Os incêndios florestais queimam quente, rápido e imprevisível. Embora os bombeiros florestais recebam treinamento extensivo para se manterem seguros, às vezes eles são cortados por chamas que podem atingir temperaturas de 1.600 a mais de 2.000 graus Fahrenheit. Para se proteger nessas situações extremamente terríveis, cada um carrega um abrigo de incêndio portátil (essencialmente uma pequena barraca de alumínio especialmente formulada) que pode ser implantada para protegê-los de chamas e gases quentes. Mas essa tecnologia tem sérios limites, e os pesquisadores agora estão explorando novos materiais e designs – e colocando protótipos em uma série de testes de fogo.
O National Wildfire Coordinating Group (NWCG), uma organização do governo federal que estabelece padrões para equipamentos de incêndio florestal, relata que abrigos contra incêndio foram implantados mais de 200 vezes entre 2006 e 2020. Mas essa última linha de defesa nem sempre funciona. Por exemplo, 19 dos 20 membros da equipe de combate a incêndios da Granite Mountain morreram tragicamente, apesar de usar seus abrigos no incêndio de Yarnell Hill, no Arizona, em 2013. A necessidade de melhores abrigos só se tornará mais crucial à medida que as temporadas de incêndios continuarem a se tornar mais severas: somente no ano passado, os bombeiros combateram quase 60.000 incêndios florestais que transformaram sete milhões de acres de floresta dos EUA em cinzas enegrecidas.
“As temporadas de incêndios estão se prolongando, ficando mais severas, e os bombeiros florestais estão vendo um comportamento de fogo que nunca vimos antes”, diz Camille Stevens-Rumann, professora assistente de manejo florestal e de pastagens da Colorado State University, que não esteve envolvida nos recentes testes de abrigo contra incêndio. “No Colorado, tivemos um incêndio que queimou 6.000 acres por hora. Essas condições levam a mais riscos para os bombeiros.” Tais situações são particularmente perigosas quando as chamas se espalham rapidamente em um curto período de tempo, forçando os bombeiros a se retirarem para seus abrigos de emergência. “Também estamos vendo um aumento nos eventos extremos de incêndio, onde você vê muitos acres queimando em um curto período de tempo”, acrescenta Stevens-Rumann. “Com fatores como vento, falta de umidade e combustíveis abundantes, você vê incêndios explodindo rapidamente em um único dia.”
O atual abrigo contra incêndio M2002, o único modelo aprovado para uso por bombeiros de agências governamentais, dobra-se para um pacote de 4,3 libras aproximadamente do tamanho de um pão. Normalmente é armazenado em uma capa de plástico e transportado em um compartimento especial nas mochilas dos bombeiros florestais. O pacote pode ser desdobrado em um meio tubo que é grande o suficiente para uma pessoa se deitar dentro. Sua resistência ao fogo vem de uma construção de duas camadas, com um espaço de ar entre elas para maior isolamento. A camada externa consiste em sílica tecida que é laminada ou colada à folha de alumínio. A camada interna é laminada em fibra de vidro com uma camada separada de folha de alumínio.
Em 2019, uma revisão de cinco anos do NWCG recomendou a manutenção do projeto de abrigo contra incêndio existente. Mas a organização está sempre em busca de melhorias. Agora, pesquisadores da North Carolina State University (NC State) seguiram as diretrizes de proteção contra incêndio do NWCG para avaliar o M2002, juntamente com quatro protótipos desenvolvido por pesquisadores universitários. Seu trabalho foi detalhado em um relatório publicado na primavera passada.
“Estamos apenas tentando melhorar [the current design]”, diz o principal autor do estudo, Joseph Roise, professor de recursos florestais e ambientais da NC State. “A forma de cúpula é realmente tão boa quanto você pode obter. Você quer estar perto do chão porque o calor aumenta – quanto mais perto você estiver do chão, menos calor terá em seu corpo.” Como a forma existente é difícil de superar, os novos protótipos de abrigos contra incêndio de emergência se concentram em outras maneiras de melhorar a resistência ao calor. Do lado de fora, eles se parecem muito com o M2002. Mas alguns adicionam uma camada adicional de material avançado resistente ao calor. Outros experimentam a colocação das costuras, o que pode ser um ponto fraco.
Para testar o desempenho de proteção térmica dos abrigos de incêndio em um ambiente de laboratório controlado, os pesquisadores do Estado do NC usaram uma câmara de incêndio especialmente construída chamada PyroDome Turbulent Flame Fire Shelter Test System. Dentro da câmara, queimadores de propano explodiram abrigos de fogo em tamanho real com uma chama direta por um minuto. Instrumentos sensíveis mediram o tempo necessário para a temperatura no piso atingir 302 graus F, o nível máximo de temperatura estabelecido para a sobrevivência em um abrigo. Uma câmera de vídeo dentro de cada abrigo de teste documentou como as paredes e costuras internas mudaram com a exposição às chamas.
