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COMANDO DA ACADEMIA E ENSINO BOMBEIRO MILITAR

ALLISSON RANGEL MOURA MARTINS

A IMPORTÂNCIA DO USO DO SISTEMA DE ESPUMA POR AR

COMPRIMIDO – CAFS – NO COMBATE A INCÊNDIO URBANO

GOIÂNIA

2018




Artigo Científico, apresentado ao Comando da

Academia e Ensino Bombeiro Militar –

CAEBM, como parte das exigências para

conclusão do Curso de Formação de Oficiais e

obtenção do título de Aspirante-a-Oficial, sob

orientação do Sr. 1º Ten QOC Luis Antônio

Dias Araújo.

GOIÂNIA

2018




Goiânia, 09 de janeiro de 2018.

BANCA EXAMINADORA

__________________________________________

Jonas Henrique Moreira Bueno – TC QOC

Oficial Presidente

__________________________________________

Helaine Vieira Santos – Maj QOC

Oficial Membro

__________________________________________

Igor Eduardo Cordeiro de Moura – 1º Ten QOC

Oficial Membro

Nota

A IMPORTÂNCIA DO USO DO SISTEMA DE ESPUMA POR AR COMPRIMIDO –

CAFS – NO COMBATE A INCÊNDIO URBANO

Allisson Rangel Moura Martins1

RESUMO

Esta pesquisa apresentou, basicamente, as vantagens do Sistema de Espuma por Ar

Comprimido – CAFS – no combate a incêndio urbano, buscando fazer a relação entre o uso

dessa tecnologia e o uso da água e de outros equipamentos formadores de espuma que possuem

método de aeração natural. Inicialmente, foi exposto o conceito e classificação das espumas

como agente extintor. Em seguida, foram elencadas as características da espuma que a colocam

em vantagem sobre a água, para determinadas finalidades. Posteriormente, foram apresentados

equipamentos formadores de espuma, dentre eles o CAFS, explicando seus princípios de

funcionamento. Por fim, a análise e a conclusão da importância do uso do CAFS no combate a

incêndio urbano foram feitas a partir de comparações entre o combate a incêndio com CAFS

da marca One Seven®, da empresa Gimaex Schmitz, e a água, bem como entre este mesmo

CAFS e outros equipamentos formadores de espuma, obtidas através de estudos e testes tanto

no Brasil como no exterior.

Palavras-chave: Espuma. Equipamentos Formadores de Espuma. Sistema de Espuma por Ar

Comprimido. CAFS.

ABSTRACT

This research presented, basically, the advantages of the Compressed Air Foam System (CAFS)

in the urban firefighting, trying to make the relationship between the use of this technology and

the use of water and other foam forming equipment that have natural aeration method. Initially,

the concept and classification of foams as extinguishing agent was exposed. Afterwards, the

characteristics of the foam that put it to advantage over the water, for certain purposes, were

listed. Subsequently, foam forming equipment was presented, among them CAFS, explaining

its operating principles. Finally, the analysis and conclusion of the importance of the use of

CAFS in the urban firefighting were made through comparisons between the firefighting with

CAFS of the brand One Seven®, of the company Gimaex Schmitz, and water, as well as

between this same CAFS and other foam forming equipment, obtained through studies and tests

both in Brazil and abroad.

Keywords: Foam. Foam Forming Equipment. Compressed Air Foam System. CAFS.

1 Graduado em Administração pela Universidade Federal do Piauí - UFPI

5

INTRODUÇÃO

Os Corpos de Bombeiros Militares, devido à sua missão, devem buscar sempre maior

efetividade nas suas atividades, dentre elas o combate a incêndio. Dessa forma, o estudo de

novas técnicas e de novos equipamentos deve ser uma prática incessante nas corporações.

Segundo Landim (2007), as tecnologias referentes à atividade de combate a incêndio surgem

em uma velocidade e quantidade muito menores do que de outras áreas científicas. Assim, as

corporações devem estar atentas a novas técnicas e equipamentos que venham a surgir,

buscando estudá-los e adaptá-los à própria realidade e, se possível, aperfeiçoá-los.

A utilização da espuma já é consagrada pelos Corpos de Bombeiros no combate a

incêndios Classe B (LANDIM, 2007). Inúmeras pesquisas apontam também as vantagens desse

agente extintor em incêndios Classe A. Quanto à utilização da espuma em combate a incêndios

Classe C, novas tecnologias foram desenvolvidas para se obter espuma sem a necessidade de

adição ou com necessidade mínima de água. O CAFS (do inglês Compressed Air Foam System),

é uma tecnologia que pode ser usada no combate a incêndios das classes citadas acima.

Existem outros equipamentos formadores de espuma para combate a incêndio tais como

proporcionadores portáteis, proporcionadores na bomba de viatura, esguichos para média e alta

expansão (SÃO PAULO, 2006). O CAFS tem um modelo de suprimento de ar diferente desses

equipamentos citados.

Segundo Darley (1995 apud MITCHELL, 2013), o conceito de espuma por ar

comprimido foi desenvolvido muito tempo depois do uso da espuma em combate a incêndio,

sendo esta nova tecnologia testada na década de 1930 pela Marinha Real do Reino Unido e pela

Marinha dos Estados Unidos. Landim (2007) relata que o CAFS surgiu nos anos 1940,

consistindo em um equipamento em que o ar comprimido era aplicado na mistura de água e

extrato formador de espuma, com intuito de gerar uma espuma mais seca e firme.

De acordo com Aguiar (2014), o Corpo de Bombeiros Militar do Distrito Federal –

CBMDF – fez testes utilizando o CAFS da marca One Seven®, da empresa Gimaex Schmitz.

O resultado de tais testes foi apresentado pelo Cel George Cajaty do CBMDF no 1º Seminário

Técnico-Científico de Prevenção e Proteção a Desastres, em setembro de 2015, na cidade de

Cascavel-PR, e no Congresso Internacional de Bombeiros e Emergências – CIBE –, em

setembro de 2017, na cidade de Goiânia-GO, onde foi demonstrado que o CAFS é uma

ferramenta eficiente e que contribui sobremaneira para qualidade e efetividade do serviço de

combate a incêndio urbano.

