Texto Técnico
Escola Politécnica da USP
Departamento de Engenharia de Construção Civil
ISSN 1413-0386
TT/PCC/19
Sistemas de
Chuveiros Automáticos
Orestes Marraccini Gonçalves
Edson Pimentel Feitosa
Texto Técnico
Escola Politécnica da USP
Departamento de Engenharia de Construção Civil
Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra Massola Vice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan
Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Abiko
Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr.
Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko
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Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Prof. Dr. Vahan Agopyan
Coordenador Técnico Prof. Dr. Alex Abiko
O Texto Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia de Construção Civil, destinada a alunos dos cursos de graduação.
Gonçalves, Orestes Marraccini
Sistemas de chuveiros automáticos / O.M. Gonçalves, E.P. Feitosa. -- São Paulo : EPUSP, 1998.
54 p. -- (Texto Técnico da Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, TT/PCC/19)
1. Chuveiros automáticos I. Feitosa, Edson Pimentel II. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Construção Civil III. Título IV. Série
SISTEMAS DE CHUVEIROS AUTOMÁTICOS
Eng. Edson Pimentel Feitosa.* Eng. Orestes M. Gonçalves.**
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Construção Civil
Projeto de sistemas de chuveiros deve ser desenvolvido de maneira a garantir que quando da aleatoriedade da ocorrência de um incêndio, o sistema de proteção entre em operação automaticamente, descarregando água com densidade adequada e com distribuição uniforme sobre o foco inicial, no menor intervalo de tempo possível. Este sistema tem como objetivo principal, a extinção do incêndio em sua fase inicial ou evitar sua propagação além do local de origem, utilizando a água como agente extintor.
O presente trabalho versa sobre os principais aspectos relacionados aos sistemas de chuveiros automáticos baseados nas recomendações contidas na norma NB 1135- Proteção Contra Incêndio por Chuveiros Automáticos - da Associação Brasileira de Normas Técnicas.
De início, são apresentados os principais tipos de sistema de chuveiros automáticos, com suas características técnicas que determinam a sua instalação em função do ambiente requerido.
A partir desse ponto, são explicitados os elementos constituintes do sistema, com seus respectivos detalhamentos e diferenciações, como também os fatores que influenciam no desempenho dos chuveiros face aos elementos estruturais.
Por fim, são relacionados os métodos de dimensionamento de sistemas de chuveiros automáticos com seus passos seqüenciais, bem como os materiais e componentes utilizados no sistema, suas recomendações e especificações.
* Mestrando do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica de São Paulo, Engenheiro de Incêndio.
** Professor do Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica de São Paulo, Doutor em Engenharia Civil.
SUMÁRIO
1 HISTÓRICO ...01
2 INTRODUÇÃO ...02
3 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE CHUVEIROS
AUTOMÁTICOS ...03
3.1 Sistema de tubo molhado ...04
3.2 Sistema de tubo seco ...04
3.3 Sistema de ação prévia ...04
3.4 Sistema dilúvio... 05
4 CLASSIFICAÇÃO DOS RISCOS DAS OCUPAÇÕES ...05
4.1 Ocupação de risco leve ...06
4.2 Ocupação de risco ordinário ...06
4.2.1 Grupo I ...06
4.2.2 Grupo II ...07
4.2.3 Grupo III ...07
4.3 Ocupação de risco extraordinário ...07
4.3.1 Grupo I ...07
4.3.2 Grupo II. ...08
4.4 Ocupação de risco pesado ...08
5 ELEMENTOS DO SISTEMA ...09
5.1 Fonte de abastecimento de água ...09
5.2 Sistema de pressurização ...10
5.3 Válvula de governo e alarme e respectiva rede de
alimentação ...11
5.4 Sistema de distribuição ...12
5.4.1 Ramais ...13
5.4.2 Subgerais ...13
5.4.3 Geral ...13
5.4.4 Subidas e descidas ...13
5.4.5 Subida principal ...13
5.4.6 Chuveiros ...13
5.4.6.1 Chuveiros abertos ...14
5.4.6.2 Chuveiros automáticos ...14
6 FATORES QUE INFLUENCIAM NO DESEMPENHO DO
CHUVEIRO ...18
6.1 Distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais .18
6.2 Distâncias entre chuveiros e elementos estruturais ...18
6.2.1 Colunas ...18
6.2.2 Vigas ...19
6.3.1 Para teto horizontal ...20
6.3.2 Para tetos inclinados ...20
6.3.3 Para tetos curvos ...20
6.4 Espaço livre abaixo dos elementos ...21
6.4.1 Mercadorias ...21
6.4.2 Divisórias fixas ou móveis ...21
6.4.3 Luminárias e dutos ...22
6.5 Limitações da área de cobertura dos chuveiros ...22
6.5.1 Para ocupações de risco leve ...22
6.5.2 Para ocupações de risco ordinário ...23
6.5.3 Para ocupações de risco extraordinário ...23
6.5.4 Para ocupações de risco pesado ...23
7 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE CHUVEIROS
AUTOMÁTICOS ...23
7.1 Dimensionamento por tabela ...23
7.2 Dimensionamento por cálculo hidráulico ...32
8 MATERIAIS E COMPONENTES UTILIZADOS NO
SISTEMA ...46
8.1 Tubulações ...46
8.1.1 Tubulações aparentes ...47
8.1.2 Tubulações enterradas ...47
8.2 Suportes ...47
9 BIBLIOGRAFIA ...50
ANEXOS:
ANEXO 1- CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTO
AS SUAS POSIÇõES EM RELAÇÃO ÀS SUBIDAS
OU DESCIDAS E EM RELAÇÃO A ALIMENTAÇÃO ...52
ANEXO 2- PLANILHA PARA DIMENSIONAMENTO DE
SISTEMA DE CHUVEIROS AUTOMÁTICOS ...54
1. HISTÓRICO
A idéia de criação de um sistema automático para combater o fogo surgiu da necessidade premente de proteção contra incêndio adequada aos edificios existentes do Século XVII, pois esses possuíam deficiências enormes com relação a segurança contra incêndio que na época se restringia a vigias de incêndio e a recursos incipientes de combate ao fogo.
Um grande incêndio em Londres levou Jonh Green a projetar um sistema automático de combate ao fogo ao qual foi patenteado em 1673, infelizmente não se tem registros sobre o sistema. Em 1806, Jonh Carey, desenvolveu um sistema de chuveiro perfurado, contendo uma rede de canalização que operava automaticamente quando o calor do fogo queimava a corda que segurava as válvulas fechadas. Em 1812, o Coronel William. Congreve, projetou um sistema automático que foi instalado no Teatro Real de Drury Lane, que se tratava de um "depósito cilíndrico hermético de 95,47 m3 , elevado e alimentado por um tubo principal de 254 mm, procedente da Estação Distribuidora de Água dos Edifícios York, em Adelphi". O depósito abastecia uma rede com tubulações de 254 mm que se distribuía por todo o teatro contendo um conjunto de orifícios com diâmetro de 12,7 mm
Em 1864, o Major A. Stewart Marcison, do (First Engeneer London Volunteers), projetou um sprinkler automático, considerado como o protótipo, pois já possuía elemento termo sensível, de que se fundia com a ação do calor e permitia a descarga da água sob pressão em todas as direções, acionando somente aqueles atingidos pela ação do calor.
Mais tarde Henry Parmelter, produziu um sprinkler que foi o primeiro a ser aceito comercialmente, sendo este o primeiro sprinkler a ser reconhecido pelas seguradoras. Quando então, em 1922, foi lançado pela Grinnell um chuveiro com ampola de vidro com a característica de eliminar os problemas de corrosão gerados nos modelos de metal. A partir daí, houve uma série de pesquisas contínuas no sentido de aperfeiçoar e conseqüentemente melhorar a eficiência desse sistema, atualmente, resultando no reconhecimento do sistema de chuveiros automáticos, como o mais importante sistema de proteção contra incêndio existente.
2.INTRODUÇÃO
De acordo com uma escala crescente de importância: segurança, higiene, conforto e economia, são os requisitos de exigências de habitabilidade do usuário em uma edificação dentro de uma visão sistêmica.
O requisito segurança se encontra em primeiro plano, uma vez que está diretamente relacionado com a incolumidade e conseqüentemente com a sobrevivência do usuário. Isto posto, a segurança assume papel importante em uma edificação, e em especial a segurança contra incêndio, que tem como foco principal proteger o usuário e seus bens contra infortúnio do incêndio.
