ASPECTOS BÁSICOS DO FUNCIONAMENTO DE SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO POR AGENTES EXTINTORES GASOSOS

As instalações fixas de proteção contra incêndio por gases possuem um modo de funcionamento relativamente simples, contudo os sistemas de ação automática requerem a instalação de detectores automáticos de incêndio e um modo de gestão da informação relativa à detecção e à extinção.

O painel de controle do sistema permite gerenciar alarmes falsos e programar um lapso de tempo entre a recepção do sinal dos detectores de incêndio e a ordem de abertura da válvula de descarga do gás no espaço protegido, para permitir a saída segura das pessoas, quando existe perigo aos ocupantes, por exemplo em instalações de dióxido de carbono.

Quando inexiste ocupação ou quando se trata de um gás inofensivo, a ação do sistema de extinção é geralmente imediata. O sistemas de atuação manual não apresentam esta complicação e dispensam os detectores deincêndio, mas introduzem uma componente de decisão humana, o que em alguns casos se pode traduzir numa desvantagem considerável.
Existem dois tipos principais de sistemas de supressão de incêndio fixos por meio de agentes extintores gasosos, quanto ao seu modo de aplicação: sistemas de inundação total e os sistemas de aplicação local.

Os primeiros geralmente destinam-se à proteção de espaços confinados, como por exemplo, salas técnicas ou salas de computadores. Nesse caso o  agente extintor gasoso é descarregado no espaço confinado em determinada quantidade, de modo a obter-se uma concentração de gás extintor relativamente uniforme nesse espaço.

• Os sistemas de aplicação local, por outro lado, aplicam o agente extintor diretamente sobre o objeto ou equipamento em chamas, numa concentração suficientemente elevada para extinguir o incêndio num espaço aberto.
  Os sistemas de extinção fixos destinam-se à proteção de riscos tais como:
• Objetos de valor inestimável (obras de arte etc.);
• Equipamentos ou objetos com alto valor agregado e sensíveis ao uso dos agentes extintores convencionais (máquinas automatizadas em linhas de produção, CPD, centrais de sensoriamento remoto, centrais de telecomunicações etc.);
• Locais onde haja necessidade de isolamento do meio externo (laboratórios onde se armazenam agentes patológicos, produtos radioativos etc.);
• Sala de computadores;
• Salas de comando;
• Arquivos e museus;
• Centrais Telefônicas;
• Salas de equipamento eletrônico;
• Depósitos de Artigos Valiosos;
• Equipamento industrial crítico;
• Aeronaves e embarcações;
• Centrais de processamento de dados;
• Turbinas e geradores de centrais elétricas;
• Instalações onde a água não pode ser utilizada como agente extintor;
• Fitotecas;
• Laboratórios;
• Bibliotecas;
• Tomografia e ressonância magnética.

HALON

Em áreas com ocupação humana, foi empregado, no passado, hidrocarbonetos halogenados ou halons, tais como o Halon 1301. Este agente extintor, muito eficiente, podia debelar a maioria dos incêndios com apenas 3,5 % de concentração em volume, constituindo assim, portanto uma boa solução técnica que não colocava em perigo a saúde dos ocupantes do ambiente protegido. Possuindo característica relativamente não tóxica a concentrações inferiores a 7% de volume no ar, os ocupantes da edificação poderiam realizar a saída segura de uma área protegida, mesmo após o acionamento do sistemade proteção.

Na década de oitenta do século XX, em virtude da sua comprovada eficiência na extinção de incêndios e preço acessível o halon substituiu amplamente a outros agentes extintores como por exemplo o dióxido de carbono (CO2). Ainda na década de oitenta, porém, após a descoberta dos efeitos nocivos dos produtos halogenados sobre a camada do ozônio, o uso de halons começou a ser limitada, sendo por fim banida e proibida, por ocasião do processo iniciado pelo Protocolo de Montreal de 1987, sobre as substâncias
que destroem a camada de ozônio.

Este documento internacional estabeleceu diretrizes para a abolição paulatina dos produtos ou substâncias com efeito destrutivo sobre a camada de ozônio. Atualmente a utilização do halon é proibida. Com a exclusão do halon despertou-se na comunidade centífica, especialmente nos especialistas ligados à Engenharia de Incêndio, o desafio relativo à pesquisa de agentes extintores gasosos alternativos, eficientes, seguros, sem efeitos adversos para o ambiente, e a baixo custo. O Halon 1301 foi, durante cerca de 50 anos o agente extintor por excelência, quer em sistemas de inundação total, quer em sistemas de aplicação local.

