Comportamentos extremos do fogo
Em 1986, os bombeiros da Suécia começaram a observar que alguns incêndios em ambientes compartimentados, como residências, apartamentos e escritórios, apresentavam um comportamento muito agressivo quanto à sua propagação e intensidade.
Depois de estudos e testes, observou-se que a fumaça, por causa da reação em cadeia, é inflamável, sendo um importante fator nesse processo, fazendo com que haja comportamentos extremos do fogo, com danos consideráveis.
Ao longo dos anos, comportamentos extremos do fogo ceifaram a vida de muitas pessoas e machucaram outras, o que inclui tanto bombeiros quanto civis (ver Tabela 19).
Tabela 19 - Histórico de mortos em
incêndios relacionados a comportamentos extremos do fogo
Para evitar que perdas semelhantes
voltassem a ocorrer, iniciou-se o estudo e a mudança de comportamento dos
bombeiros quanto aos incêndios que se propagam de uma forma rápida e violenta.
Tal estudo visava à compreensão de suas
características e potencialidades para desenvolver técnicas e táticas de
prevenção e combate. Neste capítulo, serão abordados os conceitos e
características desses eventos, enquanto que a prevenção e o combate serão abordados
no Módulo 3 do presente manual.
Todos esses fenômenos ocorrem principalmente como
resultado do comportamento da fumaça no ambiente.
Os comportamentos extremos do fogo são
classificados em três grandes fenômenos, também
denominados incêndios de propagação rápida (rapid fire progress), são
eles: generalização do incêndio (flashover), explosão de fumaça (backdraft)
e ignição da fumaça.
Os comportamentos extremos do fogo
acontecem em ambientes com carga de incêndio típica de um ambiente comum – como
uma sala, um quarto ou ainda um mercado – não necessitando de agentes
aceleradores (como álcool, gasolina ou outros materiais combustíveis) para
causar o fenômeno.
Características:
• ocorrem em espaço físico limitado (confinado ou compartimentado)
– geralmente a delimitação é feita pelos lados e teto, que servirão para
acumular a fumaça no ambiente em caso de incêndio, principalmente se portas e janelas estiverem fechadas. Tudo isso
impede o escoamento da fumaça de dentro do ambiente para o exterior.
• surgem com pouco tempo de queima – não são necessários
longos períodos de queima para que um incêndio de propagação rápida ocorra.
• acontecem em edificações com qualquer estrutura construtiva
– concreto, alvenaria, madeira, metal, etc. Isso significa que, ao se
deslocarem para um incêndio estrutural, todos os bombeiros precisam estar
cientes da possibilidade de ocorrência de um fenômeno dessa natureza, a fim de
que suas ações sejam realizadas para evitar ou diminuir a gravidade de um comportamento
extremo do fogo.
Os termos utilizados em inglês são
difíceis de traduzir para a Língua Portuguesa com a fidelidade conceitual
necessária, por isso a alusão a eles será feita sempre que for útil para
facilitar a apresentação do texto.
Generalização do incêndio (Flashover)
É o momento em que todos os materiais
presentes no ambiente, em virtude da ação da fumaça quente e inflamável, entram
em ignição após sofrerem a pirólise.
Figura 67 - Incêndio generalizado no
prédio do INSS, Brasília-DF, 2005
É a generalização do incêndio, no qual
todos os materiais presentes se inflamam após terem atingido seus respectivos
pontos de ignição. Não se pode confundi-lo com os processos mais elementares de
transmissão de calor (condução, convecção e radiação).
O flashover ocorre entre o final
da fase crescente e o início da fase totalmente desenvolvida de um incêndio.
Flashover é a generalização do incêndio em um ambiente,
quando todos os materiais presentes entram em ignição quase simultaneamente.
No flashover, as
superfícies expostas ao calor atingem a temperatura de ignição mais ou menos
simultaneamente; e o fogo se espalha rapidamente pelo ambiente.
