Hidrantes e redes contra incêndio

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Ponto de vista

Hidrantes e redes contra incêndio

Por Jaime A. Mocada, P.E., SFPE

Á água e os incêndios sempre andaram de mãos dadas e desenvolver a forma de levar esse líquido até ao incêndio (“Get the wet stuff to the red stuff”, como dizem nos Estados Unidos) foi um assunto de interesse crítico para os primeiros bombeiros. J.Kenneth Richardson conta, em seu livro History of Fire Protection Engineering, que assim foram construídas em Roma as primeiras redes que recebiam água dos aquedutos alimentados por fontes situadas nas colinas ao redor da cidade e que forneciam pressão por gravidade às redes de água utilizadas pelos primeiros bombeiros na história. Na China milenária utilizavam imensas panelas cheias de água situadas estrategicamente para apagar incêndios. Mas não foi até 1803, na Filadélfia, que Frederick Graft Sr., engenheiro chefe da cidade, introduziu o primeiro hidrante conectado a uma rede de tubos de madeira com água sob pressão, especificamente para proteção contra incêndios. Em 1865 se instalaram, também na Filadélfia, os primeiros hidrantes de ferro fundido similares aos que se utilizam hoje (ver A Brief History of the Hydrant emfirehydrant.org).

Até finais do século XIX, o crescimento das cidades e de sua densidade populacional despertou interesse para o desenvolvimento de redes públicas de água para uso domestico, junto com a proteção contra incêndios. Naquela época, cidades tão diferentes como Yokohama, Zurich e outras cidades dos Estados Unidos já tinham redes conectadas a hidrantes.

O primeiro desafio de engenharia foi entender o comportamento da água em tubulações fechadas. Em 1732, o engenheiro hidráulico francês Henri Pitot descobre que a velocidade de um fluido é proporcional à raiz quadrada de sua pressão. Mais tarde, em 1902, os engenheiros civis americanos Allen Hazen e Gardner Steward Williams desenvolveram uma fórmula empírica, chamada fórmula de Hazen-Williams, que se tornou, e é ainda hoje, a fórmula mais amplamente utilizada para o cálculo da água em tubulações, incluindo redes de água contra incêndios e sprinklers. Em 1932, o engenheiro estrutural americano Hardy Cross publica um método interativo para determinar a vazão em redes de água onde as entradas e saídas de água são conhecidas mas a vazão que passa pelas tubulações que formam a malha é desconhecido.

Desde o século XIX existiu um interesse em estabelecer o melhor custo de um sistema de abastecimento de água para uma cidade, que além de fornecer água para uso doméstico provê também o caudal de água necessário ao controle de incêndios. Em 1982, o engenheiro hidráulico americano John Ripley Freeman, um dos fundadores da NFPA, publica o tratado “Distribuição de Hidrantes e Tubulações de Água para a Proteção das Cidades contra os Incêndios”. Esse tratado sugeriu que as tubulações fornecendo água para riscos residenciais tivessem pelo menos 6 polegadas, enquanto outros riscos fossem aprovisionados por tubulações de 8 polegadas no mínimo. Sugeriu também que a regra de espaçamento dos hidrantes fosse de 76m (250 pés) em distritos comerciais e industriais e de entre 122 e 152m (400 a 500 pés) em áreas residenciais. Como o indicam Arthur Cote e Percy Bugby na página 270 de seu livro Princípios de Proteção Contra Incêndios, essas regras se aplicam ainda hoje nas guias de projeto.

Vazão de água contra incêndio: Desde 2009, o NFPA 1, Código de Incêndios, em seu Capitulo 18, inclui requisitos obrigatórios e específicos para estabelecer o fluxo de água para a supressão manual de incêndios nos edifícios de uma cidade moderna. O NFPA 1 não requer necessariamente que a vazão de água contra incêndios seja distribuído por uma rede de água, embora esse seja o método mais comum, mas permite a utilização de reservatórios, tanques de pressão, depósitos elevados, caminhões cisterna e outros métodos aprovados que ofereçam o caudal requerido (NFPA 1: 18.3.3.3). Esse código, através da tabela 18.4.5.1.2, estabelece a vazão mínima de água para o combate a incêndios e sua duração em horas para a extinção manual em diversos tipos de edificações, dependendo da área do edifício e do tipo de construção. Esse caudal de água é independente do calculado para os sistemas contra incêndios existentes no edifício, embora nos edifícios com sprinklers não seja necessário adicionar a vazão dos sprinklers ao caudal para extinção manual. Utiliza-se o maior dos dois. Essa norma estabelece também que os caudais de água para a supressão manual podem ser reduzidos em 75% se o edifício tiver sprinklers automáticos (NFPA 1:18.4.5.2.1).

