Incêndio - Fire

Para outros usos, veja Fogo (desambiguação) e Fogo (desambiguação) .

Uma lareira ao ar livre
A ignição e extinção de uma pilha de aparas de madeira
Os mapas de incêndio mostram os locais de queimadas ativas em todo o mundo mensalmente, com base em observações do espectrorradiômetro de imagem de resolução moderada (MODIS) no satélite Terra da NASA . As cores são baseadas na contagem do número (não do tamanho) de incêndios observados em uma área de 1.000 quilômetros quadrados. Pixels brancos mostram o ponto mais alto da contagem - até 100 incêndios em uma área de 1.000 quilômetros quadrados por dia. Pixels amarelos mostram até 10 incêndios, laranja mostra até cinco incêndios e áreas vermelhas mostram apenas um incêndio por dia.
Fogo de um churrasco de véspera de ano novo .
Queima de carvão.

O fogo é a rápida oxidação de um material (o combustível ) no processo químico exotérmico de combustão , liberando calor , luz e vários produtos de reação . O fogo é quente porque a conversão da ligação dupla fraca do oxigênio molecular, O 2 , nas ligações mais fortes dos produtos da combustão, dióxido de carbono e água, libera energia (418 kJ por 32 g de O 2 ); as energias de ligação do combustível desempenham apenas um papel menor aqui. Em um determinado ponto da reação de combustão, denominado ponto de ignição, as chamas são produzidas. A chama é a parte visível do fogo. As chamas consistem principalmente de dióxido de carbono, vapor de água, oxigênio e nitrogênio. Se estiverem quentes o suficiente, os gases podem se ionizar para produzir plasma . Dependendo das substâncias acesas e de quaisquer impurezas externas, a cor da chama e a intensidade do fogo serão diferentes.

O fogo em sua forma mais comum pode resultar em conflagração , que tem o potencial de causar danos físicos por meio da queima . O fogo é um processo importante que afeta os sistemas ecológicos em todo o mundo. Os efeitos positivos do fogo incluem estimular o crescimento e manter vários sistemas ecológicos. Seus efeitos negativos incluem risco à vida e à propriedade, poluição atmosférica e contaminação da água. Se o fogo remover a vegetação protetora , chuvas fortes podem levar a um aumento na erosão do solo pela água . Além disso, quando a vegetação é queimada, o nitrogênio que contém é liberado na atmosfera, ao contrário de elementos como o potássio e o fósforo, que permanecem nas cinzas e são rapidamente reciclados no solo. Essa perda de nitrogênio causada por um incêndio produz uma redução de longo prazo na fertilidade do solo, mas essa fecundidade pode ser potencialmente recuperada, pois o nitrogênio molecular na atmosfera é " fixado " e convertido em amônia por fenômenos naturais como raios e por plantas leguminosas que são "fixadoras de nitrogênio", como o trevo , as ervilhas e os feijões verdes .

O fogo tem sido usado por humanos em rituais , na agricultura para limpar a terra, para cozinhar, gerar calor e luz, para sinalização, propulsão, fundição , forjamento , incineração de resíduos, cremação e como uma arma ou modo de destruição.

Propriedades físicas

Química

Artigo principal: Combustão
O tetraedro de fogo

Os incêndios começam quando um material inflamável ou combustível, em combinação com uma quantidade suficiente de um oxidante , como gás oxigênio ou outro composto rico em oxigênio (embora existam oxidantes não oxigenados), é exposto a uma fonte de calor ou temperatura ambiente acima do ponto de fulgor para a mistura combustível / oxidante e é capaz de sustentar uma taxa de oxidação rápida que produz uma reação em cadeia . Isso é comumente chamado de tetraedro de fogo . O fogo não pode existir sem todos esses elementos no lugar e nas proporções corretas. Por exemplo, um líquido inflamável começará a queimar somente se o combustível e o oxigênio estiverem nas proporções corretas. Algumas misturas combustível-oxigênio podem exigir um catalisador , uma substância que não é consumida, quando adicionada, em qualquer reação química durante a combustão, mas que permite que os reagentes entrem em combustão mais rapidamente.

