UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA BEATRIZ DE SOUZA PEREIRA
COMPARAÇÃO ENTRE O SISTEMA DE HIDRANTES E O SISTEMA DE MANGOTINHOS:
CONFORME EXIGÊNCIAS DA IN 007/2017 – CBMSC PARA USO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS PRIVATIVAS MULTIFAMILIARES
Palhoça 2019
COMPARAÇÃO ENTRE O SISTEMA DE HIDRANTTES E O SISTEMA DE MANGOTINHOS:
CONFORME EXIGÊNCIAS DA IN 007/2017 – CBMSC PARA USO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS PRIVATIVAS MULTIFAMILIARES.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheira Civil.
Orientador: Roberto de Melo Rodrigues
Palhoça 2019
À minha família, pоr sua capacidade dе acreditar еm mіm е investir еm mim, que cоm muito carinho е apoio, nãо mediram esforços para qυе еυ chegasse аté esta etapa dе minha vida. Ao Curso de Engenharia Civil dа Universidade do Sul de Santa Catarina, е às pessoas com quem convivi nesses espaços ао longo desses anos.
A todos os professores, que compartilharam seus conhecimentos comigo, meu muito obrigada. Não posso deixar de agradecer em especial o meu orientador, Roberto de Melo Rodrigues, pelo emprenho dedicado à elaboração deste trabalho, por todo apoio e paciência. A banca examinadora, composta pelo Professor Antônio Victorino Ávila, Msc e pela Engenheira Civil Marina Fiori, obrigada por disponibilizarem o tempo de vocês e por participarem de um momento com tamanha importância.
Agradeço à minha mãe Eloiza de Souza, heroína que me deu a vida e batalhou muito para me oferecer uma educação de qualidade. Obrigada por seu amor infinito! Ao meu pai, Vânio Vilmar Pereira, que sempre acreditou no meu potencial e me ensinou valores importantes que contribuíram com a minha educação. Ao meu irmão, Vinícius Fernandes de Souza Pereira, apesar dos conflitos sei que sempre torce por mim.
Meu muito obrigada aos meus avós, Sandra Maria Fernandes de Souza e Osni de Souza, responsáveis por tornar tudo possível, que em muitos momentos foram meus pais. Cuidaram de mim com todo o carinho e me deram amor incondicional. Sem vocês nada seria possível!
Aos meus bisavôs, Celina Albano Fernandes e João Fernandes (in memoriam), que por muito cuidaram de mim com todo o amor e me ensinaram valores e virtudes os quais contribuíram para a constituição do meu caráter. Vocês fazem parte de mim e sempre serão lembrados.
A minha tia, Giani Fernandes de Souza Silva, por sempre ter se preocupado comigo e com a minha educação. Por muitos momentos me tratou como filha e me proporcionou muitas coisas até aqui. Muito obrigada!
Ao meu namorado, Mateus Rosa Tabalipa, por estar ao meu lado durante toda a minha graduação e durante toda a elaboração deste trabalho. Obrigada por toda atenção, cuidado, amor e carinho. Por sempre me dar suporte nos momentos difíceis, por me ouvir e me compreender. Obrigada por ser meu companheiro de vida! Sem você, tudo seria mais difícil.
A todos os meus familiares, que nоs momentos dе minha ausência dedicados ао estudo, sеmprе fizeram entender qυе о futuro é feito а partir dа constante dedicação nо presente. Todos vocês fazem parte de mim e moram no meu coração!
A pesquisa realizada neste trabalho pretende elaborar um comparativo entre os sistemas hidráulicos de combate a incêndio por hidrantes e por mangotinhos. Para embasar a pesquisa foi elaborada uma caracterização acerca dos conceitos relacionados ao fogo, bem como os critérios normativos a respeito dos sistemas abordados. Para a composição do comparativo referente ao dimensionamento dos dois sistemas, todas as bibliografias, equações e parâmetros pré-estabelecidos foram devidamente apresentados. A elaboração do dimensionamento dos sistemas teve em vista constatar a eficiência de ambos no combate ao incêndio, por meio dos valores encontrados para as vazões e pressões, assim como a altura do reservatório elevado e o volume da reserva técnica de incêndio. Findado os cálculos, pode-se constatar notáveis diferenças entre os dois sistemas. A pressão nos mangotinhos é consideravelmente mais alta do que nos hidrantes, assim como a vazão nos hidrantes é maior que nos mangotinhos. Houve uma diferença considerável no volume da reserva técnica de incêndio dos sistemas e ocorreu a necessidade de utilização de uma bomba de incêndio no sistema de mangotinhos. Dessa forma, foi possível apontar as vantagens e desvantagens em ambos. Por fim, constatou que os dois sistemas são vantajosos, dependendo do ponto de vista observado.
The research carried out in this work intends to elaborate a comparison between the systems hydraulics of fire fighting by hydrants and by hose reel. To support the research, a characterization was elaborated about the concepts related to fire, as well as the normative criteria regarding the systems approached. For the composition of the comparative referring to the sizing of both systems, all pre-established bibliographies, equations and parameters were duly presented. The elaboration of the sizing of the systems had in view to verify the efficiency of both in the fight against the fire, through the values found for the flows rate and pressures, as well as the height of the reservoir and the volume of the fire technical reserve. Once the calculations have been completed, there are notable differences between the two systems. The pressure in the hose reel is considerably higher than in the hydrants, just as the flow rate in the hydrants is greater than in the hose reel. There was a considerable difference in the volume of the fire technical reserve of the systems and there was a need to use a fire pump in the hose reel system. In this way, it was possible to point out the advantages and disadvantages in both. Finally, found that the two systems are advantageous, depending on the observed point of view.
Figura 1 - Triângulo do fogo e quadrado do fogo ... 19
Figura 2 - Propagação do fogo por convecção... 21
Figura 3 - Propagação do fogo por irradiação ... 21
Figura 4 - Classes de incêndio ... 23
Figura 5 - Extintores portáteis ... 26
Figura 6 - Extintores sobre rodas ... 27
Figura 7 – Hidrante para o sistema tipo I, com porta do abrigo em vidro temperado 39 Figura 8 – Hidrante para o sistema tipo I, com porta do abrigo na cor vermelha. ... 40
Figura 9 – Hidrante de recalque aparente. ... 41
Figura 10 – Hidrante de recalque embutido. ... 42
Figura 11 – Hidrante de recalque dentro de abrigo. ... 42
Figura 12 – Abrigo horizontal de mangueiras para mangotinhos ... 48
Figura 13 – Abrigo vertical de mangueiras para mangotinhos ... 49
Figura 14 – Esquema hidrantes em funcionamento simultâneo. ... 56
Figura 15 – Altura entre o fundo do reservatório e o hidrante hidraulicamente mais desfavorável. ... 58
Figura 16 – Volume da RTI para o sistema de hidrantes. ... 59
Figura 17 – Esquema vertical do sistema hidráulico preventivo por hidrantes. ... 60
Figura 18 – Esquema mangotinhos em funcionamento simultâneo. ... 61
Figura 19 – Volume da RTI para o sistema de mangotinhos. ... 64
Figura 20 – Motobomba ME-AL/BR 23100V. ... 65
Figura 21 – RTI sistema de mangotinhos com bomba e sistema by pass. ... 66
Tabela 1 - Seleção do agente extintor segundo a classificação do fogo ... 26
Tabela 2 – Tipos de sistema ... 30
Tabela 3 – Tipos de mangueira ... 32
Tabela 4 – Volume mínimo da RTI ... 34
Tabela 5 – Linhas de mangueira para hidrante ... 38
Tabela 6 – Coeficiente de rugosidade ... 44
Tabela 7 – Fator de vazão “K”. ... 51
Tabela 8 – Pressão de vapor da água para determinadas temperaturas ... 55
Tabela 9 – Determinação das pressões e vazões para hidrantes. ... 57
Tabela 10 – Volume total da RTI. ... 59
Tabela 11 – Determinação das pressões e vazões para mangotinhos. ... 62
Tabela 12 - Determinação das pressões e vazões para mangotinhos. ... 63
Tabela 13 – Especificações da bomba escolhida. ... 64 Tabela 14 – Pressões e vazões dos hidrantes. ... Erro! Indicador não definido. Tabela 15 – Pressões e vazões dos mangotinhos. ... Erro! Indicador não definido. Tabela 16 – RTI. ... Erro! Indicador não definido.