O calor, que é irradiado do teto e das
paredes altas dentro do compartimento em chamas, conduz os gases e a mobília
presente no ambiente a uma temperatura de auto-ignição, a qual culmina no flashover.
Pode representar o início do perigo de
um colapso estrutural.
Normalmente, quando o incêndio
encontra-se na iminência de generalizar-se (ocorrência do flashover), é
possível observar um ou mais dos seguintes processos:
1. fumaça densa – com a delimitação de
espaço, a fumaça tende a se acumular, tornando-se mais
densa.
Figura 68 - Fumaça densa que antecede o
flashover
2. línguas de fogo na camada de fumaça,
direcionando-se para aberturas como portas e janelas – em condições de
disponibilidade limitada do oxigênio no ambiente, as chamas na camada de fumaça
irão se direcionar para qualquer abertura que permita seu contato com o comburente,
como pode ser observado na Figura 69.
Figura 69 – Línguas de fogo buscando oxigênio no compartimento ao lado
Figura 70 - Exemplo de línguas de fogo - Ensaio na casa de fumaça/CTO - CBMDF
3. Camada de fumaça no nível do teto, “rolando” (rollover).
Figura 71 - Chamas rolando na camada de fumaça (rollover)
4. ocorrência de resíduos de fumaça depositados nas superfícies de móveis e pisos – como a combustão produz fuligem, que é um sólido, esta será depositada em qualquer superfície possível.
Figura 72 - Generalização do incêndio (flashover)
Na Figura 72, é possível observar, no ambiente à direita, que a fumaça está depositando resíduos sobre os móveis.
A Figura 67 mostra alguns pavimentos do edifício com incêndio generalizado.
Considerando que a temperatura na camada de fumaça pode atingir 1000 ºC, é importante que os bombeiros estejam o mais próximo do nível do solo, o que implica a necessidade de se trabalhar agachado ou ajoelhado.
Esse procedimento pode ser corroborado em teste prático, como na Figura 43, onde verifica-se que a diferença da temperatura entre o bombeiro estar agachado (1,0m) e o ombro do bombeiro quando em pé (1,5m) pode ser superior a 200 ºC.
Em um incêndio estrutural, as menores diferenças de altura implicam em grandes diferenças de temperatura.
Fotos constantes na Figura 73 mostram o incêndio ocorrido no prédio da Eletrobrás, no Rio de Janeiro, em 26 de fevereiro de 2004, com características de flashover.
Figura 73 a/b/c - Incêndio no prédio da Eletrobrás no Rio de Janeiro
6.2. Explosão da fumaça - Backdraft ou backdraught
É a deflagração rápida e violenta da fumaça aquecida e acumulada no ambiente pobre em oxigênio, em forma de explosão, no momento em que essa massa gasosa entra em contato com o oxigênio.
Figura 74 - Exemplo de situação de backdraft, com dois bombeiros na escada surpreendidos pela explosão da fumaça.
Essa inserção errada de ar no ambiente pode ocorrer tanto pela entrada dos bombeiros antes de providenciarem um escoamento eficiente da fumaça quanto pela quebra de uma janela decorrente da pressão exercida pela própria fumaça sobre os vidros.
A figura abaixo mostra alguns quadros de uma animação que demonstra como ocorre um backdraft devido à abordagem errada dos bombeiros, por não estabelecerem uma rota de fuga para a fumaça antes de adentrarem no ambiente.
Figura 75 - Evolução de um backdraft
Quando um backdraft ocorre,
nada pode ser feito para se diminuir seus
efeitos. Preveni-lo é, então, a palavra chave para a segurança dos
bombeiros.
Um backdraft é, portanto, um
tipo de explosão química que ocorre em incêndios estruturais, em
forma de uma bola de fogo. E como já foi visto, uma explosão é o efeito de uma
expansão violenta e repentina dos gases.
No backdraft, a fumaça é o gás
combustível, pois contém monóxido de carbono, o qual, por sua vez, possui uma
faixa de explosividade de 12 a
74% quando misturado ao ar, o que é considerável.
