2.6 T IPOS DE SAEI
2.6.3.3 SAEIG utilizando dióxido de carbono
O dióxido de carbono, designado quimicamente por CO2, é um gás natural existente na atmosfera, com
uma concentração na ordem de 0,03%, no entanto não é considerado como um agente limpo para utilização em sistemas de extinção, por provocar efeitos nocivos aos seres-humanos em concentrações maiores.
É um gás inodoro e incolor, vaporiza rapidamente e não deixa resíduos depois da descarga.
Analisando-se algumas propriedades termodinâmicas do dióxido de carbono, enumeradas no Quadro 2.13, destacam-se as seguintes considerações:
o CO2 encontra-se no estado gasoso às temperaturas ambiente normais dos compartimentos de
edifícios, sendo facilmente liquidificável por compressão e arrefecimento e, aumentando a compressão, passa ao estado sólido, facto que leva a que o CO2 seja também designado por neve
tendo em conta que o ponto crítico corresponde a um ponto cuja temperatura representa um limite superior para a ocorrência de fase líquida de uma determinada substância, tem-se que acima de 31,9ºC, o CO2 encontra-se totalmente na fase gasosa;
tendo em conta que o ponto triplo, corresponde ao ponto cuja pressão representa um limite inferior para que ocorra fase líquida de uma determinada substância, tem-se que abaixo da temperatura correspondente ao ponto crítico (-56,6ºC), o CO2 pode encontrar-se apenas nas fases
sólida ou gasosa, dependendo da temperatura e pressão;
o CO2 encontra-se com uma parte na fase gasosa e outra parte na fase líquida, a temperaturas
entre o ponto crítico (31,9ºC) e o ponto triplo (-56,6ºC);
o CO2 pode encontrar-se em equilíbrio simultaneamente na fase gasosa, líquida, ou sólida, à
temperatura correspondente ao ponto triplo (-56,6ºC) e à pressão de 5,2 bar.
Quadro 2.13 – Propriedades do CO2. Adaptado de [43].
Fórmula química CO2
Peso molecular 44,0 g/mol
Densidade a 20oC e a 1.013 bar (abs) 1,842 kg/m3
Densidade relativa comparativamente ao ar 1,53 Ponto crítico -31,9oC 7,38 kPa (abs) Ponto triplo -56,6 oC 517,8 kPa (abs)
Pressão a -18oC 2,07 Mpa (abs)
Pressão a +21oC 5,86 Mpa (abs)
Ponto de ebulição a 1,013 bar (abs) -78,5oC
2.6.3.3.2 Efeitos nocivos do CO2 para o meio ambiente
A avaliação do impacto ambiental dos agentes extintores gasosos, tem em conta os três parâmetros seguintes:
ODP (ozone depletion potential) – Potencial de destruição da camada do ozono; GWP – Global warm potential – Potencial para o aquecimento global;
ALT (atmosferic life time) – Tempo de permanência na atmosfera até se decompor.
O CO2 é um gás natural existente na própria constituição do ar atmosférico, com uma concentração na
ordem de 0,03%, não apresentando assim qualquer problema quanto ao seu tempo de vida na atmosfera (ALT).
Também por isso, têm um potencial de destruição da camada do ozono (ODP) nulo.
No entanto, apresenta um potencial positivo de aquecimento climático por efeito de estufa (GWP), tomando o valor unitário, uma vez que é o gás de referência para comparação deste parâmetro.
2.6.3.3.3 Efeitos nocivos do CO2 para os seres humanos
O CO2 é altamente tóxico para os seres humanos, sendo letal nas concentrações utilizadas para extinção
de incêndios por inundação total.
Como referido por Wysocki [44], as concentrações de CO2 exigidas pela norma NFPA 12 [38] em
sistemas de inundação total, são sempre superiores a 34%, não sendo, portanto, possível a sua utilização em locais com presença humana (veja-se o Quadro 2.14).
Quadro 2.14 – Efeitos nos seres humanos expostos a uma determinada concentração de CO2 em função do tempo de exposição [45].