1 INTRODUÇÃO ... 11
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ... 11
1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA DE PESQUISA ... 12
1.3 FORMULAÇÃO DA QUESTÃO DO ESTUDO ... 12
1.4 OBJETIVOS ... 13 1.4.1 Objetivo geral ... 13 1.4.2 Objetivos específicos ... 14 1.5 JUSTIFICATIVA... 14 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 15 1.7 METODOLOGIA ... 15 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 18 2.1 FOGO ... 18
2.1.1 Triângulo do fogo e quadrado do fogo ... 18
2.1.2 Temperatura dos combustíveis ... 20
2.1.3 Propagação do fogo ... 20
2.1.4 Fumaça do incêndio ... 22
2.2 CLASSES DE INCÊNDIO ... 22
2.3 CAUSAS DO INCÊNDIO ... 23
2.4 MÉTODOS DE EXTINÇÃO DO INCÊNDIO ... 23
2.5 AGENTES EXTINTORES ... 24
2.5.1 Sistema de proteção por extintores ... 25
2.5.2 Sistemas automáticos ... 27
2.5.3 Sistemas sob comando ... 27
3 SISTEMA HIDRÁULICO PREVETIVO - SHP ... 29
3.1 ESCOLHA DO TIPO DE SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO ... 29
3.2 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO ... 30
3.2.1 Tubulações ... 30
3.2.2 Válvulas ... 31
3.2.3 Mangueiras ... 31
3.2.4 Abrigo de mangueiras ... 32
3.2.5 Localização e sinalização dos hidrantes ou mangotinhos ... 32
3.2.9 Reservatórios ... 34
3.2.9.1 Reservatório elevado ... 35
3.2.9.2 Reservatório inferior e fonte natural de água ... 35
3.2.10Bombas de incêndio ... 36
3.3 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO POR HIDRANTES ... 37
3.3.1 Hidrantes ... 37
3.3.2 Mangueiras ... 37
3.3.3 Abrigo de mangueiras para hidrantes ... 38
3.3.4 Hidrante de recalque ... 40
3.3.5 Procedimento de cálculo ... 43
3.3.5.1 Critério de dimensionamento da reserva técnica de incêndio... 46
3.4 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO POR MANGOTINHOS ... 47
3.4.1 Mangotinhos ... 47
3.4.2 Mangueiras ... 47
3.4.3 Abrigo de mangueiras para mangotinhos ... 48
3.4.4 Procedimento de cálculo ... 49
3.4.4.1 Dimensionamento das bombas de incêndio ... 53
4 ESTUDO DE CASO – SISTEMA HIDRÁULICO PRVENTIVO ... 56
4.1 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO POR HIDRANTES ... 56
4.2 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO POR MANGOTINHOS ... 61
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ... 73
5.1 CONCLUSÕES... 73
5.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 73
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Os acidentes envolvendo fogo em edificações são um problema recorrente historicamente. Em épocas passadas os edifícios não eram projetados com a adequada prevenção para o combate a incêndios, e quando um desastre ocorria eles eram dizimados em pouco tempo de incêndio, acarretando numerosas vítimas e prejuízos materiais.
Na década de 70, em virtude de grandes tragédias que ocorreram no Brasil e vitimaram centenas de pessoas, as atividades de prevenção e combate a incêndios tiveram grande desenvolvimento e a atitude passiva de que as tragédias que ocorriam eram fatalidades não foi mais admissível. Ficou evidente que se os incêndios e as tragédias podiam ser evitados através de medidas preventivas, essas medidas deveriam ser cobradas e fiscalizadas pelo Corpo de Bombeiros, ONO (2008).
Com o tempo o cuidado em relação a segurança e bem-estar das pessoas, do patrimônio material e as vezes até cultural, aumentou, como também cresceu a vigilância das prefeituras municipais e do Corpo de Bombeiros Militar de cada Estado sobre os projetos de novos edifícios.
Segundo MAUS (1999), as atividades de prevenção e combate a incêndios no Estado de Santa Catarina iniciaram-se com a criação do Corpo de Bombeiros, em 26 de setembro de 1926. As atividades desenvolvidas pela corporação eram em função dos incêndios que ocorriam na época com maior ou menor grau de intensidade dos mesmos. Tem-se documentado que o primeiro processo com registro no Corpo de Bombeiros, sob o protocolo n. 01 é do edifício Jaime Linhares, localizado na Rua Vidal Ramos, esquina com a Rua Jerônimo Coelho, no Centro de Florianópolis. O projeto preventivo original previa apenas o Sistema Preventivo por Extintores (SPE) e o Sistema Hidráulico Preventivo por Hidrantes (SHP).
O sistema preventivo de combate a incêndio é de suma importância para garantir a segurança das pessoas que habitam, de forma temporária ou permanente, ambientes expostos ao risco de propagação do fogo.
O sistema hidráulico preventivo é um dos componentes do sistema preventivo de combate a incêndio, ou seja, é crucial que tenha um bom desempenho
quando demandado. Conforme a norma brasileira ele está dividido em sistema hidráulico por hidrantes e por mangotinhos, sendo os dois dependentes da ação humana para entrar em funcionamento. (NBR 13714, 2000).
Ainda que possuam o mesmo objetivo, minimizar os danos ocasionados por um eventual incêndio, muitas são as diferenças entre os dois tipos de sistema. As questões divergentes vão desde o manuseio dos equipamentos, passando por questões técnicas como a diferença da pressão nos dois tipos de mangueira e vão até a diferença do custo dos materiais empregados em cada sistema.
Pretende-se com o desenvolvimento deste trabalho fazer a verificação das principais vantagens e desvantagens dos sistemas de combate a incêndio sob comando por hidrantes e por mangotinhos, visando estabelecer qual contém o melhor custo-benefício para a edificação escolhida neste estudo e para a segurança das pessoas que manejarão o equipamento em caso de fogo.
1.2 DELIMITAÇÃO DO TEMA DE PESQUISA
Em Santa Catarina ocorreram várias alterações e revisões na Instrução Normativa 007 do Corpo de Bombeiros Militar de SC, destacando-se atualmente a possibilidade de escolha entre o sistema por hidrantes ou o sistema por mangotinhos para as edificações de até 15 pavimentos com risco de incêndio leve. Para as edificações de risco leve com mais de 15 pavimentos o sistema por mangotinhos tornou-se obrigatório.
Considerando a recente mudança e a possibilidade de escolher entre dois tipos de sistemas, este trabalho abordará as principais vantagens e desvantagens existentes entre os tipos de sistemas de combate ao fogo disponíveis para uso em edificações de risco leve de incêndio que tenham até 15 pavimentos. Serão dimensionados os dois sistemas, explicitando-se a diferença obtida pelos valores calculados em ambos para a edificação multifamiliar escolhida para estudo.
1.3 FORMULAÇÃO DA QUESTÃO DO ESTUDO
No Brasil dispomos da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), órgão responsável pela normatização técnica no país por meio das Normas Brasileiras (NBR). Essas normas não são leis, porém tem força de lei e recomenda-se que sejam
seguidas, visto que apresentam parâmetros confiáveis e garantem ao profissional que projeta este tipo de instalação sua segurança frente a responsabilidade técnica perante a lei caso seja acionado.
No caso do sistema preventivo contra incêndio, os estados brasileiros contêm suas próprias instruções normativas por meio do Corpo de Bombeiros Militar. Essas instruções normativas apresentam as especificações levadas em conta pelo corpo de bombeiros para a aprovação dos projetos preventivos contra incêndio junto as prefeituras.
Em muitos estados a utilização de mangotinhos no sistema hidráulico preventivo não é uma novidade nas instruções normativas. Em Santa Catarina, com a revisão dessas instruções normativas do Corpo de Bombeiros Militar a pouco tempo, os projetistas agora têm a opção de optar entre o sistema de hidrantes e o sistema de mangotinhos para edificações de risco leve com até 15 pavimentos, como já mencionado.
Por ainda gerar muitas dúvidas aos projetistas com relação a escolha entre os dois sistemas disponíveis para edificações residenciais privativas multifamiliares de risco leve de incêndio, este TCC procura responder qual é o melhor sistema a ser usado e o de menor custo, considerando-se que o estudo de caso será para uma edificação residencial de 13 pavimentos tipos. Este estudo tem como intuito facilitar a escolha dos responsáveis técnicos entre o sistema preventivo por hidrantes e o sistema preventivo por mangotinhos.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo geral
Comparar o sistema de hidrantes e o sistema de mangotinhos, conforme exigências da atual IN 007/2017 – CBMSC para uso em edificações residenciais privativas multifamiliares, a fim de definir qual apresenta mais vantagens e propicia maior segurança para a edificação multifamiliar estudada.
