Zona de Risco

Acidentes, Desastres, Riscos, Ciência e Tecnologia

quinta-feira, novembro 06, 2014

Princípios de combustão

O aprendizado de métodos de prevenção, proteção e combate a incêndios deve se iniciar justamente onde o incêndio se inicia: na combustão. Qualquer incêndio, independentemente do tamanho que atinge, principia da mesma forma. Conhecendo-se essa forma de principio tem-se condições de melhor prevenir o surgimento, através de uma conduta correta; tem‑se, também, oportunidade de melhor dimensionar edifícios, suas ocupações e seus conteúdos; finalmente, tem-se noções seguras para se exercer um eficiente combate quando o fogo se instala, a despeito das medidas de proteção tomadas. Ao publicarmos este trabalho, de origem alemã, reconhecemos que é uma leitura cansativa e pesada, porém, os princípios básicos para quem quer saber algo mais que o triângulo do fogo está todo contido neste artigo.
Este trabalho é tradução literal do livreto no 1 "Verbrennen und Loschen", (Combustão e Extinção) de autoria do Dr. Friedrich Kaufhold.
Nesta publicação nada alteramos do original, de modo que encontramos outra classificação de incêndio e algumas outras divergências. Deixamos a validade das diferenças ao julgamento de cada leitor. Revista Incêndio – Marco Zero Editorial

INTRODUÇÃO
O conhecimento dos fenômenos físico-químicos que determinam o surgimento e o decorrer de uma combustão ou explosão dão as bases teóricas da prevenção e do combate a incêndio.
Prevenção nada mais é do que evitar que ocorram simultaneamente as condições prévias para o surgimento de um incêndio ou explosão.
No combate a incêndio, a extinção trata de interromper o processo da combustão, eliminando, pelo menos, uma destas condições. Estas condições são em parte físicas e em parte químicas. Deste modo, os principais conceitos para o conhecimento da combustão são aqui apresentados distintamente.

PRINCÍPIOS DE COMBUSTÃO
Princípios físico-químicos do processo de combustão

OXIDAÇÃO
A combinação química do oxigênio com o combustível é conhecida como oxidação. O produto resultante é o óxido. Na oxidação uma parte da energia química é transformada em energia térmica. Nas grandes velocidades de oxidação o calor desprendido é tal que há o surgimento de luz na forma de fogo.

COMBUSTÃO
A uma oxidação que ocorre com o surgimento de fogo chamamos de combustão. A combustão é um processo químico no qual um material combustível se combina com o oxigênio, com surgimento de fogo (desprendimento de luz e calor).
Toda combustão é portanto, uma oxidação, porém nem toda oxidação é uma combustão.

Conforme a velocidade de oxidação diferenciamos entre:
■Oxidação sem o surgimento de fogo ou Oxidação lenta (oxidação do ferro, fermentação, apodrecimento) 
■Oxidação com surgimento de fogo ou Oxidação rápida (combustão, explosão).

FOGO - CHAMAS - BRASAS
O fogo é a parte externa, visível, de uma combustão; Fogo = processo físico e Combustão = processo químico. O fogo se apresenta em duas formas diferentes a saber:
■ na forma de chamas e
■ na forma de brasas.
Ambas as formas podem se apresentar isolada ou conjuntamente. Isto vai depender da natureza do material combustível.
Queimam-se:
a) Combustível gasoso (vapores e gases): somente com chamas.
b) Combustível líquido: primeiro transforma-se em vapor e depois queima somente com chamas.
c) Combustível sólido: ou com chamas e brasas (é o caso do combustível que fortemente aquecido se decompõe em carvão sólido e uma parte gasosa. A parte gasosa produz chamas e a parte sólida brasas. Ex.: madeira, carvão, papel, tecidos, etc.) ou somente com chamas (é o caso de materiais que com aquecimento se tornam líquidos ou se decompõem e formam vapores ou gases inflamáveis. Ex.: cera, parafina, gordura) ou somente com brasa (é o caso de metais ou combustíveis obtidos artificialmente. Ex.: coque, carvão vegetal).

Só podem queimar com chamas os materiais líquidos ou gasosos e com brasas os materiais sólidos. O surgimento de chamas em materiais sólidos ou líquidos é sinal de que está havendo uma gaseificação ou vaporização.
A chama é um fluxo de gás (ou vapor) que queima emitindo luz.
O fenômeno da chama pode observar-se bem numa chama de vela. Distinguem-se três zonas distintas:
a) Zona de gás  aqui inicia a vaporização do combustível líquido existente no material.
b) Zona de incandescência - aqui, devido à influência da temperatura de combustão (zona C), os vapores combustíveis se decompõem em carbono e hidrogênio. A incandescência se deve às partículas de carbono finamente divididas.
c) Zona de combustão - somente aqui, onde o O2 pode ter acesso, inicia-se a combustão e o desprendimento de calor. Esta zona é, portanto, a mais quente. Ela é facilmente reconhecida como uma fina camada azul clara.
Compreendemos como brasa (incandescência) à radiação luminosa que se inicia num combustível sólido a altas temperaturas. A cor da brasa está relacionada à sua temperatura:
400º C - primeiros sinais, vermelho escuro
700º C - vermelho escuro
900º C - vermelho claro
1100º C - amarelo
1300º C - início de azul claro 1500º - azul claro

CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA COMBUSTÃO
O fenômeno da combustão está ligado a quatro condições que devem ocorrer simultaneamente:
1. Deve existir um material combustível
2. O oxigênio deve ter acesso ao material combustível
3. Deve haver a proporção correta (concentração de material combustível e oxigênio)
4. Deve ser alcançada a temperatura de ignição do material

Cada uma destas condições, portanto deve ser estudada mais detalhadamente.

MATERIAIS COMBUSTÍVEIS E SUAS PROPRIEDADES

Para o julgamento dos materiais combustíveis é importante o conhecimento das seguintes propriedades:
1. Combustibilidade
2. Inflamabilidade
3. Calor de combustão (poder calorífico)
4. Temperatura de combustão

COMBUSTIBILIDADE
Os materiais combustíveis apresentam suas combustibilidades bem variadas. Ao lado de materiais de combustão muito lenta (Ex.: lã, penas, etc.) existem também materiais de combustão muito rápida e intensa (Ex. celulose, magnésio).
Para efeitos práticos podemos diferenciar somente entre materiais, dificilmente combustíveis, facilmente combustíveis e de combustão normal.

■Materiais dificilmente combustíveis (correspondem aos da norma alemã DIN 4102 classe B1), continuam a queimar após seu início somente com o fornecimento de uma fonte externa de calor e se apagam quando esta é retirada. Ex.: filmes cinematográficos de segurança, lã pura, materiais tratados com retardantes de incêndio.
■Materiais normalmente combustíveis (correspondem aos da norma DIN 4102 classe B2) continuam a queimar sozinhos com velocidade normal após seu início e retirada da fonte externa de calor. Ex.: madeiras com mais de 2 mm de espessura, carvão, papelão.
■Materiais facilmente combustíveis (correspondem aos da norma DIN 4102 classe B3), queimam com grande velocidade de alastramento de chamas e rápida liberação de seu calor de combustão. Ex.: celulose, algodão, papel solto, palha, bem como a maioria dos líquidos e gases inflamáveis.

INFLAMABILIDADE
O perigo de incêndio de um material depende em primeiro lugar de sua inflamabilidade. Distinguem-se:
■Materiais auto-inflamáveis: aqueles que se aquecem e se inflamam sem fornecimento de calor ou energia de fonte externa. Ex.: fósforo branco.
■Materiais facilmente inflamáveis: aqueles que se inflamam através de uma fraca fonte de energia. como uma faísca, a brasa de um cigarro ou qualquer fonte semelhante. Ex. acetileno, sulfureto de carbono, celulose.
■Materiais normalmente inflamáveis: aqueles que necessitam pelo menos da chama de fósforo. Ex.: a maioria dos materiais combustíveis.
■Materiais dificilmente inflamáveis: aqueles que não podem ser acendidos com a chama de um fósforo e que precisam de uma fonte de calor mais intensa. Ex.: coque.
A inflamabilidade de um material depende principalmente de sua temperatura de combustão.

CALOR DE COMBUSTÃO (PODER CALORÍFICO)
Na combustão completa de um material, independendo se ela é lenta ou rápida é liberada uma determinada quantidade de calor que é chamada calor de combustão (tecnicarnente – poder calorífico).
O calor de combustão de um material mostra quantas unidades de calor (calorias) são desprendidas na combustão completa (oxidação) de uma determinada quantidade de material em 1 kg ou 1 m3.
Com materiais que contêm hidrogênio se deve distinguir um valor superior e inferior do poder calorífico. O poder calorífico inferior (utilizado na prática como poder calorífico do material) é menor que o superior em virtude da vaporização da água (539 Kcal/kg a 100° C) formada durante a combustão. Os valores a seguir apresentados referem-se sempre ao poder calorífico inferior.