Podemos classificar os sistemas de segurança contra incêndio em duas grandes categorias, sendo a primeira caracterizada como sistemas de segurança contra incêndio de proteção ativa e a segunda como sistemas de segurança contra incêndio de proteção passiva. A primeira categoria pode ser entendida como aquela em que face a ocorrência de incêndio, responde aos seus estímulos com o dispêndio de energia, reagindo de forma manual ou automática (como por exemplo, sistemas de extintores, de hidrantes e mangotinhos, de chuveiros automáticos, de detecção e alarme, de controle de movimento de fumaça, de comunicação de emergência, etc.); enquanto que a segunda, incorporada ao sistema construtivo, ao contrário da primeira, não reage ativamente aos estímulos do incêndio mas de forma passiva( como por exemplo, compartimentação horizontal, compartimentação horizontal, etc.) , e tem como objetivo evitar a propagação do incêndio , restringir os seus danos, não permitir o colapso estrutural , garantir o escoamento seguro das vítimas e o desenvolvimento das atividades de combate e de resgate. A primeira categoria pode ainda ser dividida em duas subcategorias, a primeira - sob comando - e a segunda -automática- na qual se encontra o sistema de chuveiros automáticos.
O objeto de estudo desse trabalho é o sistema de segurança contra incêndio de proteção automática por chuveiros.
De acordo com dados estatísticos, em estudo realizado com espaço amostral. de cerca de sessenta mil incêndios ocorridos, onde havia a instalação desse sistema, mostrando sua total eficiência em 94% dos casos, sendo os 6% restantes em que não houve desempenho favorável, devido a falhas, suprimento de água ou a projeto inadequado. Atestando dessa forma a alta confiabilidade desse sistema , sendo assim o sistema de chuveiros automáticos como a medida de proteção ativa contra incêndio mais eficaz e segura, quando a água for o agente extintor mais adequado.
O sistema de chuveiros automáticos pode ser entendido como sendo um sistema fixo integrado que descarrega água, de forma automática, sobre o foco de incêndio quando ativado pelo mesmo em densidade adequada ao risco do local que visa proteger e de forma rápida para extingui-lo ou controlá-lo em seu estágio inicial. É mostrado a seguir através da figura 1, um desenho esquemático do sistema com seus componentes.
Quanto a exigência do emprego de chuveiros automáticos no Município de São Paulo , é devida ao seu Código de Obras, que estabelece a obrigatoriedade da utilização dos sistemas de chuveiros automáticos (sprinklers) para determinadas classes de edificios (como por exemplo, comércios, oficinas, indústrias, locais de reunião de público) que tenham algumas características , que superem determinados valores como a área construída , a altura do pavimento mais elevado, a capacidade (lotação ou a carga-incêndio.
3. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE CHUVEIROS
AUTOMÁTICOS
Os sistemas de chuveiros automáticos podem ser classificados de acordo com determinadas características, como por exemplo o rigor do clima da região aonde será instalado o sistema, o princípio de funcionamento do sistema e o tipo de risco a proteger. Nesse sentido, os sistemas de chuveiros automáticos podem ser classificados da seguinte forma:
- Sistema de tubo molhado; - Sistema de tubo seco; - Sistema de ação prévia; e - Sistema dilúvio.
3.1 Sistema de tubo molhado
Este sistema consiste em uma rede de tubulação fixa, contendo água sob pressão de forma permanente, na qual estão instalados chuveiros automáticos em seus ramais. O sistema é controlado em sua entrada, por uma válvula governo cuja função é soar automaticamente um alarme quando da abertura de um ou mais chuveiros disparados pelo incêndio. Os chuveiros automáticos realizam de forma simultânea a detecção, alarme e combate ao fogo. O emprego deste tipo de sistema é recomendado em locais onde não há risco de congelamento da água na tubulação do sistema; o agente extintor em questão somente é descarregado nos chuveiros ativados pela ação do fogo.
3.2 Sistema de tubo seco;
O sistema de tubo seco consiste em uma rede de tubulação fixa, contendo em seu interior ar comprimido ou nitrogênio sob pressão, na qual estão instalados chuveiros automáticos em seus ramais. O sistema possui uma válvula (válvula de tubo seco) que se abre quando da liberação do gás contido na tubulação pelo acionamento dos chuveiros automáticos, desta forma a válvula permite a admissão da água na rede da tubulação. Este tipo de sistema é destinado a regiões sujeitas a baixas temperaturas, podendo ocasionar o congelamento da água na tubulação.
Uma característica indesejável deste sistema é o intervalo de tempo relativamente prolongado entre a abertura do chuveiro automático e a descarga da água , permitindo assim o alastramento do incêndio e, consequentemente, aumentando o número de chuveiros acionados. Esta situação pode ser contornada através da instalação de um dispositivo de abertura rápida que tem como função aumentar a velocidade de descarga ou acelerar a abertura da válvula de tubo seco , quando um ou mais chuveiros entram em operação, dependendo do tipo de dispositivo utilizado. A introdução deste tipo de dispositivo é compulsória quando o volume de água da tubulação é superior a 2500 litros. 3.3 Sistema de ação prévia
Este sistema emprega uma rede de tubulação seca semelhante a anterior, contendo ar que pode estar ou não sob pressão , na qual são instalados
chuveiros automáticos em seus ramais. É acrescido ao sistema de chuveiro um sistema de detecção de incêndio na mesma área protegida de operação, muito mais sensível, interligado a uma válvula especial , instalada na entrada da rede de detetores , motivada por princípio de incêndio , faz com que a válvula especial seja aberta automaticamente. Uma vez aberta a válvula especial , permite a entrada de água na rede , que descarregará nos chuveiros ativados . A ação prévia do sistema de faz soar simultânea e automaticamente um alarme de incêndio , antes da abertura de qualquer chuveiro automático.
O sistema de ação prévia apresenta algumas vantagens sobre o sistema de tubo seco, dentre os quais destacam-se:
- a abertura da válvula se dá de forma mais rápida, pois o detetor automático é mais sensível que o chuveiro;
- o sistema de detecção torna o acionamento automático do alarme mais rápido; - o alarme é dado quando a válvula é aberta; e
- como a água é aspergida sobre o fogo no momento em que o chuveiro é aberto, os danos são minimizados.
3.4 Sistema dilúvio
Consiste em uma tubulação seca, na qual são instalados chuveiros abertos (não possuem elemento termo-sensíveis e não, possuem qualquer tipo de obstrução) em seus ramais. É acrescido um sistema de detecção de incêndio , na mesma área de proteção interligado a uma válvula denominada dilúvio instalada na entrada da rede de tubulação, a qual entra em ação( abre) quando da atuação de qualquer detetor , motivado pelo principio de incêndio ou mesmo pela ação manual de um controle remoto. Após a abertura da válvula dilúvio , a água entra pela rede e é descarregada por todos os chuveiros abertos. Neste instante, de forma automática e simultânea, soa um alarme de incêndio.
Pode-se para casos especiais, promover um sistema de detecção de gases específicos para realizar o acionamento da válvula dilúvio.
4. CLASSIFICAÇÃO DOS RISCOS DAS OCUPAÇÕES
A classificação risco quanto a ocupação tem como objetivo principal a proteção da edificação em relação a quantidade de carga incêndio, ao risco de
inflamação dos materiais ou produtos contidos e as características de ocupação (uso) no ambiente através de um número adequado de chuveiros (sprinklers). Para efeito de dimensionamento do sistema, a classificação de riscos é' utilizada para determinação da área a ser protegida.
Quando não for encontrada a ocupação correspondente a um determinado risco, proceder-se-á à classificação por analogia.
A classificação dos riscos das ocupações de acordo com a norma NB1135/1988 é aplicada somente às instalações de chuveiros automáticos e seus abastecimentos de água, apresenta-se da seguinte forma:
4.1 Ocupação de risco leve
Corresponde as ocupações isoladas onde o volume e/ou combustibilidade do conteúdo (carga-incêndio são baixas , tais como:
- edificios residenciais; - escolas(salas de aula);
- escritórios (incluindo Centro de Processamento de Dados); - hospitais;
- hotéis e motéis; - e outros.
