Perigos e Medidas Preventivas em Instalações Elétricas

Os diversos componentes que compõem as instalações elétricas exibem diferentes graus de robustez. Independentemente de sua fragilidade inerente, no entanto, todos eles devem operar de forma confiável sob condições rigorosas. Infelizmente, mesmo nas melhores circunstâncias, o equipamento elétrico está sujeito a falhas que podem resultar em ferimentos ou danos materiais.

A operação segura de instalações elétricas é o resultado de um bom projeto inicial, não a mera adaptação de sistemas de segurança. Este é um corolário do fato de que enquanto a corrente flui na velocidade da luz, todos os sistemas eletromecânicos e eletrônicos exibem latências de reação, causadas principalmente pela inércia térmica, inércia mecânica e condições de manutenção. Essas latências, quaisquer que sejam suas origens, são suficientemente longas para permitir que humanos sejam feridos e equipamentos danificados (Lee, Capelli-Schellpfeffer e Kelly 1994; Lee, Cravalho e Burke 1992; Kane e Sternheim 1978).

É essencial que o equipamento seja instalado e mantido por pessoal qualificado. As medidas técnicas, deve-se enfatizar, são necessárias tanto para garantir a operação segura das instalações quanto para proteger pessoas e equipamentos.

Introdução aos riscos elétricos

A operação adequada das instalações elétricas exige que as máquinas, equipamentos e circuitos e linhas elétricas sejam protegidos contra riscos causados ​​por fatores internos (ou seja, decorrentes da instalação) e externos (Andreoni e Castagna 1983).

As causas internas incluem:

• sobretensões

• curto circuitos

• modificação da forma de onda da corrente

• indução

• interferência

• sobrecorrentes

• corrosão, levando a vazamentos de corrente elétrica para o solo

• aquecimento de materiais condutores e isolantes, o que pode resultar em queimaduras do operador, emissão de gases tóxicos, incêndio de componentes e, em atmosferas inflamáveis, explosões

• vazamentos de fluidos isolantes, como óleo

• geração de hidrogênio ou outros gases que podem levar à formação de misturas explosivas.

Cada combinação de equipamento de risco requer medidas de proteção específicas, algumas das quais são obrigatórias por lei ou regulamentos técnicos internos. Os fabricantes têm a responsabilidade de conhecer estratégias técnicas específicas capazes de reduzir os riscos.

As causas externas incluem:

• fatores mecânicos (quedas, solavancos, vibração)

• fatores físicos e químicos (radiação natural ou artificial, temperaturas extremas, óleos, líquidos corrosivos, umidade)

• vento, gelo, relâmpago

• vegetação (árvores e raízes, secas e úmidas)

• animais (em ambientes urbanos e rurais); estes podem danificar o isolamento da linha de energia e, assim, causar curtos-circuitos ou contatos falsos

e por último mas não menos importante,

• adultos e crianças descuidados, imprudentes ou ignorantes dos riscos e procedimentos operacionais.

Outras causas externas incluem interferência eletromagnética de fontes como linhas de alta tensão, receptores de rádio, máquinas de solda (capazes de gerar sobretensões transitórias) e solenóides.

As causas de problemas encontradas com mais frequência surgem de mau funcionamento ou fora do padrão:

• equipamentos de proteção mecânica, térmica ou química
• sistemas de ventilação, sistemas de resfriamento de máquinas, equipamentos, linhas ou circuitos
• coordenação de isoladores usados ​​em diferentes partes da planta
• coordenação de fusíveis e disjuntores automáticos.

Um único fusível ou disjuntor automático é incapaz de fornecer proteção adequada contra sobrecorrente em dois circuitos diferentes. Fusíveis ou disjuntores automáticos podem fornecer proteção contra falhas fase-neutro, mas a proteção contra falhas fase-terra requer disjuntores automáticos de corrente residual.

• uso de relés de tensão e descarregadores para coordenar sistemas de proteção
• sensores e componentes mecânicos ou elétricos nos sistemas de proteção da instalação
• separação de circuitos em diferentes tensões (devem ser mantidos espaços de ar adequados entre os condutores; as conexões devem ser isoladas; os transformadores devem ser equipados com blindagens aterradas e proteção adequada contra sobretensão, e ter bobinas primárias e secundárias totalmente segregadas)
• códigos de cores ou outras disposições adequadas para evitar erros de identificação de fios
• confundir a fase ativa com um condutor neutro resulta na eletrificação dos componentes metálicos externos do equipamento
• equipamento de proteção contra interferência eletromagnética.

Estes são particularmente importantes para instrumentação e linhas usadas para transmissão de dados ou troca de sinais de proteção e/ou controle. Folgas adequadas devem ser mantidas entre as linhas, ou filtros e blindagens devem ser usados. Cabos de fibra ótica às vezes são usados ​​para os casos mais críticos.

O risco associado às instalações elétricas aumenta quando o equipamento é submetido a condições operacionais severas, mais comumente como resultado de riscos elétricos em ambientes úmidos ou molhados.

As finas camadas condutoras de líquido que se formam em superfícies metálicas e isolantes em ambientes úmidos ou molhados criam novos, irregulares e perigosos caminhos de corrente. A infiltração de água reduz a eficiência do isolamento e, caso a água penetre no isolamento, pode causar fugas de corrente e curtos-circuitos. Esses efeitos não apenas danificam as instalações elétricas, mas aumentam muito os riscos humanos. Este fato justifica a necessidade de normas especiais para trabalhos em ambientes agressivos, como locais ao ar livre, instalações agrícolas, canteiros de obras, banheiros, minas e porões e alguns ambientes industriais.

Estão disponíveis equipamentos que fornecem proteção contra chuva, respingos laterais ou imersão total. Idealmente, o equipamento deve ser fechado, isolado e à prova de corrosão. Invólucros metálicos devem ser aterrados. O mecanismo de falha nesses ambientes úmidos é o mesmo observado em ambientes úmidos, mas os efeitos podem ser mais severos.

Riscos elétricos em atmosferas empoeiradas

Poeiras finas que entram em máquinas e equipamentos elétricos causam abrasão, principalmente nas partes móveis. Poeiras condutoras também podem causar curtos-circuitos, enquanto poeiras isolantes podem interromper o fluxo de corrente e aumentar a resistência de contato. Acúmulos de poeira fina ou grossa ao redor das caixas do equipamento são potenciais reservatórios de umidade e água. A poeira seca é um isolante térmico, reduzindo a dispersão de calor e aumentando a temperatura local; isso pode danificar os circuitos elétricos e causar incêndios ou explosões.

Os sistemas à prova de água e à prova de explosão devem ser instalados em locais industriais ou agrícolas onde são realizados processos empoeirados.

Riscos elétricos em atmosferas explosivas ou em locais que contenham materiais explosivos

Explosões, incluindo as de atmosferas contendo gases e poeiras explosivas, podem ser desencadeadas pela abertura e fechamento de circuitos elétricos energizados, ou por qualquer outro processo transitório capaz de gerar faíscas de energia suficiente.

Este perigo está presente em locais como:

• minas e locais subterrâneos onde gases, especialmente metano, podem se acumular
• indústrias químicas
• salas de armazenamento de baterias de chumbo, onde o hidrogênio pode se acumular
• a indústria alimentícia, onde pós orgânicos naturais podem ser gerados
• a indústria de materiais sintéticos
• metalurgia, especialmente a que envolve alumínio e magnésio.

Onde este perigo estiver presente, o número de circuitos e equipamentos elétricos deve ser minimizado – por exemplo, removendo motores elétricos e transformadores ou substituindo-os por equipamentos pneumáticos. Equipamentos elétricos que não podem ser removidos devem ser fechados, para evitar qualquer contato de gases e poeiras inflamáveis ​​com faíscas, e uma atmosfera de gás inerte de pressão positiva deve ser mantida dentro do gabinete. Invólucros à prova de explosão e cabos elétricos à prova de fogo devem ser usados ​​onde houver a possibilidade de explosão. Uma gama completa de equipamentos à prova de explosão foi desenvolvida para algumas indústrias de alto risco (por exemplo, as indústrias química e de petróleo).

Devido ao alto custo dos equipamentos à prova de explosão, as plantas são comumente divididas em zonas de risco elétrico. Nesta abordagem, equipamentos especiais são usados ​​em zonas de alto risco, enquanto uma certa quantidade de risco é aceita em outras. Vários critérios específicos da indústria e soluções técnicas foram desenvolvidos; isso geralmente envolve alguma combinação de aterramento, segregação de componentes e instalação de barreiras de zoneamento.

Potencial de compensação

Se todos os condutores, incluindo a terra, que podem ser tocados simultaneamente estivessem no mesmo potencial, não haveria perigo para os seres humanos. Os sistemas de ligação equipotenciais são uma tentativa de alcançar essa condição ideal (Andreoni e Castagna 1983; Lee, Cravalho e Burke 1992).

Na ligação equipotencial, todos os condutores expostos de equipamentos elétricos sem transmissão e todos os condutores estranhos acessíveis no mesmo local são conectados a um condutor aterrado de proteção. Deve-se lembrar que, embora os condutores de equipamentos não transmissores estejam inativos durante a operação normal, eles podem se tornar ativos após falha de isolamento. Ao diminuir a tensão de contato, a ligação equipotencial evita que os componentes metálicos atinjam tensões que são perigosas para humanos e equipamentos.

Na prática, pode ser necessário conectar a mesma máquina à rede equipotencial em mais de um ponto. Áreas de mau contato, devido, por exemplo, à presença de isolantes como lubrificantes e tintas, devem ser cuidadosamente identificadas. Da mesma forma, é uma boa prática conectar todas as tubulações de serviço locais e externas (por exemplo, água, gás e aquecimento) à rede de ligação equipotencial.

encalhe

Na maioria dos casos, é necessário minimizar a queda de tensão entre os condutores da instalação e a terra. Isso é feito conectando os condutores a um condutor de proteção aterrado.

Existem dois tipos de conexões de aterramento:

• aterramentos funcionais - por exemplo, aterramento do condutor neutro de um sistema trifásico ou o ponto médio da bobina secundária de um transformador
• motivos de proteção - por exemplo, aterrar todos os condutores de um equipamento. O objetivo deste tipo de aterramento é minimizar as tensões do condutor criando um caminho preferencial para correntes de falta, especialmente aquelas correntes que provavelmente afetam os seres humanos.

Sob condições normais de operação, nenhuma corrente flui através das conexões de aterramento. No entanto, em caso de ativação acidental do circuito, o fluxo de corrente através da conexão de aterramento de baixa resistência é alto o suficiente para derreter o fusível ou os condutores não aterrados.

A tensão máxima de falta em redes equipotenciais permitida pela maioria dos padrões é de 50 V para ambientes secos, 25 V para ambientes úmidos ou úmidos e 12 V para laboratórios médicos e outros ambientes de alto risco. Embora esses valores sejam apenas orientadores, deve-se ressaltar a necessidade de garantir o aterramento adequado nos locais de trabalho, espaços públicos e principalmente residências.

A eficiência do aterramento depende principalmente da existência de correntes de fuga à terra altas e estáveis, mas também de um acoplamento galvânico adequado da rede equipotencial e do diâmetro dos condutores que conduzem à rede. Devido à importância do vazamento no solo, ele deve ser avaliado com grande precisão.

As conexões de aterramento devem ser tão confiáveis ​​quanto as redes equipotenciais e seu bom funcionamento deve ser verificado regularmente.

À medida que a resistência da terra aumenta, o potencial do condutor de aterramento e da terra ao redor do condutor se aproxima do do circuito elétrico; no caso da terra ao redor do condutor, o potencial gerado é inversamente proporcional à distância do condutor. Para evitar tensões de passo perigosas, os condutores de aterramento devem ser devidamente blindados e colocados no solo em profundidades adequadas.

Como alternativa ao aterramento de equipamentos, as normas permitem o uso de equipamentos com isolamento duplo. Este equipamento, recomendado para uso em ambientes residenciais, minimiza a chance de falha de isolamento ao fornecer dois sistemas de isolamento separados. Não se pode confiar em equipamentos com isolamento duplo para proteção adequada contra falhas de interface, como aquelas associadas a plugues frouxos, mas energizados, uma vez que os padrões de plugues e tomadas de alguns países não abordam o uso de tais plugues.

Disjuntores

O método mais seguro de reduzir os riscos elétricos para pessoas e equipamentos é minimizar a duração da corrente de falha e o aumento da tensão, idealmente antes que a energia elétrica comece a aumentar. Os sistemas de proteção em equipamentos elétricos geralmente incorporam três relés: um relé de corrente residual para proteção contra falha no aterramento, um relé magnético e um relé térmico para proteção contra sobrecargas e curtos-circuitos.

