Revelando a resistência ao fogo do alumínio: Um guia orientado por dados

No domínio da construção e da segurança, é crucial compreender a resistência de um material ao fogo. Então, o alumínio é um material resistente ao fogo? Os dados revelam que, embora o alumínio tenha propriedades únicas, o seu comportamento ao fogo não é simples. A cerca de 660°C, funde-se e o seu desempenho durante um incêndio depende de factores como a composição da liga e a condutividade térmica.

Este guia aprofunda os dados relacionados com o fogo do alumínio, explorando as suas propriedades a altas temperaturas, o desempenho das ligas e os riscos associados aos painéis compostos. Tem curiosidade em saber como se compara com outros materiais? Vamos descobrir os factos juntos.

Fundamentos da resistência ao fogo do alumínio

Definição de resistência ao fogo

A resistência ao fogo refere-se à capacidade de um material resistir ao fogo ou proporcionar proteção contra o mesmo. Isto inclui a capacidade do material para resistir à ignição, evitar a propagação da chama e manter a integridade estrutural quando exposto a temperaturas elevadas.

Propriedades gerais de resistência ao fogo do alumínio

O alumínio é amplamente reconhecido pelas suas propriedades de resistência ao fogo, tornando-o um material preferido em várias aplicações, especialmente na construção e nas indústrias marítimas. Aqui estão os aspectos fundamentais da resistência ao fogo do alumínio:

Incombustibilidade

Alumínio maciço: O alumínio não arde nem se inflama em condições normais. Derrete a temperaturas entre 655°C e 660°C mas não entra em combustão. Este carácter incombustível garante que o alumínio não contribui para a propagação do fogo.

Ligas de alumínio: Tal como o alumínio puro, a maioria das ligas de alumínio não é combustível. Embora possam perder resistência a temperaturas elevadas, não suportam a combustão, aumentando assim a segurança contra incêndios em aplicações estruturais.

Propriedades térmicas

Alta condutividade térmica: A elevada condutividade térmica do alumínio permite-lhe dissipar o calor de forma rápida e uniforme, evitando pontos quentes que poderiam incendiar os materiais circundantes.

Capacidade térmica específica: Com uma capacidade térmica específica duas vezes superior à do aço, o alumínio requer mais energia para aquecer, ajudando-o a manter a integridade estrutural e retardando o aumento da temperatura durante um incêndio.

Refletividade: O alumínio pode refletir 80-90% da radiação incidente, reduzindo a absorção de calor dos incêndios. Esta elevada refletividade retarda o aumento da temperatura nas estruturas de alumínio, proporcionando tempo adicional para medidas de combate a incêndios e evacuação.

Resistência ao fumo e às faíscas

Sem emissão de fumo: O alumínio não emite fumo quando aquecido ou derretido, o que ajuda a manter a visibilidade e reduz os riscos tóxicos durante um incêndio.

Não estacionário: O alumínio sólido não produz faíscas, o que é particularmente importante em ambientes onde as faíscas podem provocar incêndios, como em fábricas de produtos químicos ou instalações de armazenamento de materiais inflamáveis.

Normas de classificação de incêndios

Normas britânicas (BS 476): De acordo com as normas britânicas, o alumínio é classificado como incombustível, o que garante a sua aptidão para ser utilizado em ambientes propensos ao fogo.

Normas ASTM (E136): O alumínio satisfaz igualmente os critérios de incombustibilidade estabelecidos pelas normas ASTM, confirmando as suas propriedades de resistência ao fogo.

Convenção SOLAS: A Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar classifica o alumínio como um material incombustível, tornando-o uma escolha preferencial para a construção naval.

Aplicações e benefícios

Construção: O alumínio é amplamente utilizado em estruturas de edifícios devido às suas propriedades de resistência ao fogo. A sua capacidade de dissipar rapidamente o calor e de manter a integridade estrutural em condições de incêndio torna-o ideal para revestimentos, coberturas e estruturas.

Aplicações marítimas: Em ambientes marítimos, o alumínio é valorizado pela sua resistência à corrosão e pela sua natureza incombustível. É normalmente utilizado na construção naval e nas estruturas offshore para aumentar a segurança contra incêndios e a longevidade.

Equívocos e esclarecimentos

As ideias erradas sobre o papel do alumínio nos incêndios resultam frequentemente de incidentes que envolvem painéis compostos de alumínio (ACPs) com núcleos inflamáveis, e não o próprio alumínio. É essencial distinguir entre alumínio sólido e materiais compostos para avaliar com exatidão os riscos de incêndio.

A resistência do alumínio ao fogo deve-se à sua natureza incombustível, elevada condutividade térmica e refletividade, o que o torna uma excelente escolha para aplicações que exigem segurança contra incêndios.