Uma vez aceso, uma reação em cadeia deve ocorrer em que o fogo pode sustentar seu próprio calor pela liberação posterior de energia térmica no processo de combustão e pode se propagar, desde que haja um suprimento contínuo de um oxidante e combustível.

Se o oxidante é o oxigênio do ar circundante, a presença de uma força de gravidade , ou de alguma força semelhante causada pela aceleração, é necessária para produzir a convecção , que remove os produtos da combustão e traz um suprimento de oxigênio para o fogo. Sem gravidade, um incêndio envolve-se rapidamente com seus próprios produtos de combustão e gases não oxidantes do ar, que excluem o oxigênio e extinguem o fogo. Por causa disso, o risco de incêndio em uma espaçonave é pequeno quando ela está parando em vôo inercial. Isso não se aplica se o oxigênio for fornecido ao fogo por algum processo diferente da convecção térmica.

O fogo pode ser extinto removendo qualquer um dos elementos do tetraedro do fogo. Considere uma chama de gás natural, como a de um queimador de fogão. O incêndio pode ser extinto por qualquer um dos seguintes:

  • desligar o suprimento de gás, que retira a fonte de combustível;
  • cobrir a chama completamente, o que abafa a chama, pois a combustão usa o oxidante disponível (o oxigênio do ar) e o desloca da área ao redor da chama com CO 2 ;
  • aplicação de água, que remove o calor do fogo mais rápido do que o fogo pode produzi-lo (da mesma forma, soprar forte em uma chama irá deslocar o calor do gás atualmente em chamas de sua fonte de combustível, para o mesmo fim), ou
  • aplicação de um retardador químico como o Halon à chama, que retarda a própria reação química até que a taxa de combustão seja muito lenta para manter a reação em cadeia.

Em contraste, o fogo é intensificado pelo aumento da taxa geral de combustão. Os métodos para fazer isso incluem equilibrar a entrada de combustível e oxidante em proporções estequiométricas , aumentar a entrada de combustível e oxidante nesta mistura equilibrada, aumentar a temperatura ambiente para que o calor do próprio fogo seja mais capaz de sustentar a combustão ou fornecer um catalisador, meio reagente no qual o combustível e o oxidante podem reagir mais prontamente.

Chama

Artigo principal: Flame
Veja também: Teste de chama
A vela de chama
Experimento Northwest Crown Fire, Canadá
Foto de um incêndio tirada com 1/4000 de segunda exposição
O fogo é afetado pela gravidade. Esquerda: Chama na Terra; À direita: Flame on the ISS

Uma chama é uma mistura de gases e sólidos reagentes que emitem luz visível, infravermelha e, às vezes, ultravioleta , cujo espectro de freqüência depende da composição química do material em combustão e dos produtos intermediários de reação. Em muitos casos, como a queima de matéria orgânica , por exemplo madeira, ou a combustão incompleta de gás, partículas sólidas incandescentes chamadas fuligem produzem o conhecido brilho laranja-avermelhado do "fogo". Esta luz tem um espectro contínuo . A combustão completa do gás tem uma cor azul esmaecida devido à emissão de radiação de comprimento de onda único de várias transições de elétrons nas moléculas excitadas formadas na chama. Normalmente o oxigênio está envolvido, mas a queima do hidrogênio no cloro também produz uma chama, produzindo cloreto de hidrogênio (HCl). Outras combinações possíveis que produzem chamas, entre muitas, são flúor e hidrogênio , e hidrazina e tetróxido de nitrogênio . As chamas de hidrogênio e hidrazina / UDMH são de um azul claro semelhante, enquanto a queima de boro e seus compostos, avaliados em meados do século 20 como um combustível de alta energia para motores a jato e foguetes , emite uma chama verde intensa, levando ao seu apelido informal de "Dragão Verde" .

