SITUAÇÃO DE INCÊNDIO
Os softwares para simulação de incêndio são instrumentos que podem admitir ao usuário visualizar o desenvolvimento de um incêndio ajudando na compreensão deste fenômeno. Contudo, em razão do complexo assunto e do enorme número de variáveis envolvidas, este fenômeno é ajustado para uma forma mais simples (SCHEER & BARANOSKI, 2007).
Entre os diversos modelos computacionais eficazes para a representação do incêndio, evidenciam-se os modelos de zonas e o modelo de fluidodinâmica computacional (em inglês Computational Fluid Dynamics, CFD).
5.6.1 Computational Fluid Dynamics (CFD)
Os exemplos de fluidodinâmica computacional fundamentam-se na verificação de sistemas que compreendem as transferências de calor e fenômenos associados. A metodologia abrange conjuntos de domínios estudados em várias células (como exibido na Figura 19), no qual cada célula é resolvida numericamente por meio de equações diferenciais parciais fundamentais que objetivam a simulação de escoamento de fluidos (SÁ, 2018).
Figura 19 - Modelo de Fluidodinâmica computacional
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Este modelo é usado em vários softwares como: o Fire Dynamics Simulator (FDS) desenvolvido pelo National Institute of Standards and Technology (NIST) e o SMARTFIRE, criado pela University of Greenwich. Por intermédio desses programas é obtida a temperatura dos gases e objetos sólidos, e também a concentração de gases e altura da camada livre de fumaça, além da representação gráfica do comportamento da propagação do fogo em todos os pontos do ambiente estudado (SÁ, 2018).
5.6.2 Fire Dynamics Simulator (FDS)
Dos softwares de simulação de incêndios, o FDS é o mais aproveitado em pesquisas técnico-cientificas, assim sendo o mais rico em literatura acessível. Desde 2000, vem sendo vastamente aplicado em estudos de SCI no mundo. No Brasil em 2008, surgiram às primeiras publicações de analises concretizadas com o auxílio do software, devagar o mesmo recebe importância no meio técnico-científico como utensílio para ajudar pesquisas voltadas para diagnósticos e prognósticos de edificações em situação de incêndio (SÁ, 2018).
Sua versão atual é a 6.6.0, livre para download gratuita no site de seu desenvolvedor, para os sistemas operacionais Windows, Linux e Mac.
Devido ao software não dispor de interface gráfica, os dados de entrada são inseridos pelo usuário através de linhas de comando em um único arquivo de entrada, através de um editor de texto que deve conter todas as informações do modelo, tais como: título da simulação, dimensões do domínio computacional, divisões da malha, tempo de simulação, condições iniciais do ambiente, propriedades dos materiais combustíveis e incombustíveis, condições de combustão, outputs desejados, dentro outros. O programa entende como comando os caracteres escritos entre os símbolos “&” e “/”, cujos dados necessários para a análise são especificados no arquivo de entrada usando uma lista de comandos com formatos pré-definidos em sua programação (namelist) (TABACZENSKI et al., 2017).
O FDS é um software CFD que determina numericamente as equações de Navier-Stokes ajustadas para um fluxo de baixa velocidade com orientação térmica, com destaque no transporte de fumaça e calor gerados por incêndios (McGRATTAN, 2000).
5.6.3 ABAQUS
O software Abaqus é um pacote comercial de elementos finitos para vários aproveitamentos, que iniciou-se seu desenvolvimento no final da década de 70 pela Abaqus Inc. Em 2005, a Dassault Systèmes, que também comercializa o SolidWorks
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e o Catia, adquiriu a Abaqus In., com um projeto de organizar uma plataforma científica de simulação integrada (AFFONSO, 2012).
Sua versão atual é Abaqus Student Edition 2018, para o sistema operacional Windows (64bits), disponível para download gratuitamente no site de seu desenvolvedor.
As diversas potencialidades do Abaqus permitem que problemas de engenharia complexos, envolvendo geometrias complicadas, relações constitutivas não lineares, ocorrência de grandes deformações, carregamentos transientes, interações entre materiais (solo-estrutura, fluido- estrutura, ...) possam ser modelados numericamente, ainda que o processo de construção de um modelo adequado não seja tarefa simples ao usuário iniciante, justamente por envolver uma quantidade muito grande de parâmetros e opções, decorrentes da própria elevada gama de possíveis problemas que podem ser modelados com o Abaqus (PUC-RIO, s.d. ).
Da mesma forma que os outros pacotes de elementos finitos o Abaqus, compõe-se em três passos para a resolução de uma questão: Pré-processamento ou modelagem, processamento ou análise de elementos finitos e o pós- processamento. O pré-processamento consiste em elaborar um arquivo de entrada que domina a geometria em estudo e delimitadas todas as características do modelo que se pretende examinar. Nessa etapa, acontece a programação do algoritmo, que consegue ser empregada operando a interface gráfica do Abaqus ou por meio da linguagem de programação Python. Segundo Affonso (2012), essa etapa é constituída basicamente por oito passos, e será resolvida com a aplicação de equações diferenciais ordinárias e equações diferenciais parciais:
Partes – as geometrias do problema são projetadas;
Propriedades – determinação das propriedades constituintes dos materiais aplicados e o seu desempenho (elástico ou plástico, por exemplo);
Montagem – se houver mais de um tipo de objeto, as distintas partes são unidas para compor o todo;
Passos – Determina o encadeamento de aplicação das cargas e das categorias de contorno e em qual número de acréscimos elas serão justapostas;
Interações – Define as ações sujeitas ao problema.
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Saída de dados – dados retornados como saída após a efetivação da simulação;
Malha – Define os objetos em elementos finitos que variam em configuração, classificação e tipo.
E na parte de pós-processamento o Abaqus determina os campos de tensões, deformações, mediante de uma interface renderizada, no qual é possível aplicar-se várias edições para uso dos resultados.