Comportamentos extremos do fogo - Generalização do incêndio (Flashover) - Explosão da fumaça - Backdraft ou backdraught - Ignição da fumaça - Síntese dos fenômenos de explosão da fumaça e generalização do incêndio - Diferenças entre os comportamentos extremos do fogo - Relação dos efeitos da pressão exercida por explosão - Efeitos da explosão - Pico de pressão necessária - Curva de evolução da temperatura

Comportamentos extremos do fogo

 Figura 66 – Incêndios estruturais podem apresentar um comportamento extremo 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.