6

Atualmente, o CBMDF possui 60 viaturas do tipo Auto Bomba Tanque – ABT –, 28 do

tipo Auto Serviço de Extinção – ASE – e 2 escadas mecânicas que contam com esse sistema,

sendo que as primeiras viaturas chegaram em 2013 (DISTRITO FEDERAL, 2017). O Corpo

de Bombeiros Militar do Estado de Goiás – CBMGO – ainda não possui viaturas com o referido

sistema, bem como também não tem este divulgado em seus cursos para uma investigação mais

a fundo sobre suas vantagens.

Posto isso, esta pesquisa procura trazer a literatura voltada ao CAFS, bem como seus

testes e resultados, tendo como objetivo geral mostrar a importância de sua utilização no

combate a incêndio urbano, e como objetivos específicos produzir um material mais robusto e

específico sobre o tema, ainda pouco tratado na literatura brasileira; prover uma fonte de

pesquisa adicional ao Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás (CBMGO) para análise

inicial da referida tecnologia; realizar testes de distância de jato da espuma produzida por

esguicho proporcionador e por proporcionador entrelinhas, para fins de embasamento quanto a

maior eficiência do CAFS em relação a estes equipamentos.

2. CONCEITO DE ESPUMA

Segundo o Manual Básico de Combate a Incêndio do Corpo de Bombeiros Militar do

Distrito Federal – CBMDF – (2013, p. 102), as espumas podem ser definidas como:

sistemas constituídos por uma fase contínua líquida (na superfície) e uma

dispersão gasosa (no interior), apresentando uma estrutura formada pelo

agrupamento de várias células (bolhas) originadas a partir da introdução de

agentes tensoativos e ar na água.

Buscando em Ferreira (2007, p. 20), tem-se que a espuma é produzida “através da

mistura do ar com uma solução que contém espuma mecânica e água”, o que vai ao encontro

com o Manual Técnico de Bombeiro 43 – MTB 43 – do Corpo de Bombeiros da Polícia Militar

do Estado de São Paulo – CBPMESP – (2006, p. 4), que afirma sucintamente ser “um

aglomerado de bolhas formado pela mistura de água, extrato formador e ar”.

Portanto, em suma e tirando por base as referências citadas, pode-se dizer que a espuma

é um conjunto de bolhas, as quais individualmente são formadas pelo ar envolvido por uma

camada de solução aquosa.

7

3. CLASSIFICAÇÃO DA ESPUMA

A espuma pode ser classificada de algumas formas, sendo que para elucidação da

referida pesquisa foram destacadas as classificações a seguir.

3.1. Quanto ao Processo de Formação

Quanto ao processo de formação, a literatura traz principalmente dois tipos: espuma

química e espuma mecânica.

Com seu emprego não mais normatizado, a espuma química se forma através de uma

reação química entre o sulfato de alumínio e bicarbonato de sódio, a qual libera dióxido de

carbono (CO2) que, por sua vez, é o gás que fica no interior das bolhas (FERREIRA, 2007). No

Manual de Combate a Incêndio da Marinha do Brasil (2000) é explanado que a espuma química

é mais consistente que a mecânica e que seu uso é mais eficaz em combustíveis leves, como a

gasolina.

Já a espuma mecânica é a utilizada pelos Corpos de Bombeiros Militares para combate

a incêndio e, por isso, os manuais dessas corporações geralmente definem espuma tomando por

base sua formação mecânica. Para ser produzida mecanicamente, a espuma necessita de água,

extrato e ar. A solução é formada por água e extrato. Essa solução passa por um esguicho onde

é batida juntamente com o ar, tendo como resultado, portanto, a espuma (SÃO PAULO, 2006).

Há então a necessidade desse batimento mecânico.

3.2. Quanto à Capacidade de Expansão

Nessa classificação, há três tipos de espumas: de baixa, média e alta expansão, se

baseando em suas respectivas taxas de expansão e do mais adequado uso. Portanto essa taxa é

a relação entre o volume da solução aplicada e o volume de espuma resultante do processo de

formação.

Assim, Flores, Ornelas e Dias (2016), em seu Manual de Fundamentos de Combate a

Incêndio, mostram a relação entre a classificação e sua taxa de expansão, conforme

demonstrado no quadro 1.

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CLASSIFICAÇÃO

(Expansão) TAXA DE EXPANSÃO

Baixa Expansão Até 20 vezes

Média Expansão 20 até 200 vezes

Alta Expansão Mais de 200 vezes

Quadro 1 – Expansão da Espuma/Taxa de Expansão

Fonte: FLORES; ORNELAS; DIAS, 2016

Em um exemplo prático, para uma taxa de expansão de 200 vezes (média expansão),

em cada litro de solução (água mais extrato formador de espuma) serão acrescentados durante

o processo 199 litros de ar, produzindo assim 200 litros de espuma.

A espuma de baixa extensão é pesada e resistente, assim sendo mais recomendada para

incêndios intensos e para locais não confinados. A espuma de média expansão tem sua principal

utilização para abafar a vaporização de produtos químicos perigosos. Já a espuma de alta

expansão é ideal para incêndios em espaços confinados, pois seu uso em espaços abertos pode

sofrer obstrução por parte da ação do vento (SÃO PAULO, 2006). O quadro 2 faz a relação da

expansão com sua recomendação de uso.

CLASSIFICAÇÃO

(Expansão) RECOMENDAÇÃO DE USO

Baixa Expansão Incêndios intensos e locais não

confinados

Média Expansão Abafar a vaporização de produtos

químicos perigosos

Alta Expansão Incêndios em espaços confinados

Quadro 2 – Expansão da espuma/Recomendação de Uso

Fonte: SÃO PAULO, 2006

4. FORMAS DE ATUAÇÃO DA ESPUMA (PRINCÍPIO DE EXTINÇÃO)

De acordo com Aguiar (2014), a espuma age no combate a incêndio de duas formas:

abafamento e resfriamento. A espuma irá cobrir a superfície do combustível em chamas, o que

interrompe o contato deste com o comburente, neste caso, o ar. E, na medida em que a água

presente na espuma se transforma em vapor, retira calor do combustível, resfriando-o.

