Fumaça

Proteção contra Fumaça
1. Introdução
2. Função de Sistemas de Controle de Fumaça
3. Barreiras de Fumaça e Aberturas
4. Extração Natural e Mecânica de Fumaça
5. Sprinkler e Sistemas de Controle de Fumaça
6. Normas e Instruções Construtivas na Alemanha
Perigo de fumaça
Fumaça causa 90% de mortos em um incêndio
• Valor de 90% inclui as pessoas que morem por fumaça antes de queimar pelo fogo
• Causas de morte: sufocamento, gases tóxicos, gases quentes (queimar dos pulmões)
• Formação de muita fumaça já no início de um incêndio
• Rápida divulgação, também nos caminhos de emergência (na falta de sistemas de proteção)
• Na prática: depois de 15 minutos, baixas chances de sobreviver
Exemplo 1: caixa de papelão numa garagem (15m² x 2.5m)
• Impossível de respirar, difícil parar respiração para chegar nos fundos da garagem (3-4m)
• Péssima visibilidade de < 0.2m => difícil enxergar e tirar a caixa
Exemplo 2: cesto de lixo
• Quantidade de fumaça: 50m³
• Péssima visibilidade de < 0.5m, respiração impossível
Europa: proteção contra fumaça relativamente novo:
Até ano 1990: não se falava de fumaça (só de fogo), norma DIN EN 12101 do ano 2000
Objetivos de proteção contra fumaça na Europa
Objetivos principais do governo
• Proteção de pessoas: resgate próprio, depois resgate através terceiros
• Apoio para o combate contra incêndio
• Proteção de propriedade, redução de destruição
• Proteção de ambiente
Também: aumento da eficiência de combate contra incêndio
Objetivos da iniciativa privada
• Garantir funcionamento de produção / prestação de serviços no caso de incêndio
• Redução de estoque de segurança obrigatório (ex. industria automobilística)
• Redução de custos de seguros
• Recebimento de certificado pelos montadoras (ex.: exigência na industria automobilística)
Hoje em dia: menos incêndios, mas mais danos (em dinheiro) por incêndio
Objetivos específicos de sistemas de controle de fumaça
Formação de zonas definidas de fumaça
- Limitação de fumaça para áreas definidas
Caminhos seguros de emergência através de zonas de baixa concentração
Direcionamento de fumaça através sistemas de exaustão e barreiras
- Também para zonas de alturas maiores e quando tiver correntes horizontais
Acesso seguro e livre para o equipe de combate contra incêndio
- Zona de baixa concentração e boa visibilidade
Redução de risco de Flash Over
- Exaustão de gases inflamáveis
Vantagens econômicos
- Redução de aberturas e vãos para entrada de ar limpo e saída de fumaça
Função de Sistemas de
Controle de Fumaça
Sem sistema de controle de fumaça:
diluição de fumaça pelos bombeiros
Princípio
• Único maneira de tirar fumaça: quebrar janelas/paredes
• Máquinas de ventilação de ar limpo
• Prédios: primeiro escadas (quebrar janelas em cima)
Desvantagem
• Turbulências de fumaça, divulgação na área inteira
• Falta de camada definida de baixa concentração
• Péssima visibilidade, concentração de fumaça inestimável => dificulta resgate e combate
• Processo de diluição devagar => perda de tempo, risco de vida para pessoas presas no prédio
Com sistema de controle de fumaça
Princípio
• Aberturas para entrada de ar limpo e saída de fumaça
• Barreiras de fumaça para direcionar e prender a fumaça
• Extração mecânica: tirar fumaça através de ventiladores
• Uso de um existente sistema AC possível
•Tampas de fogo necessário, fechamento automático
• Extração natural: tirar através de aberturas no telhado/paredes
• Uso de efeito de chaminé
Vantagens
• Baixas turbulências, corrente de ar e fumaça direcionado
• Camada definida e estável de baixa concentração de fumaça, boa visibilidade
• Estabilidade térmica (frio em baixo, quente em cima) => menos risco de gases quentes
• Resgate próprio e resgate através terceiros (ex. bombeiros) mais fácil
• Rápido combate contra incêndio possível
Formação de uma camada estável de baixa concentração
de fumaça
Sem camada estável de baixa concentração
• Baixa visibilidade, difícil fugir e combater o incêndio
• Gases quentes em todo lugar
• Alto risco de flash-over: ignição espontânea (chamas 3-5m)
• Condição: alta temp. e concentração de gás não queimados
Com camada estável de baixa concentração
• Boa visibilidade, baixas temperaturas em baixo
