Aspectos gerais do comportamento ao fogo dos painéis sanduíche

O objetivo deste capítulo é mostrar como os diferentes componentes de um painel sanduíche (superfícies externas, núcleo e adesivos) podem influenciar o desempenho do painel na presença de fogo e como, com uma conceção cuidadosa, estes painéis podem cumprir os requisitos restritivos de desempenho ao fogo. De facto, se forem adequadamente concebidos e utilizados, os painéis sanduíche resistentes ao fogo são certamente a melhor solução em todas as aplicações de construção em que são necessárias barreiras ao fogo.

Convém recordar que existe atualmente uma tendência para avaliar o risco de um edifício em caso de incêndio com base no desempenho esperado do edifício no seu conjunto, e não no das partes individuais que o compõem, como os painéis sanduíche. Um aspeto importante desta avaliação diz respeito à instalação de medidas adicionais de proteção contra incêndios, tais como detectores de fumo e sistemas de extinção por jato de água.

Em todo o caso, as companhias de seguros podem exigir uma resistência passiva ao fogo, por exemplo, sob a forma de divisórias resistentes ao fogo.

A decisão de utilizar painéis sanduíche num edifício pode ser influenciada por objectivos gerais de segurança, tais como a segurança do pessoal, a prevenção de perdas no edifício e a proteção do ambiente:

proteção do pessoal: os ocupantes do edifício, os bombeiros e o público nas imediações do edifício podem estar expostos aos riscos associados à ocorrência de um incêndio. Por conseguinte, o edifício deve ser concebido e construído de forma a
a capacidade de carga da construção é garantida durante um período de tempo satisfatório;
a deflagração e a propagação do fogo e do fumo no interior do edifício são limitadas;
a propagação do fogo aos edifícios circundantes é limitada;
os ocupantes podem abandonar o edifício ou ser salvos por outros meios;
tem em conta a segurança do equipamento de recuperação;
proteção do ambiente: os factores a ter em conta estão relacionados com a limitação:
dos efeitos do incêndio nos edifícios ou estruturas adjacentes;
dos produtos de combustão gasosa e das fibras libertadas para a atmosfera;
de contaminação dos taludes aquíferos após as operações de desativação;
prevenção contra perdas patrimoniais: um incêndio pode ter um impacto significativo na sobrevivência de uma empresa, pelo que deve ser dada atenção à limitação dos danos:
na estrutura do edifício;
no conteúdo do próprio edifício;
nas estruturas vitais para a prossecução das actividades comerciais;
na imagem pública.

Danos para a saúde relacionados com a deflagração de um incêndio

Quando materiais orgânicos, como a espuma de poliuretano, ardem, os produtos mais óbvios da combustão são fumos e gases quentes. Estes produtos podem representar uma séria ameaça para a tua saúde.

A natureza e a quantidade dos produtos tóxicos resultantes da combustão da espuma de poliuretano dependem das condições de decomposição da espuma de poliuretano. Os incêndios sem chama de baixa intensidade geram principalmente isocianatos e monóxido de carbono (CO), enquanto os incêndios com chama bem ventilados e totalmente desenvolvidos produzem CO e, a temperaturas superiores a 800 °C, cianeto de hidrogénio (HCN) em concentrações relativamente baixas.

Os materiais incombustíveis geram níveis muito baixos de fumos e produtos tóxicos. Os materiais produzidos a altas temperaturas, como a lã de rocha, são completamente inertes na sua forma básica, mas os agentes utilizados para ligar as fibras e os adesivos utilizados para unir as placas às superfícies metálicas do painel podem produzir pequenas quantidades de fumo e produtos tóxicos.

