Fogo e combustão foram definidos de várias maneiras. Para nossos propósitos, as afirmações mais importantes relacionadas à combustão, como fenômeno, são as seguintes:

• A combustão representa uma sequência autossustentável de reações que consistem em transformações físicas e químicas.

• Os materiais envolvidos entram em reação com o agente oxidante do seu entorno, que na maioria das vezes é com o oxigênio do ar.

• A ignição requer condições favoráveis ​​de partida, que geralmente são um aquecimento suficiente do sistema que cubra a demanda inicial de energia da reação em cadeia da queima.

• O resultado das reações é muitas vezes exotérmico, o que significa que durante a queima, o calor é liberado e esse fenômeno é frequentemente acompanhado por chamas visivelmente observáveis.

Ignição pode ser considerado o primeiro passo do processo autossustentável de combustão. Pode ocorrer como ignição pilotada (ou ignição forçada) se o fenômeno for causado por alguma fonte externa de ignição, ou pode ocorrer como ignição automática (ou auto ignição) se o fenômeno for resultado de reações que ocorrem no próprio material combustível e associadas à liberação de calor.

A inclinação à ignição é caracterizada por um parâmetro empírico, o Temperatura de ignição (ou seja, a temperatura mais baixa, a ser determinada por teste, à qual o material deve ser aquecido para ignição). Dependendo se este parâmetro é determinado ou não - com métodos de teste especiais - pelo uso de qualquer fonte de ignição, distinguimos entre o temperatura de ignição pilotada e os votos de temperatura de ignição automática.

No caso da ignição pilotada, a energia necessária para a ativação dos materiais envolvidos na reação de queima é fornecida por fontes de ignição. Entretanto, não há relação direta entre a quantidade de calor necessária para a ignição e a temperatura de ignição, pois embora a composição química dos componentes do sistema combustível seja um parâmetro essencial da temperatura de ignição, ela é consideravelmente influenciada pelos tamanhos e formas dos materiais. , a pressão do ambiente, as condições do fluxo de ar, os parâmetros da fonte de ignição, as características geométricas do dispositivo de teste, etc. Esta é a razão pela qual os dados publicados na literatura para temperatura de autoignição e temperatura de ignição pilotada podem ser significativamente diferentes.

O mecanismo de ignição de materiais em diferentes estados pode ser simplesmente ilustrado. Isso envolve o exame de materiais como sólidos, líquidos ou gases.

Os mais materiais sólidos absorvem energia de qualquer fonte externa de ignição por condução, convecção ou radiação (principalmente por sua combinação), ou são aquecidos como resultado dos processos de produção de calor que ocorrem internamente e iniciam a decomposição em suas superfícies.

Para que a ignição ocorra com líquidos, estes devem ter a formação de um espaço de vapor acima de sua superfície capaz de queimar. Os vapores liberados e os produtos gasosos da decomposição se misturam com o ar acima da superfície do material líquido ou sólido.

Os fluxos turbulentos que surgem na mistura e/ou a difusão ajudam o oxigênio a atingir as moléculas, átomos e radicais livres na superfície e acima dela, que já estão aptos para a reação. As partículas induzidas entram em interação, resultando na liberação de calor. O processo acelera constantemente e, à medida que a reação em cadeia começa, o material entra em ignição e queima.

A combustão na camada sob a superfície de materiais combustíveis sólidos é chamada fumegante, e a reação de queima que ocorre na interface de materiais sólidos e gás é chamada incandescente. Queimar com chamas (ou chamejante) é o processo durante o qual ocorre a reação exotérmica de queima na fase gasosa. Isso é típico para a combustão de materiais líquidos e sólidos.

Gases combustíveis queimar naturalmente na fase gasosa. É uma afirmação empírica importante que as misturas de gases e ar são capazes de ignição apenas em uma certa faixa de concentração. Isto é válido também para os vapores de líquidos. Os limites inferior e superior de gases e vapores inflamáveis ​​dependem da temperatura e pressão da mistura, da fonte de ignição e da concentração dos gases inertes na mistura.

Fontes de ignição

Os fenômenos que fornecem energia térmica podem ser agrupados em quatro categorias fundamentais quanto à sua origem (Sax 1979):

1. energia térmica gerada durante reações químicas (calor de oxidação, calor de combustão, calor de solução, aquecimento espontâneo, calor de decomposição, etc.)

2. energia térmica elétrica (aquecimento por resistência, aquecimento por indução, calor de arco elétrico, faíscas elétricas, descargas eletrostáticas, calor gerado por descargas atmosféricas, etc.)

3. energia térmica mecânica (calor de fricção, faíscas de fricção)

4. calor gerado pela decomposição nuclear.

A discussão a seguir aborda as fontes de ignição encontradas com mais frequência.

Chamas abertas

Chamas abertas podem ser a fonte de ignição mais simples e usada com mais frequência. Um grande número de ferramentas de uso geral e diversos tipos de equipamentos tecnológicos operam com chama aberta, ou possibilitam a formação de chama aberta. Queimadores, fósforos, fornalhas, equipamentos de aquecimento, chamas de tochas de soldagem, tubos de gás e óleo quebrados, etc. podem ser considerados fontes de ignição em potencial na prática. Porque com uma chama aberta a própria fonte de ignição primária representa uma combustão autossustentável existente, o mecanismo de ignição significa, em essência, a propagação da queima para outro sistema. Desde que a fonte de ignição com chama aberta possua energia suficiente para iniciar a ignição, a queima será iniciada.

ignição espontânea

As reações químicas que geram calor espontaneamente implicam em risco de ignição e queima como “fontes internas de ignição”. Os materiais propensos ao aquecimento espontâneo e à ignição espontânea podem, no entanto, tornar-se fontes secundárias de ignição e dar origem à ignição dos materiais combustíveis nas imediações.

