Esclarecimentos sobre o controle de fumaça

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Ponto de vista

Esclarecimentos sobre o controle de fumaça

Por Jaime A. Moncada P.E., SFPE

Como disse em colunas anteriores, para alcançar um nível aceitável de segurança contra incêndios precisamos analisar uma estrutura, edifício ou complexo como um todo, incluindo a avaliação da segurança humana (meios de escape, sinalização, iluminação); a definição, projeto e instalação dos sistemas de supressão e de alarma e detecção; a especificação e limitação dos conteúdos combustíveis; o acesso ao departamento de bombeiros e a exposição a riscos adjacentes; a definição, o projeto e a construção dos elementos que confinam um incêndio, como a compartimentação e o controle de fumaça. Quanto mais cedo no processo construtivo se avaliarem todos esses elementos, mais efetivas e provavelmente mais econômicas serão as soluções encontradas. Portanto, todo projeto deve começar por um plano diretor de segurança contra incêndio, elaborado por um grupo de profissionais em engenharia de proteção contra incêndios competentes que, aplicando as normas da NFPA, assessorem a equipe de arquitetos e engenheiros que projetam o edifício ou as instalações.

Vários dos aspetos relacionados ao confinamento dos incêndios passam despercebidos na maioria dos projetos construtivos realizados na América Latina. A respeito do tipo de construção, intuitivamente consideramo-los úteis para nossa maneira de construir e, felizmente, ainda temos em geral uma construção robusta com uma resistência ao fogo importante, embora essa questão não tenha sido analisada de forma aprofundada. Mas estamos construindo edifícios cada vez maiores, com arquiteturas abertas e inovadoras, com elementos estruturais mais expostos, com acabamentos internos altamente combustíveis e copiando a arquitetura de países mais desenvolvidos, onde existe uma tradição arraigada de segurança contra incêndios. É aqui que temos problemas.

Com exceção da pressurização das escadas, utilizada em excesso, o controle de fumaça é um tema virtualmente desconhecido em nossa região. Os conceitos de movimento da fumaça nos edifícios seguem critérios científicos e, cada vez mais, utilizam metodologias de projeto baseado no desempenho (performance-based design), que requerem a participação de um engenheiro de proteção contra incêndio qualificado e experiente (ver tabela).

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Pressurização: contrariamente à crença popular, muito enraizada nos códigos de edificações da América Latina, a NFPA não requer a pressurização das escadas em nenhum tipo de edifício. Porém, a pressurização das escadas pode ser utilizada para reduzir os requisitos do “tipo de construção” em edifícios altos protegidos por sprinklers automáticos (NFPA 5000: Art. 33.1.3). Por exemplo, em edifícios de mais de 36 m de altura, o tipo de construção pode baixar do Tipo I (332) ao Tipo II (222) e em edifícios de menos de 36 m de altura do Tipo II (222) pode baixar ao Tipo II (111). Os números entre parênteses nos tipos de construção estabelecem a resistência ao fogo da estrutura em horas na seguinte ordem: muros portantes exteriores, estrutura principal, construção do piso. Sugiro que, para aprofundar este tema, consultem a NFPA 220, Tipos de Construção em Edifícios. Por outro lado, utilizei a pressurização de escadas, junto com a pressurização do poço dos elevadores, como parte duma equivalência para cobrir alguma deficiência da segurança contra incêndios no edifício, como, por exemplo, em edifícios existentes com uma só rota de escape. Este exemplo não deve ser tomado como uma solução que pode ser utilizada sem uma análise de engenharia contra incêndios de todo o edifício.

Vi que em muitos países da região se utilizam métodos simples de projeto para a pressurização das escadas, baseados na velocidade do ar através duma porta aberta, em lugar da metodologia reconhecida em engenharia de proteção contra incêndios baseada nas diferenças de pressão. No caso dum projeto de sistema de pressurização em escadas ou elevadores, sugiro que um engenheiro de incêndios com experiência na utilização de modelos de incêndio seja responsável pela elaboração do projeto. CONTAM, um programa de modelagem por redes (network model), concebido originalmente para a análise da qualidade do ar nos edifícios, é o programa mais utilizado na atualidade para a análise de sistemas de controle de fumaça baseados na pressurização.