A ação principal é de abafamento, mas que, pelo fato de conter água na sua formação,

age secundariamente por resfriamento (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA

E TECNOLOGIA, 2015).

9

5. CARACTERÍSTICAS DA ESPUMA

A espuma para combate a incêndio foi desenvolvida com intuito de contornar algumas

limitações que a água, com suas características, apresenta (FIGUEREDO; RIBEIRO;

SABADINI, 1998). Utilizando estudo dos autores citados anteriormente, pode-se abordar

algumas características, a saber:

a) Tensão superficial: a espuma diminui a alta tensão superficial que a água possui,

fazendo com que o combustível fique molhado com mais facilidade e que o agente

tenha maior penetração neste;

b) Viscosidade: a espuma dá maior viscosidade à água, o que possibilita maior tempo

de permanência do agente extintor sobre a superfície, com o escoamento mais lento,

e assim melhorando a atuação, principalmente em superfícies verticais;

c) Densidade: a espuma tem baixa densidade em comparação com a água e líquidos

combustíveis/inflamáveis, o que permite que o agente extintor fique na superfície

para abafar e resfriar o líquido em chamas sem que o faça transbordar.

No MTB 43 do CBPMESP (2006) são elencadas características que uma espuma de boa

qualidade deve ter, a saber:

d) Fluidez: a espuma deve cobrir o combustível em chamas com rapidez;

e) Resistência ao calor: as propriedades da espuma em determinada quantidade devem

garantir que sua integridade seja mantida em altas temperaturas;

f) Resistência ao combustível: a espuma deve manter sua capacidade extintora quando

em contato com determinado combustível.

6. CLASSES DE INCÊNDIO E O RESPECTIVO USO DA ESPUMA

O uso da espuma para combater os incêndios Classe A foi avaliado pela primeira vez na

década de 1930. Estudos iniciais mostraram que a espuma aplicada nos combustíveis Classe A

poderiam suprimir os incêndios de forma mais eficiente do que a água comum na maioria dos

casos (UNITED STATES FIRE ADMINISTRATION, 1996). A indicação do uso da espuma

em incêndios Classe A tem por base as características elencadas no subtítulo “2.4.”, com

exceção da letra “c” (densidade).

A espuma é um dos agentes extintores mais indicados para o combate a incêndios Classe

B, agindo principalmente por abafamento (RIO DE JANEIRO, 2017). A indicação do uso da

espuma nos incêndios da referida classe tem por base as características elencadas no subtítulo

10

“2.4.”, com exceção das letras “a” (tensão superficial) e “b” (viscosidade). Ademais, a espuma

mecânica não é recomendada para incêndios em gases (GOIÁS, 2014).

Por conter água, não é recomendado o uso da espuma no combate a incêndios Classe C

(equipamentos energizados). Tal afirmação refere-se à espuma utilizada pela maioria dos

Corpos de Bombeiros Militares do Brasil (GOIÁS, 2017). Pelo mesmo motivo (conter água),

também não é indicada para combater incêndios Classe D (metais pirofóricos), pois reagem

violentamente com água (RIO DE JANEIRO, 2017).

O quadro 3 faz uma sucinta relação entre a classe de incêndio e a recomendação de uso

da espuma.

CLASSE DE INCÊNDIO RECOMENDAÇÃO DE USO DA

ESPUMA

Classe A SIM

Classe B SIM

Classe C NÃO

Classe D NÃO

Quadro 3 – Classe de Incêndio/Recomendação de Uso da Espuma

Fonte: RIO DE JANEIRO, 2017

7. EQUIPAMENTOS FORMADORES DE ESPUMA

A produção de uma espuma de boa qualidade requer equipamentos apropriados para tal.

Isso se deve ao fato de que a dosagem correta do extrato formador de espuma é essencial à

obtenção dos resultados pretendidos no combate a incêndio. O desenvolvimento de

equipamentos formadores de espuma veio a garantir essa dosagem (SÃO PAULO, 2006).

7.1. Proporcionador Entrelinhas e Esguicho Lançador

Conhecido também como proporcionador de linha, o proporcionador entrelinhas opera

com o princípio de Venturi (SÃO PAULO, 2006). A figura 1 ilustra esse sistema.

O princípio de Venturi consiste na passagem de água sob pressão por uma região

reduzida do proporcionador entrelinhas, onde há aumento de velocidade da água, gerando a

sucção do extrato formador de espuma pelo tubo coletor (SÃO PAULO, 2006).

11

Figura 1 – Entrelinhas e Sucção pelo princípio de Venturi

Fonte: SÃO PAULO, 2006

O equipamento deve ser operado entre dois lances de mangueiras, fato que gerou o nome

entrelinhas (SÃO PAULO, 2006). Porém, segundo Ferreira (2007, p. 47), pode ser usado

também “diretamente da expedição da bomba ou junto ao esguicho”. A figura 2 mostra um

proporcionador entrelinhas e seus componentes.

Figura 2 – Proporcionador entrelinhas e seus componentes

Fonte: PROTECTOR FIRE, 2015

O proporcionador entrelinhas possui uma válvula dosadora que permite uma graduação

que varia de 1% a 6% dependendo do tipo de extrato formador de espuma a ser usado

(FERREIRA, 2007).

O esguicho lançador de espuma é um tubo metálico que não possui controle de vazão e

angulação do jato (FLORES; ORNELAS; DIAS, 2016). Tem um aparato para entrada de ar,

que adiciona este à pré-mistura, fazendo o batimento mecânico resultando na espuma. Para isso,

precisa de um proporcionador entrelinhas com vazão igual a do esguicho (FERREIRA, 2007).

A figura 3 apresenta um esguicho lançador de espuma e seus componentes.

12

Figura 3 – Esguicho lançador de espuma e seus componentes

Fonte: PROTECTOR FIRE, 2015

7.2. Esguicho Proporcionador de Espuma

Esse tipo de esguicho integra em um só aparelho o proporcionador de espuma e o

equipamento lançador, possuindo assim dois dispositivos de sucção: um para o extrato

formador de espuma e outro para a entrada de ar (SÃO PAULO, 2006).