O backdraft é uma explosão da fumaça, com onda
de choque capaz de derrubar um bombeiro, quebrar janelas ou até mesmo colapsar
estruturas.
Para que ocorra um backdraft é
necessário que, inicialmente, haja uma concentração decrescente de oxigênio em
um ambiente fechado durante a ocorrência de um incêndio, o que caracteriza os incêndios
estruturais.
Em um ambiente sem janelas, ou com
janelas fechadas, a concentração de oxigênio irá diminuir
ao longo do desenvolvimento da combustão e a temperatura irá aumentar. A fumaça
continuará a se acumular.
Considerando-se que para existir chamas
é necessário que a concentração de oxigênio esteja em um nível mínimo
aproximado de 15%, as chamas começarão a diminuir até extinguirem-se completamente.
Isso pode significar a extinção do incêndio.
Se, entretanto, entrar ar no ambiente
sem antes escoar a fumaça, o oxigênio injetado provocará
uma deflagração de forma muito rápida, gerando uma onda de choque em virtude de
deslocamento do ar resultante da queima. A onda de choque de um backdraft pode
causar até o colapso da estrutura. A Tabela 20 apresenta os efeitos causados por
diversos valores de pressão.
Figura 76 a/b - Situação de explosão da fumaça
causada pela abertura incorreta do ambiente
Pode ser que haja um espaço de tempo
considerável entre a abertura de uma porta ou janela e a ocorrência de um backdraft.
Em incêndios reais, já foram verificados casos em que o backdraft aconteceu
após alguns minutos depois de feita a abertura.
Na maioria dos casos, entre o momento
em que o bombeiro abre uma janela e o momento da
“explosão” decorrem alguns segundos.
Por isso, a abordagem e o combate a um
incêndio em ambiente fechado têm de ser cuidadosos, para evitar que um fenômeno
desses venha surpreender os bombeiros mesmo depois de já estarem no ambiente há
algum tempo.
Os indícios que antecedem um backdraft
são:
1. fumaça densa e escura, rolando pelo
ambiente, saindo em forma pulsante por meio de frestas ou qualquer outra
abertura – como o incêndio está pouco ventilado, a fumaça tende a sair por
qualquer abertura que lhe possibilite o fornecimento de ar. A forma pulsante ocorre
pela expansão dos gases combustíveis, produzida pelas combustões rápidas e de
pequeno porte que estão ocorrendo no interior do ambiente sinistrado, enquanto a
concentração de oxigênio ainda permite tal processo.
2. poucas chamas visíveis que surgem
quando encontram o ar – ao sair do ambiente, a fumaça tende a reagir com o
oxigênio e entrar em combustão. Entretanto, não o suficiente para fazer com que
toda ela entre em ignição. Conseqüentemente, pequenas chamas se acendem e apagam
próximas das aberturas.
3. fumaça puxando corrente de ar para
dentro do ambiente, intermitentemente – de forma pulsante, movimento causado
pela alta pressão no ambiente sinistrado.
4. janelas enegrecidas – em decorrência
da condensação da fumaça densa e escura que antecede o
fenômeno, os vidros estarão escurecidos, com aspecto manchado.
5. portas e maçanetas quentes – em
decorrência da alta temperatura no interior do ambiente. Isso pode ser avaliado
por meio da aplicação de pulsos de jato neblinado na porta. Se a água evaporar rapidamente,
deve-se considerar o risco de um comportamento extremo do fogo.
6. sons de assobio ou rugido – em
decorrência da saída da fumaça por frestas, há ruídos próximos
ao ambiente.
7. molduras de janelas com “depósitos
de óleo” – tendo em vista que a combustão gera como
produtos água e fuligem, a mistura desses elementos dará a impressão de que
existe óleo no ambiente.
Nos incêndios, os bombeiros devem
sempre estabelecer uma rota efetiva de saída dos gases (o mais alto possível),
antes de fazerem qualquer abertura no nível do pavimento incendiado, o que
permitirá a entrada segura dos bombeiros. Caso contrário, a fumaça poderá
entrar em ignição e deflagrar o backdraft.