4.2 Ocupação de risco ordinário
Compreendem as ocupações isoladas onde o volume e/ou a combustibilidade do conteúdo (carga-incêndio) são médios , e subdividem-se em 3 (três ) grupos:
4.2.1 Grupo I
Ocupações ou partes das ocupações isoladas comerciais ou industriais, onde a combustibilidade do conteúdo é baixa, a quantidade de combustíveis é moderada, a altura dos estoques não excede a 2,4 m, e finalmente, em caso de incêndio , a liberação moderada de calor é esperada, tais como:
- abrasivos e esmeris (fabricação) ; - bebidas não-alcoólicas, (fabricação); - caldeiras (montagem);
- cromação e galvanoplastia; - eletrônicos(fabricação); - e outros.
4.2.2 Grupo II
Ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais ou industriais, onde a combustibilidade do conteúdo são moderadas a 3,7 m, e finalmente, em caso de incêndio a liberação moderada de calor é esperada, tais como:
- acumuladores(fabricação);
- carvão e coque (local de revenda); - confecções;
- couros(curtumes e artigos); - destilarias de bebidas alcoólicas; - outros;
4.2.3 Grupo III
Ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais ou industriais, onde a quantidade e a combustibilidade dos conteúdos são altos e, em caso de incêndio , a alta velocidade de desenvolvimento de calor é esperada, tais como:
- açúcar(refinaria);
- artefatos de papel(fabricação);
- aviões(montagem, excluindo hangares); - colas não-inflamáveis(fabricação); - cortiça (artigos);
- cosméticos(fabricação sem inflamáveis); - outros;
4.3 Ocupação de risco extraordinário
Compreendem isoladas onde o volume e a combustibilidade do conteúdo (carga-incêndio) são altos e possibilitam incêndio de rápido desenvolvimento e a alta velocidade de liberação de calor, e subdividem-se em 2(dois) grupos;
Ocupações ou partes das ocupações isoladas , onde empregam-se líquidos inflamáveis e/ou combustíveis de moderada a substancial quantidade, tais como:
- colas inflamáveis(fabricação);
- espuma de borracha(artigos e fabricação);
- fluidos hidráulicos combustíveis(áreas de utilização) - fogos de artifício(fabricação);
- fósforos(fabricação); e outros. 4.3.2 Grupo II
Ocupações ou parte das ocupações isoladas , onde empregam-se líquidos inflamáveis e/ou combustíveis de moderada a substancial quantidade tais como:
- asfalto (usina);
- isqueiros (área de enchimento de gases); - líquidos inflamáveis;
- nitrocelulose(fabricação);
- solventes(limpeza, banhos, decapagem); - e outros.
4.4 Ocupação de risco pesado
Compreendem as ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais, ou industriais, onde se armazenam líquidos inflamáveis ou combustíveis, produtos de alta combustibilidade , como: borracha, papel e papelão , espumas celulares ou materiais comuns e alturas superiores às previstas em 4.2 (ocupações de risco ordinário).
NOTA: Enquanto não houver norma brasileira sobre ocupações de risco pesado , devem ser obedecidas as seguintes normas:
NFPA 231 -Indoor general storage; NFPA 231 C- Rack storage of materials; NFPA 231 D-Storage of rubber tires; NFPA 231 E-Storage of baled cotton; NFPA 231 F-Roll paper's groge;
5. ELEMENTOS DO SISTEMA
Um sistema de chuveiros automáticos é basicamente constituído por uma rede de tubulações fixas, a qual, estão conectadas chuveiros automáticos (sprinklers) com espaçamento adequado, controlada por uma válvula, interligado a um sistema de pressurização e a uma fonte de abastecimento de água.
Isto posto, o sistema de chuveiros automáticos pode ser decomposto basicamente em quatro elementos, que são:
- Fonte de abastecimento de água; - Sistema de pressurização;
- Válvula de governo e alarme e respectiva rede de alimentação; - Rede de distribuição.
5.1 Fonte de abastecimento de água
A determinação da capacidade de suprimento adequada de água necessária ao sistema, está intimamente relacionada com a capacidade de resfriamento da descarga de água dos chuveiros ser maior que a liberação de calor gerado pelo fogo, que é demonstrado através de experimentos.
Todo sistema de chuveiros automáticos deve dispor de um suprimento de água exclusivo que permita uma operação automática , com capacidade suficiente para atender adequadamente a demanda do sistema.
O abastecimento de água necessário para um sistema de chuveiros automáticos pode ser suprido pelas seguintes fontes
- reservatório elevado;
- reservatório com fundo elevado ou com fundo ao nível do solo , semi-enterrado ou subterrâneo , piscinas açudes , represas, rios , lagos e lagoas com uma ou mais bombas de incêndio. 0 ponto de tomada de sucção da bomba de incêndio para esse tipo de reservatório, deve ser localizado ao fundo deste reservatório para garantir uma capacidade efetiva;
- tanque de pressão.
O suprimento de água para um sistema de chuveiros ainda pode ser simples ou duplo, de acordo com alguns requisitos estipulados como tipo de ocupação, volume, vazão e pressão, segundo a NB 1135.
A capacidade efetiva dos reservatórios deve ser calculada em função do tempo mínimo de duração de funcionamento do sistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação, conforme a Tabela 1.
Tabela 1 - Tempo mínimo de duração de funcionamento do sistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação.
5.2 Sistema de pressurização
Para garantir ao sistema vazão e pressão adequada para um pleno funcionamento do sistema, é preciso agregar um dispositivo de pressurização denominado de conjunto moto-bomba.
As bombas para o sistema de chuveiros automáticos devem ser adequadamente dimensionadas para total eficiência do sistema.
Elas devem ser diretamente acopladas, por meio de luva elástica a motores elétricos ou diesel , sem interposição de correias ou correntes. Também , devem possuir dispositivo para partida automática pela queda de pressão hidráulica na rede do sistema de chuveiros.
Deve ser introduzido um dispositivo que após a partida do motor, o desligamento só possa ser efetuado por controle manual.
Para evitar a operação indevida da bomba principal , deve ser instalada uma outra bomba de pressurização (JOCKEY), para compensar pequenos e eventuais vazamentos na canalização , numa faixa preestabelecida para garantir uma pressão hidráulica de supervisão na rede do sistema de chuveiros automáticos. As, bombas devem ser dos tipos:
- centrífuga horizontal de sucção frontal; - centrífuga horizontal de carcaça bipartida; - centrífuga e/ou turbina vertical.
5.3 Válvula de governo e alarme e respectiva rede de alimentação
É composta por uma rede de tubulações que interligam a fonte de abastecimento à válvula de governo e alarme (VGA).
Na verdade , a válvula de governo e alarme para o sistema de tubo molhado é uma válvula de retenção com uma série de orifícios roscados para ligação de dispositivos de controle e alarme, que são:
- válvula de drenagem de 1 1/2" ou 2", para esvaziar o sistema e reabastecer os chuveiros atingidos pelo fogo;
- manômetros, a montante e a jusante do obturador. 0 superior deve marear uma pressão igual ou maior ao inferior;
- linha de alarme para ligar o pressostato e o alarme hidromecânico(com câmara de retardo, quando necessário).
Quando do acionamento de um ou mais chuveiros face ao incêndio, a pressão na rede de distribuição diminui, conseqüentemente a pressão da água de alimentação abaixo do obturador por diferencial de pressão, impele-o para cirna, fornecendo água para o sistema e provocando a abertura da válvula auxiliar, dando passagem a água para o circuito de alarme, para acionamento do mesmo.
É demonstrada uma válvula de governo é alarme com seus componentes através da figura logo abaixo.
A tabela a seguir descreve a área máxima de um pavimento para cada classe de risco de ocupação controlada por um jogo de válvulas.
Tabela 2 – Áreas máximas
Risco de ocupação Área máxima (m2)
Leve 5000
Ordinário 5000
Extraordinário 3000
Pesado 4000
5.4 Sistema de distribuição
O sistema de distribuição é outro elemento do sistema maior e é composto por uma rede de tubulações que liga a VGA aos chuveiros automáticos. Este sistema é demonstrado no desenho a seguir.
Essa rede de tubulações possui nomes especiais para cada parte que a compõe, sendo estes:
5.4.1 Ramais
São ramificações onde os chuveiros automáticos são instalados diretamente ou utilizando-se tubos horizontais com 60 cm. de comprimento máximo.
Os ramais podem ser classificados quanto a sua posição em relação ao subgeral e a alimentação, conforme as ilustrações das figuras do anexo 1.