Embora alguns gases (por exemplo, fosfeto de hidrogênio, hidreto de boro, hidreto de silício) e líquidos (por exemplo, carbonilas metálicas, composições organometálicas) sejam propensos à ignição espontânea, a maioria das ignições espontâneas ocorre como reações de superfície de materiais sólidos. A ignição espontânea, como todas as ignições, depende da estrutura química do material, mas sua ocorrência é determinada pelo grau de dispersão. A grande superfície específica permite o acúmulo local de calor de reação e contribui para o aumento da temperatura do material acima da temperatura de ignição espontânea.

A ignição espontânea de líquidos também é promovida se eles entrarem em contato com o ar em materiais sólidos de grande área de superfície específica. Gorduras e especialmente óleos insaturados contendo ligações duplas, quando absorvidos por materiais fibrosos e seus produtos, e quando impregnados em têxteis de origem vegetal ou animal, são propensos à ignição espontânea em condições atmosféricas normais. A ignição espontânea de lã de vidro e produtos de lã mineral produzidos a partir de fibras incombustíveis ou materiais inorgânicos cobrindo grandes superfícies específicas e contaminadas por óleo causaram acidentes de incêndio muito graves.

A ignição espontânea foi observada principalmente com poeiras de materiais sólidos. Para metais com boa condutividade térmica, o acúmulo de calor local necessário para a ignição requer um esmagamento muito fino do metal. À medida que o tamanho da partícula diminui, a probabilidade de ignição espontânea aumenta e, com alguns pós metálicos (por exemplo, ferro), ocorre piroforosidade. Ao armazenar e manusear pó de carvão, fuligem de distribuição fina, pó de lacas e resinas sintéticas, bem como durante as operações tecnológicas realizadas com eles, atenção especial deve ser dada às medidas preventivas contra incêndio para reduzir o risco de ignição espontânea.

Os materiais propensos à decomposição espontânea apresentam uma capacidade especial de inflamar-se espontaneamente. A hidrazina, quando colocada em qualquer material com uma grande área de superfície, explode em chamas imediatamente. Os peróxidos, amplamente utilizados pela indústria de plásticos, decompõem-se facilmente de forma espontânea e, como conseqüência da decomposição, tornam-se perigosas fontes de ignição, podendo ocasionar queima explosiva.

A reação exotérmica violenta que ocorre quando certos produtos químicos entram em contato uns com os outros pode ser considerada um caso especial de ignição espontânea. Exemplos de tais casos são o contato de ácido sulfúrico concentrado com todos os materiais combustíveis orgânicos, cloratos com enxofre ou sais de amônio ou ácidos, os compostos orgânicos de halogênio com metais alcalinos, etc. A característica desses materiais de serem “incapazes de suportar um ao outro” (Materiais incompatíveis) requer atenção especial principalmente no armazenamento e co-armazenamento e na elaboração das normas de combate a incêndio.

Vale ressaltar que esse aquecimento espontâneo perigosamente alto pode, em alguns casos, ser devido às condições tecnológicas erradas (ventilação insuficiente, baixa capacidade de resfriamento, discrepâncias de manutenção e limpeza, superaquecimento da reação, etc.), ou promovido por elas.

Certos produtos agrícolas, tais como alimentos fibrosos, sementes oleaginosas, cereais em germinação, produtos finais da indústria de processamento (rodas de beterraba seca, fertilizantes, etc.), apresentam uma tendência à ignição espontânea. O aquecimento espontâneo destes materiais tem uma particularidade: as perigosas condições de temperatura dos sistemas são agravadas por alguns processos biológicos exotérmicos que não podem ser facilmente controlados.

Fontes de ignição elétrica

Máquinas de energia, instrumentos e dispositivos de aquecimento operados por energia elétrica, bem como equipamentos para transformação de energia e iluminação, normalmente não apresentam risco de incêndio em seus arredores, desde que tenham sido instalados em conformidade com os regulamentos e requisitos de segurança relevantes. das normas e que as instruções tecnológicas associadas foram observadas durante sua operação. A manutenção regular e a supervisão periódica diminuem consideravelmente a probabilidade de incêndios e explosões. As causas mais frequentes de incêndios em aparelhos elétricos e fiação são sobrecarregar, curto circuitos, faíscas elétricas e altas resistências de contato.

A sobrecarga existe quando a fiação e os aparelhos elétricos são expostos a uma corrente mais alta do que aquela para a qual foram projetados. A sobrecorrente que passa pela fiação, dispositivos e equipamentos pode levar a um superaquecimento de tal forma que os componentes superaquecidos do sistema elétrico sejam danificados ou quebrados, envelheçam ou carbonizem, resultando no derretimento de cabos e revestimentos de cabos, incandescência de peças metálicas e combustão estrutural unidades entrando em ignição e, dependendo das condições, também propagando o fogo para o ambiente. A causa mais frequente de sobrecarga é que o número de consumidores conectados é maior do que o permitido ou sua capacidade excede o valor estipulado.

A segurança de trabalho de sistemas elétricos é mais freqüentemente ameaçada por curtos-circuitos. São sempre consequências de qualquer dano e ocorrem quando as partes da fiação elétrica ou do equipamento no mesmo nível de potencial ou em vários níveis de potencial, isoladas entre si e com a terra, entram em contato entre si ou com a terra. Este contato pode ocorrer diretamente como contato metal-metal ou indiretamente, através de arco elétrico. Em casos de curtos-circuitos, quando algumas unidades do sistema elétrico entram em contato entre si, a resistência será consideravelmente menor e, como consequência, a intensidade da corrente será extremamente alta, talvez várias ordens de grandeza menor. A energia térmica liberada durante as sobrecorrentes com grandes curtos-circuitos pode resultar em incêndio no dispositivo afetado pelo curto-circuito, com a ignição dos materiais e equipamentos do entorno e com a propagação do fogo para a edificação.