Exemplos de poder calorífico:
a) Combustíveis sólidos (Kcal/kg)
Gasolina
9.800 - 10.500 Kcal/kg
Diesel
10.100 - 10.300 Kcal/kg
Óleo combustível
9.600 - 9.900 Kcal/kg
Álcool
6.440 Kcal/kg

c) Combustíveis gasosos (Kcal Nm3)
Acetileno
13.600 Kcal/Nm3 (11.620 Kcal/kg)
Butano
29.510 Kcal/Nm3 (10.920 Kcal/kg)
Propano
22.350 Kcal/Nm3 (11.070 Kcal/kg)
Gás de rua
4.000 Kcal/Nm3 (7.500 Kcal/kg)
Hidrogênio
2.570 Kcal/Nm3 (28.570 Kcal/kg)

TEMPERATURA DE COMBUSTÃO
Cada material combustível produz calor na sua combustão. Conforme a velocidade com que o calor de combustão é liberado corresponde uma temperatura mais alta ou mais baixa. A temperatura de combustão depende portanto:
a) poder calorífico
b) velocidade de combustão material
Exemplos: fósforo e magnésio têm o mesmo poder calorífico  (6.000 Kcal/kg), porém queimam com velocidades diferentes. O magnésio queima bem mais depressa do que o fósforo. Daí a sua temperatura de combustão ser bem mais elevada que a do fósforo. Em virtude das perdas de calor para o meio ambiente o valor prático nunca pode alcançar o teórico.

Exemplos de temperatura de combustão (práticos):
Fósforo
800° C
Magnésio
2.000° C - 3.000° C
Elektron (liga ultra leve de magnésio)
2.000° C - 3.000° C
Madeira, carvão
1.100° C - 3.000° C
Coque
l.400º C - l.600º C (aproximado)
Hidrogênio/Oxigênio (maçarico)
2.500° C (aproximado)
Acetileno/Oxigênio (maçarico)
3.100° C (aproximado)

Nos grandes incêndios as temperaturas alcançadas situam-se em torno de 800° C a 1.100° C.
Com oxigênio puro todos os fenômenos de combustão são sensivelmente mais rápidos e as temperaturas de combustão são 700 a 800° C mais alta do que quando da utilização do oxigênio do ar, pois neste existem 79%  gases que não alimentam a combustão mas, sim, a inibem.

Máximas temperaturas de combustão observadas em graus centígrados

 Com ar
 Com O2
Acetileno
2.325º C
3.135º C
Monóxido de Carbono
2.100º C
2.925º C
Propano
1.925º C
2.850º C
Gás de rua
1.920º C
2.730º C
Hidrogênio
2.045º C
2.660º C

As maiores temperaturas de combustão mais recentemente obtidas são aquelas que empregam um sistema de combustível de grande energia. Assim, por exemplo. a combustão de Dicyan com Ozona atinge temperatura de 4.500° C.
Importante de se guardar, particularmente com vistas à extinção devido ao efeito de resfriamento, é o fato de que existe não somente uma temperatura máxima de combustão, mas também uma temperatura mínima de combustão de diversos materiais, que está sensivelmente acima da temperatura de ignição. Na combustão de combustíveis gasosos a temperatura na zona de combustão deve alcançar geralmente um mínimo de l.000o C, de modo que a combustão continue a se processar. Para que a combustão de uma chama continue a se processar independente é necessária uma temperatura superior em mais de cem graus à temperatura de ignição.

Para se conseguir um efeito de extinção através de resfriamento (por exemplo, através de neblina d'água) não é necessário resfriá-la até sua temperatura de ignição; é suficiente, tão somente, atingir uma temperatura inferior à temperatura mínima de combustão.

A temperatura mínima de combustão da maioria dos hidrocarbonetos (gasolina, benzol, diesel, propano etc.) está em torno de 1.200° C. Ela é relativamente alta. Valores inferiores de temperatura mínima de combustão somente tem alguns materiais gasosos com alta velocidade de combustão, como o acetileno com 950° C e o hidrogênio com 630° C. A menor temperatura mínima de combustão tem o sulfureto de carbono com somente 345° C.
Daí, pode proceder-se  a uma extinção através de um resfriamento relativo abaixo da temperatura mínima de combustão, o que pode ser observado praticamente nas lâmpadas de Savy, para minas, à prova de explosão.
Através de uma experiência simples pode-se demonstrar a extinção pelo resfriamento abaixo da temperatura mínima de combustão: com um arame de cobre de 4 mm de espessura aproximadamente é feita uma espiral com 7 ou 8 voltas de modo que a distância  entre duas espirais consecutivas seja de 4 mm. Abaixamos este espiral sobre a chama de uma vela e ela se apaga - não devido à falta de oxigênio, pois o mesmo pode passar através da espiral em quantidade suficiente, mas, sim, devido ao resfriamento abaixo da temperatura mínima de combustão, efetuado pelo cobre, que é um bom condutor de calor. Se aquecermos a espiral, o efeito da extinção foi devido ao resfriamento é não através de abafamento.

