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5.7 Hidrantes e mangotinhos

5.7.1 Dimensionamento dos hidrantes

Apesar das vantagens mencionadas quanto ao uso do mangotinho, neste trabalho optou-se por dimensionar hidrantes (Tipo 2), por ser o sistema mais utilizado na prática. Para efeito de dimensionado é considerado o uso simultâneo dos dois hidrantes mais desfavoráveis da edificação, sendo que esses fornecem menor pressão dinâmica na saída do esguicho (CBMMG / Instrução Técnica nº 17, 2019) (Figura 5).

Figura 5 – Hidrantes desfavoráveis

Fonte: Autor (2019)

Para melhor compreensão do dimensionamento, alguns parâmetros foram descritos abaixo: material e diâmetro das tubulações; perda de carga e Fórmula Universal; Lei dos Orifícios; Equação de Bernoulli; alcance do jato de água; e bomba de incêndio.

Tubulações e conexões: a tubulação dos sistemas não pode ter diâmetro nominal inferior a DN65 (2.½’’). Entretanto, para sistemas do tipo 1 ou 2, pode ser utilizada tubulação com diâmetro nominal DN50 (2’’), desde que comprovada o desempenho hidráulico do sistema (CBMMG / Instrução Técnica nº 17, 2019). Neste estudo de caso, a tubulação adotada para o sistema foi de aço galvanizado – material incombustível e resistente sob condição de altas temperaturas, devido ao revestimento de zinco – com diâmetro nominal DN65 e interno de 63 milímetros.

Perdas de carga: referem-se às perdas de energia que o fluido sofre devido a fatores como turbulência ou atrito causado pela mudança de direção do traçado. A perda de carga localizada é provocada pela presença de acessórios, tais como: válvulas, registros, conexões, etc., que

causam alterações na velocidade, pressão e uniformidade do escoamento (VIANA, 2019). O cálculo hidráulico de perdas de carga nas tubulações foi realizado a partir da Fórmula Universal (Equação 2).

𝛥𝐻 = ⨍.𝐷 . 2 . 𝑔𝐿 . 𝑣² + 𝑘 .2 . 𝑔𝑣² (2)

Em que:

ΔH = perda de carga (m.c.a); ⨍ = fator de atrito;

L = comprimento da tubulação (metros); D = diâmetro interno (metros);

𝑣 = velocidade (m/s);

g = aceleração da gravidade (m/s²);

k = coeficiente de perda de carga das singularidades.

Simplificando a Equação 2 a fim de obter-se a Fórmula Universal em função da vazão, tem-se o seguinte (Equação 3):

𝛥𝐻 = 0,08263 . 𝑄2. (⨍. 𝐿

𝐷5 +𝐷𝑘4) (3)

Os fatores de atrito adotados para a tubulação de aço galvanizado e a mangueira de incêndio foram, respectivamente: 0,029 e 0,031; e os coeficientes de perda de carga dependem das singularidades utilizadas em cada trecho entre a reserva técnica de incêndio e os hidrantes. Esses dados estão apresentados nas Tabelas 12 e 13.

Tabela 12 – Coeficientes de perda de carga localizada das singularidades

Fonte: Martins e Gukovas (2010)

Tabela 13 – Singularidades e coeficientes de perda de carga

Trecho Peças k Σk A-B 1 Entrada normal 0,5 0,5 1 Registro de gaveta 0,2 0,2 1 Válvula de retenção 3,0 3,0 3 cotovelos 90° 0,9 2,7 1 Tê saída lateral 2,0 2,0 Σk 8,4 B-C 1 Tê saída lateral 2,0 2,0 Σk 2,0 B-D 1 Válvula de ângulo 5,0 5,0 Σk 5,0

C-E 1 Válvula de ângulo 5,0 5,0

Σk 5,0 B-E 1 Tê saída lateral 2,0 2,0 1 Válvula de ângulo 5,0 5,0 Σk 7,0 Fonte: Autor (2019)

Lei dos Orifícios: é utilizada em toda abertura de perímetro fechado e forma geométrica definida localizada em fundos de reservatórios ou conduto sob pressão, que contenha um fluido, através do qual se dá o escoamento. Essa lei, dada pela Equação 4, foi utilizada na saída de água dos esguichos.

𝑄 = 𝐶𝑑. 𝐴𝑜 . √2 . 𝑔 .𝑃

𝛾+ 𝑣²𝑚𝑎𝑛𝑔 (4)

Em que:

Cd = coeficiente de descarga;

Ao = área da seção do orifício (m²);

g = aceleração da gravidade (m/s²);

𝑃

𝛾 = pressão dinâmica (m.c.a);

𝑣 = velocidade da água na mangueira (m/s).