1.4.2 Objetivos específicos
a) Análise comparativa de um sistema hidráulico preventivo por hidrantes e um sistema hidráulico preventivo por mangotinhos;
b) Apresentar os esquemas de cálculo dos sistemas hidráulicos preventivos por hidrantes e por mangotinhos;
c) Ponderar questões técnicas e de manejo dos equipamentos do sistema hidráulico preventivo por hidrantes e por mangotinhos;
d) Apresentar o resultado das pressões e das vazões nas mangueiras dos hidrantes e dos mangotinhos.
1.5 JUSTIFICATIVA
Para WAGNER (2008), a introdução de novas tecnologias no ambiente construído, que acontece no setor das edificações no Brasil, exige cada vez mais o conhecimento específico para a concepção de projetos de segurança contra incêndios. Segundo outro autor:
O projeto pode ser definido como um grupo de atividades que devem ser executadas em uma sequência lógica, para alcançar objetivos determinados pelo cliente. O projeto tem ligação com a qualidade da edificação, pois segundo estudos realizados em países europeus 42% a 50% dos problemas tem origem na sua má execução (PICCHI, 1993).
Para PICCHI (1993), a técnica de projetar pode ser descrita como uma forma de programar em detalhes cada uma das etapas de um empreendimento desenhando e descrevendo o maior número possível de ações. No caso do projeto de proteção contra incêndio muitas e diversas variáveis são levadas em consideração: a característica do material empregado, a distância percorrida pelos usuários, a quantidade de habitantes, o uso da edificação, sua carga de fogo e risco de incêndio, entre outros. Além disso, este tipo de projeto tem relação com a segurança, patrimônio e a vida dos ocupantes. A partir deste cenário percebe-se a importância da realização de um estudo envolvendo as instalações prediais de proteção e de combate a incêndios voltadas para o estudo mais detalhado entre o sistema hidráulico preventivo por hidrantes e por mangotinhos.
Por isso neste trabalho será feito um comparativo entre os dois sistemas com o intuito de elucidar essas dúvidas e determinar qual dos sistemas é o mais adequado para atender o tipo de edificação escolhida neste trabalho, contribuindo assim para a segurança da população.
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho é dividido em cinco partes. No capítulo um serão apresentadas as considerações iniciais, delimitação do tema da pesquisa, formulação da questão de estudo, os objetivos, a justificativa e a metodologia para a realização do estudo proposto.
No capítulo dois será apresentada a fundamentação teórica. Serão abordados conceitos sobre o fogo, propagação do fogo, classes e causas dos incêndios, métodos de extinção do incêndio e agentes.
Já o capítulo três trata dos sistemas hidráulicos preventivos, explicando desde como realizar a escolha do tipo de sistema conforme as normativas pertinentes até o tipo que se deve utilizar de tubulações, válvulas, mangueira e abrigo de mangueira. Enfim, neste capítulo explicou-se em detalhes tudo que se deve saber sobre o sistema hidráulico preventivo por hidrantes e por mangotinhos, segundo a Instrução Normativa 007 de 2017 do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina.
No capítulo quatro realiza-se o estudo de caso em questão. O esquema de cálculo dos sistemas é apresentado, assim como detalhes do dimensionamento e parâmetros pré-estabelecidos.
No capítulo cinco serão apresentadas as conclusões e recomendações para estudos futuros, discutindo a importância do projeto de prevenção e combate a incêndio estudados e as vantagens e desvantagens dos dois sistemas.
1.7 METODOLOGIA
Este é um trabalho com natureza da pesquisa aplicada, visto que pretende criar um conhecimento para utilidade prática dirigido à solução de um problema específico. Tendo como referência os objetivos, a pesquisa é categorizada como exploratória, segundo Motta e outros (2013), a pesquisa exploratória possibilita maior
familiaridade com o objeto estudado, já que é realizado um processo de investigação até apontar as características das variáveis que se deseja estudar.
No ponto de vista dos procedimentos técnicos, pode-se identificar essa pesquisa como sendo experimental, em conformidade com Rudio (1999, p. 72), ela “[...] está interessada em verificar a relação de causalidade que se estabelece entre as variáveis, isto é, em saber se a variável X (independente) determina a variável Y (dependente)”. Para isso será realizado um estudo de caso, que para Gil (2008, p. 57) “é caracterizado pelo estudo profundo e exaustivo de um ou de poucos objetos, de maneira a permitir o seu conhecimento amplo e detalhado [...]”.
Relativo ao método, aplicou-se o método dedutivo. Em concordância com Gil (2008, p. 9), “[...] É o método proposto pelos racionalistas (Descartes, Spinoza, Leibniz), segundo os quais só a razão é capaz de levar ao conhecimento verdadeiro, que decorre de princípios a priori evidentes e irrecusáveis”. Gil (2008, p. 9) ainda completa dizendo que “o protótipo do raciocínio dedutivo é o silogismo, que consiste numa construção lógica que, a partir de duas preposições chamadas premissas, retira uma terceira, nelas logicamente implicadas, denominada conclusão”.
Para a elaboração deste trabalho foram efetuadas pesquisas sobre conceitos relacionados ao fogo, a como um foco de incêndio alastra-se, a prevenção e ao combate a incêndios.
Para isso foram efetuados estudos direcionados a legislação, as normas brasileiras e as instruções normativas do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, onde encontra-se os parâmetros básicos para o sistema hidráulico preventivo e apresenta os preceitos necessários para a aprovação de um projeto deste tipo pelo estado, assim como citou-se as vantagens e desvantagens dos sistemas.
Iniciando o estudo de caso calculou-se o sistema hidráulico preventivo por hidrantes e o sistema hidráulico preventivo por mangotinhos, em uma pesquisa quantitativa.
Diante dessa metodologia optada para o desenvolvimento do trabalho, a proposta geral de etapas será:
a) Fundamentação teórica geral do assunto, para melhor compreensão do tema abordado no desenvolvimento deste trabalho;
b) Conceituação geral do sistema hidráulico preventivo por hidrantes e do sistema hidráulico preventivo por mangotinhos;
c) Estudar o caso com o sistema hidráulico preventivo por hidrantes e com o sistema hidráulico preventivo por mangotinhos e apresentar resultados e comparativos;
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 FOGO
O fogo é utilizado pelo ser humano a milhares de anos e sempre foi imprescindível para a sobrevivência da espécie, principalmente do homem pré-histórico.
Com o desenvolvimento das cidades e da humanidade como um todo, o fogo passou a mostrar-se útil em inúmeras funções, como nas indústrias, construção civil, geração de energia, modelagem de metais e vidro, até as funções mais primitivas como o aquecimento, cozimento dos alimentos e iluminação, entre tantas outras aplicações.
Contudo, o fogo é um elemento químico muito perigoso e personagem principal de muitos incêndios históricos e acidentes graves, por isso é essencial dominar o conhecimento a respeito de sua ignição, propagação e extinção.
De acordo com Batista e Camillo Jr (2012, p. 15):
O fogo é um processo químico de transformação, também chamado combustão, dos materiais combustíveis e inflamáveis, que, se forem sólidos ou líquidos, serão primeiramente transformados em gases, para se combinarem com o comburente (geralmente o oxigênio), e, ativados por uma fonte de calor, iniciarem a transformação química, gerando mais calor e desenvolvendo uma reação em cadeia.
2.1.1 Triângulo do fogo e quadrado do fogo
Segundo Brentano (2005), para a geração de uma reação química em cadeira, há uma transferência de calor de molécula para molécula do material combustível, entrando em sequentes combustões, dando-se assim a propagação do fogo.
Para a melhor visualização e compreensão dos elementos componentes do fogo é usual a utilização do triângulo do fogo ou do quadrado do fogo, conforme apresentado na Figura 1.
No triângulo do fogo temos três elementos compondo o fogo: combustível, comburente e calor.
Figura 1 - Triângulo do fogo e quadrado do fogo
Fonte: Elaboração do autor, 2018.