OXIGÊNIO 
O oxigênio é o elemento mais importante à vida. O ar contém aproximadamente 21% do volume, 23% em peso e água 89% em peso. A crosta tem aproximadamente 50% em peso de oxigênio em ligações químicas. O oxigênio é um dos elementos que mais facilmente se liga a outros elementos. Uma pequena alteração na concentração do oxigênio no ar teria profundas conseqüências na vida orgânica e técnica do ser humano.
O oxigênio em si mesmo não é combustível, porém sem ele nenhuma combustão é possível. É um gás inodoro, incolor e insípido, que pode ser obtido do ar (liquefação do ar) ou da água (decomposição elétrica da água). O oxigênio é utilizado em cilindros de pressão (150 atmosferas).

Como todos os fenômenos da combustão com oxigênio puro são grandemente acelerados, o emprego de oxigênio puro para as seguintes finalidades é perigoso:
a) Para melhoria do ar em recintos pequenos (tanque, poços, etc.)
b) Para a partida de motores de combustão
c) Em substituição ao ar comprimido. Ex.: para a pintura a revólver, para o esvaziamento por pressão de vasos contendo líquidos inflamáveis, para "soprar" pó, poeiras etc.
Devido à extraordinária capacidade de reação do oxigênio puro, o emprego de lubrificantes combustíveis (graxa, óleo) para a lubrificação de equipamentos de oxigênio apresenta grandes riscos e deve ser sempre evitado.

A PROPORÇÃO (CONCENTRAÇÃO) ENTRE MATERIAL COMBUSTÍVEL E OXIGÊNIO
Todos os fenômenos químicos seguem o "princípio das proporções constantes". Isto significa que a combinação de 2 ou mais produtos se faz somente segundo uma determinada proporção. Isto vale também para o fenômeno da combustão. Ex.: 2 litros na combustão total se combinam somente com 1 litro de oxigênio; portanto, na proporção de 2 por 1. Um excesso muito grande de um dos materiais impediria definitivamente a ignição e assim também a combustão.

FAIXA DE IGNIÇÃO E LIMITES DE IGNIÇÃO
Quanto mais próximo da proporção correta tanto mais rápida ocorre a combustão. De modo contrário, quanto mais nos afastamos da proporção correta tanto mais lenta se torna a combustão, até que se chega a um limite além do qual não se tem combustão. Esta faixa dentro da qual é possível a ignição e a combustão chamamos faixa de ignição e seus limites são chamados limites de ignição (limite inferior e superior, dados em relação à mínima concentração de combustível ainda inflamável).

Os limites de inflamabilidade são também chamados (incorretamente) de limites de explosividade.
Exemplos de faixa de inflamabilidade ( volume):
a) GASES
Acetileno
1,5 – 81%
Butano
1,5 - 8,5%
Propano
2,1 - 9,5%
Metano
5,0 - 15,0%
Hidrogênio
4,0 -75,6%
Gás de rua
5,0 - 35,0%

b) VAPORES DE LÍQUIDOS INFLAMÁVEIS
Acetona
2,5-13,0 %
Álcool (etílico)
3,5-15,0 %
Éter (etílico)
1,7-36,0 %
Gasolina
0,6-8,0 %
Benzol
1,2-8,0 %
Metanol (álcool metílico)
5,5-26,5%
Sulfureto de carbono
1,0-60,0%
Toluol
1,2-7,0%

Nos exemplos foi tratada a quantidade (concentração) de material combustível em relação ao ar. A mudança da concentração de oxigênio sempre produz um sensível aumento da velocidade de combustão e acarreta uma ampliação da faixa de inflamabilidade.
Praticamente interessa mais o valor inferior de concentração do oxigênio, que ainda permite uma combustão. Ela ainda ocorre, por exemplo, com:

Hidrogênio
a 5,0%
Benzol
a 11,2%
Propano
a 11,8%
Butano
a 12,1% 
Metano
a 12,1 %
Muitos materiais se apagam quando a concentração de oxigênio atinge 17. Ex.: cera.

PONTO DE FULGOR - PONTO DE COMBUSTÃO DE LÍQUIDOS INFLAMÁVEIS
A necessidade da proporção correta entre materiais combustíveis e oxigênio como condição necessária para a combustão é vista claramente no caso dos líquidos inflamáveis. Todo motorista,: sabe, por exemplo, que o motor não pega se a mistura ar-combustível não estiver correta.
 Não são propriamente os líquidos inflamáveis que queimam e sim seus vapores. A ignição e combustão não são possíveis antes de haver uma concentração suficiente de vapores sobre a superfície do líquido. Se tentarmos por exemplo, queimar petróleo à temperatura ambiente com um palito de fósforo não conseguiremos, pois a esta temperatura o petróleo não emana quantidade suficiente de vapores. Somente quando o mesmo é aquecido a 40°C é que os vapores são suficientes ou seja, quando atingido o ponto chamado "Ponto de Fulgor".
O ponto de fulgor de um líquido inflamável é a temperatura na qual há emanação suficiente de vapores que se inflamam submetidos a uma apropriada fonte de ignição
Com o ponto de fulgor é atingida uma concentração suficiente de vapores inflamáveis.
Esta concentração corresponde ao limite inferior de inflamabilidade.
Abaixo do ponto de fulgor não é possível a ignição e combustão. Portanto, somente existem riscos de incêndio e explosão quando o ponto de fulgor é alcançado. Segundo a norma para líquidos inflamáveis (norma alemã), os líquidos inflamáveis são divididos em 2 grupos a saber:

GRUPO A - líquidos que a 15° C não são solúveis ou muito pouco solúveis em água. Por exemplo: gasolina, benzol, sulfureto de carbono.
GRUPO B - líquidos que a 15° C são solúveis em água. Por exemplo, álcool, acetona. .

O grupo A é subdividido em três classes: 
Classe de risco
Líquidos com ponto de fulgor
A-I
Abaixo de 21°C
A-II
Acima de 21° C até 55°C
A-III
Acima de 55° C até 100°C
  
Líquidos inflamáveis com ponto de fulgor acima de 100" C não são enquadrados nas prescrições de segurança desta norma. Exemplos de pontos de fulgor:

Material
Ponto de Fulgor em oC
Acetaldeído
- 27
Acetona
- 19
Álcool (etílico)
12
Éter (dietílico)
-40
Asfalto
205
Gasolina
-40
Gasolina teste superior
21
Benzol puro
-11
Diesel superior
55
Glicerina
160
Glicol (etileno-)
111
Cânfora
66
Óleo de linhaça
224
Querosene
40 aprox.
Álcool metílico (metanol)
11
Naftalina
79
Óleo de oliva
225
Parafina
160
Piche
207
Óleo de rícino
229
Óleo lubrificante
165 aprox
Sulfureto de carbono
- 30
Solvente nafta
30 aprox.
Álcool desnaturado
16
Estearina
196
Alcatrão
90
Terebentina
35
Toluol
4
Xilol
25
Óleo hidráulico
260

A determinação do ponto de fulgor é feita através de aparelhos normalizados conforme prescrições das normas DIN 51 755, 51 758, 51584, 51 213 e 53 169.
No ponto de fulgor queima a pequena quantidade de vapor existente acima da superfície do líquido. A chama se apaga, pois a esta temperatura a emanação de vapores não é rápida suficientemente para permitir a combustão contínua. Para que tal aconteça é necessário que o líquido seja aquecido mais alguns graus até o ponto de combustão.
O ponto de combustão de um líquido inflamável é a temperatura no qual o líquido inicia a desprender tal quantidade de vapores inflamáveis que mesmo afastada a fonte de ignição eles continuam a queimar. (O ponto de combustão tem pouco interesse prático).

COMBUSTÕES RÁPIDAS: EXPLOSÃO BRANDA - EXPLOSÃO - DETONAÇÃO
Uma combustão é particularmente rápida quando existe a proporção correta entre material combustível e o oxigênio e não existem elementos inibidores (como nitrogênio) presentes.
A maior velocidade de combustão é obtida quando o material combustível finamente dividido está bem misturado com o oxigênio, como é, por exemplo, o caso de uma mistura de gás - oxigênio (emprego prático no maçarico de oxigênio - acetileno para alcançar altas temperaturas). Conforme a velocidade de combustão diferenciamos os seguintes processos:
1. Explosão branda - é uma explosão que ocorre com moderado desenvolvimento de pressão e pouco ruído. Ex.: mistura de gás ou vapor-ar nas proximidades do limite da ignição.
2. Explosão - no ponto de vista da prevenção de incêndios compreendemos como explosão uma oxidação extraordinariamente rápida de um único material ou uma mistura de vários materiais com o desenvolvimento rápido e intenso de calor e pressão (explosão-combustão). Ela é, na maioria das vezes, acompanhada de um clarão amarelo e de um forte estouro. Exemplos: gases, vapores, neblina ou pó em proporção correta com o ar.
3. Detonação - a detonação é uma explosão violentíssima. A ignição não é mais feita através da transferência de calor de uma pequena porção de materiais para a porção vizinha, mas sim já antecipada através do calor de compressão liberado na frente da onda de pressão da detonação. O processo ocorre com velocidade supersônica. Exemplos: gases ou vapores inflamáveis na proporção correta de mistura com o oxigênio puro, explosivos.

Estes três fenômenos podem também ser diferenciados pela ordem de grandeza da velocidade de ignição:  
Explosão branda: a velocidade é da ordem de cm/s
Explosão: a velocidade é  da ordem de m/s
Detonação: a velocidade é da ordem de km/s

Exemplos: explosão de mistura ar-vapor de gasolina um motor de combustão. 10 a 25 m/segundos.
Explosão de pólvora: aproximadamente 300 m/s.
Detonação de uma mistura acetileno-oxigênio, 24 km/s.
Detonação de explosivos (Trotil, T.N.T.), 6,7 km/s.