Propriedades térmicas e mecânicas do alumínio a temperaturas elevadas

Condutividade térmica do alumínio

O alumínio é conhecido pela sua elevada condutividade térmica, que varia entre aproximadamente 130 e 240 W/m-K, dependendo da liga específica. Esta propriedade permite ao alumínio dissipar o calor de forma eficiente, tornando-o menos suscetível de atingir temperaturas que possam comprometer a sua integridade estrutural.

Impacto na resistência ao fogo

A elevada condutividade térmica permite que o alumínio espalhe o calor por uma área maior, reduzindo o risco de pontos quentes localizados que poderiam levar a falhas estruturais. Esta caraterística é particularmente vantajosa em aplicações onde a rápida dissipação de calor é crítica, como no revestimento de edifícios ou em componentes automóveis.

Ponto de fusão do alumínio

O ponto de fusão do alumínio puro é de 660,3°C. No entanto, os pontos de fusão das ligas de alumínio podem variar consoante a sua composição. As ligas comuns, como a AA6061 e a AA7075, têm pontos de fusão que variam entre aproximadamente 477°C e 652°C.

Significado em condições de incêndio

Compreender o ponto de fusão do alumínio é crucial para avaliar o seu desempenho em cenários de incêndio. Embora o alumínio não arda, perde significativamente a sua força à medida que se aproxima do seu ponto de fusão. Isto faz com que seja essencial considerar os limites de temperatura a que as ligas de alumínio começam a perder a integridade estrutural durante a exposição ao fogo.

Refletividade do alumínio e o seu impacto no fogo

A elevada refletividade do alumínio, que pode atingir 90%, desempenha um papel significativo na sua resistência ao fogo. Isto significa que as superfícies de alumínio podem refletir grande parte do calor, impedindo-o de ser absorvido e mantendo o material mais frio.

Vantagens da elevada refletividade

• Redução da absorção de calor: Ao refletir o calor, as estruturas de alumínio podem manter temperaturas mais baixas durante a exposição ao fogo, atrasando o início da degradação térmica.
• Segurança reforçada: O menor calor absorvido significa que os componentes de alumínio podem manter a sua resistência e integridade estrutural durante mais tempo, proporcionando um tempo crítico para os esforços de evacuação e combate a incêndios.

Comportamento mecânico sob temperaturas elevadas

À medida que as temperaturas aumentam, as propriedades mecânicas do alumínio, como o rendimento e a resistência à tração, degradam-se devido ao aumento da mobilidade atómica e do movimento de deslocação, reduzindo a resistência do material à deformação.

Propriedades de tração a temperaturas elevadas

Por exemplo, o limite de elasticidade da liga AA6061 desce de 230 MPa à temperatura ambiente para 180 MPa a 200°C. Da mesma forma, a resistência à tração e o alongamento também variam com a temperatura, afectando o desempenho geral do material em diferentes aplicações.

Resistência à fluência e à fadiga a alta temperatura

A fluência ocorre quando um material se deforma lentamente sob tensão, particularmente a altas temperaturas. As ligas de alumínio apresentam um comportamento de fluência quando expostas a temperaturas elevadas durante períodos prolongados.

Deformação por fluência

• Dependência da temperatura e do stress: As taxas de deformação por fluência nas ligas de alumínio aumentam com a temperatura e a tensão aplicada. Por exemplo, a liga AA6061 sujeita a uma tensão de 70 MPa a 150°C pode registar uma deformação por fluência significativa ao longo de milhares de horas.
• Impacto na integridade estrutural: A fluência a longo prazo pode comprometer a integridade estrutural dos componentes de alumínio, particularmente em ambientes propensos ao fogo, onde persistem temperaturas elevadas.

Ligas de alumínio avançadas para altas temperaturas

Os recentes avanços na ciência dos materiais levaram ao desenvolvimento de ligas de alumínio de alta temperatura que mantêm propriedades mecânicas superiores a temperaturas elevadas. Estas ligas foram concebidas para oferecer uma melhor estabilidade térmica e uma degradação reduzida em condições de incêndio.

Exemplos e aplicações

Por exemplo, as ligas Al-MS31 e Al-MS95 mantêm a sua resistência mesmo após exposição prolongada a altas temperaturas, o que as torna ideais para utilizações aeroespaciais e automóveis. Os compósitos de matriz metálica, que combinam alumínio com reforços à escala nanométrica, como partículas de alumina, aumentam a resistência e a estabilidade térmica, oferecendo soluções promissoras para aplicações estruturais a alta temperatura.

Mecanismos microestruturais

A resistência do alumínio ao fogo depende da sua microestrutura. A altas temperaturas, os principais mecanismos de reforço, como o endurecimento por precipitação, enfraquecem devido ao engrossamento das partículas e à perda de estrutura.

Melhorar a estabilidade térmica

• Precipitados estáveis e coerentes: As ligas concebidas para aplicações a altas temperaturas incorporam precipitados estáveis para manter as propriedades mecânicas durante a exposição térmica.
• Elementos de liga: São adicionados metais de transição e de terras raras para melhorar a estabilidade térmica, retardando a difusão e a degradação microestrutural.