As faíscas elétricas são fontes de energia térmica de natureza pequena, mas, conforme demonstrado pela experiência, atuam frequentemente como fontes de ignição. Em condições normais de trabalho, a maioria dos aparelhos elétricos não emite faíscas, mas o funcionamento de certos dispositivos é normalmente acompanhado por faíscas.

As faíscas apresentam um perigo principalmente em locais onde, na zona de sua geração, podem surgir concentrações explosivas de gás, vapor ou poeira. Consequentemente, equipamentos que normalmente liberam faíscas durante a operação podem ser montados apenas em locais onde as faíscas não possam provocar incêndio. Por si só, o conteúdo energético das faíscas é insuficiente para a ignição dos materiais no ambiente ou para iniciar uma explosão.

Se um sistema elétrico não tiver contato metálico perfeito entre as unidades estruturais pelas quais a corrente flui, alta resistência de contato ocorrerá neste ponto. Este fenômeno é, na maioria dos casos, devido à construção defeituosa de juntas ou a instalações inadequadas. O desengate das juntas durante a operação e o desgaste natural também podem ser causa de alta resistência de contato. Uma grande parte da corrente que flui através de locais com maior resistência se transformará em energia térmica. Se esta energia não puder ser dissipada suficientemente (e o motivo não puder ser eliminado), o aumento extremamente grande da temperatura pode levar a uma condição de incêndio que põe em perigo o ambiente.

Se os dispositivos funcionam com base no conceito de indução (motores, dínamos, transformadores, relés, etc.) e não são calculados corretamente, podem surgir correntes parasitas durante a operação. Devido às correntes parasitas, as unidades estruturais (bobinas e seus núcleos de ferro) podem aquecer, o que pode levar à ignição de materiais isolantes e à queima dos equipamentos. As correntes parasitas podem surgir - com essas consequências prejudiciais - também nas unidades estruturais de metal ao redor do equipamento de alta tensão.

Faíscas eletrostáticas

O carregamento eletrostático é um processo no qual qualquer material, originalmente com neutralidade elétrica (e independente de qualquer circuito elétrico) torna-se carregado positiva ou negativamente. Isso pode ocorrer de uma das três maneiras:

1.      carregamento com separação, de modo que cargas de polaridade subtrativa se acumulem em dois corpos simultaneamente

2.      cobrando com passagem, de modo que as cargas passando deixam cargas de sinais de polaridade oposta para trás

3.      carregando por assumir, de modo que o corpo receba cargas externas.

Essas três formas de carregamento podem surgir de vários processos físicos, incluindo separação após contato, divisão, corte, pulverização, movimentação, fricção, fluxo de pós e fluidos no tubo, batida, mudança de pressão, mudança de estado, fotoionização, ionização por calor, distribuição eletrostática ou descarga de alta tensão.

O carregamento eletrostático pode ocorrer tanto em corpos condutores como em corpos isolantes como resultado de qualquer um dos processos mencionados acima, mas na maioria dos casos os processos mecânicos são responsáveis ​​pelo acúmulo de cargas indesejadas.

Do grande número de efeitos nocivos e riscos devidos à carga eletrostática e à descarga eletrostática dela decorrente, dois riscos podem ser mencionados em particular: o perigo de equipamentos eletrônicos (por exemplo, computador para controle de processo) e o risco de incêndio e explosão .

O equipamento eletrônico está em perigo antes de tudo se a energia de descarga do carregamento for suficientemente alta para causar a destruição da entrada de qualquer parte semicondutora. O desenvolvimento das unidades eletrônicas na última década foi acompanhado pelo rápido aumento desse risco.

O desenvolvimento do risco de incêndio ou explosão exige a coincidência no espaço e no tempo de duas condições: a presença de qualquer meio combustível e a descarga com capacidade de ignição. Este perigo ocorre principalmente na indústria química. Pode ser estimado com base no chamado sensibilidade à faísca de materiais perigosos (energia mínima de ignição) e depende da extensão do carregamento.

É tarefa essencial reduzir estes riscos, nomeadamente, a grande variedade de consequências que se estendem desde problemas tecnológicos a catástrofes com acidentes mortais. Existem dois meios de proteção contra as consequências da carga eletrostática:

1. impedindo o início do processo de carregamento (é evidente, mas geralmente muito difícil de perceber)

2. restringir o acúmulo de cargas para evitar a ocorrência de descargas perigosas (ou qualquer outro risco).

O raio é um fenômeno elétrico atmosférico na natureza e pode ser considerado uma fonte de ignição. A carga estática produzida nas nuvens é equalizada em direção à terra (golpe de relâmpago) e é acompanhado por uma descarga de alta energia. Os materiais combustíveis no local do raio e seus arredores podem pegar fogo e queimar. Em alguns relâmpagos, impulsos muito fortes são gerados e a energia é equalizada em várias etapas. Em outros casos, correntes de longa duração começam a fluir, às vezes atingindo a ordem de grandeza de 10 A.

Energia térmica mecânica

A prática técnica está constantemente ligada ao atrito. Durante a operação mecânica, o calor por fricção é desenvolvido e, se a perda de calor for limitada a tal ponto que o calor se acumule no sistema, sua temperatura pode aumentar a um valor perigoso para o meio ambiente e pode ocorrer um incêndio.