Os halons são compostos gasosos constituídos por hidrocarbonetos (base etano ou metano) em que um ou mais átomos de hidrogênio foram substituídos por átomos de elementos da série dos halógenos (flúor, cloro, bromo ou iodo). Esta substituição confere a muitos dos gases assim obtidos propriedades de não-inflamabilidade e de extinção de chamas. O Halon 1301 em particular oferecia uma eficiência de extinção de fogos quase ótima e uma toxicidade reduzida. Em termos de propriedades gerais apresentava grandes vantagens:

– Menor poder corrosivo.
– Gás relativamente não tóxico, especialmente indicado para fogos em espaços ocupados na presença de líquidos inflamáveis e combustíveis, em sistemas elétricos e eletrônicos, tais como computadores e equipamento de comando de instalações industriais.

– Não condutor de corrente elétrica: podia ser usado sobre equipamentos elétricos sob tensão, até cerca de 35.000 V.
– Estável até uma temperatura de 480ºC e inerte na presença dos materiais e equipamentos mais comuns, com exceção de alguns plásticos celulósicos (aliás, esta propriedade está na origem da preservação dos corpos dos extintores de halon contra os efeitos da deterioração).
– Não deixava resíduos após a sua utilização, desde que esta fosse rápida, sendo por isso apropriado para locais sensíveis ao aspecto da contaminação.

– Não produzia choque térmico durante a utilização, tal como acontece com o dióxido de carbono, e portanto não requeria treino especial ou cuidados adicionais relativamente ao risco de queimaduras por parte do utilizador. Os gases halons não deixam resíduos corrosivos ou abrasivos, possuem baixa condutividade elétrica, são mais densos que o ar (aprox. 5 vezes), são inodoros, incolores e se liquefazem sob pressão.

AGENTES LIMPOS

A partir do Protocolo de Montreal de 1987, várias companhias químicas desenvolveram agentes extintores capazes de substituir o Halon 1211 e Halon 1301.

Diversos programas foram implementados a fim de identificar e avaliar as possíveis alternativas de produtos que substituíssem os produtos banidos. O programa de maior destaque foi o SNAP (Significant New Alternative Polices) criado pela EPA (Environmental Protection Agency), agência de proteção ambiental dos Estados Unidos, que analisou uma série de candidatos sob os mais diversos critérios e criou uma lista de produtos considerados aceitáveis sob determinada ótica enquanto que, de modo paralelo, porém coordenado, a NFPA (National Fire Protection Association) elaborava uma norma técnica específica para os novos agentes – a norma NFPA-2001, aprovada em 1994. Os projetos e instalações de sistemas de combate a incêndios utilizando-se gases limpos, substitutos do Halon 1301, são realizados com base na norma NFPA 2001 da National Fire Protection Association.

Segue abaixo alguns conceitos importantes constantes na citada norma:
– ODP (Ozone Depletion Potential):
É a capacidade de uma determinada substância possui de provocar danos à camada de ozônio.
– NOAEL (No Observed Adverse Effects Level):
É a maior concentração de um determinado agente, em que não se observa nenhuma reação, efeito adverso ou sintoma em seres humanos submetidos a essa atmosfera.
– LOAEL (Lowest Observed Adverse Effects Level):
É a menor concentração de um determinado agente, na qual pode se observar qualquer reação, efeito adverso ou sintoma em seres humanos submetidos a essa atmosfera.
Na Tabela 03 apresentam-se os valores de NOAEL e LOAEL dos diversos agentes limpos aprovados pela NFPA 2001. Cabe ressaltar, que para proteção de ambientes habitados a máxima concentração do agente permitida é o valor do NOAEL e o tempo máximo de permanência no local é de 5 minutos.

GASES INERTES

Os gases inertes têm como princípio para extinção de incêndios a redução da concentração de oxigênio presente no ar para até 12% em volume, que segundo a norma, é a mínima concentração de O2 sem riscos para a respiração humana. Os gases inertes são compostos basicamente por uma composição de argônio, Hélio, Dióxido de Carbono e nitrogênio, e são comercializados pelos produtos Argonite, Argon e Inergen. Este tipo de solução tem sido empregada com maior freqüência em sistemas fixos para proteção contra incêndios desde a proibição do halon.