O brilho de uma chama é complexo. A radiação de corpo negro é emitida por partículas de fuligem, gás e combustível, embora as partículas de fuligem sejam muito pequenas para se comportarem como corpos negros perfeitos. Também há emissão de fótons por átomos e moléculas desexcitados nos gases. Grande parte da radiação é emitida nas faixas do visível e infravermelho. A cor depende da temperatura para a radiação do corpo negro e da composição química para os espectros de emissão . A cor dominante em uma chama muda com a temperatura. A foto do incêndio florestal no Canadá é um excelente exemplo dessa variação. Perto do solo, onde ocorre a maior parte das queimadas, o fogo é branco, a cor mais quente possível para a matéria orgânica em geral, ou amarelo. Acima da região amarela, a cor muda para laranja, que é mais fria, e então vermelha, que é mais fria ainda. Acima da região vermelha, a combustão não ocorre mais e as partículas de carbono não queimadas são visíveis como fumaça preta .

A distribuição comum de uma chama em condições normais de gravidade depende da convecção , pois a fuligem tende a subir ao topo de uma chama geral, como em uma vela em condições normais de gravidade, tornando-a amarela. Na microgravidade ou gravidade zero , como um ambiente no espaço sideral , a convecção não ocorre mais e a chama torna-se esférica, com tendência a se tornar mais azul e mais eficiente (embora possa apagar se não for movida de forma constante, como o CO 2 da combustão não se dispersa tão facilmente em microgravidade e tende a abafar a chama). Existem várias explicações possíveis para esta diferença, das quais a mais provável é que a temperatura seja suficientemente distribuída de forma suficientemente uniforme para que a fuligem não se forme e ocorra a combustão completa. Experimentos da NASA revelam que as chamas de difusão em microgravidade permitem que mais fuligem seja completamente oxidada depois de produzida do que as chamas de difusão na Terra, devido a uma série de mecanismos que se comportam de maneira diferente em microgravidade quando comparados às condições normais de gravidade. Essas descobertas têm aplicações potenciais na ciência aplicada e na indústria , especialmente no que diz respeito à eficiência de combustível .

Em motores de combustão , várias etapas são realizadas para eliminar uma chama. O método depende principalmente do fato de o combustível ser óleo, madeira ou um combustível de alta energia, como querosene de aviação .

Temperaturas adiabáticas típicas

Artigo principal: Temperatura da chama adiabática

A temperatura adiabática da chama de um determinado par de combustível e oxidante é aquela na qual os gases atingem uma combustão estável.

Ciência e ecologia do fogo

Artigo principal: Ecologia do fogo

Cada ecossistema natural tem seu próprio regime de fogo , e os organismos nesses ecossistemas são adaptados ou dependem desse regime de fogo. O fogo cria um mosaico de manchas de habitat diferentes , cada uma em um estágio diferente de sucessão . Diferentes espécies de plantas, animais e micróbios se especializam em explorar um determinado estágio e, ao criar esses diferentes tipos de manchas, o fogo permite que um número maior de espécies exista em uma paisagem.

A ciência do fogo é um ramo da ciência física que inclui o comportamento, a dinâmica e a combustão do fogo . Aplicações da ciência de fogo incluem proteção contra incêndio , investigação de incêndio , e um incêndio de gestão.

Registro fóssil

Artigo principal: Registro fóssil de fogo

O registro fóssil de fogo aparece pela primeira vez com o estabelecimento de uma flora terrestre no período Ordoviciano Médio , 470  milhões de anos atrás , permitindo o acúmulo de oxigênio na atmosfera como nunca antes, à medida que novas hordas de plantas terrestres o bombeavam para fora. um produto residual. Quando essa concentração ultrapassou 13%, abriu-se a possibilidade de um incêndio florestal . O incêndio florestal é registrado pela primeira vez no registro fóssil do final do Siluriano , há 420  milhões de anos , por fósseis de plantas carbonizadas . Além de uma lacuna controversa no Devoniano Superior , o carvão está presente desde então. O nível de oxigênio atmosférico está intimamente relacionado à prevalência de carvão: claramente o oxigênio é o fator chave na abundância de incêndios florestais. O fogo também se tornou mais abundante quando as gramíneas irradiaram e se tornaram o componente dominante de muitos ecossistemas, cerca de 6 a 7 milhões de anos atrás ; este graveto fornecia um pavio que permitia uma propagação mais rápida do fogo. Esses incêndios generalizados podem ter iniciado um processo de feedback positivo , por meio do qual produziram um clima mais quente e seco, mais propício ao fogo.