A compreensão destas propriedades térmicas e mecânicas permite aos engenheiros otimizar a utilização do alumínio em aplicações resistentes ao fogo, garantindo a segurança e o desempenho em condições de temperatura elevada.

Ligas de alumínio e o seu desempenho ao fogo

Composição das ligas de alumínio comuns

As ligas de alumínio comuns são criadas através da combinação do alumínio com outros elementos, como o cobre, o magnésio, o silício, o zinco e o manganésio. Cada elemento de liga confere propriedades específicas à liga de alumínio. Por exemplo, a série 2000, que contém cobre, é conhecida pela sua elevada resistência, tornando-a ideal para aplicações aeroespaciais. As ligas à base de magnésio da série 5000 oferecem boa resistência à corrosão e soldabilidade, sendo frequentemente utilizadas em estruturas marítimas. As ligas ricas em silício da série 6000 são tratáveis termicamente e têm uma excelente formabilidade, o que é ideal para aplicações arquitectónicas.

Comportamento das ligas de alumínio em relação ao fogo

Fusão e degradação da resistência

Enquanto o alumínio puro funde a cerca de 660°C (1220°F), as ligas de alumínio começam a perder resistência mecânica a temperaturas muito mais baixas. Tipicamente, começam a enfraquecer acima dos 150°C (300°F) e sofrem uma perda substancial de resistência à medida que se aproximam dos 500-600°C (932-1112°F). Apesar de terem um ponto de fusão relativamente baixo em comparação com o aço (1530°C), as ligas de alumínio não entram em combustão nem suportam a propagação de chamas em condições atmosféricas normais.

Capacidade térmica específica

As ligas de alumínio têm uma capacidade térmica específica que varia entre 816 e 1050 J/(kg-K), cerca do dobro da do aço. Isto significa que é necessário quase o dobro da energia para aumentar a temperatura das ligas de alumínio num grau, em comparação com a mesma quantidade de aço. Consequentemente, num incêndio, os componentes de liga de alumínio aquecem mais lentamente, prolongando a sua capacidade de utilização durante as fases iniciais de um incêndio.

Condutividade térmica

A elevada condutividade térmica permite que as ligas de alumínio distribuam rapidamente o calor localizado por toda a estrutura. A condutividade térmica das ligas de alumínio varia entre 88 e 251 W/(m-K), o que é cerca de 3 a 6 vezes superior à dos aços comuns. Esta rápida distribuição de calor reduz a formação de pontos quentes e permite que o metal actue como um dissipador de calor, retardando a acumulação de calor numa única área. Esta propriedade é particularmente vantajosa em aplicações em que a dissipação eficiente do calor é crucial, como em permutadores de calor, caixas electrónicas e componentes automóveis. Ao evitar o sobreaquecimento localizado, as ligas de alumínio ajudam a manter a integridade estrutural e a prolongar a vida útil dos componentes.

Refletividade e Emissividade

As superfícies de liga de alumínio podem refletir 80-90% da radiação térmica incidente, o que é significativamente mais elevado do que o aço. Esta elevada refletividade permanece eficaz mesmo a temperaturas elevadas (500-600°C) e em superfícies oxidadas. Atrasa significativamente o aumento da temperatura das ligas de alumínio quando expostas ao calor radiante. Além disso, a baixa emissividade (0,02 a 0,10) das ligas de alumínio reduz ainda mais a absorção de calor em comparação com o aço, aumentando a sua resistência ao fogo nas fases iniciais de um incêndio.

Classificação de Incombustibilidade e Incêndio

O alumínio sólido e as suas ligas são classificados como materiais incombustíveis por normas internacionais como a BS 476, ASTM E136 e SOLAS. Não produzem fumo, gases tóxicos ou faíscas, exceto sob a forma de pó ou em condições muito específicas (por exemplo, alumínio nu a embater em metais ferrosos enferrujados). As ligas de alumínio atingem as classificações de fogo mais elevadas (classe AA segundo a BS 476) para a penetração do fogo e a propagação da chama à superfície, indicando o seu excelente perfil de segurança contra o fogo.

Dados sobre a perda de resistência das ligas de alumínio em incêndios

Em testes de fogo que simulam condições extremas, como a exposição ao fogo em aeronaves, as ligas de alumínio mostraram tempos de combustão mensuráveis que estavam correlacionados com a espessura do material. No entanto, não se inflamaram nem contribuíram para a combustão. Quando as estruturas de alumínio são expostas ao fogo, os engenheiros têm de considerar a degradação da resistência que ocorre acima dos 150°C e a possível deformação perto do intervalo de fusão (500-600°C). A avaliação pós-incêndio da capacidade estrutural residual das ligas de alumínio envolve frequentemente métodos de ensaio não destrutivos, tais como a medição da dureza e da condutividade eléctrica.