Observando a curva de evolução da
temperatura de um incêndio (Figura 77), é possível verificar quando e qual
fenômeno pode ocorrer.
Enquanto o backdraft é
potencialmente perigoso no início e no fim do incêndio, pela baixa concentração
de oxigênio em decorrência do ambiente ser limitado ou da combustão já ter sido
processada, o flashover ocorrerá no desenvolvimento do incêndio, mais especificamente,
entre as fases crescente e totalmente desenvolvida, em decorrência da
temperatura atingida. Enquanto o flashover é um fenômeno induzido por
calor, o backdraft é induzido pelo ar (oxigênio).
Figura 77 - Curva de evolução da
temperatura de um incêndio mostrando a possibilidade de ocorrência dos
fenômenos extremos.
Exemplo de backdraft
A abertura de uma porta atrás da qual
está um foco de incêndio pode deflagrar um backdraft.
Em 28 de março de 1994, em Nova York,
EUA, um backdraft de violência extraordinária vitimou três bombeiros na
casa 62 da Watts Street. O acidente foi investigado pelo Instituto
Americano de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH, sigla em inglês), que
modelou o comportamento do incêndio em computador.
O incêndio ocorreu em um bloco de
quatro pavimentos. Os apartamentos do primeiro, segundo e
terceiro andares eram servidos por uma só escada, de onde havia uma porta para
a calçada da rua. O incêndio iniciou-se no apartamento do primeiro pavimento,
cujas portas eram vedadas para aumentar a eficiência do sistema de aquecimento.
O incêndio permaneceu confinado, com
grande quantidade de monóxido de carbono e foi detectado pela saída de fagulhas
por uma chaminé. Como de fora não era possível localizar o foco, duas equipes foram
procurá-lo: uma deveria abrir o apartamento do primeiro pavimento e a outra, o
apartamento do segundo.
A porta do apartamento no primeiro
andar sequer estava quente, pois o
oxigênio diminuíra tanto que a temperatura começara a decrescer. No entanto,
quando o apartamento foi aberto, formou-se uma entrada de ar pela parte mais
baixa da porta, e saiu um pouco de fumaça pela parte mais alta.
Nesse momento, ocasionada pela mistura
dos gases com o ar, toda a fumaça acumulada explodiu numa bola de fogo, saindo
pela parte mais alta da porta, tomando a escada que levava ao segundo andar. Os
bombeiros do primeiro pavimento conseguiram correr para a rua, sob as chamas.
Porém os que estavam acima do fogo
(haviam subido para abrir o apartamento do segundo andar)
foram vitimados pelo acidente, vindo a falecer.
Figura 78 - Desenho do prédio da 62 Watts
Street
O acidente poderia ter sido minimizado de vários modos:
• Se houvesse uma porta fechada separando o primeiro e o
segundo andar.
• Se os bombeiros entrassem no apartamento do primeiro andar e
somente depois a outra equipe subisse.
• Se a abertura fosse feita mantendo-se controle da abertura.
Ou seja, ao perceber o risco de backdraft, o ajudante de linha poderia
fechar a porta.
• Se os bombeiros atingidos tivessem uma linha pressurizada e
se colocassem em posição de proteção.
Em geral, a exposição a um backdraft
está além da capacidade de proteção do EPI.
Ignição da fumaça
Como abordado anteriormente, o flashover
é a generalização do incêndio e o backdraft
é a deflagração (explosão) da fumaça em decorrência da entrada de ar, pois há vários fenômenos
sob a designação genérica de ignição de fumaça, definida
como a “ignição de gases e produtos acumulados do incêndio, que possuem
energia suficiente para inflamarem-se ou que se inflamam ao entrar em contato
com fonte de calor.”