O coeficiente de descarga foi calculado adotando-se Cc = 1,0 e Cv = 0,98 (Equação 5):

𝐶𝑑 = 𝐶𝑐 . 𝐶𝑣 (5)

𝐶𝑑 = 1,0 . 0,98 = 0,98

Em que:

Cc = coeficiente de contração;

Cv = coeficiente de velocidade.

Equação de Bernoulli: visa descrever o comportamento do fluido ao longo da tubulação, na qual, em condições reais, há perdas de carga relacionadas à viscosidade do fluido e às tensões cisalhantes (Equação 6). 𝑍1+ 𝑃1 𝛾 + 𝑣12 2 . 𝑔= 𝑍2+ 𝑃2 𝛾 + 𝑣22 2 . 𝑔+ 𝛥𝐻1−2 (6) Em que:

Zi,j = carga potencial;

𝑃

𝛾 = carga de pressão; 𝑣𝑖,𝑗2

Alcance do jato de água: é medido a partir da saída do esguicho ao ponto de queda do jato paralelo ao solo e não deve ser inferior a 8,0 metros (Figura 6). A condição de alcance do jato implica uma velocidade de saída da canalização, que, por sua vez, está relacionada com a pressão de montante do bocal (OLIVEIRA, 2018).

Figura 6 – Alcance do jato de água do hidrante

Fonte: Oliveira (2018)

A Instrução Técnica n° 17 (2019) menciona que as tomadas de água dos hidrantes devem ser posicionadas entre 1,0 e 1,50 metros de altura a partir do piso acabado. Neste trabalho, as mesmas foram instaladas a 1,30 metros. Da balística apresenta-se a Equação 7, e, a partir dela, encontra-se a velocidade do esguicho que atende à condição de 8,0 metros de alcance do jato.

𝑣 = 𝑥 . √ 𝑔

2 . 𝑦 (7)

𝑣 = 8 . √2 . 1,30 = 15,54 𝑚/𝑠9,81

Desta forma, para hidrantes (Tipo 2), com o diâmetro do esguicho igual a 13 milímetros e com velocidade da água no mesmo igual a 15,54 m/s, a vazão mínima na saída do bocal é calculada (Equação 8):

𝑄 = 𝑣 . 𝐴 (8)

𝑄 = 15,54 .𝜋 . 0,0134 2= 0,002062𝑚𝑠 = 123 𝐿𝑃𝑀3

Esta vazão é menor que a mínima de 125 LPM (0,002083 m³/s) prevista para o hidrante mais desfavorável do Tipo 2 (Tabela 10); portanto, essa mínima vazão foi utilizada no dimensionamento do sistema. A partir disso, encontra-se a velocidade da água na saída do esguicho e na mangueira:

𝑣𝑒𝑠𝑔 = 𝜋 . 0,0130,0020832 4 = 15,70 𝑚/𝑠 𝑣𝑚𝑎𝑛𝑔 = 0,002083𝜋 . 0,042 4 = 1,66 𝑚/𝑠

A partir da Lei dos Orifícios, encontra-se a pressão mínima no hidrante mais desfavorável:

0,002083 = 0,98 . 𝜋 𝑥 0,013²4 . √2 . 9,81 .𝑃𝛾 + 1,66𝐷 2

𝑃𝐷

𝛾 = 12,93 𝑚. 𝑐. 𝑎

Calculando a perda de carga nos trechos A-B, B-D e B-E, tem-se:

 Trecho A-B: 𝐴𝐻 𝐴−𝐵 = 0,08263 . 𝑄𝑇2. (0,029 .0,0637,945 + 8,4 0,0634 ) 𝐴𝐻 𝐴−𝐵 = 63232,44 . 𝑄𝑇2  Trecho B-D: 𝐴𝐻 𝐵−𝐷 = 0,08263 . 0,0020832. (0,031 . 0,04305 + 5 0,0634 ) 𝐴𝐻 𝐵−𝐷 = 3,37 𝑚. 𝑐. 𝑎  Trecho B-E: 𝐴𝐻 𝐵−𝐸 = 0,08263 . (𝑄𝑇− 0,002083)2. (0,029 .0,0632,975 + 0,031 . 30 0,045 + 7 0,0634 ) 𝐴𝐻 𝐵−𝐸 = 794336,94 . (𝑄𝑇− 0,002083)2