Controle humano

Controle humano primitivo

Artigo principal: Controle de fogo pelos primeiros humanos
Bosquímano iniciando um incêndio na Namíbia
Processo de ignição de um fósforo

A capacidade de controlar o fogo foi uma mudança dramática nos hábitos dos primeiros humanos. Fazer fogo para gerar calor e luz possibilitou que as pessoas preparassem alimentos, aumentando simultaneamente a variedade e a disponibilidade de nutrientes e reduzindo as doenças ao matar os organismos presentes nos alimentos. O calor produzido também ajudaria as pessoas a se manterem aquecidas no frio, permitindo-lhes viver em climas mais frios. O fogo também manteve os predadores noturnos afastados. Provas de comida cozida são encontradas há 1  milhão de anos , embora o fogo provavelmente não fosse usado de forma controlada até 400.000 anos atrás. Há algumas evidências de que o fogo pode ter sido usado de forma controlada cerca de 1 milhão de anos atrás. As evidências se espalharam por volta de 50 a 100 mil anos atrás, sugerindo uso regular a partir dessa época; curiosamente, a resistência à poluição do ar começou a evoluir nas populações humanas em um ponto semelhante no tempo. O uso do fogo tornou-se progressivamente mais sofisticado, sendo usado para criar carvão e controlar a vida selvagem de “dezenas de milhares” de anos atrás.

O fogo também tem sido usado há séculos como método de tortura e execução, como evidenciado pela morte por queimadura , bem como por instrumentos de tortura, como a bota de ferro , que pode ser preenchida com água, óleo ou até mesmo chumbo e depois aquecida a céu aberto fogo para a agonia do usuário.

Pintura da Catedral e do edifício da Academia após o Grande Incêndio de Turku , de Gustaf Wilhelm Finnberg , 1827

Com a Revolução Neolítica , durante a introdução da agricultura baseada em grãos, as pessoas em todo o mundo usaram o fogo como uma ferramenta no manejo da paisagem . Esses incêndios eram tipicamente queimados controlados ou "fogos frios", em oposição aos "fogos quentes" não controlados, que danificam o solo. O fogo destrói plantas e animais e põe em perigo as comunidades. Este é um problema especialmente nas florestas de hoje, onde as queimadas tradicionais são evitadas para estimular o crescimento de plantações de madeira. Fogos frios geralmente são conduzidos na primavera e no outono. Eles eliminam a vegetação rasteira, queimando biomassa que poderia desencadear um incêndio caso se tornasse muito densa. Eles oferecem uma maior variedade de ambientes, o que incentiva a diversidade de caça e plantas. Para os humanos, eles tornam as florestas densas e intransponíveis atravessáveis. Outro uso humano para o fogo em relação ao manejo da paisagem é o uso para limpar terras para a agricultura. A agricultura de corte e queima ainda é comum em grande parte da África tropical, Ásia e América do Sul. “Para os pequenos agricultores, é uma maneira conveniente de limpar áreas cobertas de vegetação e liberar nutrientes da vegetação em pé de volta ao solo”, disse Miguel Pinedo-Vasquez, ecologista do Centro de Pesquisa e Conservação Ambiental do Earth Institute . No entanto, essa estratégia útil também é problemática. O aumento da população, a fragmentação das florestas e o aquecimento do clima estão tornando a superfície da Terra mais sujeita a fogos evasivos cada vez maiores. Estes prejudicam os ecossistemas e a infraestrutura humana, causam problemas de saúde e enviam espirais de carbono e fuligem que podem estimular ainda mais o aquecimento da atmosfera - e assim alimentar mais incêndios. Globalmente hoje, cerca de 5 milhões de quilômetros quadrados - uma área com mais da metade do tamanho dos Estados Unidos - queima em um determinado ano.