As faíscas de fricção normalmente ocorrem em operações tecnológicas de metal devido ao atrito intenso (retificação, lascamento, corte, batida) ou devido a objetos de metal ou ferramentas caindo ou caindo em um piso duro ou durante operações de retificação devido a contaminações de metal dentro do material sob impacto de retificação . A temperatura da faísca gerada é normalmente superior à temperatura de ignição dos materiais combustíveis convencionais (como para faíscas de aço, 1,400-1,500 °C; faíscas de ligas de cobre-níquel, 300-400 °C); no entanto, a capacidade de ignição depende de todo o conteúdo de calor e da menor energia de ignição do material e da substância a ser inflamada, respectivamente. Foi comprovado na prática que faíscas de fricção significam risco real de incêndio em espaços aéreos onde gases, vapores e poeiras combustíveis estão presentes em concentrações perigosas. Assim, nestas circunstâncias, deve-se evitar o uso de materiais que facilmente produzam faíscas, bem como processos com centelhamento mecânico. Nestes casos, a segurança é garantida por ferramentas que não faíscam, ou seja, feitas de madeira, couro ou materiais plásticos, ou pelo uso de ferramentas de ligas de cobre e bronze que produzem faíscas de baixa energia.

Superfícies quentes

Na prática, as superfícies de equipamentos e dispositivos podem aquecer de forma perigosa, seja normalmente ou devido a mau funcionamento. Fornos, fornalhas, dispositivos de secagem, saídas de gases residuais, tubulações de vapor, etc. freqüentemente causam incêndios em espaços com ar explosivo. Além disso, suas superfícies quentes podem inflamar materiais combustíveis que se aproximem ou entrem em contato. Para prevenção, devem ser observadas distâncias seguras, e supervisão e manutenção regulares reduzirão a probabilidade de ocorrência de superaquecimento perigoso.

Riscos de incêndio de materiais e produtos

A presença de material combustível em sistemas combustíveis representa uma condição óbvia de queima. Os fenômenos de queima e as fases do processo de queima dependem fundamentalmente das propriedades físicas e químicas do material envolvido. Portanto, parece razoável fazer um levantamento da inflamabilidade dos vários materiais e produtos com relação ao seu caráter e propriedades. Para esta seção, o princípio de ordenação para o agrupamento de materiais é regido por aspectos técnicos e não por concepções teóricas (NFPA 1991).

Madeira e produtos à base de madeira

A madeira é um dos materiais mais comuns no meio humano. Casas, estruturas de edifícios, móveis e bens de consumo são feitos de madeira, e também é amplamente utilizado para produtos como papel e na indústria química.

A madeira e os produtos de madeira são combustíveis e, quando em contato com superfícies de alta temperatura e expostos à radiação de calor, chamas ou qualquer outra fonte de ignição, carbonizam, brilham, inflamam ou queimam, dependendo das condições de combustão. Para ampliar o campo de sua aplicação, é necessária a melhoria de suas propriedades de combustão. A fim de tornar as unidades estruturais produzidas a partir de madeira menos combustíveis, elas são normalmente tratadas com agentes retardadores de chama (por exemplo, saturados, impregnados, revestidos de superfície).

A característica mais essencial da combustibilidade dos vários tipos de madeira é a temperatura de ignição. O seu valor depende fortemente de algumas das propriedades da madeira e das condições de determinação do ensaio, nomeadamente, densidade, humidade, tamanho e forma da amostra de madeira, bem como da fonte de ignição, tempo de exposição, intensidade de exposição e atmosfera durante o ensaio . É interessante notar que a temperatura de ignição determinada por vários métodos de teste difere. A experiência tem mostrado que a tendência de ignição de produtos de madeira limpos e secos é extremamente baixa, mas vários casos de incêndio causados ​​por ignição espontânea são conhecidos devido ao armazenamento de resíduos de madeira empoeirados e oleosos em salas com ventilação imperfeita. Foi comprovado empiricamente que um maior teor de umidade aumenta a temperatura de ignição e reduz a velocidade de queima da madeira. A decomposição térmica da madeira é um processo complicado, mas suas fases podem ser claramente observadas a seguir:

• A decomposição térmica com perda de massa começa já na faixa de 120-200 °C; liberações de teor de umidade e os produtos não combustíveis se degradam no espaço de combustão.

• A 200-280 °C, ocorrem principalmente reações endotérmicas enquanto a energia térmica da fonte de ignição é absorvida.

• A 280-500 °C, as reações exotérmicas dos produtos de decomposição estão acelerando constantemente como processo primário, enquanto fenômenos de carbonização podem ser observados. Nesta faixa de temperatura, a combustão sustentada já se desenvolveu. Após a ignição, a queima não é constante no tempo devido à boa capacidade de isolamento térmico de suas camadas carbonizadas. Consequentemente, o aquecimento das camadas mais profundas é limitado e demorado. Quando a superfície dos produtos de decomposição combustível é acelerada, a queima será completa.

• A temperaturas superiores a 500 °C, o carvão de madeira forma resíduos. Durante sua incandescência adicional, cinzas contendo materiais inorgânicos sólidos são produzidas e o processo chega ao fim.

Fibras e têxteis

A maioria dos têxteis produzidos a partir de materiais fibrosos encontrados nas proximidades das pessoas é combustível. O vestuário, o mobiliário e o ambiente construído são parcial ou totalmente constituídos por têxteis. O perigo que apresentam existe durante a sua produção, processamento e armazenamento, bem como durante o seu uso.

