse ponto é que, se retirarmos a chama, o fogo se apagará dev ido a pouca quantidade de calor para produzir gases suficientes e manter a transformação em cadeia, ou seja, manter o fogo. De acordo com Seito et al, (2008, p.39), o ponto de fulgor é a menor temperatura em que ocorre um lampejo, provocado pela inflamação dos vapores da amostra, pela passagem de uma chama piloto, ou ainda, a menor temperatura onde a aplicação da chama piloto produz um lampejo provocado pela inflamação dos vapores desprendidos pela amostra. Segundo o Código dos Bombeiros, ponto de fulgor é a menor temperatura em que um combustível emite vapores em quantidade suficiente para formar uma mistura com o ar na região, imediatamente, acima da sua superfície, capaz de entrar em ignição quando em contato com uma chama e não mantê -la após a retirada d a chama. Outro exemplo comum do ponto de fulgor se dá na churrasqueira em que Figura: Ponto de Fulgor Figura: Ponto de Fulgor preparamos nosso churrasco. Coloca-se o carvão e joga-se óleo ou álcool no carvão e, em seguida, atei a-se fogo, este, no que lhe concerne, consome o álcool e/ou o óleo e inicialmente não pega fogo no carvão, após o consumo do álcool ou óleo, o carvão se apaga, pois o carvão está em uma temperatura abaixo do ponto de fulgor por isso só pega fogo no álcool. Se atearmos fogo novamente, o carvão começará a sair fumaça e em seguida apagar. Agora, o carvão está no ponto de fulgor, pois não tem gases ou vapores suficientes para manter a combustão. O ponto de combustão é definido, segundo Camillo Jr. (2012, p. 25 – 26), como: é a temperatura mínima necessária para que um combustível desprenda vapores ou gases inflamáveis que, combinados com o oxigênio do ar e ao entrar em contato com uma chama, se inflamam, e, mesmo que se retire a chama, o fogo não se apaga, pois essa temperatura faz gerar, do combustível, vapores ou gases suficientes para manter o fogo ou a transformação em cadeia. No instante em que, ao atearmos fogo, ele se instala e permanece, dizemos que o combustível se encontra em seu ponto ou temperatura de combustão (fire point). Conforme Seito et al. (2008, p. 39), o ponto de combustão é a temperatura onde a amostra, após inflamar -se pela passagem da chama piloto, continua a queimar por cinco segundos, no mínimo. Segundo Código dos Bombeiros, o ponto de co mbustão é a menor temperatura em que um combustível emite vapores em quantidade suficiente, para formar uma mistura com o ar na região imediatamente acima da sua superfície, capaz de entrar ignição quando em contato com uma chama e manter a combustão após a retirada da chama. Voltando ao nosso churrasco, se atearmos fogo novamente no carvão já aquecido anteriormente, e começarmos a abanar (fornecendo oxigênio à combustão), o fogo começará a pegar e não apagará enquanto tiver carvão ou brasa, certo? Nesse mo mento, a temperatura do carvão atingirá o ponto de combustão, possuindo, portanto, vapores suficientes para manter a combustão. Figura: Ponto de Combustão A temperatura de ignição é definida conforme Camillo Jr. (2012, p. 26 – 27), como: […] a t emperatura onde os gases desprendidos dos combustíveis entram em combustão apenas pelo contato com o oxigênio do ar, independentemente de qualquer fonte de calor. Até agora, para provocarmos uma combustão, tivemos de lançar mão de uma chama externa. Se con tinuarmos aquecendo o combustível, ele chegará a atingir a sua temperatura mais crítica, a temperatura de ignição espontânea, e então os vapores por ele desprendidos entrarão em combustão pelo simples contato com o oxigênio, sem o auxílio da chama externa. Segundo Código dos Bombeiros, a temperatura de ignição é a temperatura mínima em que ocorre uma combustão independente de uma fonte de ignição como chama e faísca. O simples contato do combustível com o comburente é suficiente para estabelecer a reação. Um exemplo muito típico quando se inflama sem a necessidade de chamas é em quando vemos um campo ou floresta muito seca e um calor muito grande de repente a floresta começa a se inflamar (ou pegar fogo) espontaneamente. Figura: Temperatura de Ignição © sh u te rs to ck Página 1 Página 2 Página 3 Página 4 Página 5 Página 6 Página 7 Página 8 Página 9 Página 10 Página 11 Página 12 Página 13 Página 14 Página 15