Na explosão de uma mistura de gás, vapor, neblina ou pó com ar, as pressões alcançam uma pressão máxima de 7 a 10 atmosferas. Estes valores são baixos se comparados com a pressão gerada pela detonação de explosivos onde os valores chegam 150.000 atm. São, porém, suficientes para destruir totalmente uma edificação. Uma pressão de 1,7 atm já é suficiente para tal e até mesmo uma pressão de 0,35 atm danifica a edificação de tal modo que dificilmente ela poderá ser reconstruída. A 0,1 atm já são arrancadas vidraças e portas.
A par da explosão química, existe o que chamamos de explosão física, como por exemplo: o rompimento de um vaso sob pressão.

TEMPERATURA DE IGNIÇÃO
A combustão é iniciada pelo fenômeno da ignição. O começo da ignição se faz notar com o surgimento de sinais de fogo.

Os primeiros sinais de fogo podem apresentar-se, dependendo do tipo e propriedades da combustão, como um queimar sem chamas (brasas) ou como uma inflamação (chamas). A ignição ocorre quando um material combustível, preenchidas as condições necessárias (mistura com oxigênio na proporção correta, ausência de material inibidor) é aquecido a uma determinada temperatura mínima.

A temperatura mínima em que o material se inflama nas condições normais é conhecida como temperatura de ignição. E CONSIDERADA COMO TEMPERATURA DE IGNIÇÃO de um material combustível a mínima temperatura na qual uma mistura de oxigênio e na proporção correta, após curto espaço de tempo, ocorrem sinais de fogo. Segundo a norma alemã DIN 51.794, no máximo 5 minutos. (Obs. Segundo a norma brasileira, Temperatura de Ignição é a temperatura mínima, a partir da qual a mistura inflamável prossegue em combustão independente de adição de calor externo).

A temperatura de ignição pode praticamente ser determinada somente indiretamente, através de uma superfície aquecida em contato com o material. Não é uma constante do material, mas somente um valor aproximado que conforme as circunstâncias do teste (pressão, tempo de duração, tipo de pressão etc.) pode variar sensivelmente. Por isso mesmo não há sentido em se ter temperatura de ignição com precisão maior de 5° C.
 O conceito de "ponto de ignição" ainda empregado em lugar de temperatura de ignição, devido às possibilidades de inexatidão de tais fatores e valores errados, deve ser evitado, além do que não é conveniente se utilizar dois conceitos para uma mesma coisa.
Apesar da natural imperfeição na exatidão dos valores das temperaturas de ignição, elas têm valor prático como base para julgamento do comportamento de diversos materiais combustíveis a altas temperaturas e para determinar as correspondentes medidas de proteção.

Exemplos de temperatura de ignição (no ar):

Gases
Temperatura de Ignição em ° C

Materiais sólidos
Temperatura de Ignição em ° C

Acetileno
305
Pinheiro
280
Amoníaco
630
Faia
295
Butano
400
Carvalho
340
Monóxido de carbono
605
Jornal
185
Metano
650
Seda
260
Propano
460
Sulfite
360
Gás de rua
560
Carvão de madeira
140-200
Hidrogênio
560
Linhita
230-240
Vapores
000
Hulha
350
Acetaldeído
140
Antracito
480
Acetona
540
Coque de gás
450-600
Éter
170
Coque metalúrgico
600-750
Álcool (etílico)
425
Grafite
700-850
Benzol puro
555
Algodão
320
Oleo diesel
230/350
Algodão em rama
450
Glicerina
400
Tabaco
175
Álcool metílico
455
Fósforo vermelho
260
Gasolina comum
220
Fósforo branco (amarelo) auto-inflamável
30
Gasolina teste
240
Enxofre
215
Benzol puro
555
Algodão pólvora
185
Oleo combustível
250
Dinamite
180
Cânfora
460
Nitroglicerina
160
Óleo de linhaça
440

Metanol
455

Naftalina
540

Óleo de oliva
440

Parafina
250

Óleo colza
445

Óleo de rícino
450

Sulfureto de carbureto
102

Solvente de nafta
500

Estearina
395

Alcatrão
600

Toluol
535

Xilol
420


O FENÔMENO DA IGNIÇÃO
Ao se aumentar a temperatura de um material combustível há um aumento correspondente na sua velocidade de oxidação (Regra de Van't Hoffs). A oxidação à temperatura normal, com um aumento de temperatura, tem sempre um correspondente aumento de velocidade até alcançar a temperatura de ignição, onde ela continua com sinais de fogo subitamente surgidos, na forma de combustão. Esta transição é chamada de ignição.
A ignição pode ser causada por:
a) Fornecimento externo de energia - ignição externa (a maioria dos casos de combustão).
b) Fornecimento de energia na forma de calor da própria oxidação de material combustível – auto-ignição.