Nos disjuntores de corrente residual, os condutores do circuito são enrolados em torno de um anel que detecta a soma vetorial das correntes que entram e saem do equipamento a ser protegido. A soma vetorial é igual a zero durante a operação normal, mas igual à corrente de fuga em caso de falha. Quando a corrente de fuga atinge o limite do disjuntor, o disjuntor é desarmado. Os disjuntores de corrente residual podem ser disparados por correntes tão baixas quanto 30 mA, com latências tão baixas quanto 30 ms.

A corrente máxima que pode ser transportada com segurança por um condutor é uma função de sua área de seção transversal, isolamento e instalação. O superaquecimento ocorrerá se a carga máxima segura for excedida ou se a dissipação de calor for limitada. Dispositivos de sobrecorrente, como fusíveis e disjuntores magnetotérmicos, interrompem automaticamente o circuito se ocorrer um fluxo excessivo de corrente, falhas de aterramento, sobrecarga ou curto-circuito. Os dispositivos de sobrecorrente devem interromper o fluxo de corrente quando esta exceder a capacidade do condutor.

A seleção de equipamentos de proteção capazes de proteger pessoas e equipamentos é uma das questões mais importantes no gerenciamento de instalações elétricas e deve levar em consideração não apenas a capacidade de condução de corrente dos condutores, mas também as características dos circuitos e dos equipamentos conectados a eles. eles.

Fusíveis ou disjuntores especiais de alta capacidade devem ser usados ​​em circuitos com cargas de corrente muito alta.

fusíveis

Vários tipos de fusíveis estão disponíveis, cada um projetado para uma aplicação específica. O uso do tipo errado de fusível ou de um fusível de capacidade errada pode causar ferimentos e danos ao equipamento. O uso excessivo frequentemente resulta em fiação ou equipamentos superaquecidos, o que, por sua vez, pode causar incêndios.

Antes de substituir os fusíveis, bloqueie, identifique e teste o circuito para verificar se o circuito está morto. O teste pode salvar vidas. Em seguida, identifique a causa de qualquer curto-circuito ou sobrecarga e substitua os fusíveis queimados por fusíveis do mesmo tipo e capacidade. Nunca insira fusíveis em um circuito energizado.

Disjuntores

Embora os disjuntores sejam usados ​​há muito tempo em circuitos de alta tensão com grandes capacidades de corrente, eles são cada vez mais usados ​​em muitos outros tipos de circuitos. Muitos tipos estão disponíveis, oferecendo opções de início imediato e retardado e operação manual ou automática.

Os disjuntores se enquadram em duas categorias gerais: térmicos e magnéticos.

Os disjuntores térmicos reagem apenas a um aumento de temperatura. As variações na temperatura ambiente do disjuntor irão, portanto, afetar o ponto em que o disjuntor é disparado.

Os disjuntores magnéticos, por outro lado, reagem apenas à quantidade de corrente que passa pelo circuito. Este tipo de disjuntor é preferível onde grandes flutuações de temperatura exigiriam sobredimensionamento do disjuntor, ou onde o disjuntor é freqüentemente desarmado.

No caso de contato com linhas que transportam cargas de alta corrente, os circuitos de proteção não podem evitar ferimentos pessoais ou danos ao equipamento, pois são projetados apenas para proteger linhas e sistemas de energia do excesso de fluxo de corrente causado por falhas.

Por causa da resistência do contato com a terra, a corrente que passa por um objeto em contato simultâneo com a linha e a terra geralmente será menor que a corrente de disparo. As correntes de falha que fluem através dos humanos podem ser ainda mais reduzidas pela resistência do corpo até o ponto em que não desarmam o disjuntor e, portanto, são extremamente perigosas. É virtualmente impossível projetar um sistema de energia que evite lesões ou danos a qualquer objeto que falhe nas linhas de energia enquanto permanece um sistema de transmissão de energia útil, pois os limites de disparo para os dispositivos de proteção de circuito relevantes estão bem acima do nível de risco humano.

Normas e regulamentos

A estrutura dos padrões e regulamentos internacionais é ilustrada na figura 1 (Winckler 1994). As linhas correspondem ao escopo geográfico das normas, seja mundial (internacional), continental (regional) ou nacional, enquanto as colunas correspondem aos campos de aplicação das normas. A IEC e a Organização Internacional de Padronização (ISO) compartilham uma estrutura guarda-chuva, o Joint Presidents Coordinating Group (JPCG); o equivalente europeu é o Joint Presidents Group (JPG).

Figura 1. A estrutura de normas e regulamentos internacionais

Cada organismo de normalização realiza reuniões internacionais regulares. A composição dos vários órgãos reflete o desenvolvimento da padronização.

A Comitê europeu de normalização eletrotécnica (CENELEC) foi criado pelos comitês de engenharia elétrica dos países signatários do Tratado de Roma de 1957 que institui a Comunidade Econômica Européia. Os seis membros fundadores juntaram-se posteriormente aos membros da European Free Trade Association (EFTA), e o CENELEC em sua forma atual data de 13 de fevereiro de 1972.

Em contraste com a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), o CENELEC se concentra na implementação de padrões internacionais nos países membros, e não na criação de novos padrões. É particularmente importante lembrar que, embora a adoção dos padrões IEC pelos países membros seja voluntária, a adoção dos padrões e regulamentos CENELEC é obrigatória na União Européia. Mais de 90% dos padrões CENELEC são derivados dos padrões IEC, e mais de 70% deles são idênticos. A influência do CENELEC também atraiu o interesse dos países do Leste Europeu, muitos dos quais se tornaram membros afiliados em 1991.

A International Association for Testing and Materials, precursora da ISO, como é conhecida hoje, foi fundada em 1886 e esteve ativa até a Primeira Guerra Mundial, após a qual deixou de funcionar como uma associação internacional. Algumas organizações nacionais, como a American Society for Testing and Materials (ASTM), sobreviveram. Em 1926, a International Standards Association (ISA) foi fundada em Nova York e esteve ativa até a Segunda Guerra Mundial. A ISA foi substituída em 1946 pela ISO, que é responsável por todos os campos, exceto engenharia elétrica e telecomunicações. o Comité europeu de normalização (CEN) é o equivalente europeu da ISO e tem a mesma função que a CENELEC, embora apenas 40% das normas CEN sejam derivadas das normas ISO.

A atual onda de consolidação econômica internacional cria a necessidade de bases de dados técnicas comuns no campo da padronização. Este processo está atualmente em curso em várias partes do mundo, e é provável que surjam novos organismos de normalização fora da Europa. A CANENA é um órgão regional de padronização criado pelos países do Acordo de Livre Comércio da América do Norte (NAFTA) (Canadá, México e Estados Unidos). A fiação das instalações nos EUA é regida pelo Código Elétrico Nacional, ANSI/NFPA 70-1996. Este Código também está em uso em vários outros países da América do Norte e do Sul. Ele fornece requisitos de instalação para instalações de fiação local além do ponto de conexão com o sistema de energia elétrica. Abrange a instalação de condutores e equipamentos elétricos dentro ou sobre edifícios públicos e privados, incluindo casas móveis, veículos recreativos e edifícios flutuantes, pátios de estocagem, parques de diversões, estacionamentos e outros lotes e subestações industriais. Ele não cobre instalações em navios ou embarcações que não sejam edifícios flutuantes - paradas ferroviárias, aeronaves ou veículos automotores. O Código Elétrico Nacional também não se aplica a outras áreas que são normalmente reguladas pelo Código Nacional de Segurança Elétrica, como instalações de equipamentos utilitários de comunicação e instalações elétricas.

Normas europeias e americanas para a operação de instalações elétricas

A Norma Europeia EN 50110-1, Operação de Instalações Elétricas (1994a) preparado pelo CENELEC Task Force 63-3, é o documento básico que se aplica à operação e atividades de trabalho em, com ou perto de instalações elétricas. A norma define os requisitos mínimos para todos os países CENELEC; padrões nacionais adicionais são descritos em subpartes separadas do padrão (EN 50110-2).

A norma se aplica a instalações projetadas para geração, transmissão, conversão, distribuição e uso de energia elétrica, e operando em níveis de tensão comumente encontrados. Embora as instalações típicas operem em baixas tensões, o padrão também se aplica a instalações de extrabaixa e alta tensão. As instalações podem ser permanentes e fixas (por exemplo, instalações de distribuição em fábricas ou complexos de escritórios) ou móveis.

Os procedimentos seguros de operação e manutenção para trabalhos em ou perto de instalações elétricas são definidos na norma. As atividades de trabalho aplicáveis ​​incluem trabalho não elétrico, como construção perto de linhas aéreas ou cabos subterrâneos, além de todos os tipos de trabalho elétrico. Certas instalações elétricas, como as de bordo de aeronaves e navios, não estão sujeitas à norma.

O padrão equivalente nos Estados Unidos é o National Electrical Safety Code (NESC), American National Standards Institute (1990). O NESC se aplica a instalações e funções de utilidade desde o ponto de geração de eletricidade e sinais de comunicação, através da rede de transmissão, até o ponto de entrega nas instalações do cliente. Certas instalações, incluindo aquelas em minas e navios, não estão sujeitas ao NESC. As diretrizes do NESC são projetadas para garantir a segurança dos trabalhadores envolvidos na instalação, operação ou manutenção de fornecimento de energia elétrica e linhas de comunicação e equipamentos associados. Estas diretrizes constituem o padrão mínimo aceitável para segurança ocupacional e pública sob as condições especificadas. O código não pretende ser uma especificação de projeto ou um manual de instruções. Formalmente, o NESC deve ser considerado como um código de segurança nacional aplicável aos Estados Unidos.

As extensas regras dos padrões europeus e americanos fornecem o desempenho seguro do trabalho em instalações elétricas.

O padrão europeu (1994a)

Definições

A norma fornece definições apenas para os termos mais comuns; mais informações estão disponíveis na Comissão Eletrotécnica Internacional (1979). Para efeitos desta norma, entende-se por instalação elétrica todos os equipamentos envolvidos na geração, transmissão, conversão, distribuição e utilização de energia elétrica. Isso inclui todas as fontes de energia, incluindo baterias e capacitores (ENEL 1994; EDF-GDF 1991).

Princípios básicos

Operação segura: O princípio básico do trabalho seguro em, com ou perto de uma instalação elétrica é a necessidade de avaliar o risco elétrico antes de iniciar o trabalho.

Pessoal: De nada valem as melhores regras e procedimentos de trabalho em, com ou perto de instalações elétricas se os trabalhadores não as conhecerem completamente e não as cumprirem rigorosamente. Todo o pessoal envolvido no trabalho em, com ou perto de uma instalação elétrica deve ser instruído sobre os requisitos de segurança, regras de segurança e políticas da empresa aplicáveis ​​ao seu trabalho. Quando o trabalho for longo ou complexo, esta instrução deve ser repetida. Os trabalhadores devem cumprir estes requisitos, regras e instruções.

Organização: Cada instalação elétrica deve ser colocada sob a responsabilidade da pessoa designada no controle da instalação elétrica. Nos casos de empreendimentos que envolvam mais de uma instalação, é essencial que as pessoas designadas para o controle de cada instalação cooperem entre si.

Cada atividade de trabalho deve ser de responsabilidade da pessoa designada no controle do trabalho. Quando o trabalho compreender subtarefas, serão designadas pessoas responsáveis ​​pela segurança de cada subtarefa, cada uma subordinada ao coordenador. A mesma pessoa pode atuar como a pessoa designada no controle do trabalho e a pessoa designada no controle da instalação elétrica.

Comunicação: Isso inclui todos os meios de transmissão de informações entre pessoas, ou seja, palavra falada (incluindo telefones, rádio e fala), escrita (incluindo fax) e meios visuais (incluindo painéis de instrumentos, vídeo, sinais e luzes).

Notificação formal de todas as informações necessárias para a operação segura da instalação elétrica, por exemplo, arranjos de rede, status do painel e a posição dos dispositivos de segurança, deve ser dada.

Site de Trabalho: Espaço de trabalho, acesso e iluminação adequados devem ser fornecidos nas instalações elétricas, com ou perto das quais qualquer trabalho será realizado.

Ferramentas, equipamentos e procedimentos: As ferramentas, equipamentos e procedimentos devem cumprir os requisitos das normas europeias, nacionais e internacionais aplicáveis, caso existam.

Desenhos e relatórios: Os desenhos e relatórios da instalação devem estar atualizados e prontamente disponíveis.

Sinalização: A sinalização adequada chamando a atenção para perigos específicos deve ser exibida conforme necessário quando a instalação estiver operando e durante qualquer trabalho.

Procedimentos operacionais padrão

Atividades operacionais: As atividades operacionais são projetadas para alterar o estado elétrico de uma instalação elétrica. Existem dois tipos:

• operações destinadas a modificar o estado elétrico de uma instalação elétrica, por exemplo, para usar equipamentos, conectar, desconectar, iniciar ou parar uma instalação ou seção de uma instalação para realizar trabalhos. Essas atividades podem ser realizadas localmente ou por controle remoto.
• desconectar antes ou reconectar após o trabalho parado, a ser realizado por trabalhadores qualificados ou treinados.