Com o aperfeiçoamento desde triângulo constituiu-se o quadrado do fogo, onde foi adicionada a reação em cadeia, principal motivo do alastramento do fogo em incêndios.
Conforme Brentano (2005), o comburente, geralmente o oxigênio, quando ativado por uma fonte de calor e combinado com um material combustível, produz mais calor e assim uma reação química em cadeia.
O combustível é qualquer material que combinado com um comburente formará uma substância inflamável, é a alavanca para a propagação do fogo, o caminho pelo qual o incêndio crescerá. Há combustíveis em três formas: sólido, liquido e gasoso.
Os sólidos e líquidos precisam ser aquecidos até atingir seu ponto de fulgor para iniciar a liberação de gases, fazendo com que esses gases formem reações com o oxigênio. O ponto de fulgor é a temperatura mínima necessária para que os materiais comecem a soltar gases, e cada material tem sua própria temperatura.
O comburente é o elemento que reage com os gases liberados pelo combustível, formando as chamas. O oxigênio é o comburente mais comum, mas podem exercer a mesma função elementos como os fertilizantes e a pólvora.
Para Batista e Camillo Jr (2012, p. 19), o calor é o “elemento que dá início ao fogo; é ele que faz o fogo se propagar pelo combustível. ” Ou seja, ele inicia e mantém o fogo.
A reação em cadeia nada mais é do que a passagem de calor de uma molécula para outra, fazendo com que ocorram inúmeras reações químicas. As reações descritas anteriormente entre combustível, comburente e calor deslocam-se devido ao processo de condução entre as moléculas.
2.1.2 Temperatura dos combustíveis
Para a melhor percepção de como inicia-se a queima dos materiais combustíveis precisamos entender a diferença entre o ponto de fulgor, ponto de combustão e temperatura de ignição.
O ponto de fulgor nada mais é do que a temperatura mínima necessária para que haja o início da liberação de gases inflamáveis, que combinados com oxigênio e alguma chama provocam algum tipo de lampejo, como disse Batista e Camillo Jr (2012). Neste ponto ainda não há calor em quantidade suficiente para início da queima do material, com a retirada da chama o lampejo se apagará.
O ponto de combustão é a continuação do ponto de fulgor, nele o calor e a quantidade de gases inflamáveis já aumentaram a ponto de conseguirem manter a queima de um material. Mesmo com a retirada da chama o fogo continua.
Já na temperatura de ignição há uma diferença importante, nela não existe a presença de alguma chama para o material combustível entrar em combustão. A uma determinada temperatura o material entra em ignição espontânea, e cada material detém sua temperatura de ignição.
2.1.3 Propagação do fogo
A energia térmica presente no fogo fica em constante movimento, passando do material de maior temperatura para o de menor temperatura. Essa transferência de calor acontece de três maneiras: condução, convecção e irradiação. A condução é a transferência de calor por contato, através de um mesmo material ou de um material para o outro. É a propagação de calor presente nos metais, por exemplo. O aquecimento começa em uma extremidade da peça a vai sendo conduzido por toda a extensão da peça, passando também por condução para outros materiais que estejam em contato com esse metal.
A convecção, para Brentano (2005, p. 41), ocorre “pelo meio circulante gasoso, como os gases e o ar quentes produzidos pelo fogo, que sobem entrando em contato com outros materiais que são aquecidos, até atingir seu ponto de combustão”, isto é, o fogo se alastra pela massa de ar formada pelas chamas. Nas edificações os poços de escadas, poços de elevadores e dutos passando por diversos andares, são um espeço muito perigoso de propagação do incêndio, uma vez que viabilizam a
passagem dessa massa de ar aquecida para lugares distantes do foco do incêndio. Pode-se verificar a convecção em poços de elevadores na Figura 2.
Figura 2 - Propagação do fogo por convecção
Fonte: Prevenção Online, 2018.
A irradiação é a transmissão de calor por meio de raios ou ondas. Fica fácil entender quando pensamos no sol, ele irradia calor em todas as direções e esse calor chega até nos através dos raios solares. A luz também emite calor por irradiação, e pode ser a causa de um incêndio se emitir calor durante um determinado período de tempo até um material inflamável, fazendo com que ele entre em combustão.
É comum a ocorrência de incêndios secundários nas edificações vizinhas as edificações onde ocorreu o foco do incêndio, isso devido a irradiação, como ilustrado na Figura 3.
Figura 3 - Propagação do fogo por irradiação
2.1.4 Fumaça do incêndio
Conforme Seito e outros (2008), os gases, vapores e partículas sólidas que se misturam para a formação da fumaça, fazem dela uma composição química extremamente complexa. Durante o abandono da edificação, a fumaça é o efeito do incêndio que mais afeta as pessoas.
Ao perceber um incêndio, as pessoas presentes no local entram em pânico, provocando aumento da palpitação. A visibilidade no ambiente enfumaçado fica bastante comprometida, isso pode se agravar dependendo do tamanho das partículas sólidas e da densidade da fumaça, por exemplo, além de dificultar a visibilidade das rotas de fuga e provocar lacrimejamento, tosse e sufocação.
Outro grande prejuízo da fumaça para as pessoas é sua toxicidade, devido a composição química dos materiais em combustão, oxigenação e nível de energia no processo. O gás causa asfixia, com a consequente falta de oxigenação do cérebro. Esse é um estado reversível, porem lento.
É relevante salientar que uma das maiores causas de mortes em incêndios é a fumaça. Devido à asfixia, as pessoas, muitas vezes, não conseguem sair do local com concentração de gases e acabam vindo a óbito.
2.2 CLASSES DE INCÊNDIO
As classes de incêndio são a divisão dos tipos de incêndios de acordo com os materiais combustíveis presentes. A divisão é determinada em cinco classes: A, B, C, D e K. De acordo com Batista e Camillo Jr. (2012), pode-se defini-las como:
a) Classe A: é a queima dos materiais mais comuns, como madeira, papel, tecidos, borracha, etc. Esse tipo de queima deixa resíduos, ocorrendo na superfície e em profundidade. É combatido com o resfriamento das superfícies, principalmente pela água;
b) Classe B: não deixa resíduos, uma vez que a queima ocorre somente na superfície. É a queima que se dá em líquidos infláveis ou combustíveis, como gasolina e gás natural, sendo extinta pelo abafamento, a fim de interromper a reação em cadeia da reação;
c) Classe C: é o fogo em equipamentos elétricos energizados e o método de extinção não pode ser um material condutor de eletricidade;
d) Classe D: alguns autores consideram-na como sendo fogo em metais pirofóricos, outros consideram como fogo em produtos químicos, e outros ainda consideram como incêndios especiais (veículos, aviões, material radioativo, etc);
e) Classe K: incêndios que tem início em óleos e gorduras de cozinhas. É a causa da maioria dos acidentes domésticos.
Basicamente, pode-se resumir as classes de incêndio conforme a Figura 4.
Figura 4 - Classes de incêndio
Fonte: Equitec Extintores, 2018.
2.3 CAUSAS DO INCÊNDIO
Para Gomes (1998), as causas de incêndio mais comuns são:
a) Causas fortuitas: englobam acontecimentos ao acaso como ponta de cigarro largada em lata de lixo, tomada elétrica sobrecarregada, panos encharcados com líquidos inflamáveis guardados sem cuidado, fio elétrico sem isolamento, em contato com materiais combustíveis e equipamentos elétricos apresentando elevadas temperaturas;
b) Causas acidentais: como curto circuito, combustão espontânea, eletricidade estática, concentração de gás inflamável em área confinada e vazamento de líquido inflamável em área confinada.
2.4 MÉTODOS DE EXTINÇÃO DO INCÊNDIO
De acordo com Brentano (2005), possuindo conhecimento dos elementos componentes do fogo, deve-se neutralizar pelo menos um deles para a sua extinção. Os métodos de extinção do fogo são divididos conforme o elemento que se deseja anular.
A extinção por isolamento (retirada do material) é possível em alguns tipos de incêndio, quando as chamas ocorrem em líquidos combustíveis, onde as chamas permanecem na superfície, e é possível efetuar a retirada do líquido, por exemplo.
A extinção por abafamento (retirada do comburente) nada mais é do que impedir a chegada de mais oxigênio na combustão. Conseguimos isso com o isolamento do local, abafamento do fogo por espuma aquosa ou uso de gases inertes mais pesados do que o ar, como o CO2.
