Triângulo de fogo - Fire triangle
O triângulo do fogo ou triângulo da combustão é um modelo simples para entender os ingredientes necessários para a maioria dos fogos .
O triângulo ilustra os três elementos que um fogo precisa para acender: calor , combustível e um agente oxidante (geralmente oxigênio ). Um incêndio ocorre naturalmente quando os elementos estão presentes e combinados na mistura certa. Um incêndio pode ser evitado ou extinto removendo qualquer um dos elementos do triângulo do fogo. Por exemplo, cobrir um incêndio com um cobertor anti-fogo bloqueia o oxigênio e pode extinguir um incêndio. Em grandes incêndios em que os bombeiros são chamados, diminuir a quantidade de oxigênio geralmente não é uma opção porque não há uma maneira eficaz de fazer isso acontecer em uma área extensa.
Tetraedro de fogo
O tetraedro do fogo representa a adição de um componente da reação química em cadeia aos três já presentes no triângulo do fogo. Uma vez que o fogo tenha começado, a reação em cadeia exotérmica resultante sustenta o fogo e permite que continue até ou a menos que pelo menos um dos elementos do fogo seja bloqueado. A espuma pode ser usada para negar ao fogo o oxigênio de que necessita. A água pode ser usada para diminuir a temperatura do combustível abaixo do ponto de ignição ou para remover ou dispersar o combustível. O halon pode ser usado para remover os radicais livres e criar uma barreira de gás inerte em um ataque direto à reação química responsável pelo incêndio.
A combustão é a reação química que alimenta o fogo com mais calor e permite que ele continue. Quando o fogo envolve a queima de metais como lítio , magnésio , titânio , etc. (conhecido como fogo classe D ), torna-se ainda mais importante considerar a liberação de energia. Os metais reagem mais rápido com a água do que com o oxigênio e, portanto, mais energia é liberada. Colocar água em tal incêndio resulta no fogo ficando mais quente ou mesmo explodindo . Os extintores de dióxido de carbono são ineficazes contra certos metais, como o titânio. Portanto, agentes inertes (por exemplo, areia seca) devem ser usados para interromper a reação em cadeia da combustão metálica.
Da mesma forma, assim que um dos quatro elementos do tetraedro é removido, a combustão é interrompida.
Oxidante
O oxidante é o outro reagente da reação química. Na maioria dos casos, é o ar ambiente e, em particular, um de seus componentes, o oxigênio (O 2 ). Ao privar o ar de um fogo, o fogo pode ser extinto, por exemplo, ao cobrir a chama de uma pequena vela com um copo vazio. Ao contrário, se o ar é soprado sobre um fogo de lenha (como com o fole ), o fogo é ativado pela introdução de mais ar.
Alguns produtos químicos, como o gás flúor, os sais de perclorato , como o perclorato de amônio ou o trifluoreto de cloro , agem como oxidantes, às vezes mais poderosos do que o próprio oxigênio. Um incêndio baseado em uma reação com esses oxidantes pode ser muito difícil de apagar até que o oxidante se esgote; essa perna do triângulo do fogo não pode ser quebrada por meios normais (isto é, privá-lo de ar não o sufocará).
Em certos casos, como em alguns explosivos, o oxidante e o combustível são os mesmos (por exemplo, nitroglicerina, uma molécula instável que possui partes oxidantes na mesma molécula que as partes oxidáveis).
A reação é iniciada por uma energia de ativação - na maioria dos casos, é o calor. Vários exemplos incluem atrito, como no caso de fósforos, aquecimento de um fio elétrico, uma chama (propagação do fogo) ou uma faísca (de um isqueiro ou de qualquer dispositivo elétrico de partida). Existem também muitas outras maneiras de gerar energia de ativação suficiente, incluindo eletricidade, radiação e pressão, todas as quais levarão a um aumento de temperatura. Na maioria dos casos, a produção de calor permite a autossustentabilidade da reação e permite o crescimento de uma reação em cadeia. A temperatura na qual um líquido produz vapor suficiente para obter uma mistura inflamável com combustão autossustentável é chamada de ponto de inflamação.
Extinção do fogo
Para interromper uma reação de combustão, um dos três elementos do triângulo do fogo deve ser removido.
Sem calor suficiente, um incêndio não pode começar e não pode continuar. O calor pode ser removido pela aplicação de uma substância que reduz a quantidade de calor disponível para a reação ao fogo. Geralmente é água, que absorve calor para a mudança de fase de água para vapor. A introdução de quantidades e tipos de pó ou gás suficientes na chama reduz a quantidade de calor disponível para a reação ao fogo da mesma maneira. Raspar brasas de uma estrutura em chamas também remove a fonte de calor. Desligar a eletricidade em um incêndio elétrico remove a fonte de ignição.
Sem combustível, o incêndio irá parar. O combustível pode ser removido naturalmente, como quando o fogo consumiu todo o combustível que pode ser queimado, ou manualmente, removendo mecânica ou quimicamente o combustível do fogo. A separação de combustível é um fator importante na supressão de incêndios florestais e é a base para a maioria das táticas importantes, como queimadas controladas . O fogo para porque uma concentração menor de vapor de combustível na chama leva a uma diminuição na liberação de energia e uma temperatura mais baixa. Remover o combustível diminui o calor.