Os factores a ter em conta quando se utilizam materiais inflamáveis na indústria da construção são os seguintes

Toxicidade e capacidade irritante dos produtos de combustão: o exame das vítimas de incêndios revela que a causa de morte mais frequente está relacionada com a inalação de gases tóxicos, principalmente monóxido de carbono e cianeto de hidrogénio; os principais efeitos são irritação dos olhos e da pele, náuseas, dores de cabeça, tonturas, vómitos, queda da pressão arterial, perda de consciência, convulsões e sintomas de asfixia;
intensidade da temperatura/irradiação dos produtos de combustão: em caso de incêndio, os gases quentes podem ameaçar as funções vitais, danificando as vias respiratórias devido à temperatura elevada e provocando dores de pele e queimaduras graves devido ao calor irradiado;
obscurecimento causado pelos produtos da combustão: o fumo de um edifício em chamas impede a visão normal, dificultando a saída e atrasando as operações de extinção;
comportamento estrutural inesperado: em circunstâncias raras, o colapso estrutural inesperado de um painel em sanduíche pode constituir um perigo para a vida humana. Por exemplo, um incêndio na fachada exterior de um edifício pode fazer com que a superfície metálica exterior de um painel se separe e caia sobre as pessoas que se encontram em baixo, tal como um incêndio interno pode provocar a delaminação de um painel de cobertura se não existir uma ligação mecânica das suas duas superfícies à estrutura de aço de suporte.

Fases de um incêndio

O ciclo do fogo divide-se em três fases distintas: a fase de iniciação e crescimento, a fase de desenvolvimento pleno e a fase de extinção.

Na primeira fase de arranque e de crescimento, o calor produzido é ainda muito reduzido. O processo pode ocorrer tanto com a combustão lenta como com a chama, e termina quando os produtos voláteis da combustão começam a arder.

A segunda fase, a fase de desenvolvimento completo, começa com o chamado flashover,

em correspondência da qual todas as fontes inflamáveis nas imediações são participantes improvisados no incêndio. O flashover é essencialmente um fenómeno associado à instabilidade térmica (Fig. 9.2). Isto leva a um aumento imediato das temperaturas dos gases de combustão e da energia emitida pela irradiação. Nesta fase, a temperatura dos gases é muito elevada e pode variar entre 700 e 1200 °C.

A fase final é a fase de extinção, que se caracteriza por uma descida da temperatura dos gases de combustão.

É necessário considerar que os incêndios reais têm características muito variáveis, uma vez que a sua duração e as temperaturas máximas atingidas dependem principalmente da quantidade de oxigénio disponível, da quantidade e porosidade do material inflamável e das características de isolamento térmico da estrutura em que o incêndio se desenvolve. Por estas razões, as curvas padrão tempo-temperatura utilizadas nas normas são arbitrárias por natureza e podem representar apenas marginalmente um incêndio real, mas são ferramentas essenciais para comparar o desempenho oferecido pelos produtos.

Reação ao fogo e conceitos de resistência ao fogo

A reação ao fogo é o grau de participação de um painel sandwich no incêndio a que está sujeito; é, portanto, um determinado comportamento que assume extrema importância nas fases iniciais de um incêndio.

Na fase de crescimento de um incêndio, podem distinguir-se as seguintes propriedades importantes da reação ao fogo:

Inflamabilidade: esta propriedade determina a dificuldade com que um material pode ser inflamado por uma pequena chama ou uma pequena fonte de calor;
Incombustibilidade: esta propriedade determina a dificuldade com que um material arde, desenvolve calor e produz fumo e substâncias tóxicas/irritantes;
taxa de produção de calor: a taxa de produção de calor influencia a quantidade de produtos de combustão gerados e a taxa de transporte desses produtos através do edifício;
Propagação da chama: esta propriedade indica a velocidade com que a chama se propaga ao longo da superfície de um material;
liquefação e retração: alguns materiais, como o poliestireno, retraem-se com a fonte de calor e libertam gotículas de material fundido, que se inflamam em contacto com o fogo, contribuindo para a propagação da frente de chamas;
corrosividade: muitos dos materiais utilizados na indústria da construção produzem, após combustão, gases corrosivos para os metais, como o cloreto de hidrogénio; algumas espumas de poliestireno, carregadas de agentes retardadores de chama, e o PVC, muito utilizado no isolamento de cabos eléctricos, podem ter efeitos corrosivos.

Se as propriedades de reação ao fogo são extremamente importantes na fase inicial de crescimento de um incêndio, o comportamento de resistência ao fogo é importante quando ocorre o fenómeno de flashover. A resistência ao fogo, como mostra a Figura 9.3, representa a capacidade de um elemento resistir ao fogo:

resiste ao colapso estrutural;
resiste à penetração de chamas e gases quentes (mantendo a integridade estrutural);
manter a superfície não exposta ao fogo suficientemente fria para não iniciar a combustão dos materiais que possam estar em contacto com ela.