5.4.2 Subgerais
São tubulações que interligam a geral aos ramais, ou seja destinadas a alimentar os ramais.
5.4.3 Geral
São tubulações que interligam a subida principal a subgeral, ou seja alimentam as subgerais.
5.4.4 Subidas ou descidas
São tubulações verticais, de subidas ou descidas , conforme o sentido de circulação da água . Estas tubulações fazem as ligações entre as redes de chuveiros dos diversos níveis ou pavimentos, as ligações das subgerais com os ramais , ou ainda as dos chuveiros individuais com os ramais quando a subida ou descida excede 30cm de comprimento.
5.4.5 Subida principal
É a tubulação que liga a rede de suprimento dos abastecimentos de água com as tubulações gerais e onde é instalada a válvula de governo e alarme (VGA) que controla e indica a operação do sistema.
5.4.6 Chuveiros
Os chuveiros (sprinklers) constituem-se de dispositivos termo-sensíveis projetados para reagir a uma temperatura pré-determinada, liberando de forma automática uma descarga de água de forma e quantidade adequada, sobre uma área preestabelecida ou apropriada.
Estes dispositivos estão interligados nos ramais em intervalos apropriados, que nos primeiros sinais de um incêndio, são acionados distribuindo água pulverizada sobre o mesmo, extinguindo-o totalmente ou limitando sua propagação.
Os chuveiros devem atender aos requisitos estabelecidos nas normas NBR 6125 e NBR 6135.
Os chuveiros podem ser de dois tipos, quanto a operação: 5.4.6.1 Chuveiros Abertos
São aqueles que não possuem elemento termo sensível ou qualquer outro tipo de elemento que obstrua a passagem de água. Portanto são empregados nos sistemas dilúvio e destinados à proteção de ocupações de risco extraordinário e risco pesado.
5.4.6.2 Chuveiros Automáticos
São providos de um mecanismo comandado por um elemento termo sensível(bulbo de vidro, solda eutética, etc) que os mantém hermeticamente fechados . Automaticamente entram em funcionamento pela ação do calor de um incêndio.
Chuveiros com elemento termo sensível tipo solda eutética - este tipo
de chuveiro automático opera a partir do derretimento de uma liga de metal com ponto com ponto de fusão preestabelecido. Entende-se por solda eutética como sendo o resultado da liga( mistura ) de dois ou mais metais que têm o
ponto de fusão mais baixo possível. Normalmente são utilizados para confecção da liga metais como o estanho, chumbo, cádmio e bismuto , pois possuem pontos de fusão bem definidos. Este tipo de chuveiro é demonstrado pela figura abaixo.
Chuveiros com elemento termo sensível tipo ampola - este tipo de
chuveiro automático possui como elemento termo sensível uma ampola de vidro especial que contém um líquido e uma bolha de ar em seu interior. Assim que o líquido é expandido pela ação do calor , a bolha de ar é comprimida e absorvida pelo líquido aumentando rapidamente a pressão, e conseqüentemente, rompendo o bulbo , ao qual faz com que libere a válvula ou o tampão. Este tipo de chuveiro é ilustrado pela figura logo abaixo.
Dentre as partes que compõem chuveiro existe uma peça denominada de defletor que desempenha um papel importante no funcionamento do sistema. Quando a água é lançada contra o defletor, este a converte em spray e distribui na área destinada a cobrir e proteger.
Quanto à forma de distribuição da água, também podem ser classificados da seguinte maneira:
a) chuveiro padrão ; b) chuveiro tipo antigo
c) chuveiro lateral. A forma de distribuição de cada um deles é demonstrada de acordo com o desenho abaixo.
Os chuveiros automáticos podem ser ainda , classificados quanto a posição de instalação do defletor. Quanto a posição do defletor os chuveiros podem ser assim classificados de acordo com a figura seguinte, em:
- Para cima (up right); - Pendente(pendent); - Lateral (sidewall).
Classificação das temperaturas e codificações das cores dos chuveiros automáticos:
6. FATORES QUE INFLUENCIAM NO DESEMPENHO DO
CHUVEIRO
O posicionamento dos chuveiros em relação aos elementos estruturais é muito importante para um perfeito e eficaz desempenho do sistema como um todo, ou seja, deve-se minimizar as interferências na distribuição da descarga de água do chuveiro por elementos estruturais, dutos, luminárias , etc., e manter o correto afastamento do chuveiro em relação a estes elementos para garantir a sensibilidade quanto a temperatura de funcionamento do chuveiro.
Nesse sentido para evitar tais inconvenientes e para garantir uma performance adequada para o sistema é preciso tomar alguns procedimentos estabelecidos segundo a NB-1 135, tais como:
6,1 Distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais
Para ocupações de riscos leve e ordinário, as distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais não devem exceder de 4,60 m.
Para ocupações de riscos extraordinário e pesado, as distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais não devem exceder de 3,70 m.
A distância das paredes aos chuveiros não deve exceder da metade da distância entre os chuveiros nos ramais ou entre os ramais.
Em ocupações de risco leve com dependências de no máximo 75 m2 de área, a distância entre a parede e o chuveiro pode chegar até 2,70 m, desde que seja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.
A distância mínima entre chuveiros deve ser de 1,80 m, para evitar que a atuação de um chuveiro não venha a retardar a atuação do adjacente. Em caso de ser necessária a redução desta distância mínima, deve-se utilizar anteparos de material não-combustível entre os chuveiros. Estes anteparos devem medir, no mínimo, 0,20 m de largura por 0, 15 m de altura, com o topo entre 0,05 m e 0,08 m acima do defletor do chuveiro.
6.2 Distâncias entre chuveiros e elementos estruturais 6.2.1 Colunas
A distância mínima entre colunas e chuveiros deve ser de 0,30 m para quaisquer tipos de ocupações de risco.
Para ocupações de riscos leve e ordinário , a distância máxima entre a face das colunas e chuveiros pode chegar até 2,30 m, desde que seja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.
Para ocupações de riscos extraordinário e pesado, a distância máxima ente a linha de centro das colunas e chuveiros pode chegar até 1,80 m, desde que seja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.
6.2.2 Vigas
Para quaisquer tipos de ocupações de risco, as posições dos chuveiros e respectivos defletores em relação às vigas e dutos devem obedecer à Tabela 5 e a ilustração seguinte.
6.3 Posicionamento dos chuveiros em relação ao teto
A posição dos chuveiros automáticos em relação ao teto pode ser agrupada da seguinte forma:
6.3.1 Para Teto Horizontal
O posicionamento de chuveiros automáticos em relação aos tetos horizontais deve obedecer a critérios que favoreçam a sua eficiência como por exemplo, o elemento termo-sensível do chuveiro deve ser sempre localizado abaixo do teto. Outro aspecto importante é a não-instalação de chuveiros automáticos abaixo de forros falsos que possam deformar-se ou ceder sob a ação do calor, antes da operação dos chuveiros.
Com relação ao intervalo de espaçamento correto dos chuveiros em relação ao tipo de teto, deve-se consultar a norma NB-1 135.
6.3.2 Para Tetos Inclinados
Para chuveiros instalados em tetos inclinados todos os ramais devem ser instalados perpendicular ou paralelamente a cumeeira em toda a sua extensão , segundo os critérios estabelecidos na Norma Brasileira. Deve-se considerar para efeito de cálculo hidráulico, a área de aplicação como sendo a área do piso. 6.3.3 Para Tetos Curvos
Para chuveiros instalados em tetos curvos, a distância horizontal da parede lateral ou da linha de centro do pilar até o chuveiro mais próximo não deve ser superior à metade da distância permitida entre ramais e entre chuveiros.
Nos casos de riscos extraordinário e pesado, o espaçamento entre chuveiros, ao longo da curvatura do teto, não deve exceder ao máximo permitido para risco ordinário.
Os defletores dos chuveiros devem ser instalados paralelos à curvatura do teto.
6.4 Espaço livre abaixo dos chuveiros 6.4.1 Mercadorias
Para edificações que possuam mercadorias, a distância livre mínima do defletor do chuveiro do teto e o topo das mercadorias é de 0,40 m.
6.4.2 Divisórias fixas ou móveis
A distância do defletor do chuveiro até o topo de divisórias fixas ou móveis em edificações deve obedecer à Tabela 6 e a ilustração abaixo.