Durante esses testes, os abrigos contra incêndio devem suportar dois tipos de calor. Primeiro, há calor radiante – pense nisso como o calor experimentado ao ficar ao lado de uma fogueira. A camada externa de alumínio reflete aproximadamente 95% desse calor, de acordo com Roise. Ele observa que o alumínio é muito durável e, quando combinado com uma base de sílica, que diminui a taxa de transferência de calor para diminuir a temperatura dentro do abrigo, os materiais funcionam bem juntos para refletir a energia radiante.
Um desafio mais sério é o calor convectivo, que ocorre quando um incêndio se move através de um local de implantação do abrigo e as chamas ou gases quentes tocam diretamente a parte externa do abrigo. A camada externa pode absorver esse calor convectivo, elevando sua temperatura. À medida que essa temperatura se aproxima de 500 graus F, os adesivos que unem as camadas podem quebrar. Se o exterior da folha de alumínio for separado do tecido da camada externa do abrigo, ele pode ser arrancado por ventos turbulentos, destruindo grande parte da proteção refletiva do abrigo. Quaisquer manchas rasgadas no material também podem permitir que o calor convectivo rompa o abrigo e aumente rapidamente as temperaturas internas.
Como incêndios florestais reais criam condições tão imprevisíveis, é necessário testar abrigos contra incêndio em campo, bem como em laboratório. Os pesquisadores do NC State também realizaram oito testes de campo em quatro locais da América do Norte. Os locais de teste ofereceram diferentes tipos de combustível, como chaparral (onde o solo é coberto por arbustos ou pequenas árvores), pastagens e floresta boreal, além de vários tipos de topografia, de plana a montanhosa. Os testes expuseram os abrigos protótipos a diferentes configurações de chama, temperaturas e condições climáticas. Essa variedade tornou desafiador comparar o modelo M2002 com protótipos, no entanto. Ventos fortes, quantidades inconsistentes de combustível e comportamento variável do fogo produziram condições diferentes para cada abrigo testado.
“Existem muitas variáveis em um ambiente de incêndio florestal. É muito imprevisível. Você pode ter um abrigo ao lado de outro abrigo e, quando o fogo percorre a área, obtém resultados surpreendentemente diferentes entre os dois”, diz David Maclay-Schulte, especialista em equipamentos do Programa Nacional de Tecnologia e Desenvolvimento do Serviço Florestal dos EUA, que não trabalhou no novo relatório do Estado do NC. “É muito desafiador obter dados repetíveis e confiáveis dessa maneira.”
Apesar desses desafios, o M2002 e todos os quatro protótipos passaram nos testes de proteção contra incêndio: eles preservaram uma temperatura do ar de sobrevivência dentro dos abrigos durante as operações de teste de campo, mesmo em situações em que as chamas romperam a camada externa. Os testes também comprovaram a eficácia de protótipos que incluíam camadas avançadas de isolamento térmico. E adicionar uma camada isolante na verdade impediu que parte da energia convectiva queimasse as camadas externas de folha de alumínio de um abrigo, de acordo com Roise: todos os protótipos superaram o M2002 nos testes de laboratório, e o que teve melhor desempenho incluiu uma camada de um material resistente ao calor chamado Kapton, desenvolvido pela empresa química DuPont.
Mas este protótipo também era muito mais pesado e volumoso que o modelo atual. Isso é um problema porque o peso de um abrigo (assim como sua durabilidade e custo) são considerações importantes. Os bombeiros florestais já devem carregar pacotes de 45 libras de equipamentos, às vezes em calor sufocante, então um abrigo que adiciona muito a esse fardo não fará o corte.
Outro critério crítico é a toxicidade, que o estudo NC State não testou. Os pesquisadores estudaram certos materiais que oferecem maior proteção contra aquecimento radiante e convectivo. Quando expostas a altas temperaturas, no entanto, essas substâncias liberam gases tóxicos que colocariam em risco os bombeiros que usam os abrigos. “Os bombeiros podem sobreviver ao incêndio, mas sofrem consequências negativas porque o material decomposto termicamente se torna venenoso”, diz Maclay-Schulte.
Embora os protótipos tenham se mostrado promissores, eles falharam em destronar o M2002 como o modelo que os bombeiros florestais carregam para o campo. Mas a busca por melhores abrigos contra incêndio ainda continua. “Estamos sempre testando diferentes materiais e compostos de materiais para ver se eles reagem de maneira diferente e têm melhor desempenho”, diz Maclay-Schulte. “Sempre há algo acontecendo com o desenvolvimento de abrigos contra incêndio.”
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