A resistência ao fogo é expressa como o tempo, em minutos, durante o qual a amostra ensaiada satisfaz estes requisitos.

Reação ao fogo

Classificação de acordo com a norma EN 13501-1

O objetivo da EN 13501-1 é definir um procedimento harmonizado para a classificação do desempenho em matéria de reação ao fogo dos produtos de construção e dos elementos de construção. A classificação baseia-se nos seguintes métodos de ensaio:

Ensaio de incombustibilidade (prEN ISO 1182): este método de ensaio identifica os produtos que não contribuem, ou não contribuem significativamente, para o fogo;
Poder calorífico bruto (prEN ISO 1716): este método de ensaio determina a produção máxima de calor por unidade de tempo de um elemento sujeito a combustão;
– Ensaio de um único objeto em chamas (EN 13823): este ensaio avalia a contribuição potencial de um painel para o desenvolvimento de um incêndio, num cenário que simula um único objeto em chamas num canto da sala;
– Ensaio de inflamabilidade (prEN ISO 11925-2): este ensaio avalia a inflamabilidade de um produto sujeito a uma pequena chama.

Uma vez efectuados estes ensaios, os resultados são utilizados para emitir uma lista de classificação, cujo objetivo é fornecer um método harmonizado de classificação do produto ensaiado. Com base nos resultados dos ensaios, é atribuída ao produto uma Euroclasse específica, de acordo com o quadro 9.1 abaixo.

Teste de item único de combustão (Item único de combustão)

A maioria dos produtos de construção vendidos na Europa deve ser ensaiada e classificada por um método de ensaio denominado “Single Burning Item” (SBI), ou seja, queima de um único item, realizado de acordo com a norma EN 13823 – “Reaction to fire tests for construction products – Construction products, excluding floors, exposed to thermal stress from a burning single item”.

O ensaio de isolamento em combustão (SBI) é um método para determinar o comportamento ao fogo de um painel no canto de um compartimento (excluindo pavimentos), quando exposto ao stress térmico de um isolamento em combustão (um queimador a gás propano) colocado no canto do compartimento (Fig. 9.4).

Queima isolada

O aparelho de ensaio (Fig. 9.5) é constituído por uma câmara com 3 m de comprimento, 3 m de largura e 2,4 m de altura, com 2 janelas que permitem ver a amostra durante o ensaio.

A câmara possui uma abertura através da qual pode deslizar um suporte móvel, no qual é colocada a amostra de ensaio; o suporte móvel, ao entrar na câmara, é colocado dentro de uma estrutura, posicionada junto a uma das paredes da câmara de ensaio.

A estrutura suporta uma campânula retangular através da qual os produtos de combustão são recolhidos com um sistema de extração adequado. Este sistema, constituído por uma conduta com um diâmetro interno de 315 mm, incorpora uma secção de medição, equipada com termopares e sensores através dos quais são medidos parâmetros como a temperatura e a pressão diferencial, necessários para calcular a capacidade dos produtos de combustão; a secção de medição contém também uma sonda para medir a taxa de calor produzido e as guias relativas para reduzir a turbulência do fluxo.

A diminuição da visibilidade causada pelo fumo é determinada por meio de uma lâmpada de luz branca e de um sistema de fotocélulas.

O corpo de prova é constituído por duas abas verticais, dispostas em ângulo reto; correspondendo a este ângulo, são utilizados dois elementos de aço em forma de C para fixar os painéis (Fig. 9.6).

As dimensões das asas da amostra de ensaio são:

(495 ± 5) mm de largura por (1500 ± 5) mm de altura;
(1000 ± 5) mm de largura por (1500 ± 5) mm de altura.

A amostra é montada num suporte móvel (Fig. 9.7) colocado sob o sistema de extração de fumos e produtos de combustão; o suporte móvel está equipado com um queimador triangular de propano com lados de 250 mm de comprimento, capaz de gerar uma potência de 30 kW.