Tabela 6 - Distância mínimas horizontais Unidade: mm
6.4.3 Luminárias e dutos
A distância do defletor do chuveiro até luminárias ou dutos. deve obedecer a ilustração mostrada logo a seguir, quando estes estiverem encostados no teto, de maneira a não obstruir a descarga de água do chuveiro.
6.5 Limitações da área de cobertura dos chuveiros
A determinação da área. de cobertura para chuveiros automáticos é definida em função do risco de ocupação estabelecido para a edificação, sendo então: - para ocupação de risco leve;
- para ocupação de risco ordinário;
- para ocupação de risco extraordinário; e - para ocupação de risco pesado.
6.5.1 Para ocupações de risco leve
A área máxima para tetos lisos e construídos por vigas e nervuras deve ser de 18,6 m2 para chuveiros dimensionados por tabela e 21 m2 para chuveiros hidraulicamente calculados. Para teto de madeira a área de cobertura máxima deve ser de 12 m2 e para tetos de telhas apoiadas em estruturas combustíveis ou não-combustíveis, bem como em tetos em forma de colméia a área máxima de cobertura é de 15,6 m2.
6.5.2 Para ocupações de risco ordinário
Em todos os tipos de construção, a área máxima de cobertura por chuveiro é de 12 m2.
6.5.3 Para ocupações de risco extraordinário
Para efeito de cálculo por tabela a área de cobertura máxima deve ser de 8,4 m2 e 9,3 m2 para chuveiro calculado hidraulicamente em relação todos os tubos de construção
6.5.4 Para ocupação de risco pesado
Para este tipo de classe de ocupação, o sistema só pode ser calculado hidraulicamente .
A área de cobertura máxima por chuveiro é de 9,3 m2 , a exceção de quando a densidade utilizada for inferior a 10,2 mm/min, na qual a área de cobertura máxima por chuveiro passa a ser de 12 m
A pressão máxima permitida pela Norma da ABNT no chuveiro mais desfavorável para todos os tipos de riscos é de 400 kPa.
7. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE CHUVEIROS
AUTOMÁTICOS
Os métodos de dimensionamento de sistemas de chuveiros automáticos podem ser realizados por tabela, por cálculo hidráulico e pelo conjugado de ambos. Cabe ressaltar que o melhor método é o realizado por cálculo hidráulico, pois serve para todas as situações e não causa super dimensionamento, como o cálculo tabela que em determinados casos provoca o super dimensionamento e é restrito aos riscos leve, ordinário e extraordinário.
7.1 Dimensionamento por tabela
Sistemas de chuveiros automáticos dimensionados por tabela são aqueles cujos os diâmetros nominais das tubulações são estabelecidos com base em tabelas definidas em normas, em função de cada classe do risco de ocupação.
Para o dimensionamento do sistema por tabela utilizando-se a Norma da ABNT, devem ser atendidas as tabelas e recomendações a seguir:
Observação:
Quando são instalados chuveiros acima e abaixo de forros falsos alimentados pela mesma -rede de tubulações, aplicar a tabela 10.
As demais tabelas referentes aos outras classes de risco podem ser encontradas na NB - 1135.
A seguir, são mostrados os passos seqüenciais para o método de dimensionamento por tabela.
Passos seqüenciais para dimensionamento por tabela são: Passo 1: Especificação da Norma.
Para se determinar o método de dimensionamento por tabela é preciso especificar o tipo de Norma a ser seguido, como por exemplo:
- NFPA; - FOC; - ABNT.
Passo 2: Enquadramento da edificação à classe de risco de ocupação. O passo seguinte à especificação da Norma, é fazer o enquadramento do tipo de edificação em relação a classe de risco de ocupação segundo o, capítulo 4.
Passo 3: Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros.
A área máxima de cobertura por chuveiros é estabelecida em função do risco de ocupação da edificação.
Passo 4: Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveiros nos ramais.
Para determinar esses parâmetros deve-se consultar a tabela a seguir:
Observações:
a) Para áreas com no máximo 75m2 a distância entre a parede e o chuveiro pode ser de até 2,70 m, para risco leve desde que seja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.
b) Deve ser de 1,80 m a distância mínima entre chuveiros para não permitir que um chuveiro, quando acionado, retarde a ação do adjacente. Caso não seja possível cumprir tal distância mínima, deve ser utilizado um anteparo , entre os chuveiros , constituído de material não-combustível.
Passo 5: Determinação da área do pavimento.
A determinação da área do pavimento é importante para a definição do layout do sistema.
Passo 6: Determinação do espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais.
Para espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais deve ser levado. em consideração a área máxima de cobertura por chuveiro , a distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais, como também a área do pavimento.
Passo 7: Determinação da área de cobertura por chuveiro.
Para determinar a área coberta por um chuveiro, deve-se aplicar a seguinte fórmula:
- área de cobertura = C x L Onde:
C = a distância entre chuveiros ao longo dos ramais ou o dobro da distância da parede até o último chuveiro, adotando-se sempre o maior.
L = a distância entre os ramais ou o dobro da distância da parede até o último ramal, adotando-se sempre o maior.
Esse procedimento, é mostrado através da ilustração da figura logo abaixo.
Lembre-se de conferir as limitações de área máxima de cobertura por chuveiros de acordo com a classe de risco de ocupação.
Passo 8: Determinação da quantidade máxima de chuveiros na canalização. A quantidade máxima de chuveiros na tubulação é determinada através da utilização de uma tabela que relaciona esse valor em função do. tipo de material que é constituída a canalização e do seu diâmetro nominal. Essas tabelas estão apresentadas no inicio deste capítulo.
Passo 9: Determinação do layout do sistema.
A partir desse ponto já é possível projetar o layout do sistema de chuveiros automáticos , que servirá para determinar os outros parâmetros restantes para a finalização do projeto.
Passo 10: Determinação da vazão.
A vazão mínima é estabelecida através da tabela - tempo de duração de funcionamento do sistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação -que relaciona a vazão mínima em função da classe de risco de ocupação.
Passo 11: Determinação da pressão.
A pressão mínima requerida para sistema até a válvula de governo e alarme é obtida, também, a partir da tabela - tempo de duração de funcionamento do sistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação - que expressa a vazão em L/min. Esse valor é somado ao desnível entre o chuveiro mais desfavorável e a VGA , e a pressão entre a VGA e a bomba, fornecendo assim, a pressão requerida na bomba.
Passo 12: Determinação da capacidade da bomba:
De posse dos valores finais de pressão e vazão nominais pode-se estabelecer a capacidade e o tipo de bomba para o sistema sendo que a bomba deve apresentar algumas características específicas como a pressão máxima sem vazão, de 40% acima da pressão nominal e pressão mínima de 65% da pressão nominal, quando a vazão for igual a 150% da vazão nominal.
Passo 13: Determinação da capacidade do reservatório:
Através da vazão final pode-se determinar a capacidade do reservatório que é destinado a reserva técnica de incêndio, através da multiplicação do valor da vazão pelo intervalo de tempo mínimo de funcionamento do sistema
Essa fórmula é expressa da seguinte maneira: VR = VF x TM
Onde:
VF = vazão final, em L/min;
TM = tempo mínimo de funcionamento, em min, expresso na Tabela. EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO POR TABELA:
Realizar o dimensionamento de um sistema de chuveiros automáticos para um edificio de 11 pavimentos, com classe de risco de ocupação Ordinário Grupo II, e com as características apresentadas de acordo com a figura logo abaixo:
Passo 1:
Norma escolhida: ABNT. Passo 2:
Passo 3:
Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros : 12m2
Passo 4:
Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais: 4,6 m.
Passo 5:
Determinação da área do pavimento: 44 x 74 = 3256 m2
Passo 6:
O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais: -ramais = 3,70 m
-chuveiros = 3,20 m Passo 7:
A determinação da área de cobertura é o produto dos valores do espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais:
3,20 x 3,70 = 11,84 = 12,00 m2
Passo 8:
Determinação da quantidade máxima de chuveiros na canalização em função do diâmetro: de acordo com as tabelas do início do capítulo( tubulação escolhida : de aço) que é exemplificada através do layout mostrado no passo 9.
Passo 9:
Determinação do layout do sistema: ramais centrais com alimentação lateral, de acordo com a figura abaixo.