A extinção por resfriamento (retirada do calor) é a forma de extinção do fogo mais comum, tendo como principal exemplo a água. Nesse caso o agente extintor absorve o calor, resfriando o material em combustão, fazendo com que ele não solte mais gases em quantidade suficiente para misturar-se ao oxigênio e continuar a reação química em cadeia.
2.5 AGENTES EXTINTORES
Conforme Batista e Camillo Junior (2012), os agentes extintores são as substâncias químicas utilizadas para extinguir um incêndio, sendo encontradas em forma sólida, líquida ou gasosa. Essas substâncias estão dispostas em aparelhos como extintores, hidrantes e aparelhos especiais.
É importante salientar que o agente extintor será escolhido de acordo com o tipo de materiais presentes em cada local, com o intuito de facilitar a extinção do fogo e de minimizar os prejuízos as pessoas, ao conteúdo presente e a própria edificação.
O principal agente extintor é a água, segundo Brentano (2005), isso se explicar pelo fato de ser o recurso mais difundido na natureza e por ser a melhor forma de combate ao fogo. No estado líquido ela pode ser usada na forma de jato compacto, agindo por resfriamento, ou por neblina, agindo por abafamento e resfriamento. No estado gasoso ela age por abafamento na forma de vapor, forma muito utilizada em industrias.
Outro agente extintor é a espuma, sendo encontrada nas formas aquosa ou mecânica. Ela age por abafamento e resfriamento, devido a água presente. Sua maior utilização é em líquidos inflamáveis, principalmente em industrias onde essa espuma é liberada por chuveiros automáticos. Por ser mais leve que o ar, posiciona-se sobre os líquidos inflamáveis e impede o contato do ar com esposiciona-ses líquidos.
Os gases inertes têm como principal exemplo o gás carbônico (CO2), essa
solução é empregada quando os ambientes contêm aparelhos elétricos energizados, uma vez que ele age por abafamento com a diminuição da concentração de oxigênio. Os pós químicos secos podem servir de solução para fogo em líquidos inflamáveis e como alternativa ao CO2 em equipamentos eletrônicos, apesar de não
ser o método mais aconselhado, já que o pó danifica esses aparelhos. Com sua principal base de bicarbonatos, o pó químico seco age pelo rompimento da reação em cadeia, abafamento e resfriamento.
2.5.1 Sistema de proteção por extintores
A NBR 12693 (1993), preconiza as condições necessárias para a elaboração do projeto e instalação de sistemas de proteção por extintores portáteis e/ou sobre rodas, bem como alguns estados possuem suas próprias regras sobre o assunto.
No estado de Santa Catarina, o Corpo de Bombeiros Militar disponibiliza a Instrução Normativa 006 (2017) com o propósito de indicar e padronizar os processos analisados e fiscalizados sobre projeto e dimensionamento do sistema preventivo por extintores (SPE).
Conforme Batista e Camillo Jr (2012), para cada classe de incêndio deve ser empregado o extintor com a classificação adequada, sendo que os extintores possuem etiquetas identificando para qual classe de incêndio devem ser utilizados. Os extintores de incêndios mais conhecidos são: de água com jato compacto, espuma química ou mecânica, pós químicos e gás carbônico.
Para a NBR 12693 (1993), o sistema de proteção por extintores deve ser projetado conforme as seguintes condições:
a) A área da classe de risco a ser protegida; b) A natureza do fogo a ser extinto;
c) O agente extintor a ser utilizado; d) A capacidade extintora do extintor; e) A distância máxima a ser percorrida.
Para melhor compreensão do agente extintor adequado para cada caso pode-se observar a Tabela 1.
Tabela 1 - Seleção do agente extintor segundo a classificação do fogo Classe De Fogo Agente extintor Água Espuma química(3) Espuma mecânica Gás carbônico (CO2) Pó B/C Pó A/B/C Hidrocarbonetos halogenados
A (A) (A) (A) (NR) (NR) (A) (A)
B (P) (A) (A) (A) (A) (A) (A)
C (P) (P) (P) (A) (A) (A) (A)
D Deve ser verificada a compatibilidade entre o metal combustível e o agente extintor. Nota: (A) adequado à classe de fogo.
(NR) não recomendado à classe de fogo. (P) proibido à classe de fogo.
Fonte: NBR 12693, 1993, p. 4.
Visto isso, a norma ainda cita que no mínimo 50% do número total de extintores exigidos para cada risco devem ser extintores portáteis.
Para Batista e Camillo Jr. (2012), os extintores portáteis são aparelhos indicados para vencer princípios de incêndio com a operação de somente uma pessoa, em um tempo de aproximadamente um minuto. Na Figura 5 estão apresentados os principais tipos de extintores portáteis.
Figura 5 - Extintores portáteis
Agente extintor: Água Agente extintor: CO2 Agente extintor: Pó químico Fonte: Zeus do Brasil, 2018.
Ainda em concordância com Batista e Camillo Jr. (2012), os extintores sobre rodas ou de carretas tem como principal função o deslocamento e manejo de extintores de grandes volumes. Esses extintores substituem o número de extintores correspondentes a sua capacidade, sendo assim cobrem maiores áreas de risco e
podem ser deslocados a maiores distâncias. A seguir estão representados alguns tipos de extintores sobre rodas na Figura 6.
Figura 6 - Extintores sobre rodas
Agente extintor: Água Agente extintor: Pó químico Agente extintor: Pó químico 20kg 50kg Fonte: Zeus do Brasil, 2018.
2.5.2 Sistemas automáticos
Segundo Brentano (2005), são sistemas acionados pelo calor do fogo que funcionam automaticamente, podendo ser divididos em:
a) Sistemas de chuveiros automáticos: fazem a aspersão da água sobre o foco do incêndio, em determinada área de cobertura e densidade, em função da pressão, do tipo de dispositivo e do diâmetro do orifício de passagem da água;
b) Sistemas de projetores ou bicos nebulizadores de média e alta pressão: a água é usada em forma de uma neblina muito fina, necessitando assim de uma pressão mais elevada que a dos chuveiros automáticos. Esse sistema é muito utilizado em transformadores, estufas de secagem, óleos e outros líquidos inflamáveis.
2.5.3 Sistemas sob comando
Conforme Gomes (1998, p. 33), o sistema sob comando é “[...] um conjunto de equipamentos, instrumentos e tubulações que possibilitam usar a água como agente extintor, manipulando-a sobre um foco de fogo [...]”.
Para Brentano (2005), sistemas sob comando são os que dependem da ação do homem, geralmente os ocupantes da edificação, para entrar em
funcionamento. Para transportar a água da fonte de abastecimento até o fogo existe uma rede de canalizações fixas.
Existem dois tipos de sistemas sob comando e estão divididos pela NBR 13714/2000 em sistema de hidrantes e sistema de mangotinhos. Esses dois sistemas serão objetos de estudo deste trabalho.
3 SISTEMA HIDRÁULICO PREVETIVO - SHP
3.1 ESCOLHA DO TIPO DE SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO
Conforme a Instrução Normativa 007 (IN 007) do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, podem ser utilizados dois tipos de sistema hidráulico preventivo nos projetos de prevenção a incêndios, os hidrantes e os mangotinhos. A definição de qual tipo de sistema será utilizado vem por meio da classificação do risco de incêndio do imóvel. (SANTA CATARINA, 2017).
O sistema de hidrantes ou de mangotinhos tem como finalidade o combate a incêndio por reserva de incêndio, bombas de incêndio caso necessário, rede de tubulação, hidrantes ou mangotinhos, entre outros equipamentos necessários. (ABNT, 2000).
A Instrução Normativa 003 (IN 003),compreende por risco leve os imóveis com carga de incêndio ideal menor do que 60kg/m², risco médio os imóveis com carga de incêndio ideal entre 60 e 120Kg/m² e risco elevado os imóveis com carga de incêndio ideal maior do que 120Kg/m². Ainda conforme a normativa, dentro da classificação do risco de incêndio, quando possível, as ocupações dos imóveis serão distribuídas da seguinte forma:
a) Risco leve: para ocupação residencial privativa multifamiliar, residencial coletiva, comercial (exceto supermercados ou galerias comerciais), pública, escolar geral, escolar diferenciada, reunião de público com concentração, reunião de público sem concentração, hospitalar sem internação e sem restrição de mobilidade, parques aquáticos, atividades agropastoris (exceto silos), riscos diferenciados e mista (para duas ou mais ocupações previstas neste inciso, desde que exista compartimentação entre as diferentes ocupações e com saídas de emergência independentes);
b) Risco médio: para ocupação tipo residencial transitória, garagens, mista (quando não houver compartimentação entre as diferentes ocupações ou com sobreposição de fluxo nas saídas de emergência), industrial, comercial (apenas supermercados ou galerias comerciais), shopping
center, hospitalar com internação ou com restrição de mobilidade,
atividades agropastoris (apenas silos), túneis, galerias e minas e edificações especiais (apenas para oficinas de consertos de veículos automotores, caldeiras ou vasos sob pressão);
c) Risco elevado: para ocupação de postos para reabastecimentos de combustíveis e edificações especiais (apenas para depósito de combustíveis, inflamáveis, explosivos ou munições). (SANTA CATARINA, 2014).