A reação da amostra à ação do queimador é controlada visualmente e com instrumentos adequados. Os parâmetros medidos durante e após a ação do queimador são os seguintes (Fig. 9.8):

aumento da temperatura;
Concentrações de O2 e CO2;
atenuação da luz causada pelo fumo;
Propagação lateral da chama (LFS), ou seja, se a propagação da chama atinge a extremidade da amostra mais afastada do canto;
extensão da área danificada da amostra;
queda de gotículas ou partículas de material inflamado;
durante o ensaio, toma nota de quaisquer outros aspectos relevantes da amostra.
A componente SBI da Euroclassificação baseia-se nos seguintes parâmetros:
Índice de Taxa de Crescimento dos Incêndios (FIGRA);
Calor total produzido nos primeiros 10 minutos (THR600s) após a ignição do queimador;
Índice da taxa de crescimento do fumo (SMOGRA);
Produção total de fumo nos primeiros 10 minutos (TSP600s) após a ignição do queimador.
A Comissão definiu os critérios para a atribuição de classes aos painéis ensaiados, os quais são indicados no quadro 9.2.

Outras classificações referem-se a:

produção de fumo – classes S1, S2, S3;
libertação de gotículas inflamadas – classes D0, D1, D2,

com as classes de numeração mais elevadas atribuídas a materiais com maior tendência para produzir fumos e libertar gotículas inflamáveis.

Assim, recordando estes critérios de classificação e a tabela 9.1, os seguintes tipos de painéis devem ser incluídos nas classes correspondentes indicadas:

Painéis de lã mineral (também acústicos) A2 S1 D0
Painéis Firemet B S1 D0
Painéis PIR B S2 D0
Painéis PUR-B2 B S3 D0
Painéis PUR-B3 C S3 D0

As figuras 9.9 e 9.10, que mostram duas amostras submetidas ao ensaio SBI, mostram que a reação ao fogo do painel de espuma PIR é inferior à do painel de espuma B3.

Aprovações do Conselho de Certificação de Prevenção de Perdas (LPCB) e da Factory Mutual (FM)

Como já foi mencionado no capítulo 6, a indústria dos painéis sanduíche tem sido sujeita, nos últimos anos, a requisitos de desempenho ao fogo cada vez mais rigorosos, não só devido à grande atenção dada às questões de segurança no domínio da construção, mas também devido à pressão crescente das companhias de seguros que procuram obter garantias cada vez maiores.

Consequentemente, algumas companhias de seguros, como a Factory Mutual (EUA) e a Lloyds (Reino Unido), criaram departamentos de engenharia internos, os mais importantes dos quais são a Factory Mutual Research Corporation (FMRC) e o Loss Prevention Certification Board (LPCB), que desenvolvem métodos de ensaio internos para a avaliação do desempenho em caso de incêndio.

As duas principais homologações, que permitem avaliar o grau de envolvimento de um determinado sistema de painéis num incêndio a que está sujeito, são:

Aprovação no LPS 1181 do Conselho de Certificação de Prevenção de Perdas (LPCB), e
Factory Mutual Standard 4880 Aprovação Factory Mutual (FM).

Aprovação na LPS 1181 do LPCB

O ensaio LPS 1181 é utilizado para avaliar o desempenho de um sistema de painéis em sanduíche para determinar a sua contribuição para o desenvolvimento de um incêndio. Permite testar não só os painéis, mas também os métodos de união, proporcionando uma avaliação mais precisa do desempenho real ao fogo do que a indicada pelos ensaios de reação ao fogo em pequena escala utilizados pelos organismos de certificação habituais. Por conseguinte, os painéis sanduíche, que cumprem os requisitos impostos pela LPS 1181, não oferecem uma contribuição significativa para o crescimento do fogo, quando utilizados em combinações de parede/telhado, de acordo com a configuração de ensaio fornecida pela mesma norma.

O teste LPS 1181 utiliza uma pequena sala com uma parede frontal aberta, construída sobre um piso sólido de comentários e outros materiais, com um comprimento igual a 10 m, largura igual a 4,5 m e altura igual a 3 m (Fig. 9.11 e 9.12).

No lado aberto da sala, foi utilizada uma divisória de 750 mm de altura para recriar uma abertura com uma altura de 2250 mm. Além disso, a sala está equipada com uma entrada de ar e uma janela de observação na parede B.

Coloca-se uma pira de madeira, assimetricamente, no canto direito da câmara de ensaio, no lado oposto àquele em que se encontra a entrada de ar. A pira deve ser colocada sobre um suporte de modo a que a base da pira fique 760 mm acima do pavimento (Fig. 9.13).