Passo 10:
Determinação da vazão: de acordo com a tabela é 2600 l/min. Passo 11:
Determinação da pressão na VGA: de acordo com a tabela é 110 kPa. - desnível do chuveiro a VGA = 37 = 370 kPa
- pressão requerida. na VGA = 110 + 3 70 = 480 kPa - pressão requerida na Bomba - P(VGA) + J(VGA/Bomba) - J(VGA/Bomba) = 150 kPa (adotado)
Passo 12:
Determinação das características da Bomba: - Pressão nominal = 630 kPa
- Vazão nominal = 2600 I/min Passo 13:
Determinação da capacidade do reservatório:
O tempo de funcionamento de acordo com a tabela é de 60 minutos. Volume total = 2600 x 60 = 156.000 litros
Dimensões do reservatório = 6 x 6 x 4,4 = 158 m3
7.2 Dimensionamento por cálculo hidráulico
O dimensionamento por cálculo hidráulico para sistemas de chuveiros automáticos, consiste na determinação dos diâmetros nominais das tubulações através de cálculos de perda de carga, na qual visa atingir uma densidade específica, distribuída de forma uniforme, numa área de aplicação de chuveiros operando simultaneamente, e de maneira a atender às características de pressão e vazão. Para efeito de cálculo hidráulico o diâmetro nominal mínimo para tubulações de aço é 25 mm e para tubulações de cobre é de 20 mm Para o perfeito dimensionamento de sistemas de chuveiros automáticos por cálculo hidráulico são necessárias as informações básicas a seguir:
a) densidade, em mm/min; b) área de aplicação, em m2;
c) demanda adicional para hidrantes(caso seja necessário); e d) dados sobre abastecimento de água.
Para a elaboração do cálculo hidráulico os seguintes passos seqüenciais devem ser adotados :
Passo 1: Especificação da Norma.
Para se determinar o método de dimensionamento por tabela é preciso especificar o tipo de Norma a ser seguido, como por exemplo:
- NFPA; - FOC - ABNT.
Passo 2: Enquadramento da edificação à classe de risco de ocupação. O passo seguinte à especificação da Norma é fazer o enquadramento do tipo de edificação em relação a classe de risco de ocupação segundo o capítulo 4.
Passo 3: Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros.
A área máxima de cobertura por chuveiros é estabelecida em função do risco de ocupação da edificação.
Passo 4: Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveiros nos ramais.
Para determinar esses parâmetros deve-se consultar a tabela a seguir:
Observações
a) Para áreas com no máximo 75m2 a distância entre a parede e o chuveiro pode ser de até 2,70 m, para risco leve desde que seja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.
b) Deve ser de 1,80 m a distância mínima entre chuveiros para não permitir que um chuveiro, quando acionado, retarde a ação do adjacente.
Caso não seja possível cumprir tal distância mínima, deve ser utilizado um anteparo, entre os chuveiros, constituído de material não-combustível.
Passo 5: Determinação da área do pavimento.
A determinação da área do pavimento é importante para a definição do layout do sistema.
Passo 6: Determinação do espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais.
O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais deve ser levado em consideração a área máxima de cobertura por chuveiro , a distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais, como também a área do pavimento.
Passo 7: Determinação da área de cobertura por chuveiro.
Para determinar a área coberta por um chuveiro, deve-se aplicar a seguinte fórmula:
- área de cobertura = C x L Onde:
C = a distância entre chuveiros ao longo dos ramais ou o dobro da distância da parede até o último chuveiro, adotando-se sempre o maior.
L = a distância entre os ramais ou o dobro da distância da parede até o último ramal, adotando-se sempre o maior.
Esse procedimento é mostrado através da ilustração contida no passo 7 do dimensionamento por tabela.
Lembre-se de conferir as limitações de área máxima de cobertura por chuveiros de acordo com a classe de risco de ocupação.
A área de aplicação , consiste em uma área de forma retangular que corresponde a área hidráulica mais desfavorável em relação ao jogo de válvulas do sistema.. A determinação desse parâmetro é obtida em um gráfico que estabelece a área de aplicação e a densidade em função da classe de risco de ocupação 0 gráfico é apresentado a seguir
Passo 9: Determinação da densidade.
A densidade corresponde a uma descarga preestabelecida Por m2 na área de aplicação em função da classe de risco de ocupação É obtida a partir do rebatimento da área de aplicação pela classe de risco de ocupação no gráfico acima.
Passo 10: Determinação do número de chuveiros da área de operação. O cálculo para determinar a quantidade de chuveiros dentro da área de aplicação, deve ser o seguinte:
Área de aplicação Área de cobertura por chuveiro
Observação :
Em caso de resultado com número fracionário de chuveiros , arredonda-se para mais, para adoção de um número inteiro de chuveiros.
Passo 11: Determinação do lado maior da área de operação.
A determinação da dimensão do lado maior do retângulo, que seja paralelo aos ramais deve ser igual a 1,2 vez a raiz quadrada da área de aplicação.
Passo 12: Determinação do número de chuveiros do lado maior da área de operação
Para se efetuar esse cálculo deve-se dividir o valor da dimensão do lado maior do retângulo encontrado pelo espaçamento entre os chuveiros.
Passo 13: Cálculo da vazão e pressão no chuveiro mais desfavorável
De posse de todos esses dados deve-se estabelecer a vazão mínima requerida para o chuveiro mais desfavorável. Para se obter a vazão usa-se o seguinte procedimento:
Para o primeiro chuveiro mais desfavorável: Q = (densidade requerida).( área por chuveiro) Q = vazão, em dm3/min.
Do segundo em diante, usa a seguinte expressão:
P K Q= onde: Q-- vazão em L/min K= fator "K"
P= pressão em bar
A vazão mínima requerida no chuveiro mais desfavorável é calculada através da expressão
p = (Q/K)2
Onde:
P = a pressão requerida em bar,
Q = a vazão requerida no primeiro chuveiro em L/min ( ou dm3 /mim);
K = o coeficiente de descarga dos chuveiros utilizados
Para a determinação do coeficiente "K ", existe uma tabela que especifica valores desse coeficiente em função do diâmetro nominal do chuveiro. Esta tabela é apresentada a seguir:
Cálculo da perda de carga.
Calcula-se a perda de carga na tubulação do trecho entre o primeiro chuveiro mais desfavorável e o segundo mais desfavorável, em seguida ,calcular a vazão e a pressão no segundo chuveiro e novamente a perda de carga no trecho entre o segundo e o terceiro chuveiros. Essa seqüência deve ser repetida até cobrir todos os chuveiros da área de aplicação, só então , é que se calcula a perda de carga até a bomba, sem considerar os demais chuveiros. Cabe ressaltar que é imprescindível manter o equilíbrio em cada nó através do balanceamento de pressão uma vez que não pode coexistir duas pressões diferentes no mesmo ponto.
O cálculo da perda de carga é realizado através da fórmula de Hazen-Williams:
Para o cálculo das perdas de carga por atrito, aplica-se a fórmula de Hazen-Williams:
Onde
J = perda de carga por atrito, em bars/m; Q = vazão , em dm3/min;
C = fator de Hazen-Williams;
d = diâmetro interno do tubo, em mm.
Nota: Os fatores "C" de Hazen-Williams devem ser selecionados conforme a tabela da página seguinte:
Nota :Os valores de fator "C" de Hazen-Williams são válidos para tubos novos.
Passo 14: Cálculo da vazão e pressão no segundo chuveiro mais desfavorável.
Idem ao passo 13.
Passo 15: Cálculo da vazão e pressão no terceiro chuveiro mais desfavorável.
Idem ao passo 13. NOTA:
Esses passos se repetem até se calcular todos os chuveiros da área de operação.
Passo 16: Determinação da capacidade da bomba:
De posse dos valores finais de pressão e vazão nominais pode-se estabelecer a capacidade e o tipo de bomba para o sistema, sendo que a bomba deve apresentar características especificas como a pressão máxima ,sem vazão, de 40% acima da pressão nominal e pressão mínima de 65% da pressão nominal quando a vazão for igual a 150% da vazão nominal.
Passo 17: Determinação da capacidade do reservatório:
Através da vazão final. pode-se determinar a capacidade do reservatório que é destinado a reserva técnica de incêndio, através da multiplicação do valor da vazão pelo intervalo de tempo mínimo de funcionamento do sistema
Essa fórmula é expressa da seguinte maneira: VR = VF x TM
Onde:
VR volume do reservatório, em L; VF vazão final, em L/min;
TM tempo mínimo de funcionamento, em min;
os valores obtidos nos diversos passos apresentados devem ser colocados em uma planilha de cálculo, conforme a planilha do anexo 2.
EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO POR CÁLCULO HIDRÁULICO:
Utilizaremos os dados referentes ao exemplo do dimensionamento por tabela.
Passo 1:
Norma escolhida:ABNT.
Passo 2:
Enquadramento do risco: Ordinário Grupo II
Passo 3:
Passo 4:
A distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais 4,6 m.
Passo 5:
A área do pavimento é
44 x 74 = 3256 m2
Passo 6:
O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais: - ramais = 3,20 m
- chuveiros = 3,70 m Passo 7:
A área de cobertura por chuveiro é obtida do produto das distâncias entre: - ramais = 3,20 m
- chuveiros 3,70 m
3,20 x 3,70 11,84 = 12,00 m2
Passo 8:
A área de operação é 140 m2 (adotada)
Passo 9:
Passo 10: A quantidade de chuveiros dentro da área de operação é:
- número de chuveiros = 140 = 11,82 ~= 12 11,84
Passo 11:
O lado maior da área de operação é: - lado maior = 1,2x 140 =14,20m
Passo 12:
A quantidade de chuveiros do lado maior da área de operação é: - número de chuveiros do lado maior = 14.20 = 4,43 ~= 5 chuveiros
3,20
Passo 13:
A vazão e a pressão no chuveiro mais desfavorável é: - diâmetro nominal do chuveiro = 15 mm
- fator K = 80 - vazão Q1 = 7,8 x 11,84 = 92,35 dm3/min - pressão P2 (92,35) 2 = 1,33 bar ( 80 )
Passo 14:
A vazão e a pressão no segundo chuveiro mais desfavorável:
- calcula-se a perda de carga no trecho entre o primeiro, e o segundo chuveiros mais desfavoráveis através da fórmula de Hazen-Williams:
J = 6,05 x (92,35)1,85 x (10 )5 = 0,058 bar/m (120)1,85 x (25)4,87
- perda de carga no trecho = 0,058 x 3,20 = 0,1866 bar
P2 = P1 + perda de carga no trecho 1-2 = 1,33 + 0,1866 = 1,517 bar
Q2 = K P2 = 98,53 dm3/min Passo 15:
A vazão e a pressão no terceiro chuveiro - vazão acumulada = 98,53 + 92,35 = 190,88 - calcula-se a perda de carga no trecho 2-3.
J2-3 = 6,05 x (190,88) 1,85
x (10)5 = 0,2222 bar/m (120)1,85 x (25)4,87
- perda de carga no trecho 2-3 = 0,2222 x 3,20 = 0,7110 bar
- P3 = P2 + perda de carga no trecho 2-3 = 1,517 + 0,7110 = 2,228 bar
- Q3 = K P3 = 80 2,228 = 119,41 dm 3
/min
Este processo deve ser repetido sucessivamente até a determinação das pressões e vazões de todos os 12 chuveiros pertencentes a área de operação do projeto.
- Representação gráfica da área de operação com a numeração dos chuveiros.
Balanceamento de pressão e vazão no ponto B:
- adota-se a pressão no ponto B (PB) partindo-se do chuveiro mais
desfavorável;
- determina-se o K (coeficiente de descarga ) do ramal B, a partir da vazão e pressão deste ramal, Kr = Q/ P ; e
- determina-se a vazão balanceada no ponto B (QB) , a partir de Kr e PB
,sendo QB = Kr PB
Passo 16:
Determinação da capacidade da bomba: - pressão no ponto C(PC) =4,711 bar - vazão no ponto C = 1434,59 dm3/min
- pressão requerida na VGA = pressão requerida no ponto C + perda de carga entre o ponto C e a VGA + desnível entre o ponto C e a VGA.
- desnível do ponto C-VGA = 3,7 bar
- perda de carga do ponto C até a VGA = ?
- comprimento da canalização = 64,75 + 37,0 = 101,75 m - comprimento equivalente do cotovelo = 2,1 m
Cálculo da perda de carga do ponto C até a VGA: J = 6,05 x (1434,59)1,85 ... x (10)5 = 0,044 bar /m (120)1,85 x (75)4,87
J(C-VGA) =0,044 x (101,75 + 2,1) = 4,57 bar - pressão requerida na VGA
PVGA = PC + J(C-VGA) + desnível C-VGA PVGA = 49711 + 4,57 + 3,7 = 12,89 bar
Uma vez que a norma brasileira estabelece que os sistemas devem ser calculados para uma pressão máxima de 12 bar , deveremos adotar o seguinte procedimento:
- aumentar o diâmetro da canalização principal e a do subgeral ( a partir do ponto C) para 100 mm.
- novo comprimento equivalente do cotovelo de 90/100 mm = 3,1 m J = 6,05 x (1434,59)1,85 ... x (10)5 = 0,0108 bar/m
(120) 1,85 x (100)4,87
Cálculo da perda de carga do ponto C até a VGA J(C-VGA) = 0,0108 x (101,75 + 3,1) = 1,13 bar Pressão requerida na GA
PVGA = 4,711 + 1,13 + 3,7 = 9,54 bar Pressão requerida na bomba (Pb)
Pb = PVGA + J(VGA-bomba) J(VGA-bomba) = 1,5 bar (adotado) Pb = 9,54 + 1,5 = 11,04 bar
Características da bomba: Pressão nominal = 11,04 bar Vazão nominal = 1434,59 I/min Passo 17:
A capacidade do reservatório:
- tempo mínimo de funcionamento = 60 min - volume total = 1434,59 x 60 = 86075 L
- dimensões do reservatório = 5 x 5 x 3,5 = 87,5 m3
8 MATERIAIS E COMPONENTES UTILIZADOS NO SISTEMA
Os materiais e componentes utilizados no sistema de chuveiros automáticos devem atender a padrões mínimos de qualidade e especificações por intermédio de normas específicas , de acordo com o tipo de cada material ou componente utilizado no sistema. A seguir são listados os materiais e componentes do sistema com suas respectivas normas oficiais:
8.1 Tubulações
Nas tubulações de chuveiros automáticos devem ter os tubos, requisitos de qualidade para condução de fluidos , que atendam a normas oficiais com:
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas DIN - Deutsch Industrie Normen
ASTM - American Society for Testing Materials API - American Petroleurn Institute;
8.1.1 Tubulações aparentes
Para este tipo de tubulação devem ser utilizados os seguintes materiais: - aço-carbono, com ou sem costura;
- aço preto ou galvanizado; - cobre e suas ligas sem costura.
As tubulações não podem ser instaladas em locais desprotegidos por chuveiros , a exceção ao nível do solo , dentro de valetas ou galerias totalmente protegida com tijolos ou concreto.
Os materiais uti-lizados para conexões devem ser em ferro fundido, aço-carbono, cobre e bronze. As conexões não podem ficar sujeitas a tensões mecânicas, bem como os tubos sujeitos a flexões.
8.1.2 Tubulações enterradas
Para este tipo de tubulação devem ser utilizados os seguintes materiais: -ferro fundido centrifugado, com ou sem revestimento interno de cimento; - aço-carbono, com ou sem costura, protegida externamente contra corrosão;
- PVC rígido, cimento amianto e poliéster reforçado com fibra de vidro, com desempenho equivalente aos outros materiais;
- cobre sem costura.
Para as conexões devem ser empregados os seguintes materiais - ferro fundido;
- aço-carbono.
Um aspecto importante em tubulações enterradas é a ancoragem, a qual deve ser utilizada em todas as mudanças de direção e fins de linha de uma canalização de ferro fundido com juntas elásticas e juntas mecânicas devem ser ancoradas por abraçadeiras com tirantes de ferro e/ou por blocos de concreto. Em juntas soldadas, flangeadas ou travadas, tais ancoragens não são necessárias
8.2 Suportes
Os suportes são empregados para a fixação da tubulação dos sistemas dos chuveiros automáticos aos elementos estruturais da edificação Os materiais empregados na sua fabricação devem ser ferrosos.