De acordo com Landim (2007, p. 22), esse esguicho não tem recebido muita atenção

por partes dos pesquisadores de técnicas de combate a incêndio por apresentar apenas a forma

de espuma molhada (baixa expansão), devido sua “pouca capacidade de aeração da mistura e

por utilizarem mais concentrado de espuma que o necessário”.

Também tem a desvantagem de limitar a mobilidade da guarnição de combate, visto que

o recipiente de extrato formador de espuma deve ficar junto ao esguicho pelo fato de o tubo

coletor (pick-up) fazer parte deste, diferentemente do que acontece com os proporcionadores

entrelinhas (SÃO PAULO, 2006), quando da utilização entre dois lances de mangueiras ou

diretamente na boca expulsora da viatura.

A foto 1 apresenta um esguicho proporcionador de espuma.

Foto 1 – Esguicho Proporcionador de Espuma

Fonte: Do Autor

13

7.3. Sistema de Espuma por Ar Comprimido (CAFS)

Na década de 1930, a Marinha Real do Reino Unido e a Marinha dos Estados Unidos

começaram os experimentos com a tecnologia que envolvia a produção de espuma por ar

comprimido. Em meados dos anos 1970, o Texas Forest Service (Serviço Florestal do Texas)

foi o primeiro a empregar o CAFS no combate a incêndio florestal (MITCHELL, 2013).

De acordo com Taylor (1997), em meados dos anos 1980, pesquisas da U.S. Bureau of

Land Management (Serviço de Gestão de Terras dos Estados Unidos) deixou o CAFS com

características e desenho mais modernos de compressores de ar rotativos, bombas centrífugas

e sistemas de doseamento de espuma por injeção direta.

Em 1988, o CAFS recebeu notoriedade nos Estados Unidos quando, durante os

incêndios do Parque Nacional de Yellowstone, um prédio de quatro andares foi protegido com

sucesso pela cobertura de espuma produzida por ar comprimido (TAYLOR, 1997).

7.3.1. Princípio de Funcionamento do CAFS

O CAFS é um equipamento formado por moto-bomba, compressor de ar e

proporcionador de extrato formador de espuma, capaz de produzir espuma de alta qualidade

(DISTRITO FEDERAL, 2007). A figura 5 representa o funcionamento desse equipamento.

Figura 4 – Princípio de funcionamento do CAFS

Fonte: GIMAEX SCHMITZ, 2007 apud DISTRITO FEDERAL, 2007

Segundo a National Fire Protection Association (Associação Nacional de Proteção

contra Incêndio dos Estados Unidos) – NFPA – (2005), o CAFS utiliza um método de geração

de espuma por ar comprimido usando uma câmara de mistura para combinar ar ou nitrogênio

sob pressão, água e extrato formador de espuma nas proporções corretas. Landim (2007, p. 13)

14

afirma que esse equipamento consiste em um “conjunto moto-bomba capaz de fornecer espuma

de alta pressão por meio de mangotinhos e mangueiras”.

7.3.2. Formas de Atuação da Espuma do CAFS

Segundo a empresa Gimaex Schmitz (2016), o CAFS One Seven® trabalha em três

frentes de extinção: abafamento, resfriamento e isolamento. Segue abaixo a descrição de cada

uma de acordo com a citada empresa:

• Abafamento: a cobertura contínua da superfície de combustíveis líquidos e sólidos

evita a liberação de gases e vapores inflamáveis;

• Resfriamento: uma espuma de combate a incêndio One Seven® adere-se ao material

em chamas como a espuma de barbear e assegura um resfriamento rápido;

• Isolamento: a espuma de combate a incêndio One Seven® aplicada em estruturas ao

redor da base do fogo evita a radiação de calor e, assim, evita que o fogo se espalhe.

7.3.3. Tipos de Espuma do CAFS

O CAFS utilizado em testes realizados pelo CBMDF, o One Seven® da empresa Gimaex

Schmitz, possui três opções de tipos de espuma: espuma molhada, espuma seca e água molhada

(DISTRITO FEDERAL, 2007).

A espuma molhada é a espuma padrão utilizada pelo sistema. Ela garante grande

distância do jato, sendo funcional tanto para ataque direto como indireto. Recomendado, assim,

para o combate (DISTRITO FEDERAL, 2007).

Com menor utilização de água, a espuma seca tem menor distância de lançamento,

porém com boa propriedade de isolamento térmico, e assim, com indicação para ser utilizada

em superfícies que ainda não foram atingidas pelo fogo. Outra utilização dessa espuma é para

combate a incêndios classe C, dentre eles em transformadores e geradores, obedecendo uma

distância mínima de lançamento e máxima de tensão, assunto ainda a ser tratado (DISTRITO

FEDERAL, 2007).

A água molhada é utilizada somente para espuma Classe A. É recomendado seu uso

para fazer rescaldo, pois a inclusão de pouco extrato na sua formação é apenas para dar um

pouco mais de poder de penetração da água no material combustível, principalmente aqueles

com profundidade (DISTRITO FEDERAL, 2007). Pode-se ver no quadro 4 o resumo da

recomendação de uso dos tipos de espuma do CAFS.

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TIPO DE ESPUMA DO CAFS RECOMENDAÇÃO DE USO

Espuma molhada Combate

Espuma seca Proteção

Água molhada Rescaldo

Quadro 4 – Tipo de Espuma do CAFS/Recomendação de Uso

Fonte: DISTRITO FEDERAL, 2007

8. METODOLOGIA

Classificando a pesquisa quanto à sua natureza, pode ser considerada uma pesquisa

básica. Este tipo de pesquisa tem o objetivo de gerar conhecimentos sem aplicação prática

prevista, envolvendo verdades e interesses universais (PRODANOV; FREITAS, 2013).

Através de conhecimentos já produzidos sobre o CAFS, incluindo testes já documentados, a

pesquisa não tem o intuito de aplicação imediata, apenas produzir entendimento sobre essa

tecnologia.