Após o acendimento da pira (Fig. 9.14), o temporizador e todos os instrumentos de registo da temperatura arrancam simultaneamente. Durante o ensaio, são feitas observações pormenorizadas sobre o comportamento geral da estrutura do painel, incluindo a hora de início, a duração e a posição de cada alargamento, qualquer possível deformação dos painéis e delaminação das superfícies metálicas; em geral, é também feito um registo fotográfico e gravado do ensaio durante toda a duração do mesmo.

O ensaio dura aproximadamente 30 minutos, após os quais o desempenho do sistema de painéis é avaliado de acordo com os seguintes critérios (Fig. 9.15 e 9.16):

flashover: não deve ocorrer qualquer flashover no teto, o que significa que a temperatura média no interior do compartimento não deve exceder a temperatura de flashover de 600 °C;
propagação das chamas na superfície interior: não deve haver chamas* na superfície interior para além de 1,5 m do perímetro da pira em ambas as direcções horizontais;
propagação da chama na superfície exterior: não deve haver propagação da chama* em nenhum ponto da superfície exterior da câmara de ensaio. Não deve haver penetração de chamas para o exterior através das juntas;
combustão oculta (camada isolante): o cumprimento deste requisito pode ser determinado durante a análise visual pós-ensaio e pode ser avaliado com base na extensão dos danos descritos no ponto 6;
queda de pedaços de material em chamas: os pedaços de material em chamas não devem cair do teto para o exterior da área em redor da pira, tal como definido na Fig. 9.16;
entidade danificada: a conformidade com este critério é certificada pelo laboratório e verificada pelo LPCB com base nos dados existentes.

Um sistema de painéis que passe nesse ensaio é aprovado como LPS 1181 Grau B. Em qualquer caso, se o sistema de painéis também for testado quanto à resistência ao fogo (discutida mais adiante neste capítulo), de acordo com o LPS 1208, e tiver atingido pelo menos 30 minutos de integridade e 15 minutos de isolamento, pode ser aprovado como LPS 1181 Grau A.

Marca de aprovação LPCB

A marca de aprovação do LPCB para utilização em crachás, literatura, publicidade, embalagens e outras formas gráficas é apresentada na Fig. 9.17.

Aprovação Factory Mutual (FM)

Em contraste com a LPS 1181, a Factory Mutual criou uma classificação diferente para o desempenho em termos de reação ao fogo dos painéis em sanduíche que, uma vez que se destinam a ser utilizados na indústria da construção, têm de ser incluídos na Classe 1.

Os requisitos que os painéis sanduíche devem cumprir para serem classificados como Classe 1 de acordo com a classificação de reação ao fogo da FM são apresentados nas seguintes normas:

Factory Mutual Standard 4880, que inclui requisitos de aprovação para painéis de paredes e tectos interiores, bem como requisitos de teste de incêndio para painéis de paredes exteriores;
Factory Mutual Standard 4881, que inclui requisitos de aprovação para painéis de paredes exteriores;
Factory Mutual Standard 4471, que inclui requisitos de aprovação para painéis de cobertura; um painel de cobertura de Classe 1 cumpre os critérios definidos por esta norma relativamente à resistência ao fogo, ao vento, à queda de pés, ao granizo e à estanquidade à água.

Os ensaios de reação ao fogo prescritos pelas normas acima referidas para a classificação dos painéis na classe 1 são os seguintes

teste de canto com altura de 25 pés (7,6 m);
teste de canto com altura de 50 pés (15,2 m);
Ensaio em sala, efectuado em conformidade com a norma ISO 9705.

Descrição dos testes

A estrutura utilizada para o ensaio de canto com uma altura de 25 pés (7,6 m) consiste numa estrutura de aço na qual são montados os painéis de parede e de telhado/telhado a serem testados.

As amostras devem ser montadas de modo a cobrir toda a altura de ambas as paredes, na área desde o canto até 6,10 m em ambas as direcções horizontais, e a metade superior das paredes desde 6,10 m até 11,58 m na parede sul, e até 15,24 m na parede leste (Fig. 9.18); devem ser utilizadas placas de gesso, com uma espessura de 16 mm, para cobrir as restantes secções não revestidas destas paredes. A fim de obter uma superfície de ensaio contínua, os provetes devem ser instalados na parede interior da estrutura de aço.