Riscos associados aos painéis compostos de alumínio e sua mitigação

Combustibilidade e propagação do fogo

Os Painéis Compósitos de Alumínio (ACP) consistem em duas folhas finas de alumínio ligadas a um material de núcleo. Este material de núcleo é frequentemente o polietileno (PE), que é altamente combustível e apresenta riscos significativos de incêndio. Quando expostos ao fogo, os núcleos de PE podem incendiar-se e causar uma rápida propagação do fogo ao longo do exterior dos edifícios, especialmente em estruturas de grande altura. Esta rápida propagação complica os esforços de combate a incêndios e os procedimentos de evacuação.

Principais riscos de incêndio

• Materiais de núcleo combustíveis: Os núcleos de PE, poliestireno expandido (EPS) e poliuretano (PU) inflamam-se facilmente, contribuindo para uma intensa propagação do fogo. Estes materiais também emitem fumos tóxicos e partículas potencialmente explosivas quando ardem.
• Condução de calor: O alumínio, embora não seja combustível, conduz o calor de forma eficiente. Este facto pode agravar a propagação do fogo, transferindo o calor ao longo da superfície do painel, inflamando os materiais combustíveis adjacentes.
• Desenhos de cavidades: As caraterísticas arquitectónicas, como as cavidades entre o revestimento e as paredes do edifício, podem criar efeitos de chaminé, acelerando a propagação vertical do fogo.

Estudos de casos que evidenciam os riscos

Incêndio da Torre Grenfell (Londres, 2017)

O incêndio da Torre Grenfell ceifou tragicamente 71 vidas e causou grandes danos materiais. Este desastre sublinhou a necessidade urgente de materiais resistentes ao fogo na construção de edifícios.

Incêndio no edifício Lacrosse (Melbourne, 2014)

O incêndio do edifício Lacrosse demonstrou a rápida propagação do fogo causada por ACPs com núcleo PE não conformes. O incêndio propagou-se por 13 andares em 10 minutos, revelando falhas no cumprimento das normas nacionais de segurança contra incêndios.

Outros incidentes

Os incêndios na Torch Tower do Dubai e no edifício TVCC de Pequim também envolveram ACPs com núcleos combustíveis, contribuindo para uma propagação significativa do incêndio e danos materiais.

Preocupações adicionais com a segurança

• Perigos do alumínio fundido: Durante os incêndios, o alumínio fundido dos painéis sólidos pode representar graves riscos de segurança devido à queda de detritos. No entanto, os ACP com núcleos minerais produzem detritos menos perigosos.
• Toxicidade: A combustão de núcleos de polietileno liberta substâncias químicas nocivas e gases irritantes. Os níveis de toxicidade variam consoante as condições atmosféricas e o teor de polietileno.

Estratégias de mitigação dos riscos de incêndio dos painéis de alumínio composto

Seleção de materiais e conformidade

• Núcleos não combustíveis: Utilizar ACPs com núcleos incombustíveis ou de combustibilidade limitada, tais como núcleos de fibra mineral classificados como A2 de acordo com a norma EN 13501-1, para reduzir significativamente o risco de propagação do fogo.
• Normas de ensaio ao fogo: Assegurar que os painéis cumprem as normas de ensaio de incêndio relevantes (por exemplo, a norma australiana AS5113, EN 13501-1) e os códigos de construção nacionais.
• Evitar ACPs de núcleo PE: Evite utilizar ACPs com núcleo PE em aplicações de alto risco, especialmente em varandas, perto de cais de carga e outras áreas propensas a fontes de ignição.

Controlos de conceção e instalação

• Corta-fogos e barreiras: Incorporar corta-fogos e barreiras nos sistemas de revestimento para evitar vias contínuas de propagação do fogo por combustíveis.
• Otimização da conceção da cavidade: Manter uma conceção adequada da cavidade para evitar os efeitos da chaminé que aceleram a propagação do fogo.
• Métodos de instalação aprovados: Utilizar fixações e vedantes corretos para garantir a resistência ao fogo do sistema de revestimento.

Medidas activas de proteção contra incêndios

• Sistemas de aspersão: Instalar sistemas completos de extinção de incêndios, especialmente em edifícios residenciais e de grande altura, assegurando que a cobertura se estende às varandas e áreas de alto risco.
• Restrições de atividade: Controlar e aplicar restrições às actividades de alto risco nas proximidades dos ACP (por exemplo, fumar, soldar, utilizar aquecedores portáteis) para reduzir as probabilidades de ignição.

Gestão de riscos e manutenção

• Auditorias e inspecções: Realizar auditorias e inspecções exaustivas para identificar o tipo e a classificação de fogo dos ACPs instalados e verificar a conformidade com os regulamentos actualizados de segurança contra incêndios.
• Avaliações de riscos profissionais: Contratar engenheiros de risco profissionais para avaliar os riscos de incêndio, avaliar a adequação da proteção contra incêndios existente e recomendar estratégias de remediação ou de gestão.
• Manutenção regular: Efetuar uma manutenção e uma vigilância regulares para detetar e corrigir qualquer dano ou degradação que possa comprometer a segurança contra incêndios.