• Pequeno risco de flash-over
Requisitos:
• Suficiente aberturas para entrada de ar e saída de fumaça
• Barreiras de fumaça para prender e direcionar a fumaça
Barreiras de Fumaça e
Aberturas
Barreiras de fumaça: definição e função
Definição segundo DIN EN 12101-1
• Parte de um sistema de extração de fumaça e de calor
• Barreiras fixas e barreiras moveis: mesma função, mesmas exigências
• Função: prender fumaça numa zona definida, direcionar fumaça para um sentido definido
Determinação da altura da camada de baixa concentração
• Definição: altura entre face superior de chão e face inferior da camada da fumaça
• Influências: dimensionamento das aberturas para entrada de ar limpa e saída de fumaça, altura da barreira
Exemplo: veja desenho:
• Cálculo: 8m – 2m = 6m
• Mínimo: 2.5m para fuga de pessoas
• Mínimo 1m entre abertura de ar limpa e face inferior da camada de fumaça
• Exigência: suficiente aberturas necessárias
2 ,0
1 ,0
4 ,0
d > 2 ,5
8 ,0
Influência da altura da barreira de fumaça
Saídas de fumaça
Entradas de ar limpo
80
• Maior altura de barreira => menos área necessária
• Calculo exato das aberturas via programa
=> dependendo da arquitetura e dos materiais inflamáveis
70
• Aberturas para ar limpo 1.5 vezes maior que para fumaça
Aberturas (m²)
60
• Áreas aerodinâmicas: fatores de 0.9 - 0.2
=> janela basculante: fator de 0.2-0.3
=> janelas que abrem 100%: fator 0.8 – 0.9
50
• Problema na pratica: áreas suficientes para as aberturas
40
• Aberturas são caras (controle, acionamento, manutenção)
=> barreira mais alta é mais econômica
=> limitação via altura de teto e da entrada de ar limpo
30
20
10
0
Barreira de 1,5m
Barreira de 3,5m
Exemplos para sistemas de controle de fumaça
Estádio
Shopping - Center
Metro
Museu
Prédio Industrial
Exemplos para barreiras têxteis de fumaça
Fábrica de vidro (Moscou)
Estação de trem (Berlim)
Shopping Center (Praga)
Produção de aço
(Eisenhuettenstadt)
Eisenhuettenstadt)
Extração Natural e Mecânica
de Fumaça
Função principal de extração natural de fumaça
ar fresco
• Suficiente aberturas (no telhado) para a saída de fumaça
• Abrir pneumaticamente (CO2, N2, ar comprimido) ou via motores elétricos
• Nota: material de tubos: aço inox ou cobre
• Tem quer ser possível abrir através de um acionador e manualmente
Uso de um controle central
• Controle central: supervisar e controlar o prédio inteiro; com conexão direito para os bombeiros, painéis
• Com extração natural: Normalmente não necessário
• Obrigatório para alguns prédios especiais (ex. hospitais, teatros, aeroportos, outros prédios públicos)
• Uso facultativo (ex. prédios industriais e comerciais): significativamente mais flexibilidade na arquitetura
Nota:
• 90% de sistemas de controle de fumaça usam a extração natural de fumaça
• Cidades com muitos prédios altos: 70%
Vantagens de extração natural de fumaça: simples
Alvará (permissão de uso)
• Fácil teste de funcionamento
Operação
• Treinamento não necessário
Controle de funcionamento
• Aberturas de ar limpo estão acessíveis
• Aberturas de saídas de fumaça sem barreiras
• Selos, tubos: sem avarias
• Acionador (botão, controle) acessível
Manutenção
• Anualmente de uma empresa especializada
Exemplo: extração natural de fumaça com telhado plano
• Extração natural de fumaça funciona relativamente bem
• Abrir manualmente e automaticamente através de acionador de emergência (segundo LBO)
• Importante: também no térreo do prédio, acionador de emergência necessário (segundo LBO)
• Acionador pneumaticamente ou através de motor elétrico
Exemplo: extração natural de fumaça na área de escadas
Janela basculante ou correr: útil em cima da área das escadas
Tijolos de vidro: inútil
- sem ventilação, difícil quebrar
- sem visibilidade por causa de fuligem
Notas
• Instruções de construção (segundo LBO): mínimo 1m² em cima da área das escadas
• Escadas de madeira são muito perigosas
• Solução: segundo caminho de emergência ou ótima ventilação
Extração mecânica de fumaça: uso de ventiladores
• Alimentação elétrica necessária (alimentação de emergência)
• Fios resistentes contra fogo e calor
• Controle central de incêndio obrigatório e necessário (tampas de fogo tem que fechar automaticamente)