Visto isso, volta-se a IN 007, observa-se em seu art. 3° a definição de que “é obrigatória a instalação de mangotinhos em substituição aos hidrantes, apenas para as edificações com risco de incêndio leve com mais de 15 pavimentos”. (SANTA CATARINA, 2017, p. 03).
Tabela 2 – Tipos de sistema
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 09.
Para edificações com até 15 pavimentos, com classificação de risco de incêndio leve, a instalação de mangotinhos ou de hidrantes fica a critério do projetista. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO
3.2.1 Tubulações
As tubulações do sistema hidráulico preventivo tratam-se de um conjunto de tubos, conexões e outros acessórios designados a conduzir a água da RTI até os hidrantes ou mangotinhos. (ABNT, 2000).
De acordo com a IN 007, a tubulação do sistema hidráulico preventivo deve ser metálica e com diâmetro mínimo de 65 mm (21/2"). Para tubulações de cobre
pode-se admitir diâmetro mínimo de 50 mm (2"). Há a possibilidade do uso de materiais termoplásticos, desde que estejam fora da planta da edificação e enterrados a uma profundidade mínima de 60cm, proporcionando proteção mecânica e ao fogo. Também deve existir um nicho com dimensões mínimas de 25 x 30 cm para inspeção da conexão dos tubos metálicos de materiais diferentes. Esses nichos devem estar posicionados nos pontos de encontro dos tubos de materiais termoplásticos com os tubos metálicos, acompanhados por uma tampa metálica pintada na cor vermelha. Da mesma forma, devem ser pintadas na cor vermelha as tubulações, conexões e válvulas aparentes do sistema hidráulico preventivo. (SANTA CATARINA, 2017).
É importante assegurar-se que, independentemente do tipo de material, a resistência mínima seja de 150 m.c.a (15 kgf/cm²), para a tubulação do sistema hidráulico preventivo. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.2 Válvulas
Para os hidrantes devem ser utilizadas válvulas do tipo angulares com diâmetro de 65 mm (21/2”). Podem ser empregadas válvulas com diâmetro de 40 mm (11/2”), para mangueiras com diâmetro de 40 mm, contanto que seu desempenho seja comprovado. (ABNT, 2000).
Já para os mangotinhos a válvula usada deve ser do tipo abertura rápida, de passagem plena e diâmetro mínimo de 25 mm (1”). (ABNT, 2000).
3.2.3 Mangueiras
Em conformidade com a IN 007, para a escolha do tipo de mangueira utilizada, leva-se em consideração seu local de uso e a condição de aplicação, conforme a Tabela 2.
Tabela 3 – Tipos de mangueira
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 05. 3.2.4 Abrigo de mangueiras
Em concordância com a Instrução Normativa 007, “o abrigo de mangueiras deve ter dimensões adequadas ao acondicionamento e manuseio das mangueiras, esguicho, chave de mangueira, hidrante e/ou mangotinho”. (SANTA CATARINA, 2017, p. 06).
A porta do abrigo deve ser na cor vermelha, com o letreiro “INCÊNDIO”, quando for feita de material metálico ou de madeira, ou então pode ser de vidro temperado liso, transparente, incolor e sem película. Ela deve possuir abertura para ventilação e permitir a retirada rápida das mangueiras, liberando fácil acesso, sem tranca ou cadeado. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.5 Localização e sinalização dos hidrantes ou mangotinhos
A localização dos hidrantes ou mangotinhos deve ser na área de circulação ou na área comum da edificação, em um local com boa visibilidade e fácil acesso e em localidade que evite seu bloqueio em caso de incêndio. É proibido instalar hidrante ou mangotinho em rampas, escadas, antecâmaras e seus patamares, assim como também é proibido depositar materiais que possam dificultar o uso do hidrante ou mangotinho. (SANTA CATARINA, 2017).
Para áreas de garagens ou de depósitos, independentemente do tipo de ocupação do imóvel, os hidrantes ou mangotinhos devem ser sinalizados no piso com
a pintura de um quadrado na cor vermelha, com 100 cm de lado e com as bordas pintadas na cor amarela com 10 cm de espessura. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.6 Quantidade de hidrantes ou mangotinhos
De acordo com a IN 007, cada edificação verticalizada deve contar com, no mínimo, um hidrante ou mangotinho por pavimento. Essa quantidade de hidrantes ou de mangotinhos também deve levar em conta a cobertura proporcionada pelas mangueiras, uma vez que qualquer ponto da área a ser protegida seja alcançado pelo esguicho, considerando-se o comprimento da mangueira e seu trajeto real e desconsiderando-se o alcance do jato d’água. (SANATA CATARINA, 2017).
3.2.7 Dimensionamento do sistema hidráulico preventivo
A vazão medida na saída do esguicho do hidrante ou do mangotinho hidraulicamente menos favorável não pode ser inferior ao previsto na Tabela 2.
O dimensionamento do sistema hidráulico preventivo é feito em função da classe de risco de incêndio, fornecendo assim a vazão requerida na Tabela 2, com o funcionamento simultâneo de:
a) Um hidrante ou mangotinho, quando instalado um hidrante ou um mangotinho;
b) Dois hidrantes ou mangotinhos, quando instalados dois, três ou quatro hidrantes ou mangotinhos;
c) Dois hidrantes ou mangotinhos, quando instalados dois, três ou quatro hidrantes ou mangotinhos;
d) Quatro hidrantes ou mangotinho, quando instalados sete ou mais hidrantes ou mangotinhos.
A pressão máxima de trabalho, ao ser dimensionado o sistema hidráulico preventivo, em qualquer um dos pontos do sistema deve ser de 100 m.c.a. (10 kgf/m²), sendo que o sistema deve possuir dispositivos de redução de pressão quando a mesma ultrapassar esse valor. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.8 Reserva técnica de incêndio (RTI)
Levando em consideração a classificação de risco de incêndio e a área total construída da edificação, pode-se estabelecer o volume d’água da RTI, conforme a Tabela 4.
Tabela 4 – Volume mínimo da RTI
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 10. 3.2.9 Reservatórios
A água para consumo da edificação e a água da reserva técnica de incêndio devem estar no mesmo reservatório, a não ser que sejam usadas fontes naturais de água perene como reservatório do sistema hidráulico preventivo. Para garantir a RTI, o reservatório deve dispor de uma tubulação de saída lateral para o consumo predial. (SANTA CATARINA, 2017).
Para propiciar a limpeza e manutenção do reservatório, ele pode ser dividido em duas ou mais células, efetuando-se a limpeza e manutenção de uma célula enquanto a outra célula supre de água a edificação e o sistema hidráulico preventivo. Nesse caso, as células do reservatório devem ser interligadas por uma tubulação com diâmetro, no mínimo, igual ao do sistema hidráulico preventivo. Os reservatórios também devem dispor de dispositivos para acesso à vistoria interna. (SANTA CATARINA, 2017).
A tubulação de saída do reservatório para abastecimento do sistema hidráulico preventivo deve ser provida de registro de esfera ou registro de gaveta, proporcionando assim a manutenção do sistema, e de válvula de retenção para bloqueio do recalque, ambas devem possuir o mesmo diâmetro da tubulação. O registro de gaveta ou registro de esfera e a válvula de retenção devem ser instalados em locais com pé direito de no mínimo 1,20 m, facilitando o acesso, o exame visual e a manutenção. (SANTA CATARINA, 2017).