Controle humano posterior

Existem inúmeras aplicações modernas de fogo. Em seu sentido mais amplo, o fogo é usado por quase todos os seres humanos na Terra em um ambiente controlado todos os dias. Os usuários de veículos de combustão interna usam fogo sempre que dirigem. As usinas térmicas fornecem eletricidade para uma grande porcentagem da humanidade.

Hamburgo, após quatro bombardeios incendiários em julho de 1943, que mataram cerca de 50.000 pessoas

O uso do fogo na guerra tem uma longa história . O fogo era a base de todas as primeiras armas térmicas . Homer detalhou o uso do fogo por soldados gregos que se esconderam em um cavalo de madeira para queimar Tróia durante a guerra de Tróia . Mais tarde, a frota bizantina usou o fogo grego para atacar navios e homens. Na Primeira Guerra Mundial , os primeiros lança-chamas modernos foram usados ​​pela infantaria e foram montados com sucesso em veículos blindados na Segunda Guerra Mundial. Na última guerra, bombas incendiárias foram usadas pelo Eixo e pelos Aliados , notavelmente em Tóquio, Rotterdam, Londres, Hamburgo e, notoriamente, em Dresden ; nos últimos dois casos, tempestades de fogo foram causadas deliberadamente, nas quais um anel de fogo em torno de cada cidade foi puxado para dentro por uma corrente ascendente causada por um grupo central de incêndios. A Força Aérea do Exército dos Estados Unidos também usou amplamente incendiários contra alvos japoneses nos últimos meses da guerra, devastando cidades inteiras construídas principalmente com casas de madeira e papel. O uso de napalm foi empregado em julho de 1944, no final da Segunda Guerra Mundial ; embora seu uso não tenha ganhado a atenção do público até a Guerra do Vietnã . Coquetéis molotov também foram usados.

Uso produtivo para energia

Uma usina elétrica a carvão na República Popular da China
Ano de vida ajustado por deficiência para incêndios por 100.000 habitantes em 2004
  sem dados
  menos de 50
  50-100
  100-150
  150–200
  200–250
  250–300
  300-350
  350-400
  400-450
  450–500
  500–600
  mais de 600

Colocar o combustível em chamas libera energia utilizável. A madeira era um combustível pré - histórico e ainda é viável hoje. O uso de combustíveis fósseis , como petróleo , gás natural e carvão , em usinas de energia fornece a grande maioria da eletricidade mundial hoje; a Agência Internacional de Energia afirma que quase 80% da energia mundial veio dessas fontes em 2002. O fogo em uma usina é usado para aquecer água, criando vapor que move as turbinas . As turbinas então giram um gerador elétrico para produzir eletricidade. O fogo também é usado para fornecer trabalho mecânico diretamente, em motores de combustão externa e interna .

Os restos sólidos não inflamáveis ​​de um material combustível deixado após um incêndio são chamados de clínquer se seu ponto de fusão estiver abaixo da temperatura da chama, de modo que se funde e se solidifica à medida que esfria, e cinzas se seu ponto de fusão estiver acima da temperatura da chama.

Gerenciamento de fogo

Controlando habilmente um fogo para otimizar seu tamanho, forma e intensidade é geralmente chamado manejo do fogo , e as formas mais avançadas de que, como tradicionalmente (e às vezes ainda) praticado por hábeis cozinheiros, ferreiros , ironmasters , e outros, são altamente qualificados atividades . Eles incluem conhecimento sobre como selecionar quais tipos de madeira, carvão vegetal ou carvão mineral queimar; como organizar o combustível; como atiçar o fogo nas fases iniciais e nas fases de manutenção; como modular a quantidade de calor, chamas e fumaça de acordo com a aplicação desejada; a melhor forma de reduzir o fogo para ser revivido mais tarde; como escolher, projetar ou modificar fogões a lenha, fogões a carvão, fornos de padaria e fornos industriais ; e assim por diante. Exposições detalhadas sobre o manejo do fogo estão disponíveis em vários livros sobre ferraria, acampamentos qualificados ou escotismo militar e sobre as artes domésticas dos séculos anteriores.