Quanto aos procedimentos, trata-se de uma pesquisa bibliográfica em sua maior parte,

e pesquisa experimental no que se refere a alguns testes realizado pelo autor. Encontramos em

Lakatos (2007) que a pesquisa bibliográfica é fonte secundária, que abrange tudo que já foi

publicado, escrito, dito ou filmado. Portanto, grande parte do material produzido foi

referenciado em escritos de quem já fez estudos e testes relativos aos CAFS e demais assuntos

em questão. Prodanov e Freitas (2013) dizem que a pesquisa experimental é aquela em que o

pesquisador refaz condições de um fato sob estudo, utilizando aparelhos e instrumentos, em

local sob controle, estudando assim a relação causa-efeito. Foram feitos testes práticos dos

aparelhos formadores de espuma utilizados pelo CBMGO, no que tange à distância dos jatos

de espuma.

Para a análise e conclusão da importância do uso do CAFS, foram feitos, basicamente,

comparativos entre o CAFS da marca One Seven®, da empresa Gimaex Schmitz. e o uso da

água, bem como entre aquele e os equipamentos formadores de espuma comumente utilizados

pela maioria dos Corpos de Bombeiros Militares do Brasil, inclusive pelo CBMGO. Os dados

foram obtidos através de estudos e testes realizados no Brasil e no exterior.

16

Por fim, esta pesquisa teve limitações no que tange a referências bibliográficas

específicas, principalmente em língua portuguesa, bem como a uma maior quantidade de testes,

seja de outras corporações brasileiras, seja de CAFS de outras marcas.

9. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para atender ao objetivo geral da pesquisa, segue-se a apresentação dos resultados.

Entenda-se o termo CAFS como o sistema One Seven®, da empresa Gimaex Schmitz, bem

como seus acessórios e o extrato formador de espuma fornecido por esta, por ter sido o CAFS

trazido ao Brasil e testado cientificamente por um Corpo de Bombeiros Militar, como já dito, o

CBMDF.

9.1. Análise do CAFS em Relação à Água

Para análise do uso do CAFS em combate a incêndios Classe A (combustíveis sólidos),

o CBMDF fez um teste onde foram utilizados 160 elementos de madeira, nos quais foi ateado

fogo. Ao combater com água, foram gastos 1.560 litros, levando 8 minutos para que as chamas

fossem debeladas. Porém, depois de certo tempo, houve nova ignição (BRAGA, 2017). Assim,

necessitaria de novo combate ou, após extinção das chamas, continuar com o rescaldo. De

qualquer forma, gastaria mais tempo e mais água do que o já aferido.

Para a mesma quantidade de madeira, ao fazer combate direto com CAFS, gastou-se

250 litros de água, debelando as chamas em 3 minutos e 30 segundos. Não houve nova ignição

(BRAGA, 2017). Nota-se aí as características da espuma já relatadas nesta pesquisa. A inclusão

de extrato formador de espuma e grande quantidade de ar fez com que se utilizasse bem menos

água. Além disso, as propriedades da água que foram modificadas, como tensão superficial e

viscosidade, por exemplo, fizeram com que o agente extintor cobrisse o combustível de forma

mais duradoura e eficiente, diminuindo assim o tempo de combate e evitando o reaparecimento

das chamas. Houve uma economia de aproximadamente 84% no emprego de água, ou seja,

utilizou-se seis vezes menos água com o CAFS, e usando menos da metade do tempo.

O quadro 5 mostra de forma sucinta o resultado do teste relatado acima.

17

COMBATE

COM ÁGUA

COMBATE COM

CAFS

QUANTIDADE DE

ÁGUA UTILIZADA 1.560 litros 250 litros

TEMPO ATÉ

EXTINGUIR AS

CHAMAS

8 minutos 3 minutos e 30

segundos

OCORREU NOVA

IGNIÇÃO? Sim Não

Quadro 5 – Água versus CAFS: Consumo/Tempo de Combate

Fonte: BRAGA, 2017

Em teste realizado em uma casa de fumaça simulando uma residência, Braga (2017)

relata que foi colocado termopares, que são sensores simples de temperatura, em um dos

compartimentos, bem como 10 madeirites, nos quais foi ateado fogo. O propósito era verificar

a queda de temperatura em determinado período de tempo de combate. Foram feitos dois testes:

um fazendo combate com jato atomizado e outro com o CAFS. O resultado dos testes é

mostrado no gráfico 1.

Gráfico 1 – Taxa de queda de temperatura durante combate

Fonte: BRAGA, 2017

O gráfico 1 mostra a relação entre a queda de temperatura e o tempo de combate, tanto

com o uso do jato atomizado de água como com o uso do CAFS. As linhas verticais azuis

indicam início e fim do combate com água e as linhas verticais amarelas, início e fim com o

CAFS. Os combates iniciaram-se com a temperatura ambiental de aproximadamente 500 ºC.

Ao combater com o jato atomizado de água, percebeu-se uma queda de temperatura de

aproximadamente 2,9 ºC por segundo até chegar próximo à temperatura ambiental de 150 ºC

em cerca de 2 minutos de combate. Ao combater com CAFS, a queda de temperatura foi de

18

18,6 ºC por segundo, deixando a temperatura ambiental próximo a 100 ºC em apenas 20

segundos de combate. Portanto, combatendo com o CAFS, os Bombeiros Militares extinguiram

o incêndio com mais rapidez e, consequentemente, ficaram menos tempo expostos a

temperaturas muito elevadas, assim tendo menos desgaste físico.

No que tange a combate a incêndios Classe B, o uso da água não é recomendado por

causar alguns comportamentos extremos do fogo devido a sua densidade ser maior do que a de

líquidos combustíveis/inflamáveis (GOIÁS, 2017). Um desses comportamentos extremos é o

Slop Over. “Quando a água é aplicada diretamente sobre a superfície em chamas do líquido, ela

afunda parcialmente no líquido quente e vaporiza-se, expelindo o combustível em chamas para

fora do tanque” (GOIÁS, 2017, p. 63). Além de não ser um combate muito eficaz, ainda pode

causar acidentes graves.

Outro comportamento extremo que o uso da água pode causar é chamado de Boil Over.