Essa ignição pode ser causada pela
mistura de fumaça aquecida com o ar, mas diferencia-se do backdraft, pois
o movimento é da fumaça em direção ao ar, e não o contrário. A mais comum,
porém, é a ignição da fumaça ao entrar em contato com uma fonte de calor, a qual
pode ter onda de choque ou não.
Ao se movimentar por um duto, um forro,
ou ainda ser expulsa do ambiente pela ventilação, a fumaça pode ignir quando
entra em contato com uma fonte de calor.
Isso irá requerer das guarnições de
combate a incêndio e de salvamento toda a atenção possível quanto ao
comportamento da fumaça no ambiente.
Mesmo com pouca fumaça visível no
ambiente, é possível ocorrer sua ignição. Com pouco tempo de suspensão, parte
da fuligem desce e a fumaça clareia, mas continua inflamável, bastando uma
fonte de calor suficiente para deflagrá-la.
A ignição da fumaça ocorre principalmente em decorrência de:
• colapso de estruturas – a fumaça é empurrada com a queda de
paredes e/ou do teto, entrando em contato com uma fonte de calor em outro
ambiente;
• faiscamento – seja de motores ou de equipamentos elétricos
no ambiente onde há fumaça;
• ação de rescaldo – se for feito sem cuidado, as brasas resultantes
do incêndio serão expostas pelos bombeiros e poderão ignir a fumaça acumulada;
• uso incorreto da ventilação de pressão positiva – se não for
utilizada da forma correta, a ventilação pode empurrar a fumaça para outro
ambiente onde haja uma fonte de calor; o uso correto do ventilador de pressão
positiva será abordado no Módulo 3 deste manual;
• uso do jato compacto contínuo – devido à sua força, o jato pode
empurrar a fumaça para outro ambiente até uma fonte de calor capaz de deflagrá-la;
• saída de fumaça superaquecida durante a ventilação ou após a
abertura de porta – por esse motivo, a fumaça
deve ser resfriada por linha de mangueira na saída de ventilação; deve
haver linhas de mangueira de apoio nas aberturas de portas e janelas. Esses
assuntos serão tratados no módulo 3 deste manual.
Uma das medidas mais eficientes para
evitar a ignição da fumaça é não permitir o seu acúmulo no ambiente,
ainda que as chamas já tenham sido debeladas. Isso exigirá um cuidado constante
por parte dos bombeiros, inclusive na fase do rescaldo.
Síntese dos fenômenos de explosão
da fumaça e generalização do incêndio
A Tabela 21 apresenta como ocorre o
desenvolvimento da explosão da fumaça (backdraft) e da generalização do
incêndio (flashover).
Tabela 21 - Síntese dos fenômenos backdraft e flashover
Diferenças entre os comportamentos extremos do fogo
A tabela abaixo estabelece algumas das principais diferenças entre flashover, backdraft e ignição da fumaça.
Alguns autores citam que um bombeiro pode passar sua vida profissional inteira para presenciar uma só vez um backdraft, enquanto que o flashover provavelmente será presenciado com freqüência.
Entretanto, é importante que se saiba como prevenir e combater um backdraft, uma vez que suas conseqüências são muito mais sérias que as do flashover.
Explosões acontecem de forma rápida,
algumas vezes tão rápida que não permitem que os bombeiros consigam proteger a
si mesmos. A única proteção real são os equipamentos de proteção individual
(capacetes, capuz, luvas, botas, calças e capas de aproximação e os
equipamentos de proteção respiratória).
Eles podem aumentar a sensação de calor
do usuário, serem incômodos e, até mesmo, atrasarem os movimentos de quem os
utiliza, mas, na ocorrência de um fenômeno desses, determinam a sobrevivência
dos bombeiros ou a gravidade dos danos.
Estando cientes do que pode ocorrer ao
abordar um incêndio, os bombeiros têm condições de aprender as diferentes
formas de combatê-lo. Para isso, os treinamentos e a capacitação, que devem ser
constantes na vida profissional do combatente, seguirão o prescrito no Módulo 3
do presente manual, que trata das técnicas de combate a incêndio.