Com a Equação de Bernoulli nos trechos B-D e B-E, obtém-se:  Trecho B-D: 𝑃𝐵 𝛾 = 𝑃𝐷 𝛾 + 𝛥𝐻𝐵−𝐷 𝑃𝐵 𝛾 = 12,93 + 3,37 = 16,30 𝑚. 𝑐. 𝑎  Trecho B-E: 𝑃𝐸 𝛾 = 𝑃𝐵 𝛾 + (𝑍𝐵− 𝑍𝐸) − 𝛥𝐻𝐵−𝐸 𝑃𝐸 𝛾 = 16,30 + 2,97 − 794336,94 . (𝑄𝑇− 0,002083)2

O resultado da aplicação da Lei dos Orifícios no segundo hidrante desfavorável é:

(𝑄𝑇− 0,002083) = 0,98 .𝜋 𝑥 0,013²4 . √2 . 9,81 .𝑃𝛾 + (𝐸 (𝑄𝑇− 0,002083)𝜋 . 0,04² 4 ) 2 𝑃𝐸 𝛾 = 2980006,21 . (𝑄𝑇− 0,002083)²

Por fim, substituindo as equações que estão em função da vazão total, requerida no uso simultâneo dos dois hidrantes desfavoráveis, tem-se:

𝑄𝑇 = 0,004343 𝑚³/𝑠 = 260,50 𝐿𝑃𝑀

𝑄2 = 0,002258 𝑚³/𝑠 = 135,50 𝐿𝑃𝑀.

E, a partir das equações apresentadas, obtém-se todos os dados restantes necessários:  Pressão em E:

𝑃𝐸

𝛾 = 15,20 𝑚. 𝑐. 𝑎

 Perda de carga no trecho A-B:

 Perda de carga no trecho B-C:

𝐴𝐻 𝐵−𝐶 = 0,08263 . 0,0022582. (0,029 .0,0632,975 +0,0632 4 )

∆𝐻𝐵−𝐶 = 0,09 𝑚. 𝑐. 𝑎

 Perda de carga no trecho B-E:

𝐴𝐻 𝐵−𝐸 = 4,05 𝑚. 𝑐. 𝑎

 Perda de carga no trecho C-E:

𝐴𝐻 𝐶−𝐸 = 0,08263 . 0,0022582. (0,031 .0,04305 +0,0635 4 )

𝐴𝐻 𝐶−𝐸 = 3,96 𝑚. 𝑐. 𝑎

 Equação de Bernoulli de C-E: 𝑃𝐸 𝛾 = 𝑃𝐶 𝛾 − 𝛥𝐻𝐵−𝐸 𝑃𝐶 𝛾 = 15,20 + 3,96 𝑃𝐶 𝛾 = 19,16 𝑚. 𝑐. 𝑎

Bomba de incêndio: é o equipamento utilizado para bombear água com vazão suficiente para atender às necessidades de projeto. A partir da vazão e pressão necessárias, obtém-se o tipo da bomba, capacidade e potência. Para a seleção da bomba, é preciso determinar a altura manométrica da mesma (Equação 9):

𝑍𝐴+ 𝑃𝐴 𝛾 + 𝐻𝑚𝑎𝑛 = 𝑍𝐵+ 𝑃𝐵 𝛾 + 𝛥𝐻𝐴−𝐵 (9) 𝑃𝐴 𝛾 + 𝐻𝑚𝑎𝑛 = 𝑃𝐵 𝛾 + (𝑍𝐵− 𝑍𝐴)+ 𝛥𝐻𝐴−𝐵

𝐻𝑚𝑎𝑛 = 16,30 − 3,87 + 1,19 𝐻𝑚𝑎𝑛 = 13,62 𝑚

Adotando-se o conjunto motobomba da Série BPI-92 (Schneider Motobombas) – projetado para aplicações em sistemas de prevenção e combate a incêndio, rede de hidrantes e sprinklers –, a partir da altura manométrica, da vazão requerida pelo uso dos hidrantes mais desfavoráveis e do catálogo do fabricante, têm-se as seguintes características da bomba: modelo BPI-92 S/T R/F 2 ½; potência igual a 1,5 CV; diâmetro de 2.½’’; e, rendimento de 60% (Anexo B). O projeto executivo do sistema de hidrantes está apresentado no Apêndice E, estando, também, representados o posicionamento e caminho das tubulações, diâmetros, alocação dos reservatórios, equipamentos e acessórios, e detalhes construtivos necessários para a execução prática.