Verificações funcionais: Isso inclui procedimentos de medição, teste e inspeção.

A medição é definida como toda a gama de atividades usadas para coletar dados físicos em instalações elétricas. A medição deve ser realizada por profissionais qualificados.

O teste inclui todas as atividades destinadas a verificar a operação ou condição elétrica, mecânica ou térmica de uma instalação elétrica. Os testes devem ser realizados por trabalhadores qualificados.

A inspeção é a verificação de que uma instalação elétrica está em conformidade com os regulamentos técnicos e de segurança especificados aplicáveis.

procedimentos de trabalho

Geral: A pessoa designada para o controle da instalação elétrica e a pessoa designada para o controle do trabalho devem garantir que os trabalhadores recebam instruções específicas e detalhadas antes de iniciar o trabalho e após sua conclusão.

Antes do início do trabalho, a pessoa designada no controle do trabalho deve notificar a pessoa designada no controle da instalação elétrica da natureza, local e consequências para a instalação elétrica do trabalho pretendido. Esta notificação deverá ser feita preferencialmente por escrito, principalmente quando o trabalho for complexo.

As atividades de trabalho podem ser divididas em três categorias: trabalho morto, trabalho ao vivo e trabalho nas proximidades de instalações vivas. Para cada tipo de trabalho foram desenvolvidas medidas de proteção contra choques elétricos, curtos-circuitos e arcos elétricos.

Indução: As seguintes precauções devem ser tomadas ao trabalhar em linhas elétricas sujeitas a indução de corrente:

• aterramento em intervalos apropriados; isso reduz o potencial entre condutores e terra para um nível seguro
• ligação equipotencial da obra; isso evita que os trabalhadores se introduzam no circuito de indução.

Condições do tempo: Quando um raio for visto ou um trovão for ouvido, nenhum trabalho deve ser iniciado ou continuado em instalações externas ou em instalações internas conectadas diretamente a linhas aéreas.

trabalhando duro

As seguintes práticas básicas de trabalho garantirão que as instalações elétricas no local de trabalho permaneçam inativas durante o trabalho. A menos que haja contra-indicações claras, as práticas devem ser aplicadas na ordem listada.

Desconexão completa: A seção da instalação na qual o trabalho será realizado deve ser isolada de todas as fontes de alimentação elétrica e protegida contra reconexão.

Proteção contra reconexão: Todos os dispositivos de corte utilizados para isolar a instalação elétrica para a obra devem ser bloqueados, preferencialmente através do bloqueio do mecanismo de operação.

Verificação de que a instalação está morta: A ausência de corrente deve ser verificada em todos os pólos da instalação elétrica no local de trabalho ou o mais próximo possível dele.

Aterramento e curto-circuito: Em todos os locais de trabalho de alta e baixa tensão, todas as peças a serem trabalhadas devem ser aterradas e curto-circuitadas após serem desconectadas. Os sistemas de aterramento e curto-circuito devem ser conectados primeiro à terra; os componentes a serem aterrados devem ser conectados ao sistema somente após este ter sido aterrado. Na medida do possível, os sistemas de aterramento e curto-circuito devem ser visíveis do local de trabalho. As instalações de baixa e alta tensão têm seus próprios requisitos específicos. Nesses tipos de instalação, todos os lados dos canteiros de obras e todos os condutores que entram no local devem ser aterrados e curto-circuitados.

Proteção contra partes energizadas adjacentes: Medidas de proteção adicionais são necessárias se as partes de uma instalação elétrica nas proximidades do local de trabalho não puderem ser protegidas. Os trabalhadores não devem iniciar o trabalho antes de receberem autorização da pessoa designada para o comando da obra, que por sua vez deve receber autorização da pessoa designada para o comando da instalação elétrica. Uma vez concluído o trabalho, os trabalhadores devem deixar o local de trabalho, as ferramentas e equipamentos devem ser armazenados e os sistemas de aterramento e curto-circuito removidos. A pessoa designada no controle do trabalho deve notificar a pessoa designada no controle da instalação elétrica de que a instalação está disponível para reconexão.

Trabalho ao vivo

Geral: O trabalho vivo é o trabalho realizado dentro de uma zona na qual há fluxo de corrente. Orientações para as dimensões da zona de trabalho sob tensão podem ser encontradas na norma EN 50179. Medidas de proteção projetadas para evitar choques elétricos, arcos e curtos-circuitos devem ser aplicadas.

Formação e qualificação: Programas de treinamento específicos devem ser estabelecidos para desenvolver e manter a capacidade de trabalhadores qualificados ou treinados para realizar trabalhos ao vivo. Após a conclusão do programa, os trabalhadores receberão uma classificação de qualificação e autorização para realizar trabalhos sob tensão específicos em tensões específicas.

Manutenção das qualificações: A capacidade de realizar trabalho ao vivo deve ser mantida pela prática ou por um novo treinamento.

Técnicas de trabalho: Atualmente, existem três técnicas reconhecidas, que se distinguem pela sua aplicabilidade a diferentes tipos de partes vivas e pelos equipamentos necessários para evitar choques elétricos, arcos elétricos e curtos-circuitos:

• trabalho de vara quente
• trabalho com luvas isolantes
• trabalho de mãos nuas.

Cada técnica requer preparação, equipamentos e ferramentas diferentes, e a seleção da técnica mais adequada dependerá das características do trabalho em questão.

Ferramentas e equipamentos: Devem ser especificadas as características, armazenamento, manutenção, transporte e inspeção de ferramentas, equipamentos e sistemas.

Condições do tempo: As restrições se aplicam ao trabalho ao vivo em condições climáticas adversas, uma vez que as propriedades isolantes, a visibilidade e a mobilidade do trabalhador são reduzidas.

Organização do trabalho: O trabalho deve ser adequadamente preparado; preparação escrita deve ser apresentada com antecedência para trabalhos complexos. A instalação em geral e, em particular, o troço onde se vão realizar os trabalhos, devem ser mantidos em condições compatíveis com a preparação exigida. A pessoa designada no controle do trabalho deve informar a pessoa designada no controle da instalação elétrica sobre a natureza do trabalho, o local na instalação em que o trabalho será executado e a duração estimada do trabalho. Antes do início do trabalho, os trabalhadores devem ter a natureza do trabalho, as medidas de segurança relevantes, o papel de cada trabalhador e as ferramentas e equipamentos a serem utilizados.

Existem práticas específicas para instalações de extrabaixa tensão, baixa tensão e alta tensão.

Trabalho nas proximidades de peças vivas

Geral: O trabalho nas proximidades de partes energizadas com tensões nominais acima de 50 VAC ou 120 VDC deve ser realizado somente quando medidas de segurança tiverem sido aplicadas para garantir que as partes energizadas não possam ser tocadas ou que a zona energizada não possa ser acessada. Telas, barreiras, invólucros ou coberturas isolantes podem ser utilizadas para este fim.

Antes do início do trabalho, a pessoa designada no controle do trabalho deve instruir os trabalhadores, especialmente aqueles que não estão familiarizados com o trabalho nas proximidades de partes energizadas, sobre as distâncias de segurança a serem observadas no local de trabalho, as principais práticas de segurança a serem seguidas e as necessidade de comportamento que garanta a segurança de toda a equipe de trabalho. Os limites do local de trabalho devem ser definidos e marcados com precisão e deve-se chamar a atenção para condições de trabalho incomuns. Essas informações devem ser repetidas conforme necessário, principalmente após mudanças nas condições de trabalho.

Os trabalhadores devem garantir que nenhuma parte de seu corpo ou qualquer objeto entre na zona viva. Cuidado especial deve ser tomado ao manusear objetos longos, por exemplo, ferramentas, pontas de cabos, tubos e escadas.

Proteção por telas, barreiras, invólucros ou coberturas isolantes: A seleção e instalação desses dispositivos de proteção devem garantir proteção suficiente contra estressores elétricos e mecânicos previsíveis. O equipamento deve ser adequadamente mantido e mantido seguro durante o trabalho.

Manutenção

Geral: O objetivo da manutenção é manter a instalação elétrica nas condições exigidas. A manutenção pode ser preventiva (ou seja, realizada regularmente para evitar quebras e manter o equipamento em funcionamento) ou corretiva (ou seja, realizada para substituir peças defeituosas).

O trabalho de manutenção pode ser dividido em duas categorias de risco:

• trabalhos que envolvam risco de choque elétrico, onde devem ser seguidos os procedimentos aplicáveis ​​ao trabalho sob tensão e trabalhos nas proximidades de partes energizadas
• trabalho em que o projeto do equipamento permite que algum trabalho de manutenção seja realizado na ausência de procedimentos completos de trabalho ao vivo

Pessoal: O pessoal encarregado de executar o trabalho deve ser adequadamente qualificado ou treinado e deve receber ferramentas e dispositivos de medição e teste adequados.

Trabalho de reparação: O trabalho de reparo consiste nas seguintes etapas: localização da falha; retificação de falhas e/ou substituição de componentes; recomissionamento da seção reparada da instalação. Cada uma dessas etapas pode exigir procedimentos específicos.

Trabalho de substituição: Em geral, a substituição do fusível em instalações de alta tensão deve ser realizada como trabalho morto. A substituição do fusível deve ser realizada por trabalhadores qualificados seguindo os procedimentos de trabalho apropriados. A substituição de lâmpadas e peças removíveis, como starters, deve ser realizada como trabalho morto. Em instalações de alta tensão, os procedimentos de reparo também se aplicam aos trabalhos de substituição.

Treinamento de Pessoal sobre Riscos Elétricos

A organização eficaz do trabalho e o treinamento em segurança são elementos-chave em todas as organizações, programas de prevenção e programas de saúde e segurança ocupacional bem-sucedidos. Os trabalhadores devem ter treinamento adequado para realizar seus trabalhos com segurança e eficiência.

A responsabilidade pela implementação do treinamento dos funcionários é da gerência. A administração deve reconhecer que os funcionários devem desempenhar em um determinado nível antes que a organização possa atingir seus objetivos. Para atingir estes níveis, devem ser estabelecidas políticas de formação dos trabalhadores e, por extensão, programas concretos de formação. Os programas devem incluir fases de treinamento e qualificação.

Os programas de trabalho ao vivo devem incluir os seguintes elementos:

Treinamento: Em alguns países, programas e instalações de treinamento devem ser formalmente aprovados por um comitê de trabalho ao vivo ou órgão similar. Os programas são baseados principalmente na experiência prática, complementada por instrução técnica. O treinamento assume a forma de trabalho prático em instalações modelo internas ou externas semelhantes àquelas nas quais o trabalho real deve ser realizado.

Qualificações: Os procedimentos de trabalho ao vivo são muito exigentes e é essencial usar a pessoa certa no lugar certo. Isso é mais facilmente alcançado se pessoal qualificado de diferentes níveis de habilidade estiver disponível. A pessoa designada para o controle do trabalho deve ser um trabalhador qualificado. Quando a supervisão for necessária, ela também deve ser realizada por uma pessoa qualificada. Os trabalhadores devem trabalhar apenas em instalações cuja tensão e complexidade correspondam ao seu nível de qualificação ou treinamento. Em alguns países, a qualificação é regulada por normas nacionais.

Finalmente, os trabalhadores devem ser instruídos e treinados em técnicas essenciais para salvar vidas. O leitor deve consultar o capítulo sobre primeiros socorros para maiores informações.

Voltar

A química e a física do fogo

O fogo é uma manifestação de combustão descontrolada. Envolve materiais combustíveis que se encontram à nossa volta nos edifícios em que vivemos, trabalhamos e nos divertimos, bem como uma vasta gama de gases, líquidos e sólidos que se encontram na indústria e no comércio. Eles são comumente baseados em carbono e podem ser referidos coletivamente como combustíveis no contexto desta discussão. Apesar da grande variedade desses combustíveis, tanto em seus estados químicos quanto físicos, no fogo eles compartilham características comuns a todos eles. As diferenças são encontradas na facilidade com que o fogo pode ser iniciado (ignição), a taxa com que o fogo pode se desenvolver (propagação da chama) e a potência que pode ser gerada (taxa de liberação de calor), mas à medida que nossa compreensão da ciência do fogo melhora, nos tornamos mais capazes de quantificar e prever o comportamento do fogo e aplicar nosso conhecimento à segurança contra incêndios em geral. O objetivo desta seção é revisar alguns dos princípios subjacentes e fornecer orientação para a compreensão dos processos de incêndio.