Em caso de instalados em ambientes não protegidos contra o fogo, a tubulação e o registro para limpeza dos reservatórios devem ser de material metálico. Já o reservatório deve garantir proteção ao fogo de no mínimo duas horas e deve ser em concreto armado, material metálico, fibra, policloreto de vinil (PVC) ou outros materiais. A porta do reservatório deve ser em material metálico, sem elemento vazado, ou tipo P-30. (SANTA CATARINA, 2017).
É dispensada a proteção ao fogo do reservatório quando este tiver afastamento da edificação de 6 m e as paredes frontais da edificação para o reservatório não possuírem aberturas ou quando o afastamento foi de 12 m e as paredes frontais da edificação para o reservatório possuírem aberturas. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.9.1 Reservatório elevado
O abastecimento do sistema hidráulico preventivo é realizado pela ação da gravidade quando o reservatório é do tipo elevado, sendo superior ou castelo d’água. Esse reservatório deve estar à altura suficiente para proporcionar a vazão mínima citada na Tabela 2. Sendo assim, a RTI deve ser considerada a partir do fundo do reservatório, quando a adução for na parte inferior do reservatório, até 1,00 m acima do nível do piso do hidrante ou mangotinho menos favorável hidraulicamente, ou então deve-se considerar a altura da face inferior do tubo de adução, quando o reservatório for de fibra ou policloreto de vinil (PVC) e a adução for feita na parede lateral do reservatório, até 1,00 m acima do nível do piso do hidrante ou mangotinho menos favorável hidraulicamente. (SANTA CATARINA, 2017).
Caso a altura do reservatório elevado não seja suficiente para abastecer a vazão mínima requisitada para o sistema, a solução é utilizar duas bombas de incêndio para reforço, em um sistema by pass. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.9.2 Reservatório inferior e fonte natural de água
Quando o reservatório é do tipo inferior, ele pode ser ao nível do solo, térreo, semienterrado, subterrâneo ou cisterna e o abastecimento do sistema hidráulico preventivo é realizado através de duas bombas de incêndio. Da mesma forma, podem ser utilizadas como reservatório inferior para abastecimento do sistema
hidráulico preventivo as fontes naturais de água perene, como lagos, lagoas, rios ou açudes. (SANTA CATARINA, 2017).
3.2.10 Bombas de incêndio
As bombas de incêndio, a serem instaladas, devem ser as bombas afogadas. Elas são as bombas instaladas em condição de sucção positiva, ou seja, a linha do eixo da bomba está abaixo do nível superior d’água da reserva técnica de incêndio. Como já mencionado, devem ser previstas sempre duas bombas de incêndio para o abastecimento ou reforço da vazão do sistema hidráulico preventivo. (SANTA CATARINA, 2017).
A bomba principal deve ser elétrica e ligada a rede elétrica da concessionária local e a bomba reserva deve ser a combustão ou outra bomba elétrica ligada a um gerador de emergência ou a um grupo de baterias. Em caso de funcionamento à plena carga, as bombas de incêndio devem deter uma autonomia mínima de duas horas para risco de incêndio leve. (SANTA CATARINA, 2017).
As bombas de incêndio, principal e reserva, devem dispor de partida automática com a simples abertura de qualquer hidrante ou mangotinho, já seu desligamento deve ser manual por meio do painel de comando localizado na casa de bombas. As tomadas de admissão, ou sucção, das bombas de incêndio devem ser independentes. (SANTA CATARINA, 2017).
Para a manutenção das bombas, em sua saída é obrigatória a colocação de registro de gaveta ou de esfera e para o bloqueio de recalque é obrigatória a colocação de válvula de retenção. (SANTA CATARINA, 2017).
Em caso de utilização de fontes naturais como reservatório inferior, as bombas de incêndio devem possuir, junto à válvula de pé com crivo, de um sistema de filtros e ralos, evitando assim danos às bombas de incêndio por meio de detritos. (SANTA CATARINA, 2017).
Com a intenção de um compartimento próprio para as bombas de incêndio elas devem ser instaladas em casas de bombas. Essas casas necessitam de pé direito com no mínimo 1,20 metros, espaço interno para a manobra e manutenção das bombas e têm que permitir fácil acesso às bombas. Para garantir o funcionamento de duas horas das bombas à plena carga, a casa de bombas deve oferecer resistência ao fogo por duas horas, no mínimo, assim como conter porta de acesso metálica (sem
elemento vazado) ou tipo P-30, contar com escapamento do motor a combustão direcionado para o exterior da edificação, caso necessário e dispor de dispositivo para acionamento e desarme manual das bombas de incêndio. (SANTA CATARINA, 2017).
3.3 SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO POR HIDRANTES
3.3.1 Hidrantes
Consoante a IN 004, o hidrante é o “ponto de tomada de água onde há uma ou mais duas saídas contendo válvulas globo angulares com seus respectivos adaptadores, mangueiras de incêndio, esguichos e demais acessórios para combate a incêndio”. (SANTA CATARINA, 2014, p. 21).
No sistema preventivo por hidrantes, contamos com válvula para abertura do hidrante do tipo globo angular, de diâmetro mínimo 65mm (21/2"). Porém quando
a tubulação do hidrante for de cobre e conter diâmetro de 50mm (2"), aceita-se válvula para hidrante com diâmetro mínimo de 50 mm (2") também. (SANTA CATARINA, 2017).
Quanto ao centro geométrico da tomada d’água, o hidrante deve possuir variação entre as cotas de 100 cm a 150 cm, tendo como referencial o piso. Para os adaptadores rosca x stors, o hidrante deve apresenta-lo com saída de 40 mm (2") para imóveis com classe de risco de incêndio leve ou médio. (SANTA CATARINA, 2017).
3.3.2 Mangueiras
As mangueiras do sistema hidráulico preventivo por hidrantes, conforme a IN 007, devem ser acomodadas dentro de um abrigo em zigue-zague ou aduchadas, possibilitando sua utilização com rapidez e facilidade quando necessitada. A mangueira deve estar conectada ao hidrante e ao esguicho, quando a linha de mangueira for em lance único. Já quando a linha de mangueira for composta por dois ou mais lances de mangueira, elas não devem estar ligadas ao hidrante ou ao esguicho, bem como as mangueiras não devem estar conectadas entre si. (SANTA CATARINA, 2017).
O esguicho, para a IN 004, é o “dispositivo adaptado na extremidade da mangueira ou mangotinho, destinado a dar forma, direção e controle ao jato d’água
para combate a incêndio, podendo ser do tipo jato regulável ou de jato compacto”. (SANTA CATARINA, 2014, p. 17).
Nos imóveis com classe de risco de incêndio leve ou médio, o diâmetro da mangueira deve ser de 40 mm (11/2"). Já nos imóveis com classe de risco de incêndio elevado pode-se admitir mangueira com diâmetro de 65 mm (21/2"). (SANTA
CATARINA, 2017).
Os hidrantes devem possuir mangueiras flexíveis, com linhas compostas por lances e com junta de união do tipo rosca x storz, que são juntas adaptadoras para conexões de engate rápido. (SANTA CATARINA, 2017).
Tabela 5 – Linhas de mangueira para hidrante
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 06.
3.3.3 Abrigo de mangueiras para hidrantes
Consoante a IN 007, no interior do abrigo de mangueiras para hidrantes, as mangueiras devem ser armazenadas juntamente com a chave de mangueira, o esguicho e o hidrante. O hidrante pode estar fixado fora do abrigo de mangueiras, desde que o abrigo não esteja a mais de 3 m de distância do hidrante. (SANTA CATARINA, 2017).
As figuras seguintes apresentam exemplos de abrigos de mangueiras para hidrantes para o sistema tipo I, o qual destina-se a edifícios de ocupação residencial. Observa-se a presença da mangueira flexível, de borracha, com um reforço têxtil, já conectada ao hidrante e ao esguicho. Essa mangueira deve possuir diâmetro de 40 mm (11/2") e pressão de trabalho de 100 m.c.a. (SANTA CATARINA, 2017).
Figura 7 – Hidrante para o sistema tipo I, com porta do abrigo em vidro temperado
Figura 8 – Hidrante para o sistema tipo I, com porta do abrigo na cor vermelha.
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 15. 3.3.4 Hidrante de recalque
Segundo a IN 004, hidrante de recalque é o “dispositivo para uso do Corpo de Bombeiros, que permite o abastecimento de água do caminhão para o sistema de combate a incêndio e vice-versa” e o hidrante de coluna é o “dispositivo instalado sobre o piso de passeios públicos, com corpo cilíndrico e três saídas, utilizado para combate ao incêndio”. (SANTA CATARINA, 2014, p.21).