Depois de instalar os termopares para deteção da temperatura nas posições indicadas pela norma, acende-se uma pira de 336 kg de pedaços de madeira, colocada perto do canto.

A duração do ensaio é de 15 minutos, durante os quais os sinais obtidos pelos termopares são registados a intervalos não superiores a 10 segundos.

Além disso:

é feito um registo do teste, desde os momentos de preparação até à conclusão do teste;
são tiradas fotografias a preto e branco e a cores antes do ensaio, durante o ensaio, a intervalos não superiores a um minuto, e após a conclusão do ensaio, depois de os fumos terem desaparecido e a estrutura de ensaio ter arrefecido;
as observações pormenorizadas são anotadas ou registadas antes do ensaio, quando ocorrem acontecimentos significativos durante o ensaio, e após o ensaio, logo que as condições de visibilidade e temperatura o permitam.
Durante o ensaio, não deve haver qualquer saída de ar significativa através das paredes e dos painéis de cobertura/telhado. Estas purgas provocam um arrefecimento apreciável da zona afetada e uma redução da propagação da chama, com a consequente redução apreciável da precisão dos resultados obtidos.
A estrutura de ensaio de canto com uma altura de 50 pés (15,2 m) é uma estrutura de aço constituída por suportes horizontais e verticais nos quais são montados os painéis de parede e de telhado/telhado.
Ambas as paredes do pórtico têm 6,10 m de comprimento e formam um ângulo de 90 graus no ponto de intersecção. A distância entre o chão de betão e a estrutura do telhado é igual a 50 pés (15,24 m). A treliça do telhado forma um triângulo isósceles cujos lados têm 6,10 m de comprimento (Fig. 9.19).
O ensaio é efectuado acendendo uma pira de 336 kg de pedaços de madeira, colocada perto do ângulo de ensaio. A duração do ensaio é de 15 minutos, durante os quais são seguidos os mesmos procedimentos de deteção de temperatura e dados visuais descritos para o ensaio do canto de 25 pés.
O ensaio de sala ISO 9705 avalia as características de reação ao fogo de um produto de construção através da deflagração de um incêndio no canto de uma pequena sala com uma única abertura semelhante a uma porta numa das suas paredes de menor comprimento.
A aparelhagem de ensaio é uma pequena sala construída em material incombustível, como blocos de cimento, com dimensões de 2,4 m de largura, 3,6 m de comprimento e 2,4 m de altura (Fig. 9.20).
A amostra de ensaio é obtida através da montagem dos painéis no teto e nas paredes da sala, exceto na parede com a abertura.
Um queimador de propano é colocado num dos cantos da sala e produz uma potência de 100 kW durante os primeiros 10 minutos e 300 kW durante os 10 minutos seguintes; o tempo total do ensaio é de 20 minutos.
Os gases de combustão são recolhidos por um sistema de extração, cuja campânula está colocada no exterior da sala, em frente à porta de entrada, e no qual se mede o calor produzido na unidade de tempo, o calor total produzido e a quantidade de fumos libertados. A propagação da chama ao longo das paredes e do teto é analisada e descrita com base numa observação puramente visual. Se as chamas saírem pela porta de entrada, significa que ocorreu o fenómeno de flashover e que o ensaio está concluído (Fig. 9.21).

Requisitos

No que diz respeito aos testes de canto, a norma prescreve que:

para uma homologação de classe 1 a uma altura máxima de 30 pés (9,1 m), o conjunto de painéis não deve suportar qualquer incêndio auto-propagável que atinja sequer um único bordo da estrutura de ensaio a uma altura de 25 pés (7,6 m), com danos óbvios causados pelo fogo e pelos materiais;
para uma homologação de classe 1 a uma altura máxima de 50 pés (15,2 m), o conjunto de painéis deve satisfazer os requisitos para a homologação de classe 1 a uma altura máxima de 30 pés (9,1 m) e não deve suportar qualquer incêndio auto-propagável que atinja sequer um único bordo da estrutura de ensaio a uma altura de 50 pés (15,2 m), com incêndio óbvio e danos materiais
no caso de uma homologação de classe 1 sem qualquer caução em altura, o conjunto de painéis deve cumprir os requisitos para a homologação de classe 1 a uma altura máxima de 9,1 m (30 pés), não deve suportar qualquer incêndio auto-propagável que atinja sequer um único bordo da estrutura de ensaio a uma altura de 15,2 m (50 pés), com incêndio evidente e danos materiais, e não deve iniciar um incêndio nos painéis de cobertura no ensaio de ângulo a uma altura de 15,2 m (50 pés).

