Seminário Internacional de Proteção Passiva, 31 de agosto de 2016

CARACTERÍSTICAS DE REAÇÃO AO FOGO DOS MATERIAIS E SEU APRIMORAMENTO POR MEIO DO EMPREGO DE PRODUTOS RETARDANTES

ABICHAMA - Associação Brasileira da Indústria de Retardantes de Chama

Sylvio do Carmo

Nossa atuação A ABICHAMA tem o papel de alertar e conscientizar os órgãos governamentais, o empresariado e a população sobre a importância da segurança contra incêndio e prover soluções técnicas e seguras para a proteção da vida, meio ambiente e do patrimônio.

Estabelecida em 2011, a ABICHAMA representa a BSEF – Bromine Science and Environmental Forum, instituição internacional que promove a discussão sobre o tema segurança contra incêndio além de subsidiar pesquisas e estudos científicos nas áreas de saúde e meio ambiente.

Mecanismo da combustão

FASE GASOSA

MESOFASE

FASE DE CONDENSAÇÃO

Energia

Ar fornecimento de oxigênio

Fonte de ignição

Degradação local Emissão de gases inflamáveis pela pirólise

Carbonizado (material pós-pirólise)

Gases inflamáveis (moléculas pequenas e radicais livres altamente energéticos)

Zona de combustão Reações exotérmicas em cadeia entre combustível, oxigênio e radicais livres altamente energéticos. Formação de chama.

H2O, CO2 produtos da

combustão incompleta

Combustível

Energia

FOSFÓRICOS Retardantes a base de fósforo

(P) podem atuar na fase sólida e

gasosa. Quando aquecidos, liberam uma forma polimérica

de ácido fosfórico. Este ácido faz com que o material carbonize,

formando uma camada vítrea de carbono, inibindo o processo de

pirólise, que fornece combustível para a chama.

O termo “retardante de chama” não se refere a uma classe específica de produtos químicos; ele descreve sua função.

Existem mais de 200 tipos diferentes de retardantes de chama, sendo que os elementos químicos mais comuns utilizados em sua composição são: bromo, fósforo, nitrogênio e alumínio

HALOGENADOS

Atuam principalmente na fase gasosa, emitindo radicais de

baixa energia, como

Br ou Cl que substituem os radicais

livres de alta energia H. e OH ., extinguindo a decomposição exotérmica a qual contribui para formação de chama.

NITROGENADOS

Retardantes que contém

nitrogênio (N) ajudam na

formação de ligações cruzadas em estruturas moleculares do

material tratado, inibindo a pirólise. Liberam gases inertes

de nitrogênio que diluem a mistura de oxigênio, evitando a

combustão.

HIDRETOS METÁLICOS Compostos inorgânicos, tais

como hidretos metálicos

(Al e Mg) abrandam o

processo de pirólise, liberando moléculas de água em seu estado gasoso, que

diluem a mistura de oxigênio (comburente) e produzem

uma camada não-inflamável e resistente na superfície do

material.

O que são retardantes de chama

Mecanismos de ação

material sólido

macromoléculas

calor gases inflamáveis

moléculas pequenas

oxigênio no ar

REAÇÕES EXOTÉRMICAS EM CADEIA Radicais livres de H E OH quebram as moléculas e possibilitam uma reação com O2

PIRÓLISE

Interrupção das reações exotérmicas em cadeia da combustão (capturam os altamente energéticos radicais livres H E OH)

Isolamento físico do combustível da fonte de calor (ao produzir uma camada carbonizada resistente ao fogo na superfície do material, e portanto, limitando o processo de pirólise)

Diluição dos gases inflamáveis e diluição da concentração de oxigênio na zona de formação de chama (ao liberar água, nitrogênio e outros gases inertes)

O mercado de retardantes de chama

Compostos bromados

Organofosforados clorados

Compostos clorados

Óxidos de antimônio

Organofosfatados

Alumina Trihidratada

Outros

Global total $ 4.234 bilhões

2007

Europa total $ 1.022 bilhões

2007

Consumo global em plásticos (2011)

Outras regiões 24.450 ton. – 1.3%

América do Norte 530.430 ton. – 28.5%

América do Sul/Central 23.160 ton. – 1.9%

Europa 431.410 ton. – 23.2%

Ásia Pacífico (outras) 334.650 ton. – 18%

Índia 134.900 ton. – 7.3%

China 366.000 ton. – 19.7%

Fonte: Townsend Solutions

Restringem a ignição de materiais combustíveis (início de um incêndio);

Reduzem a intensidade do incêndio (disseminação mais lenta do fogo);

Proporcionam maior tempo para desocupação do local, facilitando o resgate, e ampliam as chances de sobrevivência (A Comissão Europeia estima uma redução de 20% das mortes em incêndios como resultado da adoção de retardantes de chama).