% CO2
Tempo de
exposição Efeitos
2 várias horas dor de cabeça, dispneia com atividade física reduzida
3 1 hora dispneia em repouso
4 - 5 vários minutos aumento da tensão arterial, dispneia incómoda
6
1-2 minutos visão e audição afetadas 16 minutos dor de cabeça, dispneia várias horas tremores
7 - 10 poucos minutos vertigens, aumento ritmo cardíaco menos de 1 hora inconsciência
10 - 15 vários minutos sonolência, espasmos 17 - 30 1 minuto Convulsões, coma, morte
2.6.3.3.4 Mecanismos de extinção do CO2
A capacidade extintora do dióxido de carbono deve-se ao efeito de abafamento, por redução do teor de oxigénio para um valor no qual a combustão não se consegue autossustentar. Apesar do dióxido de carbono ser descarregado a uma temperatura muito baixa (-78,5ºC), o seu efeito de arrefecimento é muito pequeno, uma vez que o coeficiente de transmissão térmica entre o CO2 e as superfícies e chamas
quentes ser muito reduzido.
Assim sendo, o tempo de permanência do dióxido de carbono em aplicações do tipo inundação total deve ser suficiente, de forma a fazer face a eventuais reacendimentos, pelo menos, até à chegada das equipas de socorro.
O tempo de permanência mínimo indicado na norma CEA 4007 [43], designado por tempo de sustentação, é de 10 minutos, devendo ser superior em incêndios de desenvolvimento lento e profundo.
2.6.3.3.5 Aplicabilidade do CO2
inundação total; localizada;
semifixa com mangueiras; móvel com extintores portáteis.
É um agente extintor inerte para a maior parte dos materiais, não causando danos, não corrosivo e não condutor de corrente elétrica, sendo por isso adequado para extinção de incêndios envolvendo a maior parte dos materiais combustíveis, sendo frequentemente utilizado em locais sem ocupação humana, onde existam:
líquidos inflamáveis; gases combustíveis;
combustíveis sólidos, como papel ou roupa, embora com menos frequência.
É desaconselhada a sua utilização quando se está na presença de materiais sólidos com potencial para desenvolverem incêndios do tipo lento e profundo, bem como, de metais reativos ou de materiais que contêm oxigénio na sua composição interior.
2.6.3.3.6 Armazenamento e distribuição do CO2
O armazenamento do dióxido de carbono é feito no estado líquido, por compressão do gás, em regime de:
alta pressão – sendo armazenado à temperatura ambiente, em garrafas de alta resistência, à pressão de 60 bar;
baixa pressão – sendo armazenado à temperatura de -18ºC, em garrafas de maior capacidade, à pressão de 25 bar.
Sendo o dióxido de carbono armazenado no estado líquido, enquanto houver fase líquida, a pressão de vapor mantém-se, logo, a verificação da carga tem de ser feita por pesagem.
A rede de distribuição deve ser construída com tubagem metálica, resistente às diferenças de temperatura durante a descarga, a eventuais agressões externas e às pressões de funcionamento, nomeadamente, 60 bar para armazenamento de alta pressão e 25 bar, para armazenamento de baixa pressão.
2.6.3.3.7 Descarga do CO2
A descarga, para as utilizações mais comuns, deve ser feita num tempo máximo de 60 s, por forma a que a pressão não baixe para valores abaixo do ponto crítico, o que provocaria a formação de neve carbónica na tubagem e eventuais obstruções.
Os difusores devem ser distribuídos em função da altura do compartimento e dos materiais e objetos existentes, com o limite de 30 m2 de cobertura máxima permitida por difusor [43].
Nos sistemas de inundação total de CO2, uma vez iniciada a descarga, esta não pode ser interrompida,
logo a reposição do agente extintor tem de ser feita na totalidade.
Quanto às implicações da descarga dos agentes químicos na atmosfera dos compartimentos protegidos, importa destacar que a baixa temperatura atingida no instante da descarga dos CO2 pode originar a
combustão gerados até esse instante, tornam a atmosfera esbranquiçada, reduzindo a visibilidade no seu interior.
Quanto às implicações da descarga de um sistema de inundação total de CO2, nos elementos estruturais
dos compartimentos, importa ter em conta os seguintes aspetos:
no instante de descarga, a expansão do CO2 comprimido após saída dos difusores, faz cair
bruscamente a pressão do fluído, baixando a sua temperatura para valores na ordem de -78,5oC,
baixando por sua vez a temperatura ambiente do compartimento, comprimindo as partículas do ar existente e provocando um efeito de vácuo na atmosfera do compartimento;
logo a seguir, a temperatura do compartimento volta a subir, devido à absorção da temperatura dos materiais quentes e dos gases de combustão, e a pressão do compartimento aumenta, devido à expansão do CO2 descarregado no compartimento.
Deve ser assim considerado o efeito de choque térmico, bem como a instalação de aberturas de atenuação das sobrepressões provocadas na descarga do CO2, com funcionamento nos dois sentidos.
2.6.3.4 SAEIG utilizando gases inertes “limpos”