Nesse caso, a água aplicada sobre o líquido em chamas poderá descer até o fundo, acumulando-

se. Em um incêndio duradouro, a onda de calor irá propagar-se da superfície até a camada de

água, fazendo com que esta mude para o estado gasoso. Quando isso acontece, as bolhas

empurram o líquido em chamas para fora do recipiente. Nesse evento, o líquido em chamas

pode chegar a uma distância de projeção de até dez vezes o diâmetro do tanque (GOIÁS, 2017).

Figueredo, Ribeiro e Sabadini (1998) observam outra possiblidade de acidente ao usar água

nesses casos, que é o simples transbordamento do líquido em chamas.

Visto que o empecilho de se usar água em combate a incêndio Classe B diz respeito

principalmente à sua alta densidade relativa, a espuma, principalmente a do CAFS (pela maior

consistência e homogeneidade, a ser tratado mais à frente), veio a modificar essa característica.

Como já abordado na parte de características da espuma, o acréscimo de ar na mistura faz com

que a espuma seja menos densa que a maioria dos líquidos combustíveis/inflamáveis. Como

apontam Figueredo, Ribeiro e Sabadini (1998), isso faz com que ela flutue pela superfície do

líquido em chamas, abafando-o e resfriando-o sem que o faça transbordar.

Em relação a combate a incêndios Classe C, que é quando não é possível o corte do

fornecimento de energia elétrica do local, a recomendação é de utilização de agentes extintores

que não possuam água na sua composição, pela condutividade elétrica desta (DISTRITO

FEDERAL, 2013; GOIÁS, 2017; RIO DE JANEIRO, 2017). Em algumas doutrinas, como os

Manuais de Combate a Incêndio dos Corpos de Bombeiros Militares do Estado de Goiás (2017)

e do Distrito Federal (2013), fala-se que em caso de necessidade, água poderia ser usada

respeitando algumas distâncias a serem mostradas no quadro 6.

19

TIPO DE JATO ESGUICHO

(POLEGADA)

DISTÂNCIA DE

SEGURANÇA

Neblinado 11 2⁄ ou 212⁄ 3 metros

Sólido ou compacto 11 2⁄ 6 metros

Sólido ou compacto 21 2⁄ 10 metros

Quadro 6 – Tipo de jato d’água/Distância de segurança Classe C


Porém, vale destacar que, além de obedecidas as distâncias relatadas acima, poderá ser

usada água desde que a fonte seja de até 600 Volts (DISTRITO FEDERAL, 2013).

Quanto ao uso do CAFS nos incêndios Classe C, foram feitos testes laboratoriais com o

sistema One Seven® e seu respectivo extrato formador de espuma, utilizando o tipo “espuma

seca”. Conforme relatório que consta no Anexo A, o teste consistiu em medir a fuga de corrente

elétrica entre dois pontos com distância de 4 metros entre si, os quais simulavam, de um lado,

o combatente e, do outro lado, a fonte de tensão. Basicamente, eram dois testes: um simulando

a fuga de corrente sem uso de qualquer agente extintor e outro com uso da espuma seca do

CAFS. Foram utilizados diferentes valores progressivos de voltagem até 100 kV (100.000

Volts) e teve como parâmetro a fuga de corrente máxima permitida de 500 µA (500

microAmpere ou 5 x 10-4 Ampere).

Sem a necessidade de entrar em mais detalhes técnicos (já constantes do Anexo A), a

conclusão que se teve é que no combate com a espuma seca do CAFS, na distância de segurança

de 4 metros, com a fonte de 100.000 Volts – 167 vezes o valor máximo permitido com uso de

água (600 Volts) – a fuga de corrente foi de 326,94 µA – menor do que o valor máximo

permitido pelo teste (500 µA) para que se atestasse o uso. Segundo Sadiku, Alexander e Musa

(2014), corrente elétrica menor que 1 mA não causa nenhuma sensação ao corpo humano, vindo

a causar formigamento a partir de 1 mA – 1.000 µA –, ou seja, o triplo do valor de fuga de

corrente com uso do CAFS (326,94 µA).

Cabe dizer que, de acordo com Landim (2007), o fabricante recomenda usar o CAFS a

uma distância de 4 metros em instalações elétricas de até 35.000 Volts (ainda assim bem acima

do máximo recomendado para uso de água). Outra recomendação é a distância de 1 metro para

fontes de até 230V (DISTRITO FEDERAL, 2007).

E por fim, outra vantagem importante do combate com o CAFS em relação à água diz

respeito à comodidade do combatente. Segundo Colleti (2004 apud AGUIAR, 2014), a linha de

20

mangueira do CAFS fica bem mais leve pelo fato de ter grande quantidade de ar na composição,

o que diminui sobremaneira o desgaste do Bombeiro Militar na hora do combate.

9.2. Análise do CAFS em Relação a Outros Equipamentos Formadores de Espuma

De acordo com Grimwood (2007 apud LANDIM 2007), na Universidade de Caterbury

da Nova Zelândia, foi realizado um teste com objetivo de analisar quatro parâmetros em relação

ao uso do jato atomizado, da espuma por esguicho proporcionador e do CAFS. Para o teste, foi

ateado fogo em um engradado de madeira dentro de um compartimento de 5,74 m², com 3,6 m

de altura. Os parâmetros observados eram: 1) Consumo médio de água; 2) Alcance de

temperatura ambiental suportável; 3) Taxa de calor liberada; e 4) Resfriamento da camada de

fumaça. Sobre os itens 2 e 3, não houve variação significativa entre os três métodos. Quanto ao

item 4, o jato atomizado foi um pouco mais efetivo. Dessa forma, entre o CAFS e o esguicho

proporcionador também não houve variação significativa no item 4.

Porém, no que tange ao consumo médio de água (item 1), o CAFS mostrou-se superior

também ao outro equipamento formador de espuma, economizando aproximadamente 43% de

água em determinado tempo comum de combate (não informado), conforme quadro 7.