Benefícios uso dos retardantes de chama

A principal estratégia para retardar incêndios consiste em reduzir a inflamabilidade dos materiais, aumentando sua resistência à combustão

Normas e regulamentações de segurança contra incêndio Para proteger nossas vidas, saúde, propriedades e o meio ambiente, as regulamentações e normas de proteção contra incêndio nos vários ambientes têm o objetivo de: Evitar incêndios; Se um incêndio se iniciar, impedir ou retardar a propagação do fogo; Evitar flashover (generalização do incêndio), possibilitando maior tempo para escape.

Isto pode ser conseguido através da minimização da reação ao fogo de materiais, componentes e produtos utilizados em diferentes ambientes: Excluindo-se os materiais e componentes altamente inflamáveis; Utilizando produtos e materiais com menor capacidade de propagação de chamas e

menor liberação de calor; Minimizando a formação de fumaça e gases tóxicos de incêndio.

Regulamentações baseadas em classificação estão se multiplicando internacionalmente, pois permitem que projetistas e arquitetos escolham produtos adequados para tal aplicação de acordo com seu desempenho em testes de reação ao fogo de materiais.

Exigências para as indústrias aeronáutica, naval, automobilística e eletrônica já são internacionais

Exigências para as indústrias de construção civil, ferroviária e de mobiliário são historicamente nacionais

Na União Europeia, a harmonização dos produtos de construção e a interoperabilidade dos sistemas ferroviários progridem continuamente com padrões de segurança contra incêndio internacionais comuns a todos os Países Membros.

Regulamentações baseadas em classificação

SÃO PARTE DE NOSSAS VIDAS

Transportes

Transportes Em média, os veículos pessoais contêm mais de 105 kg de plástico (9,3% dos materiais utilizados). Geralmente, três famílias de polímeros compõem cerca de 66% do total de plásticos utilizados num carro: polipropileno (32%), poliuretano (17%) e PVC (16%).

Fonte: EuPC (European Plastics Converters), The European Market for Plastics Automotive Components, data for 2000

Carroceria PP, PPE, UPR

Acabamento interno PP, ABS, PET, POM, PVC

Reservatórios de líquidos PP, PE, PA

Motor/Chassis PA, PP, PBT, EPS

Parachoque PP, ABS, PC/PBT

Fios e cabos PVC, XLPE, PP, TCU, TPEs

Faróis PC, PBT, ABS, PMMA, UPR

Estofamento PVC, PU, PP, PE

Painel PP, ABS, SMA, PPE, PC, PU

Partes elétricas PP, PE, PBT, PA, PVC

Acabamento exterior ABS, PA, PBT, POM, ASA, PP

Sistema de combustível HDPE, POM, PA, PBT

Transportes • Automóveis: Federal Motor Vehicle Safety (FMVSS) 302 (ISO 3795) • Ônibus: Regulamentos n.º 107 da Comissão Econômica das Nações Unidas para a

Europa-UNECE, em linha com a Diretiva 2001/85/EC e 118 (ISO 5658-2). Série EN 45545, que cita mais de uma dúzia de normas de referências de acordo com a aplicação do material. Principais referências:

• Propagação de chama (ISO 5658-2) • Cone calorímetro (ISO 5660-1) • Testes de toxicidade e fumaça (ISO 5659-2 + FTIR)

Requisitos e especificações dependem do tipo de aplicação. Estão descritos no Apêndice F da Agência Europeia de Segurança da Aviação (EASA) CS-25.

Requisitos e especificações são determinados pelo Código de Procedimentos de Teste da International Maritime Organization (IMO), agência ligada às Nações Unidas, que avalia uma série de testes de fogo para avaliar inflamabilidade, toxicidade e densidade de fumaça e de componentes utilizados em navios.

Automotivo

Ferroviário

Aéreo

Marítimo

Eletroeletrônicos

Eletroeletrônicos Requisitos determinados pela especificação FR-4 da Associação Nacional de Produtores Elétricos dos EUA (NEMA - US National Electrical Manufacturers’ Association), que atende às classes UL 94 V-1 ou V-0. • Série IEC 60332 • UL 94 Requisitos europeus, americanos e internacionais mais usados são: • Série IEC 60332 • UL 94 • UL 1581 (específica para cabos usados em eletroeletrônicos)

UL 94

Circuitos impressos (PCB)

Conectores elétricos

Fios e cabos

Gabinetes e revestimentos

exteriores

Uma tela de LCD contém em média 8.4kg de plásticos, que, sem a aplicação de retardantes de chama seriam equivalentes a aproximadamente 6 litros de gasolina em termos de potencial liberação de calor

Teste comparativo de TVs: Brasil x EUA

Teste realizado pelo Southwest Research Institute

Mobiliário e têxteis

Composição

Material de revestimento • Algodão, lã, viscose • Poliacrílico, poliéster,

polipropileno, poliamida (nylon) • Couro natural ou imitação: PVC,

poliuretano (PUR)

Material intermediário • Tecido não tecido (non woven) • Materiais não inflamáveis (fibra

de vidro) • Fibras de aramida (ex.: kevlar)

Material de enchimento • Poliuretano flexível (PUR),

incluindo espumas tratadas com retardantes de chama

• Espumas de poliéster • Látex

Em residências europeias, os requisitos obrigatórios para móveis estofados se aplicam no Reino Unido e na Irlanda.

