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«FICHA TÉCNICA Título Segurança e Higiene Ocupacionais - SHO 2012 - Livro de Resumos Autores/Editores Arezes, P., Baptista, J.S., Barroso, M.P., ...»

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Sem dúvida que a água intervém na interrupção da combustão, através de fenómenos físicos, como seja o abaixamento da temperatura dos combustíveis a um nível inferior ao da temperatura de inflamação e/ou provocando uma neblina que vai ocupar o espaço existente entre o combustível e o comburente, impedindo o desenvolvimento do fenómeno da combustão pelo obstáculo físico que é criado entre o combustível e o comburente, dando origem à extinção por abafamento.

Ao analisarmos as propriedades físicas da água, constatamos as suas particulares características, que fazem dela um

excelente agente de extinção:

 1 grama de água absorve 1 caloria ao elevar a sua temperatura de 14ºC para 15ºC, à pressão normal; no entanto, o mesmo grama de água absorve 540 calorias ao vaporizar à pressão normal. A esta característica chamamos calor latente de vaporização, que na água é extremamente elevado, quando comparado com a maior parte dos líquidos conhecidos. Esta sua capacidade de absorção de energia, fazem da água um dos elementos com maior capacidade de arrefecimento da temperatura de combustão, permitindo que a água tenha uma excelente capacidade de extinção, exactamente através do método de arrefecimento.

 A água, por outro lado, ao passar ao estado vapor, aumenta de volume cerca de 1640 vezes, o que facilita o seu efeito de abafamento, em complemento ao seu efeito de arrefecimento, pela sua capacidade de ocupar o espaço onde se encontrava ar, que contém oxigénio (que como já se salientou, é o principal comburente disponível na atmosfera).

A evolução que a utilização da água, enquanto agente de extinção, tem sofrido nos últimos anos, com a sua subdivisão em partículas cada vez mais pequenas, tem permitido um aumento exponencial da eficácia no combate, uma vez que se aumenta a capacidade de arrefecimento, pelo aumento da superfície específica de contacto entre as gotas de água e o combustível envolvido na combustão. Se se conseguir baixar essa temperatura para um nível inferior ao da temperatura de inflamação, será relativamente simples concretizar a extinção por arrefecimento.

Se, por outro lado, se atender ao facto do aumento de volume que uma nuvem de vapor de água ocupa, quando comparada com o volume da água líquida que lhe deu origem (1640 vezes menor), é possível impedir o contacto do oxigénio do ar com o material combustível, extinguindo-se a combustão pelo método do abafamento.

Como antes se referiu, a divisão das gotas de água a uma dimensão de algumas centenas de microns de diâmetro, permite uma eficácia na extinção extremamente elevada, conjugando o efeito de abafamento com o de arrefecimento, o que se torna particularmente evidente em incêndios em líquidos inflamáveis.

Os Sistemas de Extinção por Água Nebulizada (Water Mist Fire Supression Systems - WMFSS) são comummente utilizados em engenharia de protecção ao incêndio, com o objectivo de proteger o ambiente, em substituição dos Hidrocarbonetos Halogenados, antes muito utilizados. Os WMFSS apresentam a vantagem de alta eficiência, reduzido dano provocado pela água e segurança ao ambiente.

Os sistemas automáticos de extinção de incêndios, utilizando sprinklers com uma eficácia cada vez maior, permitiram um grande avanço nas condições de segurança activa disponíveis num edifício. Tornou-se, no entanto, fundamental avaliar-se a performance dos sprinklers, o que tem sido realizado através de ensaios numéricos e experimentais. “Com o aparecimento do Fire Dynamics Simulator (FDS), actualmente na versão 5 e anunciando-se para breve a versão 6, é possível modelar os fenómenos do fogo. Com os sistemas de computação de dinâmica de fluídos (CFD) tem sido possível focalizar o estudo na interacção entre a pluma do fogo e os sprays dos sprinklers. Apesar de tudo, o conhecimento detalhado das características do spray inicial, da quantificação, através da análise do fluxo de volume, da sua dispersão no solo, não é ainda satisfatório, o que tem levado a estudos e ensaios nesta área”. (Marshall, A. W. et al, 2010).

Em Setembro 2005 foi publicado na ScienceDirect o resultado do estudo titulado “Numerical modeling for compartment fire environment under a solid-cone water spray”, da autoria de Yao, B.a) e Chow, W.K.b), do a)Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, China e do b)Research Centre for Fire Engineering, Department of Building Services Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, estudo este que apresenta conclusões surpreendentes relativamente à ideia antes existente de que a dimensão das gotas de água projectada por um sprinkler deveria ser homogenia e a menor possível.