Tecnologias emergentes e inovações

• Materiais do núcleo retardadores de fogo: A investigação sobre materiais de núcleo retardadores de fogo, como os compósitos de grafite expansível, oferece potenciais soluções futuras para melhorar a resistência ao fogo dos ACP.
• Núcleo Mineral ACPs: A utilização de ACPs de núcleo mineral com menor condutividade térmica e melhor estabilidade ao fogo é preferida para novas construções e projectos de revestimento.

Aplicações de produtos de revestimento de alumínio resistentes ao fogo

Edifícios de habitação

O revestimento de alumínio ignífugo é normalmente utilizado em edifícios residenciais, especialmente em apartamentos altos e casas multifamiliares. A sua principal vantagem é a capacidade de resistir à ignição e retardar a propagação do fogo, proporcionando um tempo crítico para a evacuação e resposta de emergência, ao mesmo tempo que minimiza os danos estruturais para garantir a integridade do edifício durante e após um incêndio.

Estruturas comerciais e industriais

Em ambientes comerciais e industriais, o revestimento de alumínio é apreciado pela sua resistência ao fogo, durabilidade e design versátil. Complexos de escritórios, centros comerciais e instalações industriais utilizam painéis de material compósito de alumínio (ACM) para satisfazer os requisitos de segurança e de design. Os painéis ACM resistentes ao fogo, que frequentemente têm núcleos cheios de minerais, oferecem uma forte proteção contra o fogo e uma variedade de acabamentos que podem imitar materiais como a pedra, a madeira ou outros metais, permitindo aos arquitectos atingir os seus objectivos de design sem sacrificar a segurança contra o fogo.

Infra-estruturas públicas e zonas de alto risco

Os edifícios públicos, incluindo hospitais, escolas e centros de transporte, beneficiam significativamente da utilização de revestimentos de alumínio resistentes ao fogo. Estas estruturas têm frequentemente uma elevada densidade de ocupantes e serviços críticos, o que torna a segurança contra incêndios fundamental. O cumprimento de normas como ASTM E84, NFPA 285 e EN 13501-1 garante que estes edifícios estão bem protegidos contra os riscos de incêndio.

Sistemas de revestimento para novas construções e reabilitação

Os sistemas de revestimento de alumínio à prova de fogo são adequados tanto para novos projectos de construção como para a reparação de edifícios existentes. Em novas construções, estes sistemas podem ser instalados vertical ou horizontalmente, oferecendo flexibilidade na conceção e aplicação. Para projectos de reabilitação, a atualização para revestimentos resistentes ao fogo pode melhorar significativamente o perfil de segurança de um edifício, particularmente para estruturas mais antigas que podem não cumprir as normas actuais de segurança contra incêndios. Os produtos com classificação A2 ao fogo, tais como os classificados na norma BS EN 13501-1 como A2-s1 d0, são normalmente utilizados nestas aplicações para garantir elevados níveis de resistência ao fogo.

Vantagens para além da resistência ao fogo

• Durabilidade e longevidade: O revestimento de alumínio é altamente resistente à corrosão, às intempéries e ao desgaste geral, o que garante um desempenho e uma segurança a longo prazo sem necessidade de manutenção frequente.
• Flexibilidade de conceção: Disponíveis em várias cores, texturas e acabamentos, os painéis de alumínio ignífugo permitem que os arquitectos alcancem a sua visão de design, mantendo os rigorosos padrões de segurança contra incêndios.
• Leve e de fácil fabrico: Apesar da sua rigidez, os painéis compósitos de alumínio são leves e podem ser facilmente fabricados e personalizados no local, simplificando o processo de instalação e reduzindo o tempo de instalação.

Para garantir a eficácia do revestimento de alumínio à prova de fogo, é crucial selecionar produtos que tenham sido rigorosamente testados e certificados de acordo com normas reconhecidas de desempenho ao fogo. Certificações como ASTM E84, NFPA 285, ISO 1182 e EN 13501-1 garantem que os materiais cumprem os critérios necessários para a propagação da chama, combustibilidade e produção de fumo. Trabalhar com fabricantes e fornecedores de renome é essencial para garantir que os sistemas de revestimento instalados nos edifícios proporcionam uma proteção contra incêndios consistente e fiável.