Conceitos Básicos

Materiais combustíveis estão ao nosso redor. Dadas as circunstâncias apropriadas, eles podem ser queimados, submetendo-os a um fonte da ignição que é capaz de iniciar uma reação autossustentável. Nesse processo, o “combustível” reage com o oxigênio do ar para liberar energia (calor), sendo convertido em produtos da combustão, alguns dos quais podem ser nocivos. Os mecanismos de ignição e queima precisam ser claramente compreendidos.

A maioria dos incêndios cotidianos envolve materiais sólidos (por exemplo, madeira, produtos de madeira e polímeros sintéticos), embora combustíveis gasosos e líquidos não sejam incomuns. Uma breve revisão da combustão de gases e líquidos é desejável antes de discutir alguns dos conceitos básicos.

Difusão e chamas pré-misturadas

Um gás inflamável (por exemplo, propano, C₃H₈) pode ser queimado de duas maneiras: uma corrente ou jato de gás de um tubo (cf. o bico de Bunsen simples com a entrada de ar fechada) pode ser inflamado e queimará como um chama de difusão em que a queima ocorre naquelas regiões onde o combustível gasoso e o ar se misturam por processos difusivos. Essa chama tem uma luminosidade amarela característica, indicando a presença de minúsculas partículas de fuligem formadas como resultado da combustão incompleta. Alguns deles queimarão na chama, mas outros emergirão da ponta da chama para formar fumar.

Se o gás e o ar estiverem intimamente misturados antes da ignição, ocorrerá combustão pré-misturada, desde que a mistura gás/ar esteja dentro de uma faixa de concentração limitada pelos limites inferior e superior limites de inflamabilidade (ver tabela 1). Fora desses limites, a mistura não é inflamável. (Observe que um chama pré-misturada é estabilizado na boca de um bico de Bunsen quando a entrada de ar está aberta.) Se uma mistura for inflamável, ela pode ser inflamada por uma pequena fonte de ignição, como uma faísca elétrica. o estequiométrico mistura é a mais facilmente inflamada, na qual a quantidade de oxigênio presente está na proporção correta para queimar todo o combustível em dióxido de carbono e água (veja a equação abaixo, na qual o nitrogênio pode ser visto presente na mesma proporção que no ar, mas não participa da reação). Propano (C₃H₈) é o material combustível nesta reação:

C₃H₈ + 5O₂ + 18.8N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂

Uma descarga elétrica tão pequena quanto 0.3 mJ é suficiente para inflamar uma mistura estequiométrica de propano/ar na reação ilustrada. Isso representa uma centelha estática quase imperceptível, experimentada por alguém que atravessou um carpete sintético e tocou em um objeto aterrado. Quantidades ainda menores de energia são necessárias para certos gases reativos, como hidrogênio, etileno e etino. No oxigênio puro (como na reação acima, mas sem nitrogênio presente como diluente), mesmo energias mais baixas são suficientes.

Tabela 1. Limites de inflamabilidade inferior e superior no ar

A chama de difusão associada a um fluxo de combustível gasoso exemplifica o modo de queima que é observado quando um combustível líquido ou sólido sofre combustão flamejante. Porém, neste caso, a chama é alimentada pelos vapores do combustível gerados na superfície da fase condensada. A taxa de fornecimento desses vapores é acoplada à sua taxa de queima na chama de difusão. A energia é transferida da chama para a superfície, fornecendo assim a energia necessária para produzir os vapores. Este é um processo evaporativo simples para combustíveis líquidos, mas para sólidos, deve-se fornecer energia suficiente para causar a decomposição química do combustível, quebrando grandes moléculas poliméricas em fragmentos menores que podem vaporizar e escapar da superfície. Este feedback térmico é essencial para manter o fluxo de vapores e, portanto, sustentar a chama de difusão (figura 1). As chamas podem ser extintas interferindo neste processo de várias maneiras (veja abaixo).

Figura 1. Representação esquemática de uma superfície em chamas mostrando os processos de transferência de calor e massa.

Transferência de calor

Uma compreensão da transferência de calor (ou energia) é a chave para entender o comportamento e os processos do fogo. O assunto merece um estudo cuidadoso. Existem muitos textos excelentes aos quais se pode recorrer (Welty, Wilson e Wicks 1976; DiNenno 1988), mas para os presentes propósitos é necessário apenas chamar a atenção para os três mecanismos: condução, convecção e radiação. As equações básicas para a transferência de calor em estado estacionário () são:

Condução:   

Convecção:    

Radiação:      

A condução é relevante para a transferência de calor através de sólidos; (k é uma propriedade do material conhecida como condutividade térmica (kW/mK ) e l é a distância (m) sobre a qual a temperatura cai de T₁ para T₂ (em graus Kelvin). A convecção neste contexto refere-se à transferência de calor de um fluido (neste caso, ar, chamas ou produtos de fogo) para uma superfície (sólida ou líquida); h é o coeficiente de transferência de calor por convecção kW/m²K) e depende da configuração da superfície e da natureza do fluxo de fluido que passa por essa superfície. A radiação é semelhante à luz visível (mas com um comprimento de onda maior) e não requer meio intermediário (pode atravessar o vácuo); e é a emissividade (eficiência pela qual uma superfície pode irradiar), s é a constante de Stefan-Boltzman (). A radiação térmica viaja à velocidade da luz (3 x 10⁸ m/s) e um objeto sólido intermediário projetará uma sombra.

Taxa de queima e taxa de liberação de calor

A transferência de calor das chamas para a superfície dos combustíveis condensados ​​(líquidos e sólidos) envolve uma mistura de convecção e radiação, embora esta última domine quando o diâmetro efetivo do fogo excede 1 m. A taxa de queima (, (g/s)) pode ser expressa pela fórmula:

é o fluxo de calor da chama para a superfície (kW/m²); é a perda de calor da superfície (por exemplo, por radiação e por condução através do sólido) expressa como um fluxo (kW/m²); A_combustível é a área da superfície do combustível (m²); e L_v é o calor de gaseificação (equivalente ao calor latente de evaporação de um líquido) (kJ/g). Se um incêndio se desenvolve em um espaço confinado, os gases quentes de fumaça que se elevam do fogo (impulsionados pela flutuabilidade) são desviados para baixo do teto, aquecendo as superfícies superiores. A camada de fumaça resultante e as superfícies quentes irradiam para a parte inferior do invólucro, em particular para a superfície do combustível, aumentando assim a taxa de queima:

onde é o calor extra fornecido pela radiação da parte superior do invólucro (kW/m²). Essa realimentação adicional leva a taxas de queima muito maiores e ao fenômeno de flashover em espaços fechados onde há suprimento adequado de ar e combustível suficiente para sustentar o fogo (Drysdale 1985).

A taxa de queima é moderada pela magnitude do valor de L_v, o calor da gaseificação. Isso tende a ser baixo para líquidos e relativamente alto para sólidos. Consequentemente, os sólidos tendem a queimar muito mais lentamente do que os líquidos.

Tem sido argumentado que o parâmetro individual mais importante que determina o comportamento ao fogo de um material (ou conjunto de materiais) é a taxa de liberação de calor (RHR) que é acoplado à taxa de queima através da equação:

onde é o calor efetivo de combustão do combustível (kJ/g). Novas técnicas estão agora disponíveis para medir o RHR em diferentes fluxos de calor (por exemplo, o Calorímetro Cone), e agora é possível medir o RHR de itens grandes, como móveis estofados e revestimentos de parede em calorímetros de grande escala que usam consumo de oxigênio medições para determinar a taxa de liberação de calor (Babrauskas e Grayson 1992).

Deve-se notar que, à medida que um incêndio aumenta de tamanho, não apenas aumenta a taxa de liberação de calor, mas também aumenta a taxa de produção de “produtos do fogo”. Estes contêm espécies tóxicas e nocivas, bem como fumaça particulada, cujos rendimentos aumentarão quando um incêndio que se desenvolve em um edifício fechado torna-se subventilado.

Ignição

A ignição de um líquido ou sólido envolve o aumento da temperatura da superfície até que os vapores estejam sendo desenvolvidos a uma taxa suficiente para sustentar uma chama após a ignição dos vapores. Os combustíveis líquidos podem ser classificados de acordo com a sua pontos de inflamação, a temperatura mais baixa à qual existe uma mistura inflamável de vapor/ar à superfície (isto é, a pressão de vapor corresponde ao limite inferior de inflamabilidade). Estes podem ser medidos usando um aparelho padrão, e exemplos típicos são dados na tabela 2. Uma temperatura ligeiramente mais alta é necessária para produzir um fluxo de vapores suficiente para suportar uma chama de difusão. Isso é conhecido como o ponto de fogo. Para sólidos combustíveis, os mesmos conceitos são válidos, mas são necessárias temperaturas mais altas, pois a decomposição química está envolvida. O ponto de ignição é tipicamente superior a 300 °C, dependendo do combustível. Em geral, os materiais retardadores de chama têm pontos de ignição significativamente mais altos (consulte a Tabela 2).

Tabela 2. Pontos de inflamação e pontos de incêndio de combustíveis líquidos e sólidos

l = líquido; s = sólido.
¹ Pelo aparelho de copo fechado de Pensky-Martens.
² Líquidos: por aparelho de copo aberto Cleveland. Sólidos: Drysdale e Thomson (1994).
(Observe que os resultados para as espécies retardadoras de chama referem-se a um fluxo de calor de 37 kW/m²).

A facilidade de ignição de um material sólido depende, portanto, da facilidade com que sua temperatura superficial pode ser aumentada até o ponto de ignição, por exemplo, pela exposição ao calor radiante ou a um fluxo de gases quentes. Isso depende menos da química do processo de decomposição do que da espessura e das propriedades físicas do sólido, ou seja, sua condutividade térmica (k), densidade (r) e capacidade de calor (c). Sólidos finos, como aparas de madeira (e todas as seções finas), podem ser inflamados com muita facilidade porque têm uma massa térmica baixa, ou seja, é necessário relativamente pouco calor para aumentar a temperatura até o ponto de ignição. No entanto, quando o calor é transferido para a superfície de um sólido espesso, algum será conduzido da superfície para o corpo do sólido, moderando assim o aumento da temperatura da superfície. Pode-se mostrar teoricamente que a taxa de aumento da temperatura da superfície é determinada pela inércia térmica do material, ou seja, o produto krc. Isso é confirmado na prática, uma vez que materiais espessos com alta inércia térmica (por exemplo, carvalho, poliuretano sólido) levarão muito tempo para inflamar sob um determinado fluxo de calor, enquanto em condições idênticas materiais espessos com baixa inércia térmica (por exemplo, placa isolante de fibra, espuma de poliuretano) entrará em combustão rapidamente (Drysdale 1985).

Fontes de ignição

A ignição é ilustrada esquematicamente na figura 2 (ignição pilotada). Para uma ignição bem-sucedida, um fonte da ignição deve ser capaz não apenas de aumentar a temperatura da superfície até o ponto de ignição, ou acima, mas também deve causar a ignição dos vapores. Uma chama incidente atuará em ambas as capacidades, mas um fluxo radiativo imposto de uma fonte remota pode levar à evolução de vapores a uma temperatura acima do ponto de ignição, sem a ignição dos vapores. No entanto, se os vapores evoluídos estiverem quentes o suficiente (o que requer que a temperatura da superfície seja muito maior do que o ponto de ignição), eles podem se inflamar espontaneamente à medida que se misturam com o ar. Este processo é conhecido como ignição espontânea.

Figura 2. Cenário para ignição pilotada.

Um grande número de fontes de ignição pode ser identificado, mas elas têm uma coisa em comum, que é o resultado de algum tipo de descuido ou inação. Uma lista típica incluiria chamas nuas, “materiais para fumantes”, aquecimento por fricção, dispositivos elétricos (aquecedores, ferros de passar, fogões, etc.) e assim por diante. Uma excelente pesquisa pode ser encontrada em Cote (1991). Algumas delas estão resumidas na tabela 3.

Tabela 3. Fontes de ignição

Deve-se notar que os cigarros acesos não podem iniciar a combustão diretamente (mesmo em combustíveis gasosos comuns), mas podem causar fumegante em materiais que têm propensão a sofrer este tipo de combustão. Isso é observado apenas com materiais que carbonizam com o aquecimento. A combustão lenta envolve a oxidação da superfície do carvão, que gera calor suficiente localmente para produzir carvão fresco a partir do combustível adjacente não queimado. É um processo muito lento, mas pode eventualmente passar por uma transição para o flamejamento. Depois disso, o fogo se desenvolverá muito rapidamente.

Materiais que têm propensão a arder lentamente também podem exibir o fenômeno de autoaquecimento (Bowes 1984). Isso ocorre quando esse material é armazenado em grandes quantidades e de forma que o calor gerado pela oxidação lenta da superfície não possa escapar, levando a um aumento da temperatura no interior da massa. Se as condições forem adequadas, isso pode levar a um processo descontrolado que se desenvolve em uma reação latente nas profundezas do material.