Os materiais básicos dos têxteis são naturais e artificiais; as fibras sintéticas são usadas sozinhas ou misturadas com fibras naturais. A composição química das fibras naturais de origem vegetal (algodão, cânhamo, juta, linho) é a celulose, que é combustível, e essas fibras têm uma temperatura de ignição relativamente alta (<<400°C). É uma característica vantajosa de sua queima que, quando levados a altas temperaturas, eles carbonizam, mas não derretem. Isso é especialmente vantajoso para os tratamentos médicos de vítimas de queimaduras.

As propriedades ignífugas das fibras de base proteica de origem animal (lã, seda, cabelo) são ainda mais favoráveis ​​do que as das fibras de origem vegetal, porque é necessária uma temperatura mais elevada para a sua ignição (500-600 °C), e sob nas mesmas condições, sua queima é menos intensa.

A indústria de plásticos, utilizando várias propriedades mecânicas extremamente boas de produtos poliméricos, também ganhou destaque na indústria têxtil. Dentre as propriedades do acrílico, do poliéster e das fibras sintéticas termoplásticas (nylon, polipropileno, polietileno), as associadas à queima são as menos vantajosas. A maioria deles, apesar de sua alta temperatura de ignição (<<400-600 °C), derretem quando expostos ao calor, inflamam-se facilmente, queimam intensamente, caem ou derretem ao queimar e liberam quantidades consideravelmente altas de fumaça e gases tóxicos. Essas propriedades de queima podem ser melhoradas pela adição de fibras naturais, produzindo os chamados têxteis com fibras mistas. O tratamento adicional é realizado com agentes retardadores de chama. Para a fabricação de têxteis para fins industriais e roupas de proteção térmica, produtos de fibras inorgânicas e não combustíveis (incluindo fibras de vidro e metálicas) já são usados ​​em grandes quantidades.

As características de risco de incêndio mais importantes dos têxteis são as propriedades relacionadas à inflamabilidade, propagação de chamas, geração de calor e produtos tóxicos da combustão. Métodos de teste especiais foram desenvolvidos para sua determinação. Os resultados dos testes obtidos influenciam os campos de aplicação desses produtos (tendas e flats, móveis, estofamento de veículos, roupas, tapetes, cortinas, roupas especiais de proteção contra calor e intempéries), bem como as estipulações para restringir os riscos em seu uso. Uma tarefa essencial dos pesquisadores industriais é desenvolver tecidos que resistam a altas temperaturas, tratados com agentes retardadores de chama (fortemente combustíveis, com longo tempo de ignição, baixa taxa de propagação de chama, baixa velocidade de liberação de calor) e produzam pequenas quantidades de produtos de combustão tóxicos , bem como para melhorar o efeito desfavorável de acidentes de incêndio devido à queima desses materiais.

Líquidos combustíveis e inflamáveis

Na presença de fontes de ignição, líquidos combustíveis e inflamáveis ​​são fontes potenciais de risco. Em primeiro lugar, o espaço de vapor fechado ou aberto acima desses líquidos oferece risco de incêndio e explosão. A combustão, e mais freqüentemente a explosão, pode ocorrer se o material estiver presente na mistura vapor-ar em concentração adequada. A partir disso, a queima e a explosão na zona de líquidos combustíveis e inflamáveis ​​podem ser evitadas se:

• as fontes de ignição, ar e oxigênio são excluídas; ou

• em vez de oxigênio, gás inerte está presente no ambiente; ou

• o líquido é armazenado em um recipiente ou sistema fechado (ver Figura 1); ou

• por ventilação adequada, o desenvolvimento da concentração perigosa de vapor é impedido.

Figura 1. Tipos comuns de tanques para armazenamento de líquidos inflamáveis ​​e combustíveis.

Na prática, um grande número de características de materiais é conhecido em conexão com a natureza perigosa de líquidos combustíveis e inflamáveis. Estes são pontos de fulgor de copo fechado e copo aberto, ponto de ebulição, temperatura de ignição, taxa de evaporação, limites superior e inferior da concentração de combustibilidade (limites inflamáveis ​​ou explosivos), a densidade relativa dos vapores em comparação com o ar e a energia necessária para a ignição dos vapores. Esses fatores fornecem informações completas sobre a sensibilidade à ignição de vários líquidos.

Em quase todo o mundo o ponto de fulgor, parâmetro determinado por teste padrão em condições atmosféricas, é utilizado como base para agrupar os líquidos (e materiais que se comportam como líquidos em temperaturas relativamente baixas) em categorias de risco. Os requisitos de segurança para armazenamento de líquidos, seu manuseio, processos tecnológicos e equipamentos elétricos a serem instalados em sua zona devem ser elaborados para cada categoria de inflamabilidade e combustibilidade. As zonas de risco ao redor dos equipamentos tecnológicos também devem ser identificadas para cada categoria. A experiência mostra que incêndios e explosões podem ocorrer – dependendo da temperatura e pressão do sistema – dentro da faixa de concentração entre os dois limites de inflamabilidade.

gases

Embora todos os materiais - sob uma temperatura e pressão específicas - possam se tornar gases, os materiais considerados gasosos na prática são aqueles que estão em estado gasoso à temperatura normal (~20 °C) e pressão atmosférica normal (~100 kPa).

Com relação aos riscos de incêndio e explosão, os gases podem ser classificados em dois grupos principais: combustível e gases não combustíveis. Segundo a definição aceita na prática, gases combustíveis são aqueles que queimam no ar com concentração normal de oxigênio, desde que existam as condições necessárias para a queima. A ignição só ocorre acima de uma certa temperatura, com a temperatura de ignição necessária e dentro de uma determinada faixa de concentração.