• Entrada de ar limpa naturalmente ou via ventiladores (ventiladores resistentes até 600°C)
• Obrigatório (segundo LBO): áreas no subsolo, prédios freqüentados, prédios de pouco espaço na vizinhança
Ventiladores separados
• Desvantagem: caro
• Vantagem: bem controlável
Ventilador central no telhado (uma seção)
Ventilador central na parede (duas seções)
Comparação de métodos de extração de fumaça e calor
EFC
Extração de
fumaça e calor
EF-N
EF-M
EF-P
EC
Extração natural
de fumaça
Extração mecânica
de fumaça
Extração de fumaça com
pressurização (escadas)
Extração
de calor
Ventilador
Controle
Fios
Energia
Barreiras de fumaça
Aberturas
Controle central (BMA)
Controle
Fios
Tubos
Tampas de fogo
Energia
Barreiras de fumaça
Aberturas
Ventilador
Controle central
Controle
Fios
Tubos
Tampas
Energia
Saídas de ar
Fechamento de portas
Aberturas
Áreas fundíveis
Áreas destrutíveis
Nota EC:
• EF não consegue tirar calor
• Mais aberturas depend. de calor
• Material quebrar, sem queimar
• Antigamente muito usado
Função de sistema completo de controle contra fumaça
Ativar de pressurização na área
das escadas
Elevadores: transporte de
evacuação, todos para térreo
Abrir janela no piso de incêndio
No piso de incendio:
fechamento de portas (T30, T90)
Sinal de detector de fumaça
- Sinal para contole central
Fechamento de tampas de
incêndio
- Ligamento de lampadas de alarme
Fechamento de todas as
janelas (menos no piso de
incêndio)
Controle central de incêndio:
Sinalização de status de incêndio
HM
BMZ
Exemplo: extração de fumaça nos estacionamentos no
subsolo com sistemas de Jet-Stream
Problema:
• Extração mecânica via ventiladores tipo Jet Stream (muito usado no subsolo)
• Jet Streams causam muitas turbulências, rápida divulgação de fumaça
• Barreiras de fumaça inúteis
Solução:
• Compartimentação e formação de seções vedadas contra fumaça (e fogo)
• Fechamento de aberturas de entradas de carros com cortinas ou portões
• Vantagens de cortinas: mais econômicas, menos espaço
• Extração natural, se for possível
Antes do Jet Stream:
concentração baixa de
fumaça
Depois do Jet Stream:
falta de camada de baixa
concentração de fumaça
Sprinkler e Sistemas de Controle
de Fumaça
Efeito de sprinkler
Sem sistema de extração de fumaça:
• Gotas de água de sprinkler (fria, pesada) pressionam fumaça (quente, leve) para baixo no chão
• Sprinkler reage (normalmente) com temperatura altas no teto (detectores) > 90°C
• Temperatura alta no teto depois de formação de fumaça e gases
• Resultado: sprinkler colocam fumaça e gases nos caminhos de emergência
Conclusão:
Caminhos de emergência sempre com sistemas de extração de fumaça
Combinação de sistemas de sprinkler com sistemas de
extração de fumaça
Sprinkler comum
Sprinkler de reação rápida
(muita água em pouco tempo)
Sistema de
eliminação de fumaça
Extração mecânica
(Ventiladores perdem
eficiência com água,
talvez não protegidos)
Extração natural
Acionado pelo
detector de fumaça
(relativamente rápido)
Extração natural
Acionado pelo
detector térmica)
(relativamente devagar)
Extração natural
Acionado
manualmente
(rápido)
Possível quando se
As vezes possível
considerar a ventilação quando se considerar a
horizontal
ventilação
sprinkler de jato
(focado) Sprinkler de pulverização
(neblina de água)
As vezes possível
não recomendado
Possivel e
recomendado quando
se considera a
localizaco dos
Sprinkler e detectores
não recomendado
Possivel e
recomendado quando
não recomendado
se considera a
localizaco dos
Sprinkler e detectores
Possivel e
recomendado quando
se considera a
localizaco dos
Sprinkler e detectores
Extração de fumaça
depois de Sprinkler
Sprinkler 68°C, RTI < 50
Extração 141°C, RTI > 80)
Possivel e
recomendado quando
não recomendado
se considera a
localizaco dos
Sprinkler e detectores
recomendado
recomendado
recomendado
As vezes possível
Fumaça e calor com/sem sprinkler e barreiras de fumaça
sem sprinkler e sem sistema
de extração de fumaça e calor
Alarmierung
Flucht
Ausrücken
Löschangriff
com sprinkler e com sistema
de extração de fumaça e de calor
Alarmierung
Flucht
Ausrücken
Löschangriff
Menschenrettung Verhindern Feuerübersprung
Außenangriff
Innenangriff ?