No que respeita ao ensaio em sala (ISO 9705), um conjunto de painéis:

não deve encorajar a deflagração de um incêndio auto-propagável na sala de ensaio durante os 20 minutos de duração do ensaio, com danos óbvios em termos de fogo e materiais;
não deve produzir uma quantidade excessiva de fumo durante o ensaio; e
deve suportar a carga aplicada (se presente) durante todo o ensaio.

Marcas de homologação FM

A marca de aprovação FM em forma de diamante para utilização em placas, literatura, publicidade, embalagens e outras formas gráficas é mostrada na Fig. 9.22; quando a reprodução da marca é impossível, sugere-se uma versão modificada do diamante (Fig. 9.23).

Classificação italiana de reação ao fogo (Decreto Ministerial 26.6.84)

Em Itália, a determinação das características de reação ao fogo dos materiais é regulada pelo Decreto Ministerial 26.6.84 “Classificação da reação ao fogo e aprovação de materiais para prevenção de incêndios”.

A norma prescreve que os painéis sanduíche, que são combustíveis devido aos materiais orgânicos de que são feitos (espuma de poliuretano, aglutinantes para fibras de lã mineral, tintas), sejam classificados de acordo com os resultados obtidos nos seguintes ensaios:

CSE RF2, ensaio de combustibilidade por pequena chama, efectuado pela aplicação de uma pequena chama no bordo da amostra de ensaio, de modo a simular a fase de iniciação de um incêndio (Fig. 9.24);

CSE RF3, ensaio do painel radiante (Fig. 9.25), efectuado submetendo a amostra de ensaio a uma pequena chama piloto e a um painel radiante, de modo a simular um incêndio totalmente desenvolvido que actua sobre a mesma amostra.

O método de classificação atribui ao painel um número que pode variar de 0 a 5 (0,1,2,3,4,5); os números mais baixos indicam melhores características de reação ao fogo, e tem em consideração a aplicação final do painel em ensaio: os painéis sanduíche podem ser considerados como elementos estruturais puros ou como elementos estruturais isolados.

Um painel sanduíche, considerado como um elemento estrutural puro, é classificado testando apenas a superfície metálica exterior; uma vez que a tinta presente nesta superfície é essencialmente um material orgânico, pode gerar uma pequena propagação de chama na superfície do próprio painel, tornando-o de Classe 1.

Se o painel em sanduíche for considerado como um elemento estrutural com propriedades isolantes, a norma prevê uma classificação de número duplo, com o primeiro número a referir-se ao painel em sanduíche como um todo (para os painéis em sanduíche em geral, é igual a zero após a auto-certificação) e o segundo a referir-se apenas à camada isolante interior.

A título de exemplo, a classificação italiana é dada para os seguintes tipos de painéis (para os quais a classificação baseada na norma EN 13501-1 foi dada anteriormente neste capítulo):

Painéis de lã mineral (também acústicos) Classe 1 / Classe 0-0
Painéis Firemet Classe 1 / Classe 0-2
Painéis PIR Classe 1 / Classe 0-2
Painéis PUR-B2 Classe 1 / Classe 0-2
Painéis PUR-B3 Classe 1 / Classe 0-4

Resistência ao fogo

A determinação da resistência ao fogo prevê a exposição do elemento a um incêndio com características normalizadas, e o tempo de resistência assim determinado é uma propriedade importante dos elementos de construção, pois pode representar o intervalo de tempo suficiente para as pessoas escaparem de um incêndio.