Gases incombustíveis são aqueles que não queimam nem no oxigênio nem no ar com qualquer concentração de ar. Uma parte desses gases suporta a combustão (por exemplo, oxigênio), enquanto a outra parte inibe a queima. Os gases incombustíveis que não suportam a queima são chamados gases inertes (nitrogênio, gases nobres, dióxido de carbono, etc.).

A fim de obter eficiência econômica, os gases armazenados e transportados em contêineres ou recipientes de transporte são normalmente comprimidos, liquefeitos ou resfriados-condensados ​​(criogênicos). Basicamente, existem duas situações perigosas em relação aos gases: quando estão em recipientes e quando são liberados de seus recipientes.

Para gases comprimidos em recipientes de armazenamento, o calor externo pode aumentar consideravelmente a pressão dentro do recipiente e a sobrepressão extrema pode levar à explosão. Os recipientes de armazenamento gasoso incluirão tipicamente uma fase de vapor e uma fase líquida. Por causa das mudanças na pressão e na temperatura, a extensão da fase líquida dá origem a uma maior compressão do espaço de vapor, enquanto a pressão de vapor do líquido aumenta proporcionalmente com o aumento da temperatura. Como resultado desses processos, uma pressão perigosa pode ser produzida. Os recipientes de armazenamento geralmente são necessários para conter a aplicação de dispositivos de alívio de sobrepressão. Estes são capazes de mitigar uma situação perigosa devido a temperaturas mais altas.

Se os recipientes de armazenamento estiverem insuficientemente vedados ou danificados, o gás fluirá para o espaço de ar livre, misturando-se com o ar e dependendo de sua quantidade e forma de escoamento, pode causar a formação de um grande espaço de ar explosivo. O ar ao redor de um recipiente de armazenamento com vazamento pode ser impróprio para respirar e pode ser perigoso para as pessoas próximas, em parte devido ao efeito tóxico de alguns gases e em parte devido à concentração diluída de oxigênio.

Tendo em conta o potencial risco de incêndio devido aos gases e a necessidade de uma operação segura, deve-se conhecer detalhadamente as seguintes características dos gases armazenados ou usados, especialmente para consumidores industriais: as propriedades químicas e físicas dos gases, temperatura de ignição, o limites inferior e superior de concentração para inflamabilidade, os parâmetros perigosos do gás no recipiente, os fatores de risco da situação perigosa causada pelos gases liberados ao ar livre, a extensão das zonas de segurança necessárias e as medidas especiais a serem tomadas em caso de eventual situação de emergência relacionada com o combate a incêndios.

produtos quimicos

O conhecimento dos parâmetros perigosos dos produtos químicos é uma das condições básicas para um trabalho seguro. As medidas preventivas e os requisitos de proteção contra incêndio só podem ser elaborados se as propriedades físicas e químicas relacionadas com o risco de incêndio forem levadas em consideração. Destas propriedades, as mais importantes são as seguintes: combustibilidade; inflamabilidade; capacidade de reagir com outros materiais, água ou ar; inclinação à corrosão; toxicidade; e radioatividade.

As informações sobre as propriedades dos produtos químicos podem ser obtidas nas fichas técnicas emitidas pelos fabricantes e nos manuais e guias que contêm os dados dos produtos químicos perigosos. Estes fornecem aos usuários informações não apenas sobre as características técnicas gerais dos materiais, mas também sobre os valores reais dos parâmetros de risco (temperatura de decomposição, temperatura de ignição, concentrações limite de combustão, etc.), seu comportamento especial, requisitos para armazenamento e proteção contra incêndio. combate, bem como recomendações para primeiros socorros e terapia médica.

A toxicidade dos produtos químicos, como perigo potencial de incêndio, pode atuar de duas maneiras. Em primeiro lugar, a alta toxicidade de certos produtos químicos pode ser perigosa em caso de incêndio. Em segundo lugar, sua presença dentro da zona de incêndio pode efetivamente restringir as operações de combate a incêndios.

Os agentes oxidantes (nitratos, cloratos, peróxidos inorgânicos, permanganatos, etc.), mesmo sendo eles próprios incombustíveis, contribuem largamente para a ignição de materiais combustíveis e para a sua combustão intensiva, ocasionalmente explosiva.

O grupo de materiais instáveis ​​inclui os produtos químicos (acetaldeído, óxido de etileno, peróxidos orgânicos, cianeto de hidrogênio, cloreto de vinila) que polimerizam ou se decompõem em violentas reações exotérmicas espontânea ou muito facilmente.

Os materiais sensíveis à água e ao ar são extremamente perigosos. Esses materiais (óxidos, hidróxidos, hidretos, anidridos, metais alcalinos, fósforo, etc.) interagem com a água e o ar sempre presentes na atmosfera normal, e iniciam reações acompanhadas de geração de calor muito alta. Se forem materiais combustíveis, entrarão em ignição espontânea. No entanto, os componentes combustíveis que iniciam a queima podem explodir e se espalhar para os materiais combustíveis na área circundante.

A maioria dos materiais corrosivos (ácidos inorgânicos - ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido perclórico, etc. - e halogênios - flúor, cloro, bromo, iodo) são agentes oxidantes fortes, mas ao mesmo tempo têm efeitos destrutivos muito fortes na vida tecidos e, portanto, medidas especiais devem ser tomadas para o combate a incêndios.