Por exemplo, as residenciais que não excedam uma área total de 465 m² requerem uma vazão de 1000 gpm (3785 L/min.) durante uma hora, para ataque manual ao incêndio. Se a residência estiver separada de outras por uma distância superior a 9.1 m, esse fluxo pode ser reduzido em 25%. Se a residência estiver protegida por um sistema de sprinklers automáticos, o fluxo pode-se reduzir em 50%. Mas em nenhum caso, numa residência, a vazão para ataque manual pode ser inferior a 500 gpm (1893 L/min.) (NFPA 1: 18.5.5.1.1.3). Devo mencionar que a quinta edição em espanhol do Manual de Proteção Contra Incêndios da NFPA (páginas 8-44) inclui outros métodos para calcular as taxas de vazão de água contra incêndios em redes públicas, como os métodos do Insurance Service Office, da Iowa State University e do Illinois Institute of Technology Research Institute, que podem ser aplicados em instalações não protegidas por sprinklers. Contudo, desde 2009, os critérios estabelecidos no NFPA 1 são obrigatórios e deveriam ser aplicados para estabelecer a vazão para ataque manual nas redes públicas de água.

Por sinal, essas vazões de água contra incêndios medem-se a uma pressão residual de 20 psi (1.4 bar). Essa pressão foi estabelecida como a pressão mínima com a qual um caminhão de bombeiros pode, sem problemas, sacar água de um hidrante.

Número e tipo de hidrantes: O número e o tipo de hidrantes conectados à rede pública de água devem poder oferecer as vazões estabelecidas na tabela 18.4.5.1.2 do NFPA 1. O Anexo E do código estabelece que, dependendo do caudal necessário, serão requeridos mais ou menos hidrantes. Por exemplo, para um caudal de 3000 gpm (11,400 L/min.) se requerem 4 hidrantes e a distância média entre hidrantes deve ser de 122 m. O hidrante deve ter uma área livre de 91 cm ao seu redor.

Marcação dos Hidrantes: O NFPA 1 também requer que os hidrantes sejam marcados por um código de cores que indique a classificação de seu caudal a 20 psi (1.4 bar) (NFPA 1: 18.5.7.3). A NFPA recomenda que o topo e as tampas sejam pintados de acordo com o esquema de cores indicado na tabela a seguir. Muitas jurisdições estão utilizando anéis plásticos, com esse mesmo esquema de cores, que podem ser instalados e modificados muito mais facilmente.

caudalhidrante port

Conclusões: A informação anterior é útil para quem queira estabelecer caudais de água contra incêndios numa rede pública de água e os critérios de distribuição de hidrantes. Os critérios para projetar uma rede privada contra incêndios, embora possam utilizar os caudais mencionados acima, se encontram na NFPA 24, Instalação de Tubulações para Serviço Privado de Incêndio e seus Acessórios.

Este é apenas mais um exemplo da profundidade do NFPA 1. Este é, sem discussão, o código que deveríamos adotar e/ou adaptar na América Latina como nosso código de proteção contra incêndios. Embora o NFPA 101, Código de Proteção da Vida, seja um documento mais conhecido na nossa região, esse código fica aquém do desejado porque se concentra única e exclusivamente na proteção das pessoas e não inclui certos critérios de proteção da propriedade. Isso não quer dizer que o NFPA 101 não seja importante, de fato o NFPA 1 em seu artigo 14.1 diz que todos os edifícios novos ou existentes devem cumprir o NFPA 101. O que quer dizer é que o NFPA 1 deve ser o código de maior hierarquia, enquanto o NFPA 101 e outros 138 códigos e normas da NFPA seriam adotados por referência.

Jaime A. Moncada, PE, é diretor da International Ffire Safety Consulting (IFSC), uma empresa consultora de engenharia de proteção contra incêndios com sede em Wshington, DC e com escritórios na América Latina.

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