Propagação de chamas

Um componente importante no crescimento de qualquer incêndio é a taxa na qual a chama se espalhará sobre superfícies combustíveis adjacentes. A propagação da chama pode ser modelada como uma frente de ignição avançando na qual a borda de ataque da chama atua como uma fonte de ignição para o combustível que ainda não está queimando. A taxa de propagação é determinada em parte pelas mesmas propriedades do material que controlam a facilidade de ignição e em parte pela interação entre a chama existente e a superfície à frente da frente. A propagação vertical ascendente é a mais rápida, pois a flutuabilidade garante que as chamas fluam para cima, expondo a superfície acima da área em chamas à transferência direta de calor das chamas. Isso deve ser contrastado com o espalhamento sobre uma superfície horizontal quando as chamas da área em chamas sobem verticalmente, afastando-se da superfície. De fato, é uma experiência comum que a propagação vertical é a mais perigosa (por exemplo, propagação de chamas em cortinas e cortinas e em roupas largas, como vestidos e camisolas).

A taxa de propagação também é afetada por um fluxo de calor radiante imposto. No desenvolvimento de um incêndio em uma sala, a área do incêndio crescerá mais rapidamente sob o nível crescente de radiação que se acumula à medida que o incêndio avança. Isso contribuirá para a aceleração do crescimento do fogo que é característico do flashover.

Teoria da Extinção de Incêndio

A extinção e supressão do fogo podem ser examinadas em termos do esboço acima da teoria do fogo. Os processos de combustão em fase gasosa (isto é, as reações de chama) são muito sensíveis a inibidores químicos. Alguns dos retardadores de chamas usados ​​para melhorar as “propriedades de fogo” dos materiais dependem do fato de que pequenas quantidades de inibidor liberadas com os vapores de combustível irão suprimir o estabelecimento da chama. A presença de um retardador de chama não pode tornar um material combustível incombustível, mas pode tornar a ignição mais difícil - talvez impedindo totalmente a ignição, desde que a fonte de ignição seja pequena. No entanto, se um material retardador de chamas se envolver em um incêndio existente, ele queimará porque os altos fluxos de calor superam o efeito do retardador.

A extinção de um incêndio pode ser conseguida de várias maneiras:

1. interromper o fornecimento de vapores de combustível

2. extinção da chama por extintores químicos (inibição)

3. removendo o suprimento de ar (oxigênio) para o fogo (abafando)

4. “explosão”.

Controlando o fluxo de vapores de combustível

O primeiro método, interrompendo o fornecimento de vapores de combustível, é claramente aplicável a um incêndio a jato de gás no qual o fornecimento de combustível pode ser simplesmente interrompido. No entanto, é também o método mais comum e seguro de extinguir um incêndio envolvendo combustíveis condensados. No caso de um incêndio envolvendo um sólido, isso requer que a superfície do combustível seja resfriada abaixo do ponto de ignição, quando o fluxo de vapores se torna muito pequeno para sustentar uma chama. Isso é alcançado de forma mais eficaz pela aplicação de água, seja manualmente ou por meio de um sistema automático (aspersores, spray de água, etc.). Em geral, os incêndios líquidos não podem ser tratados desta maneira: os combustíveis líquidos com baixo ponto de ignição simplesmente não podem ser resfriados o suficiente, enquanto no caso de um combustível de alto ponto de ignição, a vaporização vigorosa da água quando entra em contato com o líquido quente no superfície pode fazer com que o combustível queimado seja ejetado do recipiente. Isso pode ter consequências muito graves para quem combate o incêndio. (Existem alguns casos especiais em que um sistema automático de pulverização de água de alta pressão pode ser projetado para lidar com o último tipo de incêndio, mas isso não é comum.)

Incêndios líquidos são comumente extintos pelo uso de espumas de combate a incêndio (Cote 1991). Isso é produzido pela aspiração de um concentrado de espuma em uma corrente de água que é então direcionada ao fogo através de um bocal especial que permite que o ar seja arrastado para o fluxo. Isso produz uma espuma que flutua sobre o líquido, reduzindo a taxa de fornecimento de vapores de combustível por um efeito de bloqueio e protegendo a superfície da transferência de calor das chamas. A espuma deve ser aplicada com cuidado para formar uma “jangada” que aumenta gradualmente de tamanho para cobrir a superfície do líquido. As chamas diminuirão de tamanho à medida que a jangada crescer e, ao mesmo tempo, a espuma se desintegrará gradualmente, liberando água que ajudará no resfriamento da superfície. O mecanismo é de fato complexo, embora o resultado líquido seja o controle do fluxo de vapores.

Existem vários concentrados de espuma disponíveis e é importante escolher um que seja compatível com os líquidos a serem protegidos. As “espumas de proteína” originais foram desenvolvidas para incêndios de hidrocarbonetos líquidos, mas se decompõem rapidamente se colocadas em contato com combustíveis líquidos solúveis em água. Uma variedade de “espumas sintéticas” foi desenvolvida para lidar com toda a gama de incêndios líquidos que podem ser encontrados. Uma delas, a espuma aquosa formadora de filme (AFFF), é uma espuma para uso geral que também produz um filme de água na superfície do combustível líquido, aumentando assim sua eficácia.

Apagando a chama

Este método faz uso de supressores químicos para extinguir a chama. As reações que ocorrem na chama envolvem radicais livres, uma espécie altamente reativa que tem apenas uma existência fugaz, mas é continuamente regenerada por um processo de cadeia ramificada que mantém altas concentrações suficientes para permitir que a reação geral (por exemplo, uma reação do tipo R1) ocorra. em um ritmo rápido. Supressores químicos aplicados em quantidade suficiente causarão uma queda dramática na concentração desses radicais, extinguindo efetivamente a chama. Os agentes mais comuns que operam desta forma são os halons e os pós secos.

Os halons reagem na chama para gerar outras espécies intermediárias com as quais os radicais da chama reagem preferencialmente. Quantidades relativamente pequenas de halons são necessárias para extinguir um incêndio e, por esse motivo, eram tradicionalmente consideradas altamente desejáveis; as concentrações extintoras são “respiráveis” (embora os produtos gerados ao passar pela chama sejam nocivos). Os pós secos agem de maneira semelhante, mas em certas circunstâncias são muito mais eficazes. Partículas finas são dispersas na chama e causam o término das cadeias de radicais. É importante que as partículas sejam pequenas e numerosas. Isso é conseguido pelos fabricantes de muitas marcas proprietárias de pós secos, selecionando um pó que “decrepita”, ou seja, as partículas se fragmentam em partículas menores quando expostas às altas temperaturas da chama.

Para uma pessoa cuja roupa pegou fogo, um extintor de pó seco é reconhecido como o melhor método para controlar as chamas e proteger essa pessoa. A intervenção rápida dá um “knockdown” rápido, minimizando assim as lesões. No entanto, a chama deve ser completamente extinta porque as partículas caem rapidamente no chão e qualquer chama residual rapidamente se recupera. Da mesma forma, os halons só permanecerão eficazes se as concentrações locais forem mantidas. Se for aplicado ao ar livre, o vapor de halon se dispersa rapidamente e, mais uma vez, o fogo se restabelecerá rapidamente se houver alguma chama residual. Mais significativamente, a perda do supressor será seguida pela re-ignição do combustível se as temperaturas da superfície forem altas o suficiente. Nem os halons nem os pós secos têm qualquer efeito de resfriamento significativo na superfície do combustível.

Removendo o suprimento de ar

A descrição a seguir é uma simplificação exagerada do processo. Embora “retirar o suprimento de ar” certamente faça com que o fogo se extinga, para isso basta reduzir a concentração de oxigênio abaixo de um nível crítico. O conhecido “teste de índice de oxigênio” classifica os materiais combustíveis de acordo com a concentração mínima de oxigênio em uma mistura de oxigênio/nitrogênio que apenas suportará a chama. Muitos materiais comuns queimam em concentrações de oxigênio abaixo de aproximadamente 14% em temperatura ambiente (cerca de 20°C) e na ausência de qualquer transferência de calor imposta. A concentração crítica é dependente da temperatura, diminuindo à medida que a temperatura aumenta. Assim, um fogo que arde há algum tempo será capaz de suportar chamas em concentrações talvez tão baixas quanto 7%. Um incêndio em uma sala pode ser controlado e pode até se autoextinguir se o suprimento de oxigênio for limitado, mantendo portas e janelas fechadas. A chama pode cessar, mas a combustão lenta continuará em concentrações de oxigênio muito mais baixas. A entrada de ar abrindo uma porta ou quebrando uma janela antes que a sala esfrie o suficiente pode levar a uma erupção vigorosa do fogo, conhecida como backdraftou backdraft.

A “remoção do ar” é difícil de conseguir. No entanto, uma atmosfera pode se tornar “inerte” por inundação total por meio de um gás que não suportará a combustão, como nitrogênio, dióxido de carbono ou gases de um processo de combustão (por exemplo, motores de um navio) com baixo teor de oxigênio e alto em dióxido de carbono. Esta técnica só pode ser utilizada em espaços fechados, pois é necessário manter a concentração necessária do “gás inerte” até que o fogo se extinga completamente ou se iniciem as operações de combate ao incêndio. A inundação total tem aplicações especiais, como porões de navios e coleções de livros raros em bibliotecas. As concentrações mínimas exigidas dos gases inertes são apresentadas na Tabela 4. Estas baseiam-se no pressuposto de que o incêndio é detectado numa fase precoce e que a inundação é efectuada antes de se acumular demasiado calor no espaço.

Tabela 4: Comparação de concentrações de diferentes gases necessários para inertização

A “remoção de ar” pode ser efetuada nas imediações de um pequeno incêndio pela aplicação local de um supressor de um extintor. O dióxido de carbono é o único gás usado dessa maneira. No entanto, como este gás se dispersa rapidamente, é essencial extinguir todas as chamas durante o ataque ao fogo; caso contrário, o flamejante se restabelecerá. A re-ignição também é possível porque o dióxido de carbono tem pouco ou nenhum efeito de resfriamento. Vale ressaltar que um fino borrifo de água arrastado para uma chama pode causar extinção como resultado combinado da evaporação das gotas (que resfria a zona de queima) e redução da concentração de oxigênio por diluição pelo vapor d'água (que age da mesma forma como dióxido de carbono). Sprays finos de água e névoas estão sendo considerados como possíveis substitutos para os halons.

É apropriado mencionar aqui que não é aconselhável extinguir uma chama de gás, a menos que o fluxo de gás possa ser interrompido imediatamente depois disso. Caso contrário, um volume substancial de gás inflamável pode se acumular e, posteriormente, inflamar, com consequências potencialmente graves.

Soprar

Este método está incluído aqui para fins de integridade. Uma chama de fósforo pode ser facilmente apagada aumentando a velocidade do ar acima de um valor crítico nas proximidades da chama. O mecanismo opera desestabilizando a chama nas proximidades do combustível. Em princípio, incêndios maiores podem ser controlados da mesma maneira, mas normalmente são necessárias cargas explosivas para gerar velocidades suficientes. Incêndios em poços de petróleo podem ser extintos dessa maneira.

Finalmente, uma característica comum que precisa ser enfatizada é que a facilidade com que um incêndio pode ser extinto diminui rapidamente à medida que o fogo aumenta de tamanho. A detecção precoce permite a extinção com quantidades mínimas de supressor, com perdas reduzidas. Ao escolher um sistema supressor, deve-se levar em consideração a taxa potencial de desenvolvimento de incêndio e que tipo de sistema de detecção está disponível.

Explosões

Uma explosão é caracterizada pela liberação repentina de energia, produzindo uma onda de choque, ou onda de explosão, que pode ser capaz de causar danos remotos. Existem dois tipos distintos de fontes, a saber, o alto explosivo e a explosão de pressão. O alto explosivo é tipificado por compostos como trinitrotolueno (TNT) e ciclotrimetilenotrinitramina (RDX). Esses compostos são espécies altamente exotérmicas, decompondo-se para liberar quantidades substanciais de energia. Embora termicamente estáveis ​​(embora alguns sejam menos e requerem dessensibilização para torná-los seguros de manusear), eles podem ser induzidos a detonar, com decomposição, propagando-se à velocidade do som através do sólido. Se a quantidade de energia liberada for alta o suficiente, uma onda de choque se propagará da fonte com o potencial de causar danos significativos à distância.

Ao avaliar danos remotos, pode-se estimar o tamanho da explosão em termos de “equivalente TNT” (normalmente em toneladas métricas). Essa técnica se baseia na grande quantidade de dados coletados sobre o potencial de dano do TNT (muitos deles durante a guerra) e usa leis de escala empírica que foram desenvolvidas a partir de estudos dos danos causados ​​por quantidades conhecidas de TNT.