Visto isso vamos para a IN 007, que pede a utilização de um hidrante de recalque, do tipo coluna no sistema hidráulico preventivo. Esse hidrante de recalque do tipo coluna deve conter uma válvula globo angular para abertura, com adaptador rosca x storz soldado à válvula, evitando assim o furto do adaptador, com saída de 65 mm (21/2") para a mangueira. Conjuntamente a isso, é necessário um engate para
mangueira voltada para baixo em ângulo de 45° e um tampão cego 21/2" storz com corrente e tampão opcional. O centro geométrico de tomada d’água deve variar entre as cotas de 60 cm a 150 cm, tendo como referencial o piso. (SANTA CATARINA, 2017).
Não é permitido o uso de válvula de retenção impedindo a retirada d’água do sistema hidráulico preventivo, através do hidrante de recalque. E é permitida a interligação de duas ou mais colunas, ou reservatórios, para abastecimento de um único hidrante de recalque, porém os reservatórios elevados devem estar na mesma cota. (SANTA CATARINA, 2017).
A instalação do hidrante de recalque deve ser feita sempre junto à entrada principal do imóvel, no muro da divisa da edificação com a rua, na parede externa da fachada principal da edificação ou na área externa da circulação do imóvel. (SANTA CATARINA, 2017).
O propósito o hidrante de recalque é sua utilização pelo Corpo de Bombeiros, então sua localização deve permitir o livre acesso e a aproximação do caminhão de combate a incêndio, a partir do logradouro público, sem existir qualquer obstáculo que dificulte o seu uso e a sua localização. (SANTA CATARINA, 2017).
Podem ser utilizados três modelos para hidrante de recalque, conforme pode-se verificar nas figuras abaixo listadas:
Figura 9 – Hidrante de recalque aparente.
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 19.
A única exigência para o hidrante de recalque aparente é que ele seja pintado na cor vermelha. Para o hidrante de recalque embutido em muro ou parede, deve haver sinalização na parede ou no muro, composta por um retângulo vermelho
nas dimensões de 30 cm x 40 cm, com a inscrição “INCÊNDIO” na cor branca. (SANTA CATARINA, 2017).
Figura 10 – Hidrante de recalque embutido.
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 19.
Figura 11 – Hidrante de recalque dentro de abrigo.
Fonte: SANTA CATARINA, 2017, p. 19.
Para o hidrante de recalque dentro de abrigo deve-se atentar para as dimensões adequadas ao seu uso. A porta do abrigo deve ser fácil de abrir, sem tranca ou cadeado, também deve permitir o manuseio fácil de mangueiras, possuir abertura
para ventilação e ser de material em vidro temperado liso, transparente, incolor e sem película ou em material metálico ou de madeira na cor vermelha, com a inscrição “INCÊNDIO”. (SANTA CATARINA, 2017).
3.3.5 Procedimento de cálculo
O dimensionamento do sistema hidráulico preventivo por hidrates baseia-se na definição do diâmetro e caminhamento das tubulações. Em conbaseia-sequência disso deve-se determinar os acessórios necessários para o sistema, a perda de carga na tubulação, a pressão dinâmica mínima, a vazão demandada, assim como escolher as conexões e mangueiras adequadas para o sistema. Todo esse conjunto deve garantir o funcionamento do sistema de acordo com as prerrogativas da Instrução Normativa 007, do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina. (SANTA CATARINA, 2014).
Visto isso, pode-se afirmar que todo sistema hidráulico preventivo por hidrante terá um hidrante hidraulicamente menos favorável e ele sempre estará no local que proporciona menor pressão dinâmica no esguicho. (SANTA CATARINA, 2014).
A pressão mínima dinâmica, medida no esguicho, não deverá ser inferior a 0,45 kgf/cm² (4,5 m.c.a.) para edificações de risco leve, garantindo assim a vazão mínima no esguicho estabelecida pela Tabela 3. (SANTA CATARINA, 2017).
As vazões e pressões mínimas necessárias são calculadas para o dimensionamento de um sistema hidráulico preventivo por hidrantes de acordo com a classe de risco de incêndio e o número de hidrantes em funcionamento, conforme estabelecido para:
a) 1 hidrante: quando um hidrante instalado;
b) 2 hidrantes: quando de dois a quatro hidrantes instalados; c) 3 hidrantes: quando de cinco ou seis hidrantes instalados;
d) 4 hidrantes: quando de sete ou mais hidrantes instalados. (SANTA CATARINA, 2014).
Para o cálculo da vazão adota-se o coeficiente de descarga (Cd) igual a 0,98 e a seguinte equação:
Sendo que a vazão (Q) é medida em litro por minuto (l/min), o diâmetro (d) do requinte do esguicho é medido em milímetros (mm) e a pressão dinâmica mínima (H) é medida em metro de coluna d’água (m.c.a). (SANTA CATARINA, 2014).
A perda de carga também ocorre no esguicho e para seu cálculo deve utilizar a equação:
Je = 0,0396 x H (2)
Onde a perda de carga no esguicho (Je) e a pressão dinâmica (H) são medidas em metro de coluna d’água (m.c.a.). No entanto, essa equação deve ser aplicada somente quando o requinte possuir diâmetro entre 13 mm e 25 mm (13 mm ≤ diâmetro ≤ 25 mm). (SANTA CATARINA, 2014).
A perda de carga presente nas tubulações e mangueiras recebe o nome de perda de carga unitária e para realização do cálculo utiliza-se a fórmula de
Hanzen-Willians:
J
=
10,65 x Q1,852
C1,852 x D4,87 (3)
Dado que a perda de carga unitária da tubulação (J) é medida em metro por metro (m/m), a vazão (Q) é medida em metro cúbico por segundo (m³/s), o diâmetro nominal (D), que nada mais é do que o diâmetro interno do tubo, é medido em metro (m) e o coeficiente de rugosidade de Hanzen-Willians (“C”) é adimensional. (SANTA CATARINA, 2014).
O coeficiente de rugosidade de Hanzen-Willians é referente as paredes internas das tubulações e mangueiras, sendo que seu valor depende do tipo de tubulação e é tabelado.
Tabela 6 – Coeficiente de rugosidade
Tipo de tubulação Coeficiente de rugosidade
Ferro fundido e aço preto 100
Aço galvanizado 120
Mangueiras de incêndio (borracha) 140
Cobre e PVC 150
Uma vez que o material de que são feitas as tubulações influenciam diretamente na perda de carga unitária, pode-se utilizar algumas equações reduzidas para o cálculo da parda de carga unitária nas tubulações levando-se em conta seu diâmetro. Para o aço galvanizado:
21"2(63 mm) ⇨ Jt = 1065,88 x Q1,85 (4)
3" (75 mm) ⇨ Jt = 455,98 x Q1,85 (5)
4" (100 mm) ⇨ Jt = 112,33 x Q1,85 (6)
5" (125 mm) ⇨ Jt = 37,80 x Q1,85 (7)
Na qual a perda de carga unitária da tubulação (Jt) é medida em metro por metro (m/m) e a vazão (Q) é medida em metro cúbico por segundo (m³/s). (SANTA CATARINA, 2014).
Já para o cálculo das tubulações de cobre ou PVC se tem as seguintes fórmulas:
21"2(63 mm) ⇨ Jt = 705,38 x Q1,85 (8)
3" (75 mm) ⇨ Jt = 301,76 x Q1,85 (9) 4" (100 mm) ⇨ Jt = 74,34 x Q1,85 (10) 5" (125 mm) ⇨ Jt = 25,08 x Q1,85 (11)
Em que a perda de carga unitária da tubulação (Jt) é medida em metro por metro (m/m) e a vazão (Q) é medida em metro cúbico por segundo (m³/s). (SANTA CATARINA, 2014).
As mangueiras também têm a perda de carga unitária e, nesse caso, ela pode ser calculada pelas seguintes fórmulas reduzidas:
11"2(38 mm) ⇨ Jt = 9399,38 x Q1,85 (12)
21"2(63 mm) ⇨ Jt = 801,41 x Q1,85 (13)
Onde a perda de carga unitária da tubulação (Jt) é medida em metro por metro (m/m) e a vazão (Q) é medida em metro cúbico por segundo (m³/s). (SANTA CATARINA, 2014).