MÉTODO DE COMBATE QUANTIDADE DE ÁGUA

UTILIZADA

CAFS 12 litros

Espuma por esguicho

proporcionador 21 litros

Quadro 7 – CAFS versus Esguicho proporcionador – consumo de água

Fonte: GRIMWOOD, 2007 apud LANDIM, 2007

Com o objetivo de fazer uma relação entre a redução de temperatura do ambiente e o

tempo de combate, foram realizados testes também nos Estados Unidos empregando os mesmos

métodos utilizados pelos neozelandeses. O teste foi feito em um ambiente fechado de 12 m²,

com 2,64 m de altura. Foram colocados sensores de temperatura que captaram a redução da

temperatura de 538 ºC a 100 ºC (GRIMWOOD, 2007 apud LANDIM, 2007) e puderam

determinar as taxas de queda da temperatura apresentadas no quadro 8, fazendo a comparação

entre o CAFS e a espuma de um esguicho proporcionador.

21

MÉTODO DE COMBATE TEMPO DE COMBATE TAXA DE QUEDA DE

TEMPERATURA

CAFS 38,5 segundos 11,4 ºC/seg

Espuma por esguicho

proporcionador 102,9 segundos 4,3 ºC/seg

Quadro 8 – CAFS versus Esguicho proporcionador – Taxa de queda de temperatura

Fonte: GRIMWOOD, 2007 apud LANDIM, 2007

Portanto, o teste mostrou que a espuma produzida por esguicho proporcionador

necessitou de mais que o dobro do tempo utilizado pelo CAFS para fazer a mesma redução de

438 ºC da temperatura ambiental.

Em se tratando de regulagem do proporcionador de extrato formador de espuma, o

combate com CAFS gasta menos extrato produzindo uma espuma de consistência superior à

dos proporcionadores entrelinhas e esguichos proporcionadores (LANDIM, 2007). Conforme

já tratado, a válvula do proporcionador entrelinhas possui regulagem que vai desde 1% até 6%,

sendo que o esguicho proporcionador não possui qualquer regulagem. Já o proporcionador do

CAFS possui a regulagem de 0,1%, 0,3%, 0,5% e 0,6% de acordo com o objetivo do combate

e o tipo de extrator formador de espuma (DISTRITO FEDERAL, 2007). O quadro 9 traz melhor

esquematizada essa relação.

TIPO DE EXTRATO REGULAGEM NO

PROPORCIONADOR

Classe A

0,3% Espuma (Padrão)

0,1% Água Molhada

Classe B 0,5% Espuma (Padrão)

Classe B-AR 0,6% Espuma (Padrão)

Quadro 9 – Tipo de Extrato do CAFS/Regulagem


De acordo com o que já foi exposto, o tipo de espuma padrão do CAFS é a espuma

molhada e, segundo Landim (2007), a porcentagem padrão do proporcionador desse sistema é

de 0,3%, inclusive para a espuma seca. Porém, como mostra o quadro 9, quando se muda o tipo

de extrato deve-se mudar a porcentagem de proporção, dependendo da classe de incêndio.

Pode-se concluir que, por exemplo, em um combate a incêndio em líquido combustível

com álcool (extrato Classe B-AR), que é o de maior proporção (0,6%), o CAFS teria uma

economia de 40% de extrato formador de espuma em relação à menor proporção que pode ser

22

regulada nos equipamentos comuns (1%). Porém o tipo de extrato utilizado por outros

equipamentos para combate a incêndio em álcoois varia sua regulagem de 3% a 6% (SÃO

PAULO, 2006). Considerando a vazão de 150 litros por minuto, seriam gastos 900 ml de extrato

por minuto no CAFS e pelo menos 4,5 litros por minuto no equipamento comum. Em um

combate de 5 minutos, o CAFS gastaria 4,5 litros e o outro equipamento 22,5 litros de extrato,

ou seja, neste último caso, o recipiente padrão, que é de 20 litros, não duraria nem os 5 minutos,

isso sem considerar a eficácia das espumas produzidas por cada equipamento.

Em se tratando de qualidade e consistência da espuma, a forma de proporção de extrato

e de ar do CAFS assegura um fluxo constante de espuma de acordo com o tipo desta. As bolhas

produzidas são relativamente pequenas e homogêneas, diferente das produzidas por

equipamentos comuns. Essa característica do CAFS torna mais consistente a barreira de

espuma, possuindo, assim, uma melhor aderência a superfícies verticais, permitindo um bom

uso como linha fria (LANDIM, 2007). Portanto, torna-se mais eficiente, nesse quesito, para

fazer isolamento térmico de superfícies, verticais ou horizontais, ainda não atingidas pelo

incêndio.

No que tange à distância de lançamento do jato, atendendo ao terceiro objetivo

específico desta pesquisa, foram realizados testes no 1º Batalhão Bombeiro Militar do CBMGO,

em Goiânia, no dia 17 de novembro 2017, que consistiram em medir a distância do jato de

espuma utilizando tanto o esguicho proporcionador de espuma como o proporcionador

entrelinhas/esguicho lançador (três testes com cada equipamento), com pressão residual de 100

PSI, e angulação de 45º do esguicho, por ser esta, segundo informação verbal2, a de maior

alcance do jato. Ao utilizar o esguicho proporcionador, o jato atingiu até 18 metros e, utilizando

o proporcionador entrelinhas/esguicho lançador, o jato atingiu até 15 metros. Maiores detalhes

sobre os testes podem ser vistos no Apêndice A.

Quanto ao CAFS, seu compressor de ar também tem a função de impulsionar a espuma

no sistema (GOIÁS, 2017). Assim como aponta Landim (2007, p. 23), que diz que o CAFS “é

considerado um sistema de alta pressão porque alia a energia hidráulica da pressurização da

água com a energia pneumática do ar pressurizado, que propulsiona e aera a espuma,

respectivamente”. Pressão essa que o equipamento comum possui apenas hidraulicamente.

Assim, com o CAFS, o jato atinge uma distância superior a 25 metros, o que possibilita aos

combatentes ficarem mais distantes das chamas. A capacidade de pressurização da linha de

mangueira do CAFS é de 3.000 metros de distância na horizontal e 250 metros na vertical

2 Informação prestada pelo 1º Ten QOC Luis Antônio Dias Araújo – CBMGO, Instrutor Flashover.

23

(LANDIM, 2007). Dessa forma se torna um bom equipamento para se ter, por exemplo, em

uma viatura do tipo escada mecânica de altura considerável para combates elevados. O quadro

10 resume as referidas distâncias.