ANDAMENTO NORMAL DE UMA AUTO-IGNIÇÃO
A auto-ignição só pode ocorrer se, além das exigências normais para a combustão, forem preenchidas ainda duas condições:
1. O material combustível já deve se oxidar sensivelmente à temperatura ambiente.
2. O calor resultante da oxidação do material não deve ser bem dissipado.

Com estes pressupostos, a auto‑ignição tem o seguinte decurso:
O material combustível já à temperatura ambiente se combina em grandes proporções com o oxigênio. Daí se libera calor. A geração de calor vai produzir um aumento de temperatura. O aumento de temperatura conduz a um forte aumento de velocidade de oxidação. Para cada 10° C, a velocidade de oxidação aumenta do dobro até o triplo (Regra de Van't Hoffs), de modo que para 100° C há um aumento de 1.000 vezes e para 200° C um aumento de 1 milhão. Com o aumento da oxidação há um correspondente aumento na geração de calor, que, por sua vez, conduz a um aumento de temperatura mais rápido. Daí a velocidade de oxidação é mais acelerada até que a produção de calor aumenta a temperatura até a temperatura de ignição. Aí ocorre a ignição, nesse caso a auto‑ignição.

Todos os fatores que aumentam a velocidade de oxidação favorecem a autoignição (por exemplo: alta temperatura e alta pressão, alta concentração de oxigênio, influências catalizadoras, umidades, etc.).
Para auto‑ignição se prestam, particularmente, os seguintes materiais: fósforo branco ou amarelo, depósitos de linhita (acúmulo de calor), tecidos embebidos com óleo vegetal ou animal, feno fresco em grandes montes.
Por último, a auto‑ignição pode ser iniciada pela atividade de bactérias e sua correspondente produção de calor. Bactérias conhecidas como "termófilas" (amigas de calor) podem produzir temperaturas de até 70° C, quando então elas mesmo morrem. A partir desta temperatura ocorre já uma sensível oxidação da matéria vegetal, de modo que um correspondente acúmulo forçado de calor conduz a uma autoignição.

O óleo embebido em tecidos tem uma grande superfície devido à sua divisão nos fios. Esta grande superfície de contato com o oxigênio permite grande oxidação em pequeno espaço. Ao mesmo tempo, os tecidos amontoados permitem grande acúmulo de calor.
A auto‑ignição pode ser evitada pela dissipação de calor acumulado. Os materiais sujeitos ao fenômeno não devem ser armazenados em pilhas altas e compactas onde o calor produzido dificilmente pode ser dissipado.

O CALOR
Conceitos de calor e temperatura têm significados diferentes e não podem ser confundidos.
O calor é uma forma de energia.
Com a temperatura assinalamos o estado de energia de um material.
A medida de calor é a caloria (cal.) e o  quilocaloria (Kcal.), sendo que 1 Kcal é igual a 1.000 Cal.
Uma quilocaloria é a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 kg de água de 1 ° C (precisamente de 14,5 a 15,5º C).
A medida de temperatura é o grau Celsius (centésima parte da escala termométrica da distância entre ponto de congelamento e de evaporação de água a 760 Tor).

OS EFEITOS FÍSICOS DO CALOR
Dilatação
Todos os materiais sólidos, líquidos ou gasosos se dilatam com o aquecimento e se contraem com o resfriamento. Uma exceção ocorre com a água e somente entre 0o C a 40º  C a água se contrai, de modo que a 40º  C ela tem uma densidade maior.

Exemplos de dilatação:
Materiais sólidos: uma barra de aço de 1 em de comprimento se alonga a 700ºC aproximadamente 10 cm (riscos de desabamentos).
Materiais líquidos: 1 litro de água se dilata 43 cm ' ao passar de 40º C a 100º C (4,3%).
Materiais gasosos: cada gás duplica de volume com o aumento de temperatura de 0 a 273ºC e triplica a 546ºC e assim por diante.
O aumento de volume dos gases é a causa nas explosões físicas. Se um gás for aquecido num recinto fechado, de modo que não possa se expandir, a pressão aumentará correspondentemente. Em um cilindro de oxigênio com 150 atm a pressão aumentará até 300 atm com um aquecimento até 300ºC e a 600º C a pressão aumentará até 450 atm (grande risco de explosão).

Num aquecimento por desigual os locais aquecidos se dilatam mais que os outros, O material ficará, em conseqüência, com tensões internas. Daí, rompem-se alguns materiais (por exemplo: vidro, granito) devido a um aquecimento desigual ou um rápido resfriamento desigual (risco de desabamento de escada de granito).