As tubulações de um sistema de chuveiros automáticos podem ser fixadas por suportes em colunas , vigas, paredes, tetos e estrutura de uma edificação, de forma conveniente, desde que se leve em consideração na sua construção a carga dos suportes, e que os mesmos venham suportar cinco vezes o peso do tubo cheio de água mais 100 kg, em cada ponto de fixação. Todavia, as tubulações não devem ser suportadas pelas telhas de um telhado a exceção em casos específicos, quando forem formados por elementos de chapa metálica ou por concreto de resistência mínima para suportar o peso da tubulação com água e seus componentes, desde que autorizado de maneira formal pelo fabricante do elementos em lide. Os tirantes dos suportes são fabricados em ferro redondo , dimensionados de acordo com o tubo a ser suportado, com o diâmetro apropriado.
A seguir são apresentados alguns tipos de suportes normalmente utilizados na instalação de sistemas de chuveiros automáticos. Outros tipos de suportes poderão ser empregados na instalação , desde que mantenha os requisitos de carga mínima para suportar a tubulação, expressos anteriormente.
Alguns outros componentes que são utilizados no sistema de chuveiros automáticos como válvulas, pressostatos para dispositivos de regulagem, manômetros e manovacuômetros, são listados. a seguir.
As válvulas são utilizadas no sistema de chuveiros automáticos são do tipo gaveta , borboleta, globo, de retenção , de retenção e alarme, de pé, de abertura rápida, dilúvio e de alívio, desempenhando diversas funções.
Os pressostatos para dispositivos de regulagem são aplicados no controle automático da partida da bomba principal de incêndio, como também, da partida e parada automáticas da bomba de pressurização,
Já os manômetros são posicionados imediatamente abaixo e acima das válvulas de retenção e alarme, na sucção positiva e descarga das bombas de incêndio, na descarga das,bombas de pressurização e no conjunto de pressostatos para controle de partida automática das bombas de incêndio e da partida e parada automáticas das bombas de pressurização.
Os manovacuômetros são dispositivos empregados em sistemas de chuveiros automáticos principalmente na sucção negativa das bombas de incêndio.
Todas as instalações de chuveiros automáticos de sistema molhado devem ser dotadas de mecanismos que possam verificar a eficiência do sistema com relação ao seu funcionamento , ou seja, que possam aferir a vazão , pressão e todos os parâmetros que determinam a operação adequada do sistema quando em ação. Como exemplo, podemos citar uma conexão de ensaio composta de uma tubulação nominal nunca inferior a 25 mm, contendo válvula globo e de um bocal com orifício , não corrosivo, de mesmo diâmetro do chuveiro utilizado na instalação. A conexão de ensaio deve obedecer alguns critérios , como por exemplo, estar situada no ponto mais desfavorável de cada instalação, a exceção de instalações de múltiplos pavimentos, estar situada em local de fácil acesso , a válvula globo deve ficar acima do piso a 2, 10 m e a válvula do tipo gaveta ou borboleta de controle seccional deve ser dotada de chaves monitoras
Todo sistema de chuveiros automáticos deve possuir uma tomada de recalque(para uso exclusivo do Corpo de Bombeiros) , ou seja, um dispositivo que permita recalcar a água , por meio de fontes externas , aos chuveiros automáticos Esse dispositivo deve possuir duas entradas de água de 63,5 mm de diâmetro, providas de adaptadores e tampões de engate rápido tipo Storz, a exceção de riscos leves que se admite uma entrada. Deve ser dotada de válvula de retenção, sendo que, quando a rede de alimentação for comum para chuveiros e hidrantes estes podem substituir a tomada de recalque, desde que exista fácil e franco acesso aos hidrantes externos.
É ilustrado a seguir uma figura de uma tomada de recalque com seus respectivos cortes.
Os sistemas de hidrantes e mangotinhos podem ser agregados ao sistema de chuveiros automáticos, desde que a tubulação de abastecimento dos pontos de hidrantes seja interligada antes das válvulas de controle individual do sistema de chuveiros automáticos. A tubulação de abastecimento dos pontos de mangotinhos pode ser interligada antes ou depois da válvula de controle individual , sendo que quando for depois sua tubulação deverá ter , no mínimo, 65 mm de diâmetro.
9- BIBLIOGRÁFIA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Proteção contra
incêndio por chuveiro automático - NB-1135. São Paulo, 1988.
BARACUHY, N. N. Instalações hidráulicas contra incêndio. São Paulo, 1992. Apostila do centro de ensino e instrução de bombeiros de São Paulo.
BROCK, PAT D.Hidraulics and Water Supply Analysis. Edição 1990. HICKEY, HARRY E. Hidraulics for fire protection. National Fire Protection, Association. Massachusetts, 1980.
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SISTEMAS DE COMBATE A INCENDIO COM CHUVEIROS AUTOMÁTICOS. São Paulo, 1991,/Notas de aula da disciplina PCC-465 -Instalações na construção civil II/.
SOLOMON, R. E. Automatic sprinklers systems handbook. National Fire Protection: Assocíation, Fourth Edition, Massachusets, 1989.
TOMINA, J. C. Sistema de chuveiros automáticos para proteção contra
ANEXO 1
CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTO AS SUAS POSIÇõES EM RELAÇÃO AS SUBIDAS OU DESCIDAS E EM
ANEXO 1
CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTO AS SUAS POSIÇõES EM RELAÇÃO AS SUBIDAS OU DESCIDAS E EM
ANEXO 2
PLANILHA PARA DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CHUVEIROS AUTOMÁTICOS
TEXTOS TÉCNICOS PUBLICADOS
TT/PCC/01 Subsídios para a avaliação do Custo de Mão de Obra na Construção Civil -UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA, SILVIO BURRATTINO MELHADO TT/PCC/02 - A Qualidade na Construção Civil e o Projeto de Edificios - SILVIO
BURRATTINO MELHADO, MARCO ANTONIO F. VIOLANTI
TT/PCC/03 - Parâmetros Utilizados nos Projetos de Alvenaria Estrutural - LUIZ SÉRGIO FRANCO
TT/PCC/04- Produção de Estruturas de Concreto Armado de Edificios - MÉRCIA M. S. BOTTURA DE BARROS, SILVIO BURRATTINO MELHADO
TT/PCC/05 - Tecnologia de Produção de Revestimentos de Piso - MÉRCIA M. S. BOTTURA DE BARROS, ELEANA PATTA FLAIN, FERNANDO HENRIQUE SABBATINI
TT/PCC/06 - Análise de Investimentos: Princípios e Técnicas para Empreendimentos do Setor da Construção Civil - JOÃO DA ROCHA LIMA JUNIOR
TT/PCC/07 - Qualidade dos Sistemas Hidráulicos Prediais - MARINA SANGOI DE OLIVEIRA ILHA
TT/PCC/08 - Sistemas Prediais de Água Fria - MARINA SANGOI DE OLIVEIRA ILHA, ORESTES MARRACCINI GONÇALVES
TT/PCC/09 - Sistemas Prediais de Água Quente - MARINA. SANGOI DE OLIVEIRA ILHA, ORESTES MARRACCINI GONÇALVES, YUKIO KAVASSAKI
TT/PCC/10 - Serviços Públicos Urbanos - ALEX KENYA ABIKO
TT/PCC/11 - Fundamentos de Planejamento Financeiro para o Setor da Construção Civil JOÃO DA ROCHA LIMA JUNIOR
TT/PCC/12 - Introdução à Gestão Habitacional - ALEX KENYA ABIKO
TT/PCC/13 - Tecnologia de Produção de Contrapisos Internos para Edifícios - MÉRCIA M.S BOTTURA DE BARROS, FERNANDO HENRIQUE SABBATTINI
TT/PCC/14 - Edificios Habitacionais de Estruturas Metálicas no Brasil - ALEX KENYA ABIKO, ROSA MARIA MESSAROS
TT/PCC/15 - Qualidade na Construção Civil: Fundamentos - LUCIANA LEONE MACIEL, SILVIO BURRATTINO MELHADO
TT/PCC/16 - Urbanismo: História e Desenvolvimento - ALEX KENYA ABIKO, MARCO ANTONIO PLÁCIDO DE ALMEIDA, MÁRIO ANTONIO FERREIRA BARREIROS
TT/PCC/17 - Infra-Estrutura Urbana - WITOLD ZMITROWICZ, GENEROSO DE
ANGELIS N.
TT/PCC/18 - Sistemas Prediais de Águas Pluviais - ORESTES MARRACCINI
GONÇALVES, LÚCIA HELENA DE OLIVEIRA
TT/PCC/19 - Sistemas de Chuveiros Automáticos - ORESTES MARRACCINI
