Teoria do Fogo
Combustão, Chamas e Pirólise
O termo combustão geralmente se refere a uma reação química exotérmica, ou produtora de calor, entre alguma substância e oxigênio, A preocupação na proteção contra incêndio é geralmente com o tipo de reações de combustão entre vários materiais e o oxigênio do ar que envolve uma chama, a extinção pode ser realizada resfriando a zona de combustão gasosa ou o combustível sólido ou líquido, a remoção de calor da zona de combustão para retardar as reações, também é possível reduzir a temperatura da chama modificando o ar que fornece o oxigênio que alimenta a chama.
O ar tem 21% de oxigênio em volume, sendo o restante quase inteiramente o nitrogênio do gás inerte, o nitrogênio, que é puxado para a chama junto com o oxigênio, absorve calor, com o resultado de que a temperatura da chama é muito menor do que seria em um fogo queimando em oxigênio puro. Se nitrogênio adicional ou algum outro gás quimicamente não reativo, como vapor, dióxido de carbono ou uma mistura de produtos de combustão, fosse adicionado ao ar que entra na chama, o calor absorvido por essas moléculas inertes faria com que a temperatura da chama fosse reduzida ainda menor.
Reação em Cadeia na Teoria do Fogo
A combustão consiste em reações em cadeia rápidas envolvendo esses átomos de hidrogênio e outras espécies ativas, radicais livres de hidroxila OH e átomos de oxigênio livre. que um único átomo de H, quando introduzido em uma mistura de H2-O2 a uma temperatura elevada, será transformado em uma fração de milissegundo para formar duas moléculas de H2O e três novos átomos de H, cada um desses novos átomos de H pode iniciar imediatamente a mesma sequência, resultando em uma reação em cadeia ramificada, que continua até que os reagentes sejam consumidos.
Reações em cadeia ocorrem em chamas de qualquer espécie que contenha hidrogênio, a capacidade dos átomos de hidrogênio de se multiplicarem rapidamente em uma chama depende, então, da temperatura predominante na chama, que é modificada pela perda de calor ou por gases inertes, levando à extinção, assim, a seguir estão duas maneiras fundamentais de reduzir a intensidade de combustão em uma chama e, finalmente, causar a extinção: Reduzindo a temperatura da chama e adicionando um inibidor quimico para interferir na cadeia de reação.
Teoria do Fogo na Extinção com Água
Pode-se supor que a água seja o agente extintor mais utilizado devido ao seu baixo custo e fácil disponibilidade, em relação a outros líquidos, a água tem um calor de vaporização muito alto por unidade de massa, pelo menos quatro vezes maior do que qualquer outro líquido não inflamável, a água pode não ser eficaz para incêndios de líquidos inflamáveis, especialmente líquidos inflamáveis que são insolúveis em água e flutuam na água, como hidrocarbonetos, a água como meio extintor possui dois meios comuns: um jato sólido ou spray de uma mangueira e spray de aspersores automáticos. A evaporação da água produz vapor que dilui a chama e reduz a temperatura da chama, causando alguma redução na taxa de queima, mas esse efeito é geralmente pequeno.
Aspersores de Água e Automático
No caso de extinção de incêndios por meio de sprinklers no teto, é possível calcular a fração das gotas de água capazes de penetrar na pluma de incêndio e chegar à superfície em chamas por baixo. Tal cálculo é complexo, é necessário conhecer a distribuição da taxa de liberação de calor em relação à localização dos sprinklers de teto próximos e várias funções diferentes de distribuição de jato de água, estes incluem as distribuições angulares do tamanho das gotas, fluxo de água e velocidade das gotas no ou próximo ao defletor do aspersor, que geralmente são desconhecidos e devem ser determinados indiretamente, combinando os resultados calculados com os dados de pulverização mais a jusante, onde as medições são viáveis, como resultado, tais cálculos até o momento sempre têm uma incerteza quanto à condição real de partida do spray de aspersão, a distribuição do tamanho das gotas da água depende não apenas do projeto do aspersor, mas também da queda de pressão através do aspersor.
O tamanho da gota também depende da tensão superficial da água, que pode ser modificada com aditivos, os fluxos de água medidos incluem a densidade real entregue (ADD), definida como o fluxo médio de água que penetrou na pluma de incêndio na área do incêndio e a densidade de pré-umedecimento (PWD), definida como o fluxo médio fora da área do incêndio. A supressão de incêndios em certas matrizes de combustíveis sólidos por sprays de água suspensos foi investigada medindo-se o fluxo de água que deve ser entregue à superfície superior da matriz para obter uma deterioração duradoura na taxa de liberação de calor do incêndio, este fluxo de água de supressão de incêndio medido é definido como a densidade fornecida necessária (RDD).
Espumas Aquosas e Fogos Líquidos Inflamáveis com Teoria do Fogo
Os agentes espumantes aquosos são usados principalmente para combater incêndios em líquidos inflamáveis. Se o líquido inflamável for mais leve que a água e insolúvel em água, a aplicação de água resultaria simplesmente no líquido inflamável flutuando sobre ele e continuando a queimar. As espumas são as principais ferramentas de combate a incêndios que envolvem quantidades substanciais de produtos petrolíferos. Outra aplicação importante de agentes de espuma aquosos é usada em espaços de difícil acesso, como uma sala em um porão ou no porão de um navio.
A espuma é usada para inundar completamente o compartimento. A espuma de combate a incêndio é uma massa de bolhas formada por vários métodos a partir de soluções aquosas de agentes espumantes especialmente formulados. Como a espuma é muito mais leve do que qualquer líquido inflamável, ela flutua sobre o líquido, produzindo uma camada contínua de material de vedação de vapor e água que exclui o ar, resfria e pode impedir ou impedir a combustão. A espuma é uma emulsão ar-água instável e pode ser quebrada facilmente por forças físicas ou mecânicas.
Teoria do Fogo na Extinção com Névoa de Água
Tem havido interesse recente no desenvolvimento de equipamentos para aplicação de uma fina névoa de água em um incêndio como uma alternativa aos agentes halogenados. Os três métodos a seguir podem ser usados para distribuir a névoa de água:
1. Instalação fixa, na qual uma névoa fina é usada para inertar um compartimento no qual pode ocorrer um incêndio, talvez em um local oculto e imprevisível, 2. Bicos de pulverização fixos posicionados ao redor ou acima do local de um incêndio previsto e 3. Um extintor portátil usando um spray fino ou névoa.
Quatro mecanismos pelos quais a aplicação de névoa de água pode extinguir uma chama são os seguintes: a) As gotículas de névoa, enquanto evaporam, removem o calor, seja na superfície do combustível ou dentro da chama gasosa; b) As gotículas finas evaporam no ambiente quente antes mesmo de atingir a chama, gerando vapor que dilui a porcentagem de oxigênio no ar que se aproxima da chama, causando a extinção por um mecanismo semelhante ao de um gás inerte – por exemplo, dióxido de carbono; c) A névoa bloqueia a transferência de calor radiativo entre o fogo e o combustivell e d) A corrente de gás induzida ajuda no resfriamento e diluição geral e até mesmo elimina a chama da superfície em chamas.
E a eficácia de uma névoa fina depende do momento e direção do spray em relação ao fogo, do tamanho da gota e da geometria e tamanho do compartimento e do tamanho e localização das aberturas.