Em tempos de paz, os explosivos são usados ​​em diversas atividades, incluindo mineração, pedreiras e grandes obras de engenharia civil. A sua presença num local representa um perigo particular que requer uma gestão específica. No entanto, a outra fonte de “explosões” pode ser igualmente devastadora, principalmente se o perigo não for reconhecido. As sobrepressões que levam a rupturas de pressão podem ser o resultado de processos químicos dentro das fábricas ou de efeitos puramente físicos, como ocorrerá se um vaso for aquecido externamente, levando à sobrepressurização. O termo BLEVE (explosão de vapor em expansão de líquido em ebulição) tem sua origem aqui, referindo-se originalmente à falha de caldeiras a vapor. Agora também é comumente usado para descrever o evento em que um vaso de pressão contendo um gás liquefeito, como o GLP (gás liquefeito de petróleo), falha em um incêndio, liberando o conteúdo inflamável, que então se inflama para produzir uma “bola de fogo”.

Por outro lado, a sobrepressão pode ser causada internamente por um processo químico. Nas indústrias de processo, o autoaquecimento pode levar a uma reação descontrolada, gerando altas temperaturas e pressões capazes de causar uma ruptura de pressão. No entanto, o tipo mais comum de explosão é causado pela ignição de uma mistura inflamável de gás/ar que está confinada dentro de um item de uma planta ou mesmo dentro de qualquer estrutura confinante ou invólucro. O pré-requisito é a formação de uma mistura inflamável, uma ocorrência que deve ser evitada por um bom projeto e gerenciamento. No caso de uma liberação acidental, uma atmosfera inflamável existirá sempre que a concentração do gás (ou vapor) estiver entre os limites inferior e superior de inflamabilidade (Tabela 1). Se uma fonte de ignição for introduzida em uma dessas regiões, uma chama pré-misturada se propagará rapidamente a partir da fonte, convertendo a mistura combustível/ar em produtos de combustão a uma temperatura elevada. Isso pode chegar a 2,100 K, indicando que em um sistema completamente fechado inicialmente a 300 K, é possível uma sobrepressão de até 7 bar. Somente vasos de pressão especialmente projetados são capazes de conter tais sobrepressões. Edifícios comuns cairão a menos que sejam protegidos por painéis de alívio de pressão ou discos de ruptura ou por um sistema de supressão de explosão. Caso uma mistura inflamável se forme dentro de um edifício, a explosão subseqüente pode causar danos estruturais significativos – talvez destruição total – a menos que a explosão possa se espalhar para fora através de aberturas (por exemplo, falha de janelas) criadas durante os estágios iniciais da explosão.

Explosões deste tipo também estão associadas à ignição de suspensões de poeira no ar (Palmer 1973). Estes são encontrados quando há um acúmulo substancial de poeira “explosiva” que é desalojada de prateleiras, caibros e saliências dentro de um edifício para formar uma nuvem, que é então exposta a uma fonte de ignição (por exemplo, em moinhos de farinha, elevadores de grãos, etc. .). A poeira deve (obviamente) ser combustível, mas nem todas as poeiras combustíveis são explosivas à temperatura ambiente. Testes padrão foram projetados para determinar se uma poeira é explosiva. Eles também podem ser usados ​​para ilustrar que as poeiras explosivas exibem “limites de explosividade”, semelhantes em conceito aos “limites de inflamabilidade” de gases e vapores. Em geral, uma explosão de poeira tem o potencial de causar muitos danos porque o evento inicial pode fazer com que mais poeira seja desalojada, formando uma nuvem de poeira ainda maior que inevitavelmente se inflamará, para produzir uma explosão ainda maior.

Ventilação de explosãoou alívio de explosão, só funcionará com sucesso se a taxa de desenvolvimento da explosão for relativamente lenta, como associada à propagação de uma chama pré-misturada através de uma mistura inflamável estacionária ou uma nuvem de poeira explosiva. A ventilação de explosão não tem utilidade se houver detonação. A razão para isso é que as aberturas de alívio de pressão devem ser criadas em um estágio inicial do evento, quando a pressão ainda é relativamente baixa. Se ocorrer uma detonação, a pressão aumenta muito rapidamente para que o alívio seja eficaz, e o recipiente ou item de uma planta que o envolve sofre pressões internas muito altas que levarão à destruição maciça. Detonação de uma mistura de gases inflamáveis pode ocorrer se a mistura estiver contida dentro de um longo tubo ou duto. Sob certas condições, a propagação da chama pré-misturada empurrará o gás não queimado para a frente da chama a uma taxa que aumentará a turbulência, que por sua vez aumentará a taxa de propagação. Isso fornece um loop de feedback que fará com que a chama acelere até que uma onda de choque seja formada. Isso, combinado com o processo de combustão, é uma onda de detonação que pode se propagar a velocidades bem superiores a 1,000 m/s. Isso pode ser comparado com o velocidade de queima fundamental de uma mistura estequiométrica propano/ar de 0.45 m/s. (Esta é a taxa na qual uma chama se propaga através de uma mistura propano/ar quiescente (ou seja, não turbulenta).)

A importância da turbulência no desenvolvimento deste tipo de explosão não pode ser subestimada. A operação bem-sucedida de um sistema de proteção contra explosão depende da ventilação ou supressão precoce. Se a taxa de desenvolvimento da explosão for muito rápida, o sistema de proteção não será eficaz e poderão ocorrer sobrepressões inaceitáveis.

Uma alternativa ao alívio de explosão é supressão de explosão. Este tipo de proteção exige que a explosão seja detectada em um estágio muito inicial, o mais próximo possível da ignição. O detector é usado para iniciar a liberação rápida de um supressor no caminho da propagação da chama, detendo efetivamente a explosão antes que a pressão aumente a ponto de ameaçar a integridade dos limites envolventes. Os halons têm sido comumente usados ​​para esta finalidade, mas como eles estão sendo eliminados, a atenção agora está sendo dada ao uso de sistemas de spray de água de alta pressão. Este tipo de proteção é muito caro e tem aplicação limitada, pois só pode ser usado em volumes relativamente pequenos dentro dos quais o supressor pode ser distribuído rápida e uniformemente (por exemplo, dutos que transportam vapores inflamáveis ​​ou poeiras explosivas).

Análise de Informações para Proteção contra Incêndio

Em termos gerais, a ciência do fogo só recentemente foi desenvolvida a um estágio em que é capaz de fornecer a base de conhecimento sobre a qual as decisões racionais em relação ao projeto de engenharia, incluindo questões de segurança, podem ser baseadas. Tradicionalmente, a segurança contra incêndio desenvolveu-se ad hoc base, respondendo efetivamente a incidentes impondo regulamentos ou outras restrições para garantir que não haverá recorrência. Muitos exemplos poderiam ser citados. Por exemplo, o Grande Incêndio de Londres em 1666 levou, no devido tempo, ao estabelecimento dos primeiros regulamentos (ou códigos) de construção e ao desenvolvimento do seguro contra incêndio. Incidentes mais recentes, como os incêndios em prédios de escritórios em São Paulo, Brasil, em 1972 e 1974, iniciaram mudanças nos códigos de construção, enquadrados de forma a prevenir incêndios semelhantes com múltiplas fatalidades no futuro. Outros problemas foram abordados de maneira semelhante. Na Califórnia, nos Estados Unidos, o risco associado a certos tipos de móveis estofados modernos (particularmente aqueles que contêm espuma de poliuretano padrão) foi reconhecido e, eventualmente, regulamentos rígidos foram introduzidos para controlar sua disponibilidade.

São casos simples em que a observação das consequências do incêndio conduziu à imposição de um conjunto de regras destinadas a melhorar a segurança do indivíduo e da colectividade em caso de incêndio. A decisão de ação em qualquer questão deve ser justificada com base em uma análise de nosso conhecimento de incidentes de incêndio. É preciso mostrar que o problema é real. Em alguns casos – como os incêndios de São Paulo – esse exercício é acadêmico, mas em outros, como “provar” que móveis modernos são um problema, é preciso garantir que os custos associados sejam gastos com sabedoria. Isso requer um banco de dados confiável sobre incidentes de incêndio que, ao longo de vários anos, seja capaz de mostrar tendências no número de incêndios, número de mortes, incidência de um tipo específico de ignição, etc. Técnicas estatísticas podem então ser usadas para examinar se uma tendência, ou uma mudança, é significativa e medidas apropriadas foram tomadas.

Em vários países, a brigada de incêndio é obrigada a apresentar um relatório sobre cada incêndio atendido. No Reino Unido e nos Estados Unidos, o oficial responsável preenche um formulário de relatório que é submetido a uma organização central (o Home Office no Reino Unido, a National Fire Protection Association, NFPA, nos Estados Unidos) que então codifica e processa os dados de uma forma prescrita. Os dados ficam então disponíveis para consulta por órgãos governamentais e demais interessados. Esses bancos de dados são inestimáveis ​​para destacar (por exemplo) as principais fontes de ignição e os primeiros itens inflamados. Um exame da incidência de fatalidades e sua relação com fontes de ignição etc. mostrou que o número de pessoas que morrem em incêndios iniciados por materiais de fumantes é significativamente desproporcional ao número de incêndios originados dessa maneira.

A confiabilidade desses bancos de dados depende da habilidade com que os bombeiros realizam a investigação do incêndio. A investigação de incêndios não é uma tarefa fácil e requer habilidade e conhecimento consideráveis ​​- em particular, um conhecimento da ciência do fogo. O Corpo de Bombeiros do Reino Unido tem o dever estatutário de enviar um formulário de relatório de incêndio para cada incêndio atendido, o que impõe uma responsabilidade considerável ao oficial responsável. A construção do formulário é crucial, pois deve obter as informações necessárias com detalhes suficientes. O “Formulário Básico de Relatório de Incidente” recomendado pela NFPA é mostrado no Manual de Proteção Contra Incêndio (Cote 1991).

Os dados podem ser usados ​​de duas maneiras, seja para identificar um problema de incêndio ou para fornecer o argumento racional necessário para justificar um determinado curso de ação que pode exigir gastos públicos ou privados. Um banco de dados estabelecido há muito tempo pode ser usado para mostrar os efeitos das ações tomadas. Os dez pontos a seguir foram extraídos das estatísticas da NFPA durante o período de 1980 a 1989 (Cote 1991):

1. Os detectores de fumaça domésticos são amplamente usados ​​e muito eficazes (mas ainda existem lacunas significativas na estratégia do detector).

2. Sprinklers automáticos produzem grandes reduções na perda de vidas e propriedades. O aumento do uso de equipamentos portáteis e de aquecimento de área aumentou acentuadamente os incêndios domésticos envolvendo equipamentos de aquecimento.

3. Incêndios incendiários e suspeitos continuaram a diminuir desde o pico de 1970, mas os danos materiais associados pararam de diminuir.

4. Uma grande parte das mortes de bombeiros é atribuída a ataques cardíacos e atividades fora do local do incêndio.

5. As áreas rurais têm as maiores taxas de mortalidade por incêndios.

6. Materiais fumegantes que incendeiam móveis estofados, colchões ou roupas de cama produzem os cenários de incêndio residencial mais letais.

7. As taxas de mortalidade por incêndios nos Estados Unidos e Canadá estão entre as mais altas de todos os países desenvolvidos.

8. Os estados do Velho Sul nos Estados Unidos têm as maiores taxas de mortalidade por incêndios.

9. Adultos mais velhos correm um risco particularmente alto de morte em incêndios.

Tais conclusões são, obviamente, específicas de cada país, embora existam algumas tendências comuns. O uso cuidadoso de tais dados pode fornecer os meios para formular políticas sólidas sobre segurança contra incêndio na comunidade. No entanto, deve ser lembrado que estes são inevitavelmente “reativos”, ao invés de “proativos”. Medidas proativas só podem ser introduzidas após uma avaliação detalhada do risco de incêndio. Esse curso de ação foi introduzido progressivamente, começando na indústria nuclear e passando para as indústrias química, petroquímica e offshore, onde os riscos são definidos com muito mais facilidade do que em outras indústrias. Sua aplicação em hotéis e edifícios públicos geralmente é muito mais difícil e requer a aplicação de técnicas de modelagem de incêndio para prever o curso de um incêndio e como os produtos do fogo se espalharão pelo edifício para afetar os ocupantes. Grandes avanços foram feitos neste tipo de modelagem, embora deva ser dito que há um longo caminho a percorrer antes que essas técnicas possam ser usadas com confiança. A engenharia de segurança contra incêndio ainda precisa de muita pesquisa básica em ciência de segurança contra incêndio antes que ferramentas confiáveis ​​de avaliação de risco de incêndio possam ser amplamente disponibilizadas.

Voltar

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.

Voltar

A história nos diz que os incêndios eram úteis para aquecer e cozinhar, mas causavam grandes danos em muitas cidades. Muitas casas, edifícios importantes e às vezes cidades inteiras foram destruídas pelo fogo.