Controle de fumaça em grandes volumes: Em termos gerais, a NFPA pode requerer a avaliação do controle de fumaça em átrios, centros comerciais de mais de dois pisos e estruturas grandes de arquitetura aberta como museus, centros de convenções, aeroportos e estádios cobertos. Originalmente a NFPA sugeria que, para eliminar a fumaça dum espaço, o ar fosse renovado seis vezes por hora. Algumas autoridades começaram a utilizar “bombas de fumaça” requerendo que o sistema de controle de fumaça permitisse a visibilidade em menos de 10 minutos. Para cumprir esse critério, muitos projetistas aplicaram de 10 a 12 trocas de ar por hora. Mais tarde viu-se que isso não era prático e não era representativo da realidade. Atualmente o projeto desses sistemas está baseado na NFPA 92, Norma sobre sistemas de controle de fumaça, que desde 2012 une as normas NFPA 92A e 92B. Essa norma estabelece que os critérios de aceitação tomem como base as medições das diferenças de pressão em lugar dos testes com a “bomba de fumaça”. O projeto requer uma análise de engenharia de incêndios onde se deve provar que a camada de fumaça pode ser mantida a uma altura de 1.8 m acima da superfície mais alta utilizada durante a evacuação por um período de 1,5 vezes o tempo calculado para a evacuação ou por 20 minutos, considerando o tempo maior.

Ventilação natural: o conceito de ventilação natural tem na atualidade uma aplicação quase limitada aos usos industriais e mesmo assim, seu uso é esporádico. É preciso ter cuidado quando a ventilação natural se utiliza em instalações protegidas por sprinklers automáticos, já que a operação simultânea das aberturas de ventilação e dos sprinklers pode ser contraproducente. É pouco comum ver uma solução aos requisitos de controle de fumaça em edifícios com ventilação natural, sendo utilizados em geral, nestes casos, sistemas de ventilação mecânica. Quando se utiliza esse tipo de sistemas, as bases de projeto se encontram na NFPA 204, Normas para a ventilação da fumaça e do calor.

Outros usos do controle de fumaça: no projeto de túneis para automóveis (NFPA 502) ou para trens (NFPA 130) deve-se direcionar o movimento da fumaça. A idéia é que a fumaça num incêndio dentro do túnel corra em direção contrária à direção da evacuação. Em usinas subterrâneas deve-se avaliar também a extração de fumaça após um incêndio (NFPA 851). Em instalações de telecomunicações requer-se também uma avaliação, quer da zonificação da fumaça, quer de sua extração (NFPA 76).

Comentários finais: com o progresso da proteção contra incêndio obtido graças aos sprinklers automáticos, o incêndio pode ser localizado, mas nalguns casos, por exemplo, em volumes grandes, os sistemas de supressão não serão muito eficazes. A fumaça viajará aonde a levem os fluxos de ar ou aonde sua flutuabilidade o permita. A fumaça é também altamente tóxica e tende a danificar aquilo que toca. A complexidade das arquiteturas modernas, combinada com as diferenças de temperatura entre o interior e o exterior do edifício, as diferenças de pressão induzidas pelo sistema de ventilação e ar condicionado e a estratificação da fumaça, fazem com que os sistemas ativos e mecânicos de controle de fumaça sejam a única opção. Porém, a efetividade dum sistema de controle de fumaça começa com uma análise do uso do espaço e uma avaliação de seus conteúdos. Aqui se define o tamanho do incêndio e sua taxa de produção de fumaça. Subestimar a energia dos conteúdos ou sua velocidade de combustão pode levar a um sistema incapaz de extrair suficiente fumaça e obter um espaço com um ambiente sustentável. Sobreestimar a energia dos conteúdos ou sua velocidade de combustão pode resultar num sistema complexo, excessivamente caro e que consome muita energia. Os critérios de cálculo estabelecidos pela NFPA 92, por exemplo, funcionam bem para geometrias simples, mas para a arquitetura moderna, os modelos de dinâmica de fluidos computacional (CFD) se impõem. Tudo isso demonstra que esse tipo de projeto deve ser desenvolvido exclusivamente por engenheiros de proteção contra incêndios experientes e competentes.

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

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