EQUIPAMENTO DISTÂNCIA DOS

JATOS

CAFS Superior a 25 metros

Esguicho Proporcionador Até 18 metros

Entrelinhas/esguicho

lançador Até 15 metros

Quadro 10 – Distâncias dos jatos

Fonte: Do Autor; LANDIM, 2007

Novamente em análise de combate a incêndio Classe C, já foi exposto nesta pesquisa a

não recomendação do uso da espuma produzida por equipamentos comuns formadores de

espuma, pelo fato da presença de água na composição. Já a espuma seca do CAFS foi atestada,

por meio de relatório técnico, para seu uso nessa classe de incêndio, com a distância de

segurança de 4 metros, conforme demonstrado no Anexo A e em análise feita anteriormente.

Quanto à facilidade de operação do equipamento, Landim (2007) aponta que para

alternar o tipo de espuma do CAFS, o painel de controle possui botões específicos para espuma

molhada, espuma seca e água molhada. Ao apertar um botão, o operador faz com que o sistema

automaticamente proporcione a correta concentração na mistura, tanto de extrato como de ar.

Em outros equipamentos, o operador deve ter mais perícia e controlar manualmente essa

proporção através de uma válvula para proporção de extrato. E quanto à inserção de ar na

mistura, nos esguichos proporcionadores e lançadores de espuma a proporção será estabelecida

naturalmente pelos orifícios sem qualquer controle.

Além do combate com espuma, o CAFS também pode ser usado para o combate

utilizando apenas água. Para isso, o painel de controle permite desligar a função espuma em um

botão, e o sistema ainda conta com um esguicho regulável que possibilita vazões de 130, 235

ou 400 litros por minuto (LANDIM, 2007).

Quanto à comodidade do combatente, como já tratado na relação CAFS/água, a linha de

mangueira do CAFS fica bem mais leve pelo fato de ter grande quantidade de ar na composição,

que corre por toda a extensão da mangueira. Nos equipamentos comuns, o acréscimo de ar só

ocorre no esguicho, tornando, assim, a mangueira bem mais pesada do que utilizada no CAFS.

24

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Por ter sido a água o principal, ou o único, agente extintor utilizado por anos pelos

Corpos de Bombeiros Militares do Brasil, é natural que haja dúvidas quanto à efetividade ou

mesmo necessidade de uso de outro agente para combate a incêndios, como os de Classe A, por

exemplo. Da mesma forma, tal dúvida pode surgir também quanto à necessidade de uso de

outro tipo equipamento formador de espuma, visto que os equipamentos comuns adquiridos já

possam parecer suprir de forma eficiente as demandas.

Porém, não foi objetivo desta pesquisa mostrar que a água pode ser substituída, ou que

se deve descartar equipamentos já adquiridos. Também não foi objetivo da pesquisa fazer

análise de custos de aquisição, visto que, para um estudo inicial, procurou-se apenas apresentar

a tecnologia, sugerindo assim que futuras pesquisas ainda mais densas possam acrescentar tal

item. O que se dá para extrair implicitamente sobre custos, sem análise numérica, é pelo menos

a diminuição da quantidade de água e extrato formador de espuma utilizados no combate com

o CAFS.

Buscou-se, portanto, estudar sobre uma tecnologia ainda não obtida e difundida pelo

CBMGO, com o aval científico de que a pesquisa é sempre bem-vinda quando se procura a

melhoria nas ações de uma instituição. Foram analisados estudos e testes para fazer a

compilação em um material específico que mostrasse a importância do uso do CAFS no

combate a incêndio urbano para servir de fonte de pesquisa adicional para o CBMGO. Tal

importância foi apresentada de forma objetiva, restando ao gestor decidir sobre sua aquisição

no futuro.

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26

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. Acesso em: 05 jul.

2017.

27

APÊNDICE A

TESTE DE DISTÂNCIA DOS JATOS DE ESPUMA

No dia 11 de novembro de 2017, no pátio do 1º Batalhão Bombeiro Militar, em Goiânia,

o próprio autor desta pesquisa e seu orientador – 1º Ten QOC Luis Antônio DIAS Araújo –

fizeram testes relativos às distâncias que atingem os jatos de espuma produzidos por

equipamentos formadores de espuma utilizados pelo CBMGO. Os testes consistiram em fazer

lançamentos de jatos, três vezes com cada equipamento, a uma pressão residual de 100 PSI com

angulação de 45º do esguicho, e medir a distância do jato em cada lançamento. A viatura

utilizada era do tipo Auto Bomba Tanque (ABT). Os equipamentos foram acoplados a uma

mangueira de 30 metros de comprimento e 11 2⁄ polegada de diâmetro, e seus respectivos tubos

coletores foram inseridos em um recipiente de LGE AFFF 3%-6% de 20 litros.

Primeiramente foi utilizado o esguicho proporcionador de espuma (Foto A1) e, depois,

o proporcionador entrelinhas (Foto A2) acoplado diretamente na boca expulsora da viatura,

com o esguicho lançador (Foto A3) na ponta da linha. Os resultados dos testes são apresentados

no quadro A1.

EQUIPAMENTO 1º teste 2º teste 3º teste

Esguicho

proporcionador 17 m 17,5 m 18 m

Entrelinhas/esguicho

lançador 14,5 m 15 m 15 m

Quadro A1 – Distâncias dos jatos de espuma

Fonte: Do autor

Foto A3 – Esguicho

Lançador de Espuma

utilizado pelo CBMGO

Fonte: Do Autor

Foto A2 – Proporcionador entrelinhas


Fonte: Do Autor

Foto A1 – Esguicho

Proporcionador de Espuma


Fonte: Do Autor

28

ANEXO A

RELATÓRIO DE TESTE DIELÉTRICO DO USO DA ESPUMA SECA DO CAFS

comando da academia e ensino bombeiro militar …€¦ · agentes tensoativos e ar na água....

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