5.8 Controle de materiais de acabamento e revestimento

Estudar as características dos materiais de acabamento e revestimento é muito importante, pois a composição dos materiais pode prover ou evitar o início do fogo. Os fatores que podem influenciar na combustão são: velocidade de propagação das chamas na superfície do material; quantidade de calor desenvolvido; e capacidade de gerar fumaça (SILVA; VARGAS; ONO, 2010).

Carlo (2008) afirma que a produção de materiais construtivos modernos leva à necessidade de estudos aprofundados de seus componentes em situação de incêndio, a fim de realizar o controle da reação e resistência ao fogo. Segundo o autor, toda produção deve ser ensaiada e catalogada em conformidade com a legislação vigente, tendo em vista que o comportamento dos materiais, em caso de sinistro, destaca-se como fator relevante ao crescimento e propagação de chamas, fumaça e gases tóxicos, contribuindo de maneira direta para que o incêndio atinja fases críticas e gere pânico.

A Instrução Técnica n° 38 do CBMMG determina limites aos quais os materiais de revestimento e acabamento devem atender a fim de serem empregados nas edificações, de maneira que, em caso de incêndio, não favoreçam o crescimento e a propagação do fogo e fumaça.

6 AUTO DE VISTORIA DO CORPO DE BOMBEIROS

A regularização das construções junto à Corporação de Bombeiros visa garantir a segurança mínima contra incêndio e pânico (OLIVER, s/a). A legislação vigente em Minas Gerais estabelece que edificações de uso coletivo – residenciais, comerciais, industriais, entre outras – devem possuir o Auto de Vistoria do Corpo de Bombeiros (AVCB), atestando que as mesmas estão em conformidade com requisitos de segurança (CBMMG, 2010).

Para aquisição do AVCB, o responsável técnico deverá elaborar o Projeto de Segurança Contra Incêndio e Pânico e, somente após aprovação, dá-se início a execução. Ao final da construção, deverá ser solicitada a vistoria; caso esteja em conformidade com o projeto, o documento é emitido (CBMMG, 2010). As edificações que não possuem o AVCB estão sujeitas à multas, sanções administrativas e interdição (OLIVER, s/a).

O AVCB expedido tem validade de três anos para edificações de acesso ao público em geral e de cinco anos para as demais, sob a condição de que a área de risco permaneça com as medidas de segurança adotadas no projeto e tenha condições de utilização e manutenção necessárias ao sistemas de combate a incêndio (Instrução Técnica n° 01, 2017).

O Corpo de Bombeiros disponibiliza, em sítio eletrônico, formulários de segurança contra incêndio para projetos técnicos, que devem ser devidamente preenchidos com informações acerca da edificação, área de risco, proprietário, responsável técnico, medidas de proteção adotadas, entre outros, e encaminhados à Corporação para avaliação. As informações descritas nos formulários são de encargo do responsável técnico do projeto; o proprietário do imóvel tem responsabilidade quanto ao uso e ocupação de suas edificações para a finalidade às quais foram licenciadas, bem como à manutenção dos sistemas e equipamento de proteção adotados; e, ao órgão fiscalizador, é função reconhecer as medidas expostas no projeto, analisar, aprovar e fiscalizar que as edificações estejam cumprindo os requisitos básicos de segurança.

7 CONCLUSÃO

Este trabalho apresenta um estudo preliminar sobre fogo e incêndio, bem como medidas de prevenção e proteção. Apresenta, ainda, o dimensionamento dos principais sistemas e equipamentos de combate a incêndio e pânico exigidos para a segurança de edificações residenciais multifamiliares. Desta forma, o projeto foi elaborado, principalmente, com base nas Instruções Técnicas disponibilizadas pelo Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais, por ser o órgão competente pela fiscalização e regulamentação das edificações frente à temática de incêndios no Estado.

A elaboração do Projeto de Prevenção e Combate a Incêndio e Pânico (PPCIP) deve ser abordada desde a concepção do anteprojeto da edificação. A proteção da mesma não está condicionada apenas à elaboração deste projeto ou à finalidade da aprovação diante do órgão fiscalizador; a segurança contra o sinistro deve ser questionada durante a vida útil das edificações, com inspeções e manutenções periódicas.

Uma das ocorrências de maior destaque no país foi o incêndio na boate Kiss, na cidade de Santa Maria-RS, em 2013. A partir deste trágico acontecimento, houve maior investimento em pesquisa na área de Engenharia de Segurança Contra Incêndio, tendo em vista que o acidente poderia ter sido evitado – ou tido efeito minorado – com a instalação correta dos equipamentos de segurança, materiais de revestimento e acabamento adequados, posicionamento correto de saídas de emergência conforme a área de risco e ocupação, entre outros fatores.