A característica perigosa dos elementos e compostos radioativos é aumentada pelo fato de que a radiação por eles emitida pode ser nociva de várias maneiras, além de que tais materiais podem ser eles próprios um risco de incêndio. Se em um incêndio a contenção estrutural dos objetos radioativos envolvidos for danificada, materiais com radiação λ podem ser liberados. Eles podem ter um efeito ionizante muito forte e são capazes de destruir organismos vivos. Acidentes nucleares podem ser acompanhados por incêndios, cujos produtos de decomposição ligam contaminantes radioativos (radiação α e β) por adsorção. Estes podem causar ferimentos permanentes às pessoas que participam de operações de resgate se penetrarem em seus corpos. Tais materiais são extremamente perigosos, porque as pessoas afetadas não percebem nenhuma radiação por seus órgãos sensoriais e seu estado geral de saúde não parece ser pior. É óbvio que, em caso de queima de materiais radioativos, a radioatividade do local, os produtos de decomposição e a água utilizada para combate a incêndios devem ser mantidos sob observação constante por meio de dispositivos de sinalização radioativa. O conhecimento desses fatores deve ser levado em consideração para a estratégia de intervenção e todas as operações adicionais. As edificações para manuseio e armazenamento de materiais radioativos, bem como para seu uso tecnológico, precisam ser construídas com materiais incombustíveis de alta resistência ao fogo. Ao mesmo tempo, deve ser fornecido equipamento automático de alta qualidade para detectar, sinalizar e extinguir um incêndio.

Explosivos e agentes explosivos

Materiais explosivos são usados ​​para muitos propósitos militares e industriais. São produtos químicos e misturas que, quando afetados por fortes forças mecânicas (golpe, choque, fricção) ou ignição inicial, transformam-se repentinamente em gases de grande volume através de uma reação de oxidação extremamente rápida (por exemplo, 1,000-10,000 m/s). O volume desses gases é o múltiplo do volume do material explosivo já explodido e eles exercerão uma pressão muito alta no ambiente. Durante uma explosão podem surgir altas temperaturas (2,500-4,000 °C) que promovem a ignição dos materiais combustíveis na zona de explosão.

A fabricação, transporte e armazenamento dos vários materiais explosivos são regidos por requisitos rigorosos. Um exemplo é o NFPA 495, Código de Materiais Explosivos.

Além dos materiais explosivos usados ​​para fins militares e industriais, os materiais de detonação indutiva e produtos pirotécnicos também são tratados como perigosos. Em geral, misturas de materiais explosivos são frequentemente usadas (ácido pícrico, nitroglicerina, hexogênio, etc.), mas também são usadas misturas de materiais capazes de explodir (pólvora negra, dinamite, nitrato de amônio, etc.). No decurso dos actos de terrorismo, os materiais plásticos tornaram-se conhecidos e são, na sua essência, misturas de brisant e materiais plastificantes (várias ceras, vaselina, etc.).

Para materiais explosivos, o método mais eficaz de proteção contra incêndio é a exclusão de fontes de ignição dos arredores. Vários materiais explosivos são sensíveis à água ou a vários materiais orgânicos com capacidade de oxidação. Para esses materiais, os requisitos para as condições de armazenamento e as regras para armazenamento no mesmo local junto com outros materiais devem ser cuidadosamente considerados.

Metais

Sabe-se da prática que quase todos os metais, sob certas condições, são capazes de queimar no ar atmosférico. Aço e alumínio de grande espessura estrutural, com base em seu comportamento ao fogo, são claramente avaliados como incombustíveis. No entanto, as poeiras de alumínio, ferro em distribuição fina e algodões metálicos de fibras metálicas finas podem ser facilmente inflamadas e, portanto, queimar intensamente. Os metais alcalinos (lítio, sódio, potássio), os metais alcalino-terrosos (cálcio, magnésio, zinco), zircônio, háfnio, titânio, etc. inflamam-se com extrema facilidade na forma de pó, limalhas ou bandas finas. Alguns metais têm uma sensibilidade tão alta que são armazenados separadamente do ar, em atmosferas de gás inerte ou sob um líquido neutro para os metais.

Os metais combustíveis e aqueles que são condicionados a queimar produzem reações de queima extremamente violentas que são processos de oxidação de alta velocidade liberando quantidades de calor consideravelmente maiores do que as observadas na queima de líquidos combustíveis e inflamáveis. A queima de pó de metal no caso de pó sedimentado, após a fase preliminar de ignição por incandescência, pode evoluir para queima rápida. Com poeiras levantadas e nuvens de poeira que podem resultar, podem ocorrer explosões severas. A atividade de queima e a afinidade pelo oxigênio de alguns metais (como o magnésio) são tão altas que, após a ignição, continuarão a queimar em certos meios (por exemplo, nitrogênio, dióxido de carbono, atmosfera de vapor) que são usados ​​para extinguir incêndios derivados de combustíveis materiais sólidos e líquidos.

Extinguir incêndios em metais representa uma tarefa especial para os bombeiros. A escolha do agente extintor adequado e o processo em que é aplicado são de grande importância.

Incêndios de metais podem ser controlados com detecção precoce, ação rápida e apropriada dos bombeiros usando o método mais eficaz e, se possível, remoção de metais e quaisquer outros materiais combustíveis da zona de queima ou pelo menos uma redução de seu quantidades.

Atenção especial deve ser dada à proteção contra radiação quando metais radioativos (plutônio, urânio) queimam. Medidas preventivas devem ser tomadas para evitar a penetração de produtos tóxicos de decomposição em organismos vivos. Por exemplo, os metais alcalinos, devido à sua capacidade de reagir violentamente com a água, podem ser extintos apenas com pós secos para extinção de incêndios. A queima de magnésio não pode ser extinta com sucesso com água, dióxido de carbono, halons ou nitrogênio e, mais importante, se esses agentes forem usados ​​no combate a incêndios, a situação perigosa se tornará ainda mais grave. Os únicos agentes que podem ser aplicados com sucesso são os gases nobres ou, em alguns casos, o trifluoreto de boro.