Mudança de estado
Com aquecimento, a maioria dos materiais sólidos se transforma no estado líquido (ponto de fusão) e posteriormente no estado gasoso (ponto de ebulição). Para cada mudança de estado é necessária uma determinada quantidade de calor.
Para 1 kg de gelo a 0o C se transformar em água a 0o C são necessários 80 Kcal. Para transformar 1 kg de água a 100º C são necessárias 539 Kcal.

Modificação da resistência
Com aquecimento altera-se a resistência dos corpos sólidos (resistência a tração, compressão, elasticidade). Esta alteração é de grande significado no julgamento do comportamento dos materiais expostos ao fogo.
A capacidade de carga de uma estrutura de aço é de difícil análise num caso de incêndio, pois, não pode se dizer que temperatura ela já atingiu. Deve-se pois contar com o risco de que ela possa desabar.

Transmissão de calor
Na pesquisa de uma causa de incêndio é importante saber de que forma o calor se transmite para o material combustível a fim de se reconstruir o fenômeno da ignição. Existem três formas diferentes de transmissão de calor.
a) Condução: ela ocorre num material ou de um material para outro através do contato direto (por exemplo: ferro elétrico, ferro de soldar).
b) Radiação: ela passa até através de um recinto sem ar (sol). O calor irradiante pode cobrir grandes distâncias. Nos grandes incêndios já foram observadas ignições devido ao calor irradiante - mesmo contra a direção do vento - à distância de 40 m. O calor irradiado aumenta muito com o aumento de temperatura do corpo (com a 4ª  potência da temperatura absoluta, segundo a regra de Stepan‑Boltz Man), a intensidade de irradiação diminui com o aumento da distância. Assim, se a distância aumenta para o dobro o calor irradiante cai para 1/4, se a distância aumenta o triplo, cai para 1/9 e assim por diante.
c) Convecção: ela está ligada com o fluxo de um material líquido ou gasoso. Líquido e gases aumentam de volume com o aquecimento e desse modo tornam-se mais leves que nos locais frios. Daí, por exemplo, num aquecedor o ar quente sobe e o ar frio flui para este local. Assim, surge no interior de um recinto uma corrente de ar que transmite calor. Não é a energia que se desloca, mas sim o próprio meio que a conduz consigo.

Acúmulo de calor
Para iniciar uma combustão, isto é, para aquecer um material à sua temperatura de ignição, deve ser fornecida determinada quantidade de calor (ignição externa) ou através de uma oxidação do material (auto-ignição). Com isto, o fornecimento ou a produção de calor devem ultrapassar em muito as perdas de calor para o meio ambiente; caso contrário não haverá um aumento de temperatura para uma ignição. O material combustível deve,  pois estar sujeito a um acúmulo de calor.

DIZEMOS QUE HÁ ACÚMULO DE CALOR QUANDO NUM LOCAL EXISTE FORNECIMENTO OU PRODUÇÃO DE CALOR MAIOR QUE A UTILIZAÇÃO OU DISSIPAÇÃO.

Um acúmulo de calor tem como consequência  um aumento de temperatura.
Com um aumento de temperatura, segundo a regra de Van't Hoffs, aumenta sensivelmente a velocidade de reação; deve a velocidade do fenômeno da combustão aumentar enquanto existir um acúmulo de calor.
 Se a combustão é acelerada, mais rapidamente é liberado o calor. Com o aumento de temperatura aumentam também grandemente as perdas, de modo que se estabelece uma espécie de equilíbrio onde, ao mesmo tempo, o calor é produzido e é utilizado e dissipado. Neste estado ocorre a combustão com velocidade e temperatura praticamente constante.
 Se, porém, o calor liberado pela combustão for consumido ou dissipado pelo meio ambiente, ao invés de se acumular, então o fenômeno da combustão não pode continuar por si só, devido ao próprio calor gerado. Este é o caso, por exemplo, dos materiais dificilmente inflamáveis. Nestes, o calor gerado não é suficiente para simultaneamente cobrir o consumo e as perdas. Em conseqüência, com a retirada da fonte de ignição, a temperatura de combustão cai abaixo de um valor mínimo onde a combustão termina por si mesmo.
A interrupção do fenômeno da combustão através da eliminação do acúmulo de calor é feita na técnica de extinção através do resfriamento. Se for possível retirar calor na zona de combustão mais rapidamente do que ocorre seu fornecimento então a combustão deve cessar.
Como o acúmulo de calor tem um papel importante no surgimento ou alastramento de incêndios, ele pode ser prevenido na execução de instalações ou equipamentos de calor, bem como também deve ser dada atenção especial às suas vizinhanças, de modo que nenhum material combustível aí existente possa vir a sofrer acúmulo de calor.

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posted by ACCA@3:00 AM

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