Uma das primeiras medidas de prevenção de incêndios foi a exigência de extinguir todos os incêndios antes do anoitecer. Por exemplo, em 872 em Oxford, Inglaterra, as autoridades ordenaram que um toque de recolher fosse tocado ao pôr do sol para lembrar os cidadãos de extinguir todos os incêndios internos durante a noite (Bugbee 1978). De fato, a palavra toque de recolher é derivada do francês regredir que significa literalmente “cobrir o fogo”.

A causa dos incêndios é muitas vezes o resultado da ação humana reunindo combustível e uma fonte de ignição (por exemplo, resíduos de papel armazenados próximo a equipamentos de aquecimento ou líquidos inflamáveis ​​voláteis sendo usados ​​perto de chamas abertas).

Incêndios requerem combustível, uma fonte de ignição e algum mecanismo para juntar o combustível e a fonte de ignição na presença de ar ou algum outro oxidante. Se estratégias puderem ser desenvolvidas para reduzir as cargas de combustível, eliminar fontes de ignição ou prevenir a interação combustível/ignição, então a perda de fogo e a morte e ferimentos humanos podem ser reduzidos.

Nos últimos anos, tem havido uma ênfase crescente na prevenção de incêndios como uma das medidas mais econômicas para lidar com o problema do fogo. Muitas vezes é mais fácil (e mais barato) prevenir o início de incêndios do que controlá-los ou extingui-los depois de iniciados.

Isso é ilustrado no Árvore de Conceitos de Segurança Contra Incêndio (NFPA 1991; 1995a) desenvolvido pela NFPA nos Estados Unidos. Esta abordagem sistemática para problemas de segurança contra incêndio mostra que os objetivos, como a redução de mortes por incêndio no local de trabalho, podem ser alcançados evitando a ignição de incêndios ou gerenciando o impacto do fogo.

A prevenção de incêndios significa, inevitavelmente, mudar o comportamento humano. Isso requer educação de segurança contra incêndio, apoiada pela administração, usando os mais recentes manuais de treinamento, normas e outros materiais educacionais. Em muitos países, essas estratégias são reforçadas por lei, exigindo que as empresas cumpram os objetivos legislados de prevenção de incêndios como parte de seu compromisso de saúde e segurança ocupacional com seus trabalhadores.

A educação sobre segurança contra incêndios será discutida na próxima seção. No entanto, agora há evidências claras no comércio e na indústria do importante papel da prevenção de incêndios. Grande uso está sendo feito internacionalmente das seguintes fontes: Lees, Prevenção de Perdas nas Indústrias de Processo, Volumes 1 e 2 (1980); NFPA 1—Código de Prevenção de Incêndio (1992); O Regulamento de Gestão de Saúde e Segurança no Trabalho (ECD 1992); e Manual de Proteção Contra Incêndio da NFPA (Cote 1991). Estes são complementados por muitos regulamentos, padrões e materiais de treinamento desenvolvidos por governos nacionais, empresas e seguradoras para minimizar perdas de vidas e propriedades.

Educação e práticas de segurança contra incêndio

Para que um programa de educação de segurança contra incêndio seja eficaz, deve haver um grande compromisso da política corporativa com a segurança e o desenvolvimento de um plano eficaz que tenha as seguintes etapas: (a) Fase de planejamento - estabelecimento de metas e objetivos; (b) Fase de desenho e implementação; e (c) Fase de avaliação do programa—monitoramento da eficácia.

Metas e objetivos

Gratton (1991), em importante artigo sobre educação em segurança contra incêndio, definiu as diferenças entre metas, objetivos e práticas ou estratégias de implementação. Metas são declarações gerais de intenções que no local de trabalho podem ser ditas “para reduzir o número de incêndios e, assim, reduzir as mortes e lesões entre os trabalhadores e o impacto financeiro nas empresas”.

As pessoas e as partes financeiras do objetivo geral não são incompatíveis. A prática moderna de gerenciamento de riscos demonstrou que as melhorias na segurança dos trabalhadores por meio de práticas eficazes de controle de perdas podem ser financeiramente compensadoras para a empresa e beneficiar a comunidade.

Essas metas precisam ser traduzidas em objetivos específicos de segurança contra incêndio para empresas específicas e sua força de trabalho. Esses objetivos, que devem ser mensuráveis, geralmente incluem declarações como:

• reduzir acidentes industriais e incêndios resultantes

• reduzir mortes e ferimentos em incêndios

• reduzir os danos à propriedade da empresa.

Para muitas empresas, pode haver objetivos adicionais, como redução nos custos de interrupção de negócios ou minimização da exposição à responsabilidade legal.

A tendência entre algumas empresas é assumir que a conformidade com os códigos e padrões locais de construção é suficiente para garantir que seus objetivos de segurança contra incêndio sejam atendidos. No entanto, esses códigos tendem a se concentrar na segurança da vida, assumindo que ocorrerão incêndios.

O gerenciamento moderno de segurança contra incêndios entende que a segurança absoluta não é uma meta realista, mas estabelece objetivos de desempenho mensuráveis ​​para:

• minimizar os incidentes de incêndio através de uma prevenção eficaz contra incêndios

• fornecer meios eficazes de limitar o tamanho e a consequência dos incidentes de incêndio por meio de equipamentos e procedimentos de emergência eficazes

• use o seguro para se proteger contra grandes incêndios imprevistos, especialmente aqueles decorrentes de riscos naturais, como terremotos e incêndios florestais.

Design e implementação

A concepção e implementação de programas de educação de segurança contra incêndios para prevenção de incêndios dependem criticamente do desenvolvimento de estratégias bem planejadas e gestão eficaz e motivação das pessoas. Deve haver um suporte corporativo forte e absoluto para a implementação completa de um programa de segurança contra incêndio para que seja bem-sucedido.

A gama de estratégias foi identificada por Koffel (1993) e na NFPA Manual de Riscos de Incêndio Industrial (Linville 1990). Eles incluem:

• promover a política e estratégias da empresa sobre segurança contra incêndios a todos os funcionários da empresa

• identificando todos os cenários potenciais de incêndio e implementando ações apropriadas de redução de risco

• monitorar todos os códigos e padrões locais que definem o padrão de atendimento em um determinado setor

• operar um programa de administração de perdas para medir todas as perdas para comparação com os objetivos de desempenho

• treinamento de todos os funcionários em técnicas adequadas de prevenção de incêndio e resposta a emergências.

• Alguns exemplos internacionais de estratégias de implementação incluem:

• cursos operados pela Fire Protection Association (FPA) no Reino Unido que conduzem ao Diploma Europeu em Prevenção de Incêndios (Welch 1993)

• a criação da SweRisk, uma empresa subsidiária da Associação Sueca de Proteção contra Incêndios, para auxiliar as empresas na realização de avaliações de risco e no desenvolvimento de programas de prevenção de incêndios (Jernberg 1993)

• envolvimento massivo de cidadãos e trabalhadores na prevenção de incêndios no Japão de acordo com os padrões desenvolvidos pela Agência de Defesa contra Incêndios do Japão (Hunter 1991)

• treinamento de segurança contra incêndio nos Estados Unidos através do uso do Manual do educador de segurança contra incêndios (NFPA 1983) e o Manual de Educação de Bombeiros (Osterhoust 1990).

É extremamente importante medir a eficácia dos programas de educação de segurança contra incêndio. Essa medição fornece a motivação para o financiamento, desenvolvimento e ajuste adicionais do programa, quando necessário.

O melhor exemplo de monitoramento e sucesso da educação em segurança contra incêndio provavelmente está nos Estados Unidos. o Aprenda a Não Queimar^Ò programa, destinado a educar os jovens na América sobre os perigos do fogo, foi coordenado pela Divisão de Educação Pública da NFPA. Monitoramento e análise em 1990 identificaram um total de 194 vidas salvas como resultado de ações de segurança de vida adequadas aprendidas em programas de educação de segurança contra incêndio. Cerca de 30% dessas vidas salvas podem ser atribuídas diretamente ao Aprenda a Não Queimar^Ò programas.

A introdução de detectores de fumaça residenciais e programas de educação de segurança contra incêndio nos Estados Unidos também foram sugeridos como as principais razões para a redução de mortes em incêndios domésticos naquele país, de 6,015 em 1978 para 4,050 em 1990 (NFPA 1991).

Práticas de limpeza industrial

No campo industrial, Lees (1980) é uma autoridade internacional. Ele indicou que, em muitas indústrias hoje, o potencial para grandes perdas de vidas, ferimentos graves ou danos à propriedade é muito maior do que no passado. Grandes incêndios, explosões e liberações tóxicas podem ocorrer, particularmente nas indústrias petroquímica e nuclear.

A prevenção de incêndios é, portanto, a chave para minimizar a ignição de incêndios. Plantas industriais modernas podem atingir bons recordes de segurança contra incêndio por meio de programas bem gerenciados de:

• limpeza e inspeções de segurança

• treinamento de prevenção de incêndio para funcionários

• manutenção e reparação de equipamentos

• segurança e prevenção de incêndios criminosos (Blye e Bacon 1991).

Um guia útil sobre a importância da limpeza para a prevenção de incêndios em instalações comerciais e industriais é dado por Higgins (1991) no NFPA's Manual de Proteção Contra Incêndio.

O valor de uma boa limpeza na minimização de cargas combustíveis e na prevenção da exposição de fontes de ignição é reconhecido em ferramentas de computador modernas usadas para avaliar riscos de incêndio em instalações industriais. O software FREM (Método de Avaliação de Risco de Incêndio) na Austrália identifica a limpeza como um fator chave de segurança contra incêndio (Keith 1994).

Equipamento de utilização de calor

Os equipamentos de utilização de calor no comércio e na indústria incluem fornos, fornalhas, fornos, desidratadores, secadores e tanques de têmpera.

Na NFPA Manual de Riscos de Incêndio Industrial, Simmons (1990) identificou os problemas de incêndio com equipamentos de aquecimento como sendo:

1. a possibilidade de inflamar materiais combustíveis armazenados nas proximidades
2. perigos de combustível resultantes de combustível não queimado ou combustão incompleta
3. superaquecimento levando a falha do equipamento
4. ignição de solventes combustíveis, materiais sólidos ou outros produtos sendo processados.

Esses problemas de incêndio podem ser superados por meio de uma combinação de boa manutenção, controles e intertravamentos adequados, treinamento e teste do operador e limpeza e manutenção em um programa eficaz de prevenção de incêndio.

Recomendações detalhadas para as várias categorias de equipamentos de utilização de calor são definidas na NFPA Manual de Proteção Contra Incêndio (Cote 1991). Estes são resumidos abaixo.

Fornos e fornalhas

Incêndios e explosões em fornos e fornalhas normalmente resultam do combustível usado, de substâncias voláteis fornecidas pelo material no forno ou por uma combinação de ambos. Muitos desses fornos ou fornalhas operam de 500 a 1,000 °C, bem acima da temperatura de ignição da maioria dos materiais.

Fornos e fornalhas requerem uma variedade de controles e intertravamentos para garantir que gases combustíveis não queimados ou produtos de combustão incompleta não possam se acumular e inflamar. Normalmente, esses perigos se desenvolvem durante o acionamento ou durante as operações de desligamento. Portanto, é necessário um treinamento especial para garantir que os operadores sempre sigam os procedimentos de segurança.

Construção de edifícios não combustíveis, separação de outros equipamentos e materiais combustíveis e alguma forma de supressão automática de incêndio são geralmente elementos essenciais de um sistema de segurança contra incêndio para evitar a propagação caso um incêndio comece.

Estufas

Os fornos são usados ​​para secar madeira (Lataille 1990) e para processar ou “incendiar” produtos de argila (Hrbacek 1984).

Mais uma vez, este equipamento de alta temperatura representa um perigo para o ambiente ao seu redor. Um projeto de separação adequado e uma boa limpeza são essenciais para evitar incêndios.

Fornos de madeira usados ​​para secar madeira são adicionalmente perigosos porque a própria madeira é uma carga de fogo elevada e é frequentemente aquecida perto de sua temperatura de ignição. É essencial que os fornos sejam limpos regularmente para evitar o acúmulo de pequenos pedaços de madeira e serragem para que estes não entrem em contato com os equipamentos de aquecimento. Fornos feitos de material de construção resistente ao fogo, equipados com sprinklers automáticos e providos de sistemas de ventilação/circulação de ar de alta qualidade são os preferidos.

Desidratadores e secadores

Este equipamento é utilizado para reduzir o teor de umidade de produtos agrícolas como leite, ovos, grãos, sementes e feno. Os secadores podem ser de queima direta, caso em que os produtos da combustão entram em contato com o material a ser seco, ou podem ser de queima indireta. Em cada caso, são necessários controles para desligar o fornecimento de calor em caso de temperatura excessiva ou incêndio no secador, sistema de exaustão ou sistema de transporte ou falha dos ventiladores de circulação de ar. Mais uma vez, é necessária uma limpeza adequada para evitar o acúmulo de produtos que possam incendiar.