Cabe aos profissionais da área de Engenharia de Segurança Contra Incêndio buscar sempre conhecimento acerca do assunto, de forma a adotar melhores soluções e garantir que o projeto forneça o maior nível de seguridade possível. A responsabilidade com a vida jamais pode ser negligenciada.

Ademais, a partir deste trabalho, considera-se que é de extrema importância a participação ativa da sociedade em geral. É vital o conhecimento básico do fogo, as classes, métodos de extinção, comportamento do incêndio, além de instruções sobre o correto uso dos equipamentos de combate ao sinistro.

Há inúmeras frentes de estudo a serem abordadas para aprofundamento e desenvolvimento no tema. Algumas sugestões para trabalhos futuros são: realização do PPCIP na plataforma BIM; análise de uma edificação residencial multifamiliar real, a fim de conferir se as medidas de

segurança estão em conformidade com as legislações atuais; e avaliação do conhecimento da sociedade acerca do assunto, uso dos equipamentos, funções e treinamento em situação de pânico.

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01 03 04 06 01 04 05 11 07 10 15 SOBE RAMPA i= 19,89% PF1 PM3 PM4 PV1 PV1 VAGA 09 VAGA 10 PV1 PV1 PV1 LIXEIRA DESCE SUBTÉRREO ACESSO VEÍCULOS VAGA 24 02 05 06 07 08 1011 1314151617 VAGA 20 VAGA 19 PV1 PV1 PV1 PV1 PV1 VAGA 22 PV1 PV1 12 18 09 RAMPA i= 18,83% ATERRO DA PORTARIA GUARDA-CORPO 05 07 06 02 09 1314 VAZIO h= 100cm PROJEÇÃO DO EDIFÍCIO GÁS

DECK DE MADEIRA SOBRE ATERRO

JARDIM 01 PROJEÇÃO DO TERRENO ATERRO PISCINA VAGA 23 VAGA 25 03 04 VAGA 21 02 08 09 03 08 12 161718 ÁREA PERMEÁVEL ÁREA PERMEÁVEL PORTÃO PORTÃO ELEVADOR HALL ELEVADOR GARAGEM TÉRREO ESCANINHO 05 ESCANINHO 04 ESCANINHO 03 ESCANINHO 02 ESCANINHO 01 ESCANINHO 06 PORTARIA ESPAÇO GOURMET PISCINA ELEVADOR GARAGEM SUBTÉRREO ESCANINHO 07 ESCANINHO 08 ESCANINHO 09 GARAGEM SUBTÉRREO ESCANINHO 10 ESCANINHO 11 ESCANINHO 12

TIPO MATERIAL CÓDIGO LxH QTD. PORTAS ÁREAS DE VARANDA UNIDADE QUADRO DE ÁREAS

ÁREA CONST. PRIVATIVA ÁREAS DE GARAGEM

ÁREAS DE USO COMUM

ÁREAS DE A. SERVIÇO ÁREA TOTAL M2

ÁREA TOTAL CONSTRUÍDA PM1 PM1 PM1 PM1 PM2 PM2 PM2 PP1 PP1 SOBE 12 18 PM2 PM2 PM2 PM2 PM1 PM1 PM1 PM1 PM1 PM1 PM2 PJ1 PJ1 PJ2 PJ2 JC1 JC1 JC1 JM1 JM1 JM1 JM2 JC3 JC2 JC2 JC2 JC2 PV1 PV1 PC1 PC1 PF1 04 05 06 08 09 JC1 JM2 h guarda corpo = 110cm 11 10 13 14 16 17 02 03 h guarda corpo = 110cm 15 07 01 10 BANHO CASAL SUÍTE CASAL CLOSET SUÍTE 01 HALL SUÍTE 02 BANHO 02 BANHO 01 VARANDA GOURMET SALA TV/JANTAR/ESTAR COZINHA LAVANDERIA SERVIÇO ELEVADOR LAVANDERIA COZINHA SALA TV/JANTAR/ESTAR VARANDA GOURMET SUÍTE 02 HALL LAVABO CLOSET BANHO CASAL SUÍTE CASAL SUÍTE 01 BANHO 02 BANHO 01 HALL LAVABO VARANDA VARANDA SERVIÇO

PLANTA BAIXA DO PAVIMENTO TIPO

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