Comparação do alumínio com outros materiais de construção na segurança contra incêndios

Resistência ao fogo e combustibilidade

O alumínio é classificado como um material incombustível, o que significa que não se inflama nem contribui para a propagação do fogo. Esta propriedade resulta da sua camada de óxido natural, que impede a reação com o oxigénio. Em contrapartida, a madeira é altamente combustível, inflamando-se facilmente e contribuindo significativamente para a propagação do fogo. O aço, tal como o alumínio, é incombustível, mas tem propriedades térmicas diferentes que afectam o seu desempenho ao fogo. Os painéis compostos de alumínio (ACP) com núcleos de polímeros inflamáveis, como o PEAD, causaram incidentes de incêndio notáveis, embora o alumínio em si não seja a causa.

Condutividade térmica e gestão do calor

A condutividade térmica do alumínio é 3 a 6 vezes superior à do aço normal e 10 a 17 vezes superior à do aço inoxidável. Esta elevada condutividade permite ao alumínio conduzir e distribuir rapidamente o calor para longe da fonte, reduzindo os pontos quentes localizados que podem incendiar os materiais adjacentes. Como resultado, o alumínio actua como um dissipador de calor, abrandando a velocidade a que atinge a sua temperatura de fusão e protegendo tanto o alumínio como os materiais vizinhos durante períodos mais longos durante um incêndio. Em comparação, o aço, apesar do seu ponto de fusão mais elevado, aquece de forma irregular e retém o calor durante mais tempo em áreas localizadas, o que pode acelerar o enfraquecimento estrutural. A madeira e os materiais à base de polímeros têm uma fraca condutividade térmica, levando a um rápido aquecimento da superfície e à combustão.

Capacidade térmica específica e refletividade

A capacidade térmica específica do alumínio varia entre 816 e 1050 J/(kg-K), o que é aproximadamente o dobro da do aço. Esta capacidade térmica específica mais elevada significa que o alumínio necessita de mais energia para aumentar a sua temperatura por unidade de massa, contribuindo para um aquecimento mais lento durante a exposição ao fogo e para uma maior resistência ao fogo. Além disso, o alumínio tem uma refletividade muito elevada, com 80-90% de calor radiante a ser refletido, muito mais do que o aço. Esta refletividade reduz a absorção de calor e atrasa ainda mais o aumento da temperatura. A madeira e os compósitos de polímeros não têm este nível de refletividade e capacidade térmica específica, tornando-os mais vulneráveis à ignição e à combustão rápida.

Comportamento do fogo e caraterísticas de segurança

O alumínio não liberta fumo ou gases tóxicos quando aquecido, ao contrário de muitos polímeros ou madeira tratada, que podem produzir fumos perigosos durante a combustão e riscos de ignição secundária. Além disso, o alumínio não produz faíscas quando sujeito a chama ou impacto, ao contrário de alguns metais, reduzindo os riscos de ignição secundária. A camada de óxido natural do alumínio evita a corrosão, mantendo a sua integridade estrutural ao longo do tempo e durante os incêndios.

Aplicações práticas de proteção contra incêndios

O alumínio é amplamente utilizado em divisórias corta-fogo, portas corta-fogo e janelas de desenfumagem. Por exemplo, as janelas de desenfumagem com estrutura de alumínio permitem aberturas maiores para uma extração eficaz do fumo e do calor, melhorando a segurança da evacuação. O revestimento de alumínio, quando combinado com revestimentos retardadores de fogo ou núcleos resistentes ao fogo, cumpre rigorosas normas de segurança contra incêndios, tais como ASTM E136, BS 476, EN45545 e NFPA 130. A sua natureza leve reduz a carga estrutural, o que é benéfico em zonas sísmicas e para reduzir o stress do material durante os incêndios.

Limitações e considerações

As ligas de alumínio começam a perder resistência a temperaturas superiores a 150°C (300°F), o que é relativamente baixo em comparação com o aço. Apesar disso, devido às suas propriedades térmicas, as estruturas de alumínio podem manter a integridade funcional durante mais tempo do que o esperado em incêndios. O ponto de fusão do alumínio é de 660°C, o que significa que os componentes de alumínio podem falhar estruturalmente se forem expostos a um fogo intenso prolongado. Por conseguinte, o projeto deve ter em conta esta limitação utilizando revestimentos protectores, núcleos resistentes ao fogo em painéis compostos ou integração com outros sistemas de proteção contra incêndios. Para além disso, embora o pó de alumínio possa ser combustível, o alumínio sólido na construção não constitui um risco de incêndio. Os riscos de incêndio associados aos painéis compostos de alumínio estão principalmente ligados aos seus núcleos de polímeros inflamáveis e não às peles de alumínio propriamente ditas.

Novos produtos e revestimentos de alumínio resistentes ao fogo

Introdução aos novos produtos de alumínio resistentes ao fogo

Em ambientes de alto risco, os mais recentes produtos de alumínio resistentes ao fogo são cruciais para aumentar a segurança estrutural e a durabilidade. Estes novos produtos são projectados para oferecer uma resistência excecional ao fogo, preservando ao mesmo tempo as caraterísticas de leveza e versatilidade inerentes ao alumínio.