Tanques de têmpera

Os princípios gerais de segurança contra incêndio de tanques de têmpera são identificados por Ostrowski (1991) e Watts (1990).

O processo de têmpera, ou resfriamento controlado, ocorre quando um item de metal aquecido é imerso em um tanque de óleo de têmpera. O processo é realizado para endurecer ou revenir o material por meio de mudança metalúrgica.

A maioria dos óleos de têmpera são óleos minerais que são combustíveis. Eles devem ser escolhidos com cuidado para cada aplicação para garantir que a temperatura de ignição do óleo esteja acima da temperatura de operação do tanque conforme as peças de metal quente são imersas.

É fundamental que o óleo não transborde pelas laterais do tanque. Portanto, controles de nível de líquido e drenos apropriados são essenciais.

A imersão parcial de itens quentes é a causa mais comum de incêndios em tanques de resfriamento. Isso pode ser evitado por transferência de material ou arranjos de transporte apropriados.

Da mesma forma, devem ser fornecidos controles apropriados para evitar temperaturas excessivas do óleo e a entrada de água no tanque, o que pode resultar em transbordamento e incêndio de grandes proporções dentro e ao redor do tanque.

Sistemas automáticos específicos de extinção de incêndios, como dióxido de carbono ou pó químico seco, são freqüentemente usados ​​para proteger a superfície do tanque. É desejável a proteção automática por sprinklers do edifício. Em alguns casos, também é necessária proteção especial dos operadores que precisam trabalhar próximos ao tanque. Freqüentemente, sistemas de pulverização de água são fornecidos para proteção contra exposição dos trabalhadores.

Acima de tudo, é essencial o treinamento adequado dos trabalhadores em resposta a emergências, incluindo o uso de extintores de incêndio portáteis.

Equipamento de Processo Químico

As operações para alterar quimicamente a natureza dos materiais têm sido muitas vezes a fonte de grandes catástrofes, causando graves danos às plantas e mortes e ferimentos aos trabalhadores e comunidades vizinhas. Riscos à vida e à propriedade decorrentes de incidentes em fábricas de processos químicos podem vir de incêndios, explosões ou liberações de produtos químicos tóxicos. A energia de destruição geralmente vem de reações químicas descontroladas de materiais de processo, combustão de combustíveis levando a ondas de pressão ou altos níveis de radiação e mísseis voadores que podem causar danos a grandes distâncias.

Operações e equipamentos da planta

A primeira etapa do projeto é entender os processos químicos envolvidos e seu potencial de liberação de energia. Lees (1980) em seu Prevenção de Perdas nas Indústrias de Processo descreve em detalhes as etapas necessárias a serem realizadas, que incluem:

• projeto de processo adequado

• estudo de mecanismos de falha e confiabilidade

• identificação de perigos e auditorias de segurança

• avaliação de perigos—causa/consequências.

• A avaliação dos graus de perigo deve examinar:

• emissão potencial e dispersão de produtos químicos, particularmente substâncias tóxicas e contaminantes

• efeitos da radiação do fogo e dispersão dos produtos da combustão

• resultados de explosões, particularmente ondas de choque de pressão que podem destruir outras plantas e edifícios.

Mais detalhes sobre os perigos do processo e seu controle são fornecidos em Diretrizes da planta para gerenciamento técnico de segurança de processos químicos (AIChE 1993); Propriedades Perigosas de Materiais Industriais de Sax (Lewis 1979); e a NFPA Manual de Riscos de Incêndio Industrial (Linville 1990).

Proteção de localização e exposição

Uma vez identificados os perigos e consequências de incêndio, explosão e liberações tóxicas, a localização das plantas de processamento químico pode ser realizada.

Mais uma vez, Lees (1980) e Bradford (1991) forneceram orientações sobre a localização da planta. As plantas devem ser separadas das comunidades vizinhas o suficiente para garantir que essas comunidades não sejam afetadas por um acidente industrial. A técnica de avaliação quantitativa de risco (QRA) para determinar as distâncias de separação é amplamente utilizada e legislada no projeto de plantas de processos químicos.

O desastre em Bhopal, na Índia, em 1984, demonstrou as consequências de localizar uma fábrica química muito perto de uma comunidade: mais de 1,000 pessoas foram mortas por produtos químicos tóxicos em um acidente industrial.

A provisão de espaço de separação em torno de fábricas de produtos químicos também permite acesso imediato para combate a incêndios de todos os lados, independentemente da direção do vento.

As fábricas de produtos químicos devem fornecer proteção contra exposição na forma de salas de controle resistentes a explosões, refúgios para trabalhadores e equipamentos de combate a incêndio para garantir que os trabalhadores estejam protegidos e que o combate eficaz ao incêndio possa ser realizado após um incidente.

controle de derramamento

Derramamentos de materiais inflamáveis ​​ou perigosos devem ser mantidos pequenos por meio de projeto de processo apropriado, válvulas à prova de falhas e equipamento de detecção/controle apropriado. No entanto, se ocorrerem grandes derramamentos, eles devem ser confinados a áreas cercadas por paredes, às vezes de terra, onde podem queimar inofensivamente se incendiados.

Incêndios em sistemas de drenagem são comuns, e atenção especial deve ser dada aos ralos e redes de esgoto.

Perigos de transferência de calor

Equipamentos que transferem calor de um fluido quente para um mais frio podem ser uma fonte de incêndio em fábricas de produtos químicos. Temperaturas localizadas excessivas podem causar decomposição e queima de muitos materiais. Às vezes, isso pode causar a ruptura do equipamento de transferência de calor e a transferência de um fluido para outro, causando uma reação violenta indesejada.

Altos níveis de inspeção e manutenção, incluindo a limpeza do equipamento de transferência de calor, são essenciais para uma operação segura.

reatores

Os reatores são os recipientes nos quais os processos químicos desejados são realizados. Eles podem ser do tipo contínuo ou em lote, mas requerem atenção especial ao projeto. As embarcações devem ser projetadas para suportar pressões que possam resultar de explosões ou reações descontroladas ou, alternativamente, devem ser fornecidas com dispositivos apropriados de alívio de pressão e, às vezes, ventilação de emergência.

As medidas de segurança para reatores químicos incluem:

• instrumentação e controles apropriados para detectar possíveis incidentes, incluindo circuitos redundantes

• limpeza, inspeção e manutenção de alta qualidade do equipamento e dos controles de segurança

• treinamento adequado de operadores em controle e resposta a emergências

• equipamento adequado de combate a incêndios e pessoal de combate a incêndios.

Soldagem e Corte

A Factory Mutual Engineering Corporation (FM) Folha de Dados de Prevenção de Perdas (1977) mostra que cerca de 10% das perdas em propriedades industriais são devidas a incidentes envolvendo corte e soldagem de materiais, geralmente metais. É claro que as altas temperaturas necessárias para derreter os metais durante essas operações podem iniciar incêndios, assim como as faíscas geradas em muitos desses processos.

O FM Ficha de Dados (1977) indica que os materiais mais frequentemente envolvidos em incêndios por soldagem e corte são líquidos inflamáveis, depósitos oleosos, poeiras combustíveis e madeira. Os tipos de áreas industriais onde os acidentes são mais prováveis ​​são áreas de armazenamento, canteiros de obras, instalações em reparo ou alteração e sistemas de disposição de resíduos.

Faíscas de corte e soldagem podem muitas vezes viajar até 10 m e se alojar em materiais combustíveis, onde pode ocorrer combustão lenta e, posteriormente, incêndios com chamas.

Processos elétricos

Soldagem a arco e corte a arco são exemplos de processos que envolvem eletricidade para fornecer o arco que é a fonte de calor para fusão e união de metais. Flashes de faíscas são comuns e é necessária a proteção dos trabalhadores contra eletrocussão, faíscas e intensa radiação de arco.

Processos de gás oxi-combustível

Este processo utiliza o calor da combustão do gás combustível e do oxigênio para gerar chamas de alta temperatura que fundem os metais a serem unidos ou cortados. Manz (1991) indicou que o acetileno é o gás combustível mais utilizado devido à sua alta temperatura de chama de cerca de 3,000 °C.

A presença de combustível e oxigênio em alta pressão aumenta o risco, assim como o vazamento desses gases de seus cilindros de armazenamento. É importante lembrar que muitos materiais que não queimam, ou apenas queimam lentamente no ar, queimam violentamente em oxigênio puro.

Salvaguardas e precauções

As boas práticas de segurança são identificadas por Manz (1991) na NFPA Manual de Proteção Contra Incêndio.

Essas salvaguardas e precauções incluem:

• projeto, instalação e manutenção adequados de equipamentos de soldagem e corte, particularmente armazenamento e teste de vazamento de cilindros de combustível e oxigênio

• preparação adequada das áreas de trabalho para remover todas as chances de ignição acidental de combustíveis circundantes

• controle de gerenciamento rigoroso sobre todos os processos de soldagem e corte

• treinamento de todos os operadores em práticas seguras

• roupas adequadas à prova de fogo e proteção para os olhos dos operadores e trabalhadores próximos

• ventilação adequada para evitar a exposição dos operadores ou trabalhadores próximos a gases e vapores nocivos.

Precauções especiais são necessárias ao soldar ou cortar tanques ou outros recipientes que contenham materiais inflamáveis. Um guia útil é o American Welding Society's Práticas seguras recomendadas para a preparação para soldagem e corte de contêineres que contêm substâncias perigosas (1988).

Para obras de construção e alterações, uma publicação do Reino Unido, o Loss Prevention Council's Prevenção de Incêndios em Canteiros de Obras (1992) é útil. Ele contém uma amostra de autorização de trabalho a quente para controlar as operações de corte e soldagem. Isso seria útil para o gerenciamento em qualquer planta ou local industrial. Uma licença de amostra semelhante é fornecida no FM Ficha de Dados sobre corte e soldagem (1977).

Proteção contra raios

O raio é uma causa frequente de incêndios e mortes de pessoas em muitos países do mundo. Por exemplo, a cada ano, cerca de 240 cidadãos americanos morrem em consequência de raios.

O raio é uma forma de descarga elétrica entre nuvens carregadas e a terra. o FM Ficha de Dados (1984) sobre raios indica que as descargas atmosféricas podem variar de 2,000 a 200,000 A como resultado de uma diferença de potencial de 5 a 50 milhões de V entre as nuvens e a terra.

A frequência dos raios varia entre países e áreas, dependendo do número de dias de tempestade por ano para a localidade. Os danos que os raios podem causar dependem muito das condições do solo, ocorrendo mais danos em áreas de alta resistividade do solo.

Medidas de proteção - edifícios

A NFPA 780 Norma para a instalação de sistemas de proteção contra raios (1995b) estabelece os requisitos de projeto para proteção de edificações. Embora a teoria exata das descargas atmosféricas ainda esteja sendo investigada, o princípio básico da proteção é fornecer um meio pelo qual uma descarga atmosférica possa entrar ou sair da terra sem danificar o edifício que está sendo protegido.

Os sistemas de iluminação, portanto, têm duas funções:

• para interceptar a descarga do raio antes que ela atinja o prédio

• fornecer um caminho de descarga inofensivo para a terra.

• Isso requer que os edifícios sejam equipados com:

• pára-raios ou mastros

• condutores de descida

• boas conexões de aterramento, normalmente 10 ohms ou menos.

Mais detalhes para o projeto de proteção contra raios para edifícios são fornecidos por Davis (1991) no NFPA Manual de Proteção Contra Incêndio (Cote 1991) e no British Standards Institute's Código de Prática (1992).

Linhas aéreas de transmissão, transformadores, subestações externas e outras instalações elétricas podem ser danificadas por raios diretos. Equipamentos de transmissão elétrica também podem captar picos de tensão e corrente induzidos que podem entrar em edifícios. Podem ocorrer incêndios, danos ao equipamento e sérias interrupções nas operações. Os pára-raios são necessários para desviar esses picos de tensão para o solo por meio de um aterramento eficaz.

O aumento do uso de equipamentos de informática sensíveis no comércio e na indústria tornou as operações mais sensíveis a sobretensões transitórias induzidas em cabos de energia e comunicação em muitos edifícios. É necessária proteção apropriada contra transientes e orientações especiais são fornecidas no British Standards Institute BS 6651:1992, A Proteção de Estruturas Contra Raios.

Manutenção

A manutenção adequada dos sistemas de descargas atmosféricas é essencial para uma proteção eficaz. Atenção especial deve ser dada às conexões de aterramento. Se não forem eficazes, os sistemas de proteção contra raios serão ineficazes.

Voltar