Como se pode ler no artigo supra referido, um modelo matemático foi desenvolvido para simular o comportamento do fogo num compartimento sobre a acção dum cone sólido de spray de água semelhante aos descarregados por um sistema de extinção por água nebulizada. As gotículas mais pequenas foram afectadas de modo mais significativo que as maiores, por causa da maior transferência de calor e efeito de arrastamento. Quanto maior a gotícula, mais lenta a taxa de diminuição de velocidade e diâmetro. Para maior taxa de libertação de calor, a camada de fumo era mais quente e a velocidade das gotículas diminui mais lentamente, enquanto o diâmetro das gotículas decresce rapidamente.





A acção do cone-sólido do spray de água afecta o ambiente do compartimento de fogo de forma significativa. As características do spray de água tais como o tamanho das gotas, a distribuição de velocidades e a taxa de aplicação da água desempenham um papel determinante. Devido ao eficaz arrastamento de gases quentes e produção de vapor de água, é razoável o emprego de um spray de água com uma variedade de tamanhos de gotas para controlar de forma eficaz um incêndio num compartimento, o que produz ainda, através de acções indirectas, a diminuição de concentração de oxigénio.

Estes ensaios vêm ao encontro dos estudos que se pretendem realizar e representam uma diferença significativa relativamente ao conhecimento existente até à sua realização.

Uma equipa liderada por Andre Marshall, levou a efeito um projecto de ensaios titulado “A comprehensive methodology for characterizing sprinkler sprays” que permitiu concluir que as medições detalhadas realizadas no estudo revelaram a forte relação entre a geometria e a pulverização resultante do sprinkler padrão. O fluxo de volume medido e a distribuição do tamanho das gotas demonstraram a forte dependência do ângulo de elevação e “azimutal” do spray. A especificação correcta de quantidades é essencial para a previsão precisa da dispersão de pulverização e distribuição de densidade de água lançada para o chão.

Como se sabe, incêndios em óleo de cozinha são difíceis de extinguir, dadas as temperaturas alcançadas e a facilidade de reignição. Alguns ensaios realizados permitiram aferir que sistemas de água nebulizada têm eficiência na extinção de incêndios em óleos de cozinha, bem como na sua não reignição. O ângulo do spray, a pressão de descarga e o caudal de água utilizado são importantes factores na determinação da eficácia da água nebulizada. (Kanabus-Kaminska, J.M., et. al. 2004).

3. CONSIDERAÇÕES FINAIS A melhor forma do Homem aprender em como melhorar a sua capacidade de extinguir o fogo, passa por saber, por exemplo, como é que o agente extintor desde sempre mais utilizado com sucesso, interfere com o fenómeno da combustão.

Muito tem sido investigado e diversa tecnologia tem sido desenvolvida para a aplicação e rentabilização da água no combate ao fogo, mas muito falta explicar sobre os fenómenos físico-químicos que ocorrem no processo de extinção.

Só com o domínio do conhecimento, ao se saber em que condições a água interrompe mais rapidamente o fenómeno da combustão, se poderá extinguir um incêndio com maior eficiência e rapidez.

A simples variação do equipamento de aplicação e da tecnologia utilizada, permite uma diferente eficácia de extinção proporcionada pela água, que intervém numa acção fundamentalmente física. Antes que tudo, a água provoca o arrefecimento dos produtos em combustão, com uma variável taxa de transferência de calor, consoante a área de contacto

Occupational Safety and HygieneInternational Symposium on

entre as partículas de água e os combustíveis. O aumento da área total de contacto, para um mesmo volume de água é inversamente proporcional à dimensão das partículas de água, o que se consegue com diferentes pressões e equipamento específico de projecção da água.

Considera-se como o grande objectivo do estudo a ser levado a efeito, a criação de modelos numéricos e experimentais que permitam conhecer a diferente eficácia da água aplicada na forma nebulizada, consoante as classes de fogo em que é aplicada e as diferentes pressões utilizadas e, como tal, as diferentes dimensões da partícula de água interveniente no processo de extinção.

A elaboração dos modelos supra referidos permitirá aos operacionais saberem antecipadamente os resultados espectáveis para cada uma das soluções escolhida e, com isso, optarem pela tecnologia que melhor corresponde ao objectivo pretendido.