Os painéis sanduíche são testados pelos países europeus de acordo com as seguintes normas harmonizadas:

EN 13501-2, Classificação ao fogo de produtos de construção e elementos de construção – Parte 2: Classificação utilizando dados derivados de ensaios de resistência ao fogo;
EN 1363-1, Ensaios de resistência ao fogo – Parte 1: Requisitos gerais;
EN 1364-1, Ensaio de resistência ao fogo para elementos não estruturais – Parte 1: Paredes;
EN 1364-2, Ensaio de resistência ao fogo para elementos não estruturais – Parte 2: Tectos;
EN 1365-2, Ensaios de resistência ao fogo de elementos estruturais – Parte 2: Pavimentos e revestimentos.

De acordo com estas normas, os painéis sanduíche são montados numa estrutura de forno, resultando num conjunto cujas dimensões são tipicamente de 3 x 3 metros para as paredes e de 4 metros de comprimento por 3 metros de largura no caso de telhados e tectos. São utilizados dois tipos diferentes de fornos, um forno horizontal para telhados e tectos e um forno vertical para painéis de parede (Fig. 9.26).

Uma vez concluída a montagem dos painéis de amostras na estrutura do forno, é colocada uma série de termopares nas superfícies metálicas exteriores dos painéis de amostras para determinar o aumento das temperaturas máxima e média durante o ensaio (Fig. 9.27).

A Figura 9.28 mostra o esquema de montagem dos painéis de parede em sanduíche para o ensaio de resistência ao fogo; na figura, os quadrados indicam os pontos de aplicação do termopar para a temperatura máxima, enquanto os círculos indicam os pontos de aplicação do termopar para a temperatura média. Além disso, a curvatura do sistema de painéis é medida em intervalos de tempo regulares em correspondência com os pontos marcados com pontos pretos.

Por fim, o ensaio de resistência ao fogo é efectuado através do aumento da temperatura da cavidade por detrás do sistema de painéis ao longo do tempo, de acordo com uma curva normalizada.

O resultado final do teste é uma classificação do elemento por três símbolos:

R para a capacidade de suporte (apenas no caso de telhados/coberturas);
E de integridade;
I de isolamento,

que exprimem as três diferentes exigências de resistência ao fogo, cada uma ligada ao correspondente tempo de resistência detectado (minutos); estes intervalos de tempo podem assumir um dos seguintes valores: 15, 20, 30, 45, 60, 90,

Os símbolos são utilizados da seguinte forma:

Elementos de suporte de carga (revestimentos/superfície):
REI (tempo) tempo mínimo durante o qual todos os critérios são satisfeitos;
RE (tempo) tempo mínimo durante o qual dois critérios, capacidade de suporte e integridade, são satisfeitos;
R (tempo) tempo mínimo durante o qual o critério da capacidade de suporte é satisfeito.
Elementos não estruturais (paredes/tectos):
EI (tempo) tempo mínimo durante o qual são satisfeitos dois critérios de integridade e isolamento;
E (tempo) tempo mínimo durante o qual o critério de exaustividade é satisfeito.

Assim, um painel sanduíche com uma capacidade de carga de 155 minutos, uma integridade de 80 minutos e um isolamento térmico de 42 minutos, é classificado como REI 30, RE 60 ou R 120 (os tempos são arredondados para os valores mais próximos previstos pela norma); do mesmo modo, um elemento de construção com uma capacidade de carga de 70 minutos e uma integridade de 35 minutos é classificado como R 60 ou RE 30.

Deve reconhecer-se que um painel sanduíche exposto ao fogo perde rapidamente a sua resistência à flexão (Fig. 9.29). Em qualquer caso, se as superfícies metálicas do painel estiverem solidamente ligadas à estrutura, podem ser alcançados períodos satisfatórios de resistência ao fogo.

No que diz respeito às características de isolamento, são possíveis resistências ao fogo superiores a 120 minutos no caso da lã mineral, ao passo que, devido à rápida deterioração das propriedades de isolamento, a maioria dos painéis com camada de isolamento de espuma só pode atingir períodos curtos de resistência ao fogo, normalmente até 15 minutos para um painel de espuma de poliuretano.

Como exemplo, a classificação para a resistência à reação e ao fogo dos seguintes painéis é dada abaixo PanelSadnwich.ORG:

Roca Roof Wool 80 mm
Resistência ao fogo : REI 60
Reação ao fogo: A2 S1 D0
Frigorífico 80 mm
Resistência ao fogo : REI 30
Reação ao fogo: B S1 D0