O fogo é um recurso essencial para muitas atividades humanas, como cozimento de alimentos e geração de energia, mas também pode ser destrutivo se ficar fora de controle, representando um risco para a vida humana, para o meio ambiente e para a economia. A compreensão científica do fogo é importante para entendermos como ocorre a sua ignição, propagação e extinção, permitindo elaborar estratégias de prevenção e combate a incêndios.
Na Antiguidade, o fogo era considerado um dos elementos essenciais da natureza. Hoje, sabemos que o fogo não é um elemento (conforme a definição da química moderna), mas sim a manifestação de uma reação química, chamada de combustão, em que ocorre a liberação de energia na forma de calor e luz.
Toda reação química depende da disponibilidade de reagentes, que são as substâncias que reagem entre si para que a reação aconteça. A combustão tem como reagentes um oxidante (que na maioria dos casos é o oxigênio do ar, mas pode ser outras substâncias químicas, como peróxidos, por exemplo) mais um material combustível, que pode ser sólido (como papel ou madeira), líquido (como etanol ou gasolina) ou gasoso (como gás natural ou acetileno para solda).
A combustão normalmente não acontece espontaneamente, mesmo se o combustível e o oxigênio estiverem combinados. Para que essa reação aconteça, é necessária alguma fonte inicial de calor, que na química é chamada de energia de ativação da reação. A fonte de calor para iniciar um incêndio pode ser fornecida por uma faísca (causada por atrito mecânico ou arco voltaico), pela radiação do sol, por uma máquina ou instalação elétrica aquecida, ou mesmo por uma chama pequena (como um palito de fósforo aceso ou um maçarico).
Para uma reação exotérmica (que libera energia, mas requer uma energia de ativação inicial, e que, depois de iniciada, continua por conta própria), podemos fazer a analogia de uma rocha no alto de uma montanha com altura suficiente para destruir o que encontrar em seu caminho morro abaixo (liberando energia enquanto cai). Mas essa rocha não cai espontaneamente, porque está presa atrás de um montinho. Primeiro, é necessário que alguma outra fonte de energia empurre a pedra até vencer esse montinho, para a partir daí sim, a pedra poder rolar morro abaixo, liberando sua energia destrutiva que estava acumulada.
Imagem: Uma rocha em cima de um morro. No pé do morro tem um castelo e há um montinho entre a rocha e a descida. A rocha parada antes do “montinho” não cai morro abaixo espontaneamente.
Imagem: Se alguma energia empurrar a rocha para cima do montinho, ela segue dali em diante morro a baixo, liberando a sua energia acumulada e destruindo o que encontrar pela frente.
Entendendo o fogo como uma reação química entre dois reagentes (oxigênio e material combustível) e que requer uma energia de ativação para ocorrer (a fonte de calor), chegamos na analogia chamada de “triângulo do fogo”.
Imagem: analogia chamada de “triângulo do fogo”, que representa a necessidade de ter oxigênio, combustível e calor ao mesmo tempo para iniciar o fogo (fonte da imagem).
Através dessa analogia, entende-se que o fogo somente se inicia se as três bases são satisfeitas. Então, para evitar o início do fogo, basta evitar a presença simultânea das três. Quimicamente, a ausência do oxigênio ou do combustível significa que não há reagentes para reagirem entre si, ou seja, não existe a reação. Evitar a fonte de calor significa não fornecer a energia de ativação necessária para a reação continuar se desenvolvendo.
As normas de segurança e boas práticas de projeto têm por objetivo evitar o encontro desses três componentes. É o caso de instalações elétricas adequadas, em que não é esperada faíscas nem aquecimento de cabos, evitando assim a fonte de calor em um ambiente que já é repleto de combustível (tais como madeira, papeis, tecidos, plásticos, etc.).
Em atividades industriais que lidam com substâncias inflamáveis, tais como refinarias e usinas de álcool, é possível aumentar a segurança dos seus processos expulsando o oxigênio do interior dos equipamentos e tubulações, injetando gases inertes como nitrogênio ou gás carbônico, que não irão reagir com os combustíveis mesmo se uma fonte de calor ocorrer.
Botijões e cilindros que armazenam substâncias inflamáveis são projetados para serem robustos o bastante para manter seu conteúdo confinado, evitando que esses combustíveis encontrem o oxigênio do ar externo em um ambiente em que as possibilidades de calor são múltiplas (seja residencial, comercial ou industrial).
Uma vez que o incêndio já começou, a propagação ocorre independente daquela fonte de calor que o iniciou. Como o fogo é a manifestação de uma reação exotérmica, ou seja, que libera calor, enquanto houver combustível e oxigênio (reagentes), a própria queima já iniciada fornece a energia necessária para queimar a próxima porção de material, cuja queima gera mais calor, que causa mais queima… e assim por diante, aumentando cada vez mais o incêndio. Esse é o fenômeno chamado de “reação em cadeia”.
Portanto, para extinguir um incêndio já desenvolvido, é necessário quebrar a reação em cadeia. Isso pode ser feito retirando um dos reagentes (combustível ou ar) ou interrompendo a geração e transferência contínua de calor. Essa interrupção é o que acontece quando se joga água às chamas. A água lançada, enquanto se aquece e evapora, absorve o calor gerado pela combustão, de modo que o calor que daria sequência à reação em cadeia é “roubado” pela água.
Mas há diversos casos em que o uso de água não é o método mais seguro para extinguir o fogo. É o caso de chamas em equipamentos e circuitos elétricos, em que a presença de água pode causar curtos-circuitos e agravar o incêndio. Nessas situações, a estratégia para combater o fogo é retirar o oxigênio, propelindo gás carbônico a partir de extintores móveis ou de sistemas fixos de cilindros e tubulações.
Outro caso em que não se deve usar água é quando o fogo está queimando óleos e líquidos inflamáveis, seja em grandes tanques industriais de combustíveis, seja em uma pequena panela com óleo.
Como a água é mais densa do que a maiorias desses líquidos, ela vai para o fundo do recipiente quando é lançada sobre o líquido combustível em chamas. Devido à alta temperatura do incêndio, a tendência dessa água é evaporar, em muitos casos instantaneamente, fazendo esse vapor empurrar o combustível que está cima dele, já que o vapor ocupa um espaço muito maior do que o da água líquida (1.600 vezes maior). Como esse material está queimando, é uma explosão muito perigosa, com alto risco de atingir pessoas e outras estruturas ao redor.
A técnica mais adequada para esses casos consiste em “abafar” o fogo, ou seja, isolar o material combustível do ar, cortando assim o fornecimento de oxigênio para a reação de combustão. É o que acontece quando se cobre a panela em chamas com a própria tampa ou um tecido molhado. Esse também é o princípio de agentes extintores que formam uma camada de espuma na superfície do líquido, como no vídeo abaixo.
Conhecer as propriedades do fogo faz parte da formação de profissionais que trabalham tanto no combate a incêndio como nos projetos em que o fogo deve ser evitado. Mas é essencial que o público em geral também tenha esse conhecimento, pois cada pessoa deve estar ciente de que suas práticas desprevenidas podem causar um acidente em suas casas, em seu trabalho ou em seu veículo.
Da mesma forma, o desconhecimento sobre a forma de lidar de forma segura em caso de incêndios pode agravar as consequências de um incidente já iniciado, que poderia ser minimizado com noções básicas sobre os princípios de propagação do fogo.