1.200
1.200
1.000
1.000
800
800
600
flash over
400
200
0
0
Menschenrettung
Innenangriff
Sprinkler-Innenangriff
Verhindern Feuerübersprung
Außenangriff
Rauchableitung/Wärmeableitung
600
400
Sprinkleraktivierung
200
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
Brandentstehung
Schwelbrand
langsamer Temperaturaufbau
große Rauchentwicklung
Vollbrand
Totalverlust
entw.Brand
stet.Temp.anstieg
Ohne BMA,ohne RWA,ohne Sprinkler
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44
Brandentstehung
Ablöschen
Schwelbrand
kleinere Rauchschäden
langsamer Temperaturaufbau
Rauchentwicklung
entw.Brand
stet.Temp.anstieg
Mit BMA,mit RWA,mit Sprinkler
Normas e Instruções Construtivas
na Alemanha
Proteção contra fumaça na Europa:
normas e instruções técnicas de construção
Procedimento de estabelecimento de normas
• Normalmente feitas pela iniciativa privada (comitês nacionais ou europeus
• Aplicação no primeiro momento voluntário, não tem força legislativa
• Exemplo para normas na Alemanha e Europa: Normas DIN / ISO / EM:
Procedimento de estabelecimento de instruções técnicas de construção
• Iniciativa pelo governo alemão
• Formação de grupos de trabalho: arquitetos, engenheiros, bombeiros, empresas, representantes de governo
• Força legislativa: o governo coloca estas IT em vigor via um lei federal => aplicação obrigatória
• Quando estas IT se referem as normas (veja em cima) => aplicação das normas vira-se obrigatória
• Quando não tem normas nacionais: descrição dentro de IT ou usar outras normas existentes
• Nome da Instrução técnica de construção: MBO = Regulamentos para a construção cível (federal)
• Alem do MBO: regulamentos para edifícios especiais (usinas, prédios militares, escolas, etc.)
• Estados: cada estado tem que aplicar o MBO na própria IT (LBO), pequenas mudanças possíveis
Proteção contra fumaça na Europa:
normas e instruções técnicas de construção
Norma DIN EN12101: sistemas de controle de fumaça
• Conteúdo: sistemas de controle de fumaça e calor (versão atual de 2007)
• Descrição de características técnicas de produtos e testes
Norma DIN 18232: extração natural de fumaça e calor em prédios industriais
• Calculo de tamanhos de zonas máximas, aberturas para saída de fumaça e para entrada de ar limpo
• Normalmente: 1600m² sem barreiras (escolas, estacion. subsolos: cada 20m uma barreira de fumaça)
Norma DIN 18095: sistemas vedados (cortinas, portas, portões)
• Exemplo: sistemas de controle de fumaça em estacionamentos subsolos
Instruções técnicas (LBO, VDO)
• Classificação de prédios: dependendo do tamanho e do tipo de uso (ex. comercial, residencial, etc.)
• Instruções construtivas: estática, saídas de emergência, materiais, controle de fumaça em geral
Norma EN12101/ISO21927: Proteção contra fumaça e calor
Barreiras de fumaça
EN 12101 - parte 1
Resistência (até 600°C)
Ciclos de funcionamento
Extração natural de fumaça
EN 12101 –parte 2
Tamanhos, maneiras de abrir
Extração mecânica
EN 12101 – parte 3
Pressurização
EN 12101 –parte 6
Área de escadas
Resistência paredes
Tampas de fumaça
12101 –parte 8
Painéis de controle
EN 12101 – parte 9
Visualização status incêndio e ações necessárias
Alimentação elétrica
EN 12101 – parte 10
Sistemas completos
12101 – parte 4
Ex. Barreiras+controle+ventilador
Elaboração de projeto
12101 – parte 5
Para prédios industriais
Tubos
12101 – parte 7
Extração de fumaça
Possível junto com sistema AC
Muito obrigado pela atenção!