Plásticos e borracha

Plásticos são compostos orgânicos macromoleculares produzidos sinteticamente ou pela modificação de materiais naturais. A estrutura e a forma desses materiais macromoleculares, produzidos por reações de polimerização, poliadição ou policondensação, influenciarão fortemente suas propriedades. As moléculas de cadeia dos termoplásticos (poliamidas, policarbonatos, poliésteres, poliestireno, policloreto de vinila, polimetilmetacrilato, etc.) (duroplásticos: polialquídicos, resinas epóxi, poliuretanos, etc.) são densamente reticulados.

O caucho natural é utilizado como matéria-prima pela indústria da borracha e, depois de vulcanizado, é produzida a borracha. Os cauchus artificiais, cuja estrutura é semelhante à do cauchu natural, são polímeros e copolímeros de butadieno.

A gama de produtos de plástico e borracha usados ​​em quase todos os campos da vida cotidiana está aumentando continuamente. O aproveitamento da grande variedade e das excelentes propriedades técnicas desse grupo de materiais resulta em itens como diversas estruturas de edificações, móveis, roupas, commodities, peças para veículos e máquinas.

Normalmente, como materiais orgânicos, plásticos e borracha também são considerados materiais combustíveis. Para a descrição do seu comportamento ao fogo, são utilizados vários parâmetros que podem ser testados por métodos especiais. Com o conhecimento desses parâmetros, pode-se alocar os campos de sua aplicação (determinados, apontados, definidos), e as disposições de segurança contra incêndio podem ser elaboradas. Esses parâmetros são combustibilidade, inflamabilidade, capacidade de desenvolver fumaça, inclinação para produzir gases tóxicos e gotejamento de queima.

Em muitos casos, a temperatura de ignição dos plásticos é superior à da madeira ou de qualquer outro material, mas na maioria dos casos eles se inflamam com mais facilidade e sua queima ocorre mais rapidamente e com maior intensidade. Incêndios de plásticos são frequentemente acompanhados por fenômenos desagradáveis ​​de liberação de grandes quantidades de fumaça densa que podem restringir fortemente a visibilidade e desenvolver vários gases tóxicos (ácido clorídrico, fosgênio, monóxido de carbono, cianeto de hidrogênio, gases nitrosos, etc.). Os materiais termoplásticos derretem durante a queima, depois fluem e, dependendo de sua localização (se montados no teto ou no teto), produzem gotas que permanecem na área de queima e podem inflamar os materiais combustíveis abaixo.

A melhoria das propriedades de combustão representa um problema complexo e uma “questão chave” da química dos plásticos. Agentes retardadores de fogo inibem a combustibilidade, a ignição será mais lenta, a taxa de combustão cairá e a propagação da chama diminuirá. Ao mesmo tempo, a quantidade e a densidade óptica da fumaça serão maiores e a mistura de gases produzida será mais tóxica.

Poeiras

Com relação ao estado físico, as poeiras pertencem aos materiais sólidos, mas suas propriedades físicas e químicas diferem daquelas desses mesmos materiais em forma compacta. Sabe-se que acidentes e catástrofes industriais são causados ​​por explosões de poeira. Materiais que não são combustíveis em sua forma usual, como metais, podem iniciar uma explosão na forma de poeira misturada com o ar quando afetados por qualquer fonte de ignição, mesmo de baixa energia. O risco de explosão também existe com poeiras de materiais combustíveis.

A poeira pode ser um risco de explosão não apenas quando flutua no ar, mas também quando assentada. Nas camadas de pó pode acumular-se calor e no seu interior desenvolver-se uma combustão lenta devido à maior capacidade de reação das partículas e à sua menor condutividade térmica. Então a poeira pode ser levantada por flashes e a possibilidade de explosão de poeira aumentará.

Partículas flutuantes em distribuição fina apresentam um perigo mais grave. Semelhante às propriedades de explosão de gases e vapores combustíveis, as poeiras também têm uma faixa especial de concentração de poeira no ar na qual pode ocorrer uma explosão. Os valores limite inferior e superior da concentração de explosão e a largura da faixa de concentração dependem do tamanho e da distribuição das partículas. Se a concentração de poeira exceder a concentração mais alta levando a uma explosão, uma parte da poeira não é destruída pelo fogo e absorve calor e, como consequência, a pressão de explosão desenvolvida permanece abaixo do máximo. O teor de umidade do ar também influencia a ocorrência de uma explosão. Em umidade mais alta, a temperatura de ignição da nuvem de poeira aumentará proporcionalmente à quantidade de calor necessária para a evaporação da umidade. Se uma poeira estranha inerte for misturada em uma nuvem de poeira, a explosividade da mistura poeira-ar será reduzida. O efeito será o mesmo se gases inertes forem misturados na mistura de ar e poeira, pois a concentração de oxigênio necessária para a queima será menor.

A experiência tem mostrado que todas as fontes de ignição, mesmo de mínima energia de ignição, são capazes de inflamar nuvens de poeira (chamas abertas, arco elétrico, centelha mecânica ou eletrostática, superfícies quentes, etc.). Segundo resultados de testes obtidos em laboratório, a demanda de energia para ignição de nuvens de poeira é de 20 a 40 vezes maior do que no caso de misturas de vapor combustível e ar.

Os fatores que influenciam o risco de explosão para poeiras assentadas são as propriedades de engenharia física e térmica da camada de poeira, a temperatura de incandescência da poeira e as propriedades de ignição dos produtos de decomposição liberados pela camada de poeira.

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