Sem oxigênio suficiente, um incêndio não pode começar e não pode continuar. Com uma concentração de oxigênio diminuída, o processo de combustão fica mais lento. O oxigênio pode ser negado a um incêndio usando um extintor de dióxido de carbono , um cobertor anti-fogo ou água.
Papel da água no combate a incêndios
A água pode ter duas funções diferentes. No caso de um combustível sólido, o combustível sólido produz produtos pirolizantes sob a influência do calor, comumente radiação. Esse processo é interrompido pela aplicação de água, uma vez que a água evapora mais facilmente do que o combustível é pirolisado. Assim, a energia é removida da superfície do combustível e ele é resfriado e a pirólise é interrompida, removendo o suprimento de combustível para as chamas. No combate a incêndios, isso é conhecido como resfriamento de superfície.
Na fase gasosa, ou seja, nas chamas ou na fumaça, o combustível não pode ser separado do oxidante, e a única ação possível consiste no resfriamento. Neste caso, gotículas de água evaporam na fase gasosa, diminuindo a temperatura e adicionando vapor d'água tornando a mistura gasosa incombustível. Isso requer gotículas de tamanho inferior a cerca de 0,2 mm. No combate a incêndios, isso é conhecido como resfriamento a gás ou resfriamento a fumaça.
Também existem casos em que o fator de ignição não é a energia de ativação. Por exemplo, uma explosão de fumaça é uma combustão muito violenta de gases não queimados contidos na fumaça, criada por uma entrada repentina de ar fresco (entrada do oxidante). O intervalo no qual uma mistura de ar / gás pode queimar é limitado pelos limites explosivos do ar. Este intervalo pode ser muito pequeno (querosene) ou grande (acetileno).
A água não pode ser usada em certos tipos de incêndios:
- Incêndios com eletricidade ativa - como a água conduz eletricidade, apresenta risco de eletrocussão.
- Incêndios de hidrocarbonetos - pois só espalharão o fogo por causa da diferença de densidade / hidrofobicidade . Por exemplo, adicionar água a uma fogueira com uma fonte de óleo fará com que o óleo se espalhe, uma vez que óleo e água não se misturam .
- Incêndios de metal - como esses incêndios produzem grandes quantidades de energia (até 7.550 calorias / kg para o alumínio ) e a água também podem criar reações químicas violentas com a queima de metal (possivelmente até servindo como um agente oxidante adicional).
Uma vez que essas reações são bem compreendidas, foi possível criar aditivos de água específicos que permitirão:
- Uma melhor absorção de calor com uma densidade superior à da água.
- Carregando coletores de radicais livres no fogo.
- Carregando agentes espumantes para permitir que a água permaneça na superfície de um incêndio líquido e evitar a liberação de gás.
- Carregando reativos específicos que irão reagir e mudar a natureza do material em combustão.
Os aditivos de água são geralmente projetados para serem eficazes em várias categorias de incêndios (classe A + classe B ou mesmo classe A + classe B + classe F), o que significa um melhor desempenho global e usabilidade de um único extintor em muitos tipos diferentes de incêndios ( ou incêndios que envolvem várias classes diferentes de materiais).
Triângulos de fogo em várias escalas para incêndios florestais
No contexto de incêndios florestais, o triângulo do fogo pode ser ampliado para ser aplicado para entender o fogo espalhado por paisagens (escalas de dias e vários quilômetros) e a recorrência do fogo ao longo do tempo (escalas de décadas e centenas de quilômetros). Assim, embora o calor seja importante para acender uma chama, a topografia é importante para ajudar a propagação do fogo, especialmente pelo pré-aquecimento de combustíveis ascendentes, e as fontes de ignição são importantes para ajudar a explicar a recorrência em escalas de tempo mais longas. Da mesma forma, embora o oxigênio seja relevante para sustentar uma chama, o clima e os ventos associados alimentam o oxigênio em um incêndio que se espalha, e o padrão de tempo de longo prazo é resumido como clima. Por último, combustíveis é o termo para descrever o que queima em uma única chama à gama de materiais queimados em um incêndio que se espalha, mas os combustíveis variam em escalas de espaço e tempo maiores no que é chamado de vegetação .
Na menor escala, o triângulo do fogo de combustão, as partículas individuais de combustível são inflamadas uma vez em uma temperatura crítica, e o fogo transfere energia para o ambiente mais próximo. Os eventos de combustão variam na escala de vários segundos a alguns dias e seus efeitos são monitorados na escala do quadrante. A maior escala, em contraste, descreve o conceito de regime de incêndio . A mudança climática global impulsiona muitos dos fatores envolvidos nos triângulos de 'incêndio florestal' e 'regime de fogo'. Por exemplo, no que diz respeito ao regime de fogo, um determinado tipo de vegetação suportará um fogo característico em termos de recorrência, intensidade, sazonalidade e efeitos biológicos; uma mudança no tipo de vegetação terá implicações para uma mudança no regime de fogo.
