Não existem materiais estruturais que não são danificados quando expostos à ação do fogo, o que impossibilita o projeto e a construção de construções à prova de fogo. Existem inúmeros casos de incêndios severos de edifícios feitos com materiais não combustíveis onde as estruturas desmoronaram rapidamente. Um exemplo no Chile foi o incêndio ocorrido no antigo edifício Diego Portales em 2006, no qual o aço era o material estrutural. Em qualquer tipo de construção, só pode ser proporcionada maior ou menor segurança contra um incêndio, considerando que na maioria dos edifícios o risco não está na estrutura em si, mas no conteúdo ou carga combustível dos invólucros.
Comportamento da Madeira ao Fogo: A madeira é um material combustível, que, quando submetida a temperaturas acima de 120°C, inicia um processo de deterioração química, originando carbono e gases inflamáveis. No entanto, devido à sua baixa condutividade térmica, possui uma taxa de carbonização lenta, em média 0,6mm/min, o que lhe confere uma resistência significativa ao fogo quando as seções dos elementos de madeira são de tamanho considerável, como acontece com a madeira laminada.
Alguns conceitos sobre a teoria da combustão da madeira:
1. Pirólise
À medida que a temperatura de um material aumenta, seus átomos e moléculas aumentam em energia cinética. Quando os átomos de um sólido vibram com muita violência, as ligações químicas entre eles se quebram e moléculas menores são produzidas. O processo no qual sólidos complexos são decompostos termicamente em sólidos mais simples, líquidos ou finalmente gases é chamado de pirólise e é essencialmente o primeiro estágio na ignição e subsequente combustão de materiais.
Na maioria dos sólidos, a fenomenologia da pirólise é complexa, devido ao número de fatores em jogo. Ao aquecer uma peça de madeira, fora de qualquer contacto com o ar, origina-se uma decomposição térmica do material, que avança das superfícies expostas ao calor para o interior da peça.
2. Combustão
A combustão corresponde a uma reação química de oxidação rápida, de natureza exotérmica e, portanto, pode ser autossustentável como reação em cadeia desde que haja oxigênio e combustível em quantidades suficientes.
3. Carbonização da superfície
Quando, como resultado de temperaturas favoráveis, a madeira se inflama e começa a queimar, sofre uma desintegração gradual a nível superficial, acompanhada pela formação de carbono, que, devido à sua baixa condutividade térmica (0,03 kCal/mºCh), origina um revestimento isolante que, além de dificultar o acesso do oxigênio necessário para sua combustão, permite que as temperaturas internas permaneçam bem inferiores às externas. Assim, as áreas centrais da peça mantêm uma grande porcentagem de sua capacidade resistente em condições normais, experimentando uma diminuição gradual de suas dimensões à medida que a carbonização avança. A soma dos efeitos acima explica por que os elementos de construção de madeira podem atingir uma resistência considerável ao fogo.
4. Temperatura de ignição
É a temperatura mínima à qual um material deve ser aquecido na presença de ar, para que inicie a combustão independente da fonte de calor. A temperatura de ignição da madeira, que é estimada em 250ºC como valor médio, porém, determinar um valor exato é difícil, pois depende de uma série de fatores como natureza, tamanho e intensidade da fonte de calor; dimensões e forma da peça de madeira; densidade e teor de umidade da madeira; suprimento de ar (oxigênio); velocidade e duração do período de aquecimento; e presença ou ausência de chama piloto.
Tradicionalmente, esta propriedade tem sido um parâmetro importante em algumas classificações de comportamento ao fogo para materiais, preferindo aqueles com temperaturas de ignição mais elevadas, pois se considera que estas reduzem o risco de incêndio. No entanto, as condições que são geradas num incêndio provocam a inflamação de muitos outros materiais, que, tendo uma temperatura de ignição superior à da madeira, podem contribuir para o desenvolvimento do fogo de forma mais energética do que a madeira.
Em geral, foi determinado que as madeiras de baixa densidade, como o pinheiro radiata, têm temperaturas de ignição mais baixas em comparação com as madeiras de alta densidade. Foi determinado experimentalmente que a temperatura máxima à qual a madeira pode ser exposta por longos períodos de tempo sem inflamar é próxima de 120°C.
5. Velocidade da chama superficial
Corresponde à velocidade com que a chama se espalha na superfície de um material e é uma característica importante para materiais de revestimento. Em alguns casos, a possibilidade de ter um período de tempo adequado para extinguir o fogo ou evacuar uma área depende da velocidade de propagação das chamas.
A velocidade da chama na superfície é medida observando, por meio de instrumentos adequados, o aumento do avanço de uma chama sobre a superfície de um material combustível. Essa medida pode variar consideravelmente dependendo da posição do elemento, da forma como o calor e a chama são aplicados e outros fatores externos, como ventilação. Para determinar os índices de propagação superficial da chama, geralmente é utilizado um túnel de incêndio, descrito na norma ASTM E84-50T, e que corresponde a um dos métodos mais confiáveis.
6. Taxa de carbonização
A taxa de carbonização é a propriedade pirogênica de maior interesse para o desenvolvimento de critérios analíticos de projeto de incêndio. Sua independência prática de fatores externos facilitou o desenvolvimento de métodos experimentais para sua determinação, sendo o mais frequente submeter pedaços de madeira a condições padrão de fogo, verificando a penetração da carbonização após determinado tempo de exposição.
A velocidade com que a carbonização penetra na madeira foi determinada em vários estudos, em uma faixa variável entre 0,5-1,2 mm/min, dependendo principalmente da densidade, permeabilidade e teor de umidade da madeira; além do grau de ventilação existente durante o processo de combustão. Em geral, madeiras menos densas e mais permeáveis sofrem uma maior taxa de carbonização.
Um estudo experimental detalhado realizado por RAMIREZ (2001), obteve a velocidade de carbonização para madeira laminada de pinus radiata e diferentes madeiras cultivadas no Chile. Verificou-se que o pinho radiata apresenta taxa de carbonização de 0,87mm/min; para madeira laminada com adesivo ureico é 0,77mm/min; e para madeira laminada com resorcinol como adesivo estrutural é de 0,89mm/min.
Enquanto isso, a taxa de carbonização da madeira de álamo com densidade de 403 kg/m3 é de 1,08 mm/min; enquanto a velocidade de carbonização da madeira de carvalho com densidade de 818 kg/m3 é de 0,69 mm/min.
Fonte: Engimadera