Assentos em teatros, cinemas e edifícios públicos devem atender a requisitos rigorosos em relação à segurança contra incêndio (classes nacionais, como o padrão Alemão B1, o Francês NF D60-013 ou correspondentes da Euroclasse).

As regulamentações para móveis e mobiliário foram introduzidas em 1988 para melhorar a segurança nas residências, sendo obrigatórias no Reino Unido e Irlanda.

Mobiliário e têxteis na Europa

Número de incêndios – antes e depois da Regulamentação de Segurança contra Incêndio em Mobiliário do Reino Unido

No Brasil, requisitos de segurança contra incêndio se aplicam para colchões e roupas de cama em áreas públicas de risco, tais como prisões.

Recentemente foi publicada no Brasil uma norma brasileira baseada na BS 5852:

ABNT NBR 16405:2015 - Sofás, poltronas e assentos estofados - Avaliação das

características de ignitabilidade - Classificação e métodos de ensaio

Atualmente o CB-24 da ABNT está elaborando uma norma para avaliar ignitabilidade de cortinas, baseada da NFPA 701.

Mobiliário e têxteis no Brasil

Teste comparativo de sofás: Europa continental x Reino Unido

Teste realizado em novembro de 2010 pela Efectis Nederland, especializada em testes de fogo

Construção civil

Construção civil Euroclasse A: É a classe mais exigente, abrangendo produtos que não contribuem ou contribuem muito pouco para o desenvolvimento do incêndio Euroclasse E: Abrange produtos que apresentam reação ao fogo aceitável, por exemplo, que podem resistir ignição a partir de uma pequena chama por um curto período Euroclasse F: (Não indicado no gráfico) é para produtos que não apresentam critérios de desempenho

Construção civil na Europa A Classificação Europeia (Euroclasses) e sistema de teste de reação ao fogo fornece

alta segurança contra incêndio para produtos da construção usados em telhados, revestimentos das paredes, sistemas de isolamento acústico e térmico, pisos, tubulações, isolamento de tubos e cabos

Classificação e testes da UE para reação ao fogo contemplam:

• Fontes de ignição pequenas: inflamabilidade para EN ISO 11925-2; e

• Fontes de ignição maiores: tempo de ignição, liberação de calor, propagação da chama lateral para EN 13823 (simulação de queima de cesto de lixo)

Classificação e ensaios obrigatórios para todos os Países Membros da UE; níveis de segurança de incêndio ainda são nacionais

O Comitê Brasileiro de Segurança Contra Incêndio da ABNT está trabalhando em uma norma de Classificação de Materiais Construtivos, baseada na EN 13501 (Euroclasses).

Construção civil no Brasil Normatização é um importante instrumento para garantir a qualidade e o desempenho dos materiais, componentes e sistemas construtivos, auxiliando de forma eficaz no controle da segurança contra incêndio das edificações. Principais normas utilizadas no país:

• ABNT NBR 15575 - Desempenho de edificações habitacionais

• ABNT NBR 9442 - Materiais de construção - Determinação do índice de propagação superficial de chama pelo método do painel radiante

• ABNT NBR 8660 - Revestimento de piso – Determinação da densidade crítica de fluxo de energia térmica

• EN 13823 (SBI) “Single Burning Item”

• EN 11925 - Reaction to fire tests - Ignitability of products subjected to direct impingement of flame

Conclusões e previsões Para o setor construtivo europeu, os rigorosos regulamentos de segurança contra incêndio são

cumpridos devido a uma exigente classificação e sistema de ensaio de incêndio. O Brasil está caminhando na mesma direção com a construção de uma norma nacional para classificação de materiais com base na sua reação ao fogo.

Segurança contra incêndio em veículos rodoviários e particularmente em ônibus são cada vez mais percebidos como insuficientes. Requisitos mais rígidos estão sendo discutidos. No Brasil, o padrão é estabelecido pela própria indústria automotiva.

Exigências de segurança contra incêndio para mobiliários são elevadas para determinadas aplicações em edifícios e transportes. Para residências, somente o Reino Unido e Irlanda possuem exigências mais elevadas. O Brasil já publicou normas para estofados e vem trabalhando na elaboração de norma para tratar de ignitabilidade de cortinas têxteis.

Mensagem Final

“A MAIOR TRAGÉDIA DOS INCÊNDIOS É SABER QUE A MAIORIA DELES PODERIA TER SIDO EVITADA”

Harry Kloper – Editor da revista ”Incêndio”

Sylvio do Carmo sylvio.carmo@abichama.com.br (11) 3094-2247 (11) 99981-1822