Contudo, a sua eficiência é relativamente baixa pelo que geralmente são necessárias grandes quantidades de gás para proteção de espaços relativamente pequenos, que devem ser estanques para não permitir a dispersão do agente extintor para o exterior.
Por outro lado o custo destes sistemas é relativamente mais baixo que outros, como por exemplo os produtos halogenados.

GASES ATIVOS

O princípio de funcionamento dos gases ativos não é a redução de oxigênio como nos gases inertes, mas atua na retirada da energia térmica que alimenta o fogo e no controle da reação em cadeia do processo de combustão. Os agentes ativos são formados por diversos compostos químicos que não tiveram seu uso restrito pelo Protocolo de Montreal (1987) e comercializados pelos produtos FM-200, FE-227, Novec, entre outros. São misturas de elementos químicos, não-asfixiantes, que extinguem incêndios por meio da inibição da reação química entre combustível e comburente, além de sua ação resfriadora no incêndio.

FM 200 (HFC-227)

O HFC-227 é um gás cuja composição química é CF3CHFCF3 (heptafluoropropano), o qual, em condições normais, se comporta como um gás incolor, inodoro, não condutor de eletricidade e que não deixa resíduos. Por não danificar a camada de ozônio é considerado um agente limpo e por isso foi aprovado pelo Departamento de Proteção Ambiental/EPA (Entidade dos Estados Unidos para proteção do meio-ambiente). O HFC-227 é considerado substituto ao Halon 1301 e 1211, para fins de extinção de incêndio.

Conhecido pelo nome comercial FM-200 ou FE-227, o HFC-227 é usado na extinção de incêndios por ação físico-química. No princípio ocorre ação de resfriamento da chama em nível molecular. O HFC-227, por agir como excelente condutor térmico, atua removendo a energia térmica do incêndio, impossibilitando a sustentabilidade das reações de combustão.

Simultaneamente, a ação química do HFC-227, por meio dos radicais livres age sobre o fogo, inibindo, a reação em cadeia entre combustível, comburente e calor, interrompendo a combustão. Após a descarga do gás não há alteração significativa da concentração de oxigênio no ambiente, ou seja, desde que sejam atendidos os índices de concentração especificados na NFPA 2001, o HFC-227 não provoca asfixia .

Em virtude de tal característica, o HFC-227 pode ser aplicado em ambientes habitados por pessoas. Nos Estados Unidos, são aceitas concentrações de até 9% do volume normalmente ocupado, e de até 10,5% do volume para espaços normalmente não ocupados.

Apesar da possibilidade de se respirar em ambiente protegido pelo HFC- 227, a NFPA-2001 recomenda a não haja exposição ao gás, tal fato se deve porque em contato do gás com o fogo, há produção de subprodutos perigosos como o ácido fluorídrico. Por essa razão, a aplicação do gás para extinção de incêndio deve durar no máximo, 10 segundos. De qualquer forma, a presença de pessoas no local durante a descarga deve ser evitada.

DIÓXIDO DE CARBONO – CO2

O dióxido de carbono é um gás inerte e trata-se de um único gás, e não de uma mistura de gases. É o sistema de proteção por gases mais conhecido e que possui maior disponibilidade no Brasil. Ele ocupa uma categoria independente na classificação dos agentes extintores gasosos. O CO2 é mais pesado que o ar e atua na inibição da combustão, sobretudo por substituição do oxigênio (mas também parcialmente por resfriamento). Como se trata de um gás inerte, não deixa resíduos após aplicação, o que se revela bastante
conveniente para proteção de equipamentos eletro-eletrônicos.

No entanto, o Dióxido de Carbono pode ocasionar asfixia às pessoas que se encontram na área protegida. Tal fato requer que algumas medidas de segurança sejam adotadas, em locais protegidos por sistema de CO2 e haja ocupação humana. Os sistemas de proteção automáticos são geralmente dotados de temporizadores, a fim de permitir o abandono do ambiente antes da descarga do agente extintor.

É recomendado o emprego de CO2 em locais onde se faz necessário um agente extintor, com uma alta resistência dielétrica e que não deixe resíduo. É normalmente instalado sistema de proteção por CO2, em áreas onde haja risco de incêndio em equipamentos energizados – casa de bombas, casa de máquinas, central de processamento de dados, transformadores, geradores de energia elétrica, laminadores, máquinas gráficas, tanques de óleo, dutos, armazenamento de líquidos inflamáveis dentre outros.