Por outro lado, através dos modelos em referência, os operacionais dispõem de tecnologia que lhes permite analisar a eficácia da utilização de um determinado equipamento e a relação custo/eficácia do mesmo. Quantas e quantas vezes os bombeiros usam equipamentos de nebulização de água, por exemplo, apenas porque lhes foi disponibilizado, sem saberem se será o mais eficiente e qual o custo da sua utilização.

Ao ser efectuada uma investigação sobre a implantação de sistemas de combate a incêndio com o uso da água, importará conhecer-se o estado da arte relativamente a esta área de investigação.

A utilização de sistemas automáticos de extinção de incêndios será objecto duma atenção especial, procurando concluir se a eficácia demonstrada por estes sistemas é acompanhada da eficiência de utilização da água.

Por outro lado, importará também dedicar uma especial atenção ao uso de agulhetas e as diferentes formas de aplicação de água sobre o fogo que tais equipamentos proporcionam, acompanhando os estudos que estão a ser realizados pelo Departement of Fire Protection Engineering, da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos da América.

A eficiência da utilização da água como agente extintor, sua interferência com o meio ambiente e os danos causados aos utilizadores serão uma das áreas que importará analisar, de forma a ser possível apresentar resultados uteis que permitam aos operacionais, que diariamente desempenham a sua actividade em condições extremamente agressivas, melhorar a sua intervenção no combate aos incêndios.

4. REFERÊNCIAS Ren, N., Baum, H.R. e Marshall, A.W. (2011)“A comprehensive methodology for characterizing sprinkler sprays”, Proceedings of the Combustion Institute, Volume 33, Issue 2, pp. 2547-2554.

Yao, B. e Chow, W.K. (2006),“Numerical modeling for compartment fire environment under a solid-cone water spray”, Applied Mathematical Modeling, Volume 30, Issue 12, pp. 1571-1586.

Wu, D., Guillemin, D. e Marshall, A.W. (2007), “A modeling basis for predicting the initial sprinkler spray”, Fire Safety Journal, Volume 42, Issue 4, pp. 283-294.

Liu, Z., Kim, A.K., Carpenter, D. e Kanabus-Kaminska, J.M. (2004) “Extinguishment of Cooking Oil Fires by Water Mist Fire Suppression Systems”, Fire Technology, 40, pp. 309-333.

Metodologia de avaliação do risco de incêndio urbano nos planos municipais de emergência The urban fire risk in the emergency municipal plans Lopes, José Pedroa; Leça Coelho, Antóniob; Rodrigues, João Pauloc a DEC-UC, Pólo II, Coimbra, Portugal, jpedrolopes@clix.pt;bLNEC, Av. Brasil, Lisboa, Portugal, alcoelho@lnec.pt;

c DEC-UC, Pólo II, Coimbra, Portugal, jpaulocr@dec.uc.pt

1. A PROTECÇÃO CIVIL E OS INCÊNDIOS URBANOS

Um Plano Municipal de Emergência abrange a Segurança Contra Incêndios de uma forma eficaz, se analisar o parque edificado e as diferentes vulnerabilidades apresentadas pelas diversas tipologias de edifícios e urbanizações, efectuando o levantamento do risco e elaborando Cartas de Risco que permitirão a tomada de medidas adequadas de prevenção, um melhor planeamento e eficácia na intervenção.

A complexidade técnica da maioria dos Métodos de Análise de Riscos, actualmente disponíveis, tem dificultado a sua utilização pelos técnicos das Câmaras Municipais, dos Serviços Municipais de Protecção Civil ou dos Corpos de Bombeiros, inviabilizando o levantamento de risco e o planeamento prévio das acções de combate, com vista a uma intervenção eficiente.

Tornando-se imprescindível o conhecimento do risco de incêndio em edifícios, criou-se um Método de Avaliação de Risco que, de forma expedita e com base em 11 factores considerados determinantes, permite calcular muito facilmente o grau de risco dos edifícios e elaborar e, como se disse, uma carta de risco. A cada factor é atribuído um Grau de Severidade (GS), consoante as condições apresentadas, intervindo no resultado final com um determinado peso, que é determinado por um Coeficiente de Ponderação (CP) resultante dos inúmeros incêndios analisados e da experiência vivida pelos autores na área da Segurança Contra Incêndios em Edifícios em Portugal. Classificados que estejam os edifícios de uma determinada área urbana, deve ser feita uma carta de risco dessa área, cujos dados devem estar registados num Sistema de Informação a cujo acesso têm prioridade os responsáveis de Protecção Civil e os bombeiros.



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