Inovações em revestimentos de alumínio para resistência ao fogo

Sikagard-831: Revestimento intumescente avançado

Sikagard-831 é um revestimento intumescente à base de epóxi modificado de 2 componentes, sem solventes. Pode ser utilizado em superfícies interiores e exteriores de alumínio ou aço. Este revestimento proporciona uma elevada durabilidade e combina proteção contra a corrosão e o fogo, cumprindo normas como a EN45545 e a NFPA 130. Este revestimento pode ser aplicado diretamente em superfícies de aço limpas com jato de areia sem primário ou camada superior, atingindo uma espessura de película seca de até 4 mm numa só demão. É altamente resistente a impactos e danos mecânicos e tem uma cura rápida, estando pronto para manuseamento e transporte em 24 horas.

ALPOLIC/fr: Painéis resistentes ao fogo

Os painéis ALPOLIC/fr consistem em duas folhas finas de alumínio laminadas num núcleo termoplástico com enchimento mineral. Oferecem uma excelente resistência ao fogo e estão listados no IBC, cumprindo vários códigos de incêndio globais. Estes painéis são ideais para o revestimento exterior de edifícios altos devido à sua avançada resistência ao fogo. Podem ser fabricados tão facilmente como os painéis padrão e são fornecidos com uma vasta gama de acabamentos, o que os torna ideais para fachadas de paredes cortina, sistemas de proteção contra chuva e revestimento arquitetónico.

Contego PFB: Tinta retardante de fogo multiuso

O Contego PFB é um revestimento de látex encorpado que pode proteger vários materiais, inclusive o alumínio. Ele pode ser usado em substratos combustíveis sem um primer. A temperatura ideal de aplicação varia de 10°C a 35°C (50°F a 95°F). Uma vez curado, tem um desempenho eficaz em várias condições ambientais.

Omega Fire: Revestimento cerâmico avançado

Omega Fire é um revestimento cerâmico à base de água, de componente único. Consegue suportar temperaturas elevadas até 1200°C (2000°F), resistindo à transferência de calor e criando um efeito de firewall. É resistente a fungos e bolor, e a sua superfície estanque impede a penetração de humidade, tornando-o adequado para várias superfícies como metal, betão e madeira.

SIGMATHERM 500: Revestimento resistente ao calor

SIGMATHERM 500 é um revestimento de alumínio alquídico modificado concebido para resistência ao calor. Baseado na química alquídica, oferece um acabamento durável e resistente ao calor, tornando-o adequado para ambientes onde a exposição ao calor é uma preocupação.

Comparação de novos produtos com o alumínio tradicional

O alumínio tradicional, embora tenha algumas propriedades de resistência ao fogo, pode não satisfazer os requisitos de topo de gama dos ambientes modernos de alto risco. Os novos produtos e revestimentos resistentes ao fogo melhoram significativamente as capacidades de resistência ao fogo do alumínio. Por exemplo, o alumínio tradicional pode perder força a temperaturas relativamente elevadas, mas com a aplicação destes novos revestimentos, a estrutura pode manter melhor a sua integridade durante um incêndio. Além disso, os novos produtos vêm frequentemente com caraterísticas adicionais, como a proteção contra a corrosão e a facilidade de aplicação, que não estão normalmente associadas ao alumínio tradicional não revestido.

Perguntas mais frequentes

Seguem-se as respostas a algumas perguntas frequentes:

O alumínio é um material resistente ao fogo?

O alumínio é considerado um material resistente ao fogo devido às suas propriedades intrínsecas. O alumínio sólido não se inflama nem entra em combustão, mesmo a altas temperaturas, porque a sua camada de óxido natural impede as reacções com o oxigénio. Embora o alumínio tenha um ponto de fusão entre 660-800°C, não arde. A sua elevada condutividade térmica ajuda a dissipar o calor rapidamente, reduzindo a probabilidade de sobreaquecimento localizado.

Além disso, a refletividade do alumínio permite-lhe refletir uma parte significativa do calor radiante, atrasando o aumento da temperatura durante as condições de incêndio. Apesar das propriedades mecânicas do alumínio se degradarem acima dos 150°C, o seu elevado calor específico e condutividade ajudam a manter a integridade estrutural durante períodos mais longos em comparação com outros materiais. Além disso, o alumínio não produz fumo ou fumos tóxicos quando exposto ao fogo, aumentando o seu perfil de segurança.

No entanto, é importante distinguir entre alumínio sólido e painéis compostos de alumínio (ACP), uma vez que estes últimos podem apresentar riscos de incêndio devido aos materiais inflamáveis do núcleo.

O alumínio arde ou produz fumo durante o fogo?