Proteção e prevenção

Artigos principais: Incêndio e proteção contra incêndio

Programas de prevenção de incêndios em todo o mundo podem empregar técnicas como o uso florestal fogo e prescritos ou queimadas controladas . O uso de incêndios florestais refere-se a qualquer incêndio de causas naturais que é monitorado, mas que pode queimar. As queimadas controladas são incêndios iniciados por agências governamentais em condições meteorológicas menos perigosas.

Os serviços de combate a incêndios são prestados nas áreas mais desenvolvidas para extinguir ou conter incêndios não controlados. Os bombeiros treinados usam aparatos de incêndio , recursos de abastecimento de água, como adutoras e hidrantes, ou podem usar espuma de classe A e B, dependendo do que está alimentando o fogo.

A prevenção de incêndio visa reduzir as fontes de ignição. A prevenção de incêndios também inclui educação para ensinar as pessoas como evitar causar incêndios. Prédios, especialmente escolas e edifícios altos, muitas vezes conduzem simulações de incêndio para informar e preparar os cidadãos sobre como reagir a um incêndio em um prédio. Iniciar incêndios destrutivos propositalmente constitui incêndio criminoso e é crime na maioria das jurisdições.

Os códigos de construção modelo exigem proteção passiva contra incêndio e sistemas de proteção ativa contra incêndio para minimizar os danos resultantes de um incêndio. A forma mais comum de proteção ativa contra incêndio são os sprinklers . Para maximizar a proteção passiva contra incêndio de edifícios, materiais de construção e móveis na maioria dos países desenvolvidos são testados quanto à resistência ao fogo , combustibilidade e inflamabilidade . Estofos , carpetes e plásticos usados ​​em veículos e embarcações também são testados.

Onde a prevenção e proteção contra incêndio falharam em evitar danos, o seguro contra incêndio pode mitigar o impacto financeiro.

Esta visualização mostra incêndios detectados nos Estados Unidos de julho de 2002 a julho de 2011. Procure por incêndios que queimam de forma confiável a cada ano nos estados do oeste e no sudeste.

Restauração

Restaurante danificado pelo fogo à espera de demolição

Diferentes métodos e medidas de restauração são usados, dependendo do tipo de dano de incêndio ocorrido. A restauração após danos por incêndio pode ser realizada por equipes de gerenciamento de propriedades , pessoal de manutenção do edifício ou pelos próprios proprietários; no entanto, entrar em contato com um especialista certificado em restauração de danos causados ​​por fogo é frequentemente considerado a maneira mais segura de restaurar propriedades danificadas pelo fogo devido ao seu treinamento e vasta experiência. A maioria está listada em "Restauração de fogo e água" e pode ajudar a acelerar os reparos, seja para proprietários individuais ou para as maiores instituições.

As empresas de restauração de incêndio e água são regulamentadas pelo Departamento de Defesa do Consumidor do estado apropriado - geralmente o conselho de licenciamento de empreiteiros estaduais. Na Califórnia, todas as empresas de restauração de incêndio e água devem se registrar no California Contractors State License Board. Atualmente, o California Contractors State License Board não tem uma classificação específica para "restauração de danos causados ​​por água e fogo". Portanto, o Conselho de Licença Estadual do Empreiteiro exige uma certificação de amianto (ASB), bem como uma classificação de demolição (C-21), a fim de realizar o trabalho de Restauração de Fogo e Água.

Veja também

Referências

Notas

Citações

Fontes

links externos