O CO2 é um gás não tóxico, inodoro, não condutor eletricidade (baixas e médias tensões e, não deixa resíduos corrosivos). Sua forma de extinção se dá pela redução do nível de oxigênio do ambiente protegido, em função do aumento de sua concentração, para valores abaixo de 14%, impossibilitando a respiração humana. O CO2 ao ser descarregado na atmosfera aumenta o seu volume em 450 vezes, e expulsa o ar existente no ambiente. A instalação de sistemas fixos de CO2 deve atender ao disposto na NBR12232/1992 e NFPA nº 12.

TIPOS DE SISTEMAS – CO2 BAIXA PRESSÃO

Normalmente é armazenado em tanque de aço, dotado de sistema de resfriamento, com capacidade para as necessidades da área protegida, mantido à pressão de 300 psi (aprox. 20,4 atm.) a 18°C. Possui válvula regulada por temporizador, de forma a fornecer a quantidade de CO2 correspondente ao volume do local protegido. Normalmente é utilizado para quantidades de CO2 acima de 4.000 kg até 30.000 kg.

– CO2 ALTA PRESSÃO

São utilizados normalmente cilindros com capacidade até 45 Kg de CO2, para armazenar o gás, à pressão de 850 psi (57,8 atm), a 21 °.

Com relação ao método de aplicação, existem duas modalidades:

– CO2 APLICAÇÃO LOCAL

O agente extintor é aplicado somente no equipamento a ser protegido. O tempo de descarga deverá ser no máximo 30 segundos. Para o cálculo de quantidade de CO2 no caso de local com três dimensões, emprega-se o método do volume, conforme a tabela 05.

– INUNDAÇÃO TOTAL

Este modo é empregado quando é possível confinar o risco dentro de um volume definido, como dutos de cozinha, túnel de cabos, geradores, salas elétricas, cubículos elétricos, depósito de combustíveis, etc.

Tempo de descarga entre 1 a 7 minutos, com pelo menos 30% em 2 minutos. Nesse caso, aplicam-se concentrações que variam de 34% (gasolina, querosene) até 74% (hidrogênio).

ASPECTOS IMPORTANTES A SEREM VERIFICADOS EM SISTEMA DE PROTEÇÃO POR GASES

1. Tipo de sistema fixo instalado;
2. Informar qual (is) norma(s) foi adotada para dimensionamento do sistema;
3. Tipo de agente extintor empregado;
4. Anotação de Responsabilidade Técnica do responsável pelo sistema, com discriminação dos sistemas projetados;
5. Forma de acionamento (manual ou automático). Se automático, indicar em
   prancha a localização do ponto de acionamento alternativo do sistema;
6. Indicar a localização em projeto do ponto de desativação do sistema;
7. Indicar em planta a localização da central de alarme e baterias do sistema de detecção utilizado no acionamento do sistema preventivo fixo;
8. Indicar em planta os pontos de detecção de incêndio, bem como o tipo de detecção empregada;
9. Indicar em planta a localização do(s) cilindro(s) do sistema fixo;
10. Presença de sistema de alerta (placas de sinalização) para informar aos ocupantes os riscos a que estão expostos, nos ambientes protegidos pelosgases, bem como, a indicação das rotas de saídas para abandono seguro da edificação;
11. Sistema que garanta tempo de retardo, com alarme, para liberação dos gases para extinção do incêndio, a fim de que os ocupantes possam deixar o recinto com segurança;
12. Laudos técnicos do agente extintor que declare a não toxidade à saúde humana e a não agressividade ao meio ambiente, na concentração de projeto.
13. Laudos dos cilindros, agentes extintores (eficiência) e equipamentos aprovados por entidade reconhecida nacionalmente;
14. Apresentar especificações do agente utilizado, como NOAEL (Nível onde não se observa efeitos adversos), LOAEL (nível mais baixo onde se observam efeitos adversos), concentração de projeto em percentagem e em volume, volume total armazenado nos cilindros e outras, conforme seja necessário.
15. Verificar se há possibilidade do gás migrar para outro ambiente;
16. Proibida a instalação de gases diferentes para proteger o mesmo ambiente;
17. Deve haver controle manual para operação do sistema e este deve estar acessível.

A presença de proteção por gases não exclui a proteção por demais sistemas de proteção contra incêndio. Salvo situações especiais, onde não se possa usar água e com anuência do Corpo de Bombeiros.