O alumínio não arde em condições normais devido à camada protetora de óxido que se forma na sua superfície. Esta camada impede a oxidação e a combustão, tornando o alumínio resistente ao fogo. Quando exposto a temperaturas extremamente elevadas, especialmente na forma de pó ou se a camada de óxido estiver comprometida, o alumínio pode inflamar-se e arder vigorosamente, produzindo óxido de alumínio (Al₂O₃) em vez de fumo. Em condições normais de incêndio, o alumínio não produz fumo ou gases tóxicos, o que aumenta o seu perfil de segurança para várias aplicações em que a resistência ao fogo é crucial.

A que temperatura é que o alumínio derrete ou perde resistência?

O alumínio, um material versátil e amplamente utilizado, tem propriedades específicas quando exposto a temperaturas elevadas. O alumínio puro tem um ponto de fusão de 660°C (1220,58°F). No entanto, as ligas de alumínio, que são normalmente utilizadas devido às suas propriedades melhoradas, têm pontos de fusão variáveis consoante a sua composição. Por exemplo, as ligas de cobre-alumínio fundem entre 500°C e 600°C (932°F e 1112°F), enquanto as ligas de magnésio-alumínio fundem entre 600°C e 700°C (1112°F e 1292°F).

À medida que o alumínio se aproxima do seu ponto de fusão, sofre uma degradação significativa da sua resistência. Isto significa que as suas propriedades mecânicas, como a resistência e a dureza, diminuem, tornando-o menos capaz de manter a integridade estrutural a altas temperaturas. Por conseguinte, ao conceber estruturas resistentes ao fogo, é essencial ter em conta estas propriedades térmicas e, eventualmente, utilizar ligas de alumínio com pontos de fusão mais elevados ou medidas de proteção para aumentar a resistência ao fogo.

Como é que as ligas de alumínio se comportam em condições de incêndio?

As ligas de alumínio têm um desempenho variável em condições de incêndio devido às suas propriedades inerentes. A sua elevada condutividade térmica ajuda a dissipar o calor rapidamente, reduzindo o risco de sobreaquecimento localizado. As ligas de alumínio também têm uma elevada refletividade, reflectindo 80-90% da radiação incidente, o que atrasa o processo de aquecimento. No entanto, começam a perder resistência a temperaturas superiores a 150°C e podem deformar-se a cerca de 500-600°C. O ponto de fusão da maioria das ligas de alumínio é ligeiramente inferior aos 660°C do alumínio puro.

Apesar destas limitações térmicas, as ligas de alumínio são incombustíveis e não contribuem para a propagação da chama, tornando-as adequadas para várias aplicações estruturais. Para aumentar a resistência ao fogo, os componentes de alumínio são frequentemente isolados com materiais como fibra cerâmica ou revestimentos intumescentes, garantindo a integridade estrutural mesmo quando expostos a altas temperaturas. Normas de ensaio como a ASTM e as normas britânicas são utilizadas para avaliar o desempenho ao fogo das ligas de alumínio, garantindo a sua fiabilidade em ambientes propensos ao fogo.

Que riscos de segurança contra incêndios estão associados aos painéis compósitos de alumínio?

Os painéis compósitos de alumínio (ACP) apresentam riscos significativos de segurança contra incêndios, principalmente devido à combustibilidade dos materiais do seu núcleo. Enquanto as camadas exteriores de alumínio são incombustíveis, o núcleo é frequentemente feito de polietileno (PE), que é altamente inflamável. Este facto pode causar uma rápida propagação do fogo, como evidenciado por incidentes notáveis como o incêndio da Torre Grenfell em Londres e o incêndio da Torre Torch no Dubai.

Para mitigar estes riscos, alguns ACP incorporam núcleos retardadores de fogo, como lã mineral combinada com polietileno, que são mais seguros mas não totalmente incombustíveis. Os factores que influenciam a propagação do fogo incluem a combustibilidade do núcleo, a altura do edifício, a ocupação e a conceção da cavidade entre o revestimento e a parede exterior. A instalação, manutenção e cumprimento adequados das normas de segurança contra incêndios, incluindo testes e certificação rigorosos, são essenciais para gerir eficazmente estes riscos.

Quais são os últimos avanços nos produtos de alumínio resistentes ao fogo?

Os últimos avanços nos produtos de alumínio resistentes ao fogo centram-se na inovação, melhorias de fabrico e integração com tecnologias avançadas. Os modernos painéis compostos de alumínio utilizam atualmente núcleos minerais incombustíveis, como no Alfrex FR, e têm tratamentos de superfície melhorados. O trihidrato de alumínio (ATH) é um retardador de chama não tóxico cada vez mais utilizado em compósitos e revestimentos. As janelas de alumínio resistentes ao fogo combinam caixilhos com vidros resistentes ao fogo. Os revestimentos avançados, como os reforçados com nanotecnologia e os cerâmicos, melhoram a resistência térmica e os revestimentos intumescentes têm formulações ecológicas. Os sistemas inteligentes de proteção contra incêndios com nanopartículas sensíveis à temperatura permitem uma monitorização em tempo real. Estes avanços também se alinham com a sustentabilidade e a conformidade regulamentar.