O Recurso a Sistemas de Controlo de Fumo para a Mitigação do Risco de Incêndio. Autores: Hildebrando Cruz; João Viegas

O Recurso a Sistemas de

Controlo de Fumo para a

Mitigação do Risco de

Incêndio

Enquadramento

>

Compartimentação Corta-Fogo

 Art.º 18.º da Portaria n.º 1532/2008 estabelece as áreas máximas da compartimentação em função da utilização-tipo.

>

Controlo de Fumo

 Secção V da Portaria n.º 1532/2008 estabelece qual o caudal que têm de ser extraído por lugar de estacionamento, para a condição de incêndio.

Técnica de Controlo de Fumo

>

Os meios de desenfumagem são tanto mais eficazes

quanto mais próximo do foco de incêndio é feita a

extração dos gases.

>

Os meios de desenfumagem só são verdadeiramente

eficazes

quando

postos

em

funcionamento

atempadamente.

D

t

_perigo

³

D

t

_deteção

+ D

t

_alarme

+ D

t

_evacuação

Δt_perigo – intervalo de tempo findo o qual podem ocorrer condições letais para os ocupantes

Controlo de Fumo

>

Objetivo



Retardar o incremento da temperatura na zona

sinistrada;



Retardar o aquecimento dos combustíveis;



Permitir a existência de condições ambientais para:

o Fuga dos ocupantes dos espaços sinistrados;

Técnica de Controlo de Fumo

>

Espaços Confinados



_Varrimento

Aplicação das Técnicas de Controlo de

Fumo

>

Espaços de amplo pé-direito



_{Número de aberturas por reservatório de fumo}



Área das aberturas

o 0,5m2 _{a 6m}2 _cada

o 0,3% a 9,3% da área do cantão



Altura dos painéis de cantonamento

o 0,25H se H<6m

o 2m se H>6m

 Área dos reservatórios de fumo

o 1600m2

 Distância máxima entre painéis de cantonamento

Aplicação das Técnicas de Controlo de

Fumo

>

Controlo de fumo nos pisos dos parques de

estacionamento cobertos



Por meios passivos:

o aberturas de secção não inferior a 0,06 m² por veículo, umas de admissão e outras de exaustão.



Por meios ativos:

o caudal de 600m³/h/veículo de extração no piso sinistrado;

o admissão de ar nos pisos adjacentes;

o ventiladores resistindo a 400ºC durante 2 hora.

Parques de Estacionamento Cobertos

>

Solução regulamentar apresenta

algumas dificuldades:

 implica o encerramento das aberturas

de comunicação;

 obriga à implementação de uma rede

de condutas;

 a compartimentação dificulta a

vigilância do parque para proteção dos

utentes contra a pequena

criminalidade.

>

Art.º 14.º do Decreto-Lei n.º

220/208 prevê o enquadramento

de Perigosidade Atípica para

sistemas inovadores.

Nova Abordagem ao Controlo de Fumo

> Ventilação em parques de estacionamento cobertos destina-se a:

 realizar o escoamento dos poluentes emitidos pelos veículos para o

exterior

 assegurar o controlo de fumo em caso de incêndio

> A ventilação de impulso baseia-se:

 na aplicação de ventiladores de impulso suspensos no teto do parque

de estacionamento coberto

o como forma de impor o escoamento do fumo com a direção desejada para a sua exaustão,

o limitando o seu escoamento para as zonas que se pretendem proteger.

 exaustão do fumo e a insuflação do ar novo são realizadas através de

ductos, providos de ventiladores axiais, situados normalmente na periferia do parque.

Nova Abordagem ao Controlo de Fumo

>

Não estão claramente definidas as regras de concepção e

dimensionamento dos sistemas de ventilação de impulso,

pelo que:

 a avaliação do desempenho passa por uma atividade experimental

casuística;

 resultado é determinante para a confirmação da segurança do parque

de estacionamento.

>

A avaliação do desempenho realizada pelo LNEC tem sido

conduzida em duas etapas:

 análise do projeto e

 ensaio em obra.

>

Norma Portuguesa

Ventiladores de impulso

Fundamentos físicos

>

Caraterização do jato

>

Decaimento da velocidade no eixo do jato

u

_m 0

=

u x, r

( )

máx

=

2k

₀

u

₀

r

₀

x

x u_m/2 u_m o/2 u_m u_m o b_z b_y z Pote ncia_l core reg_ion Fully deve lop r egio_n y

Ventiladores de impulso

Fundamentos físicos

>

Caraterização do jato

>

Forma do jato em Y e em Z

x u_m/2 u_m o/2 u_m u_m o b_z b_y z Pote ncia_l core reg_ion Fully deve lop r egio_n y

u

u

_m

=

e

-0,693 y b_y æ è çç ö_ø÷÷ 2

u

_m

u

_m 0

=

1, 48

z

b

_z

æ

è

ç

ö

ø

÷

1 7

1

-

erf 0, 68

z

b

_z

æ

è

ç

ö

ø

÷

é

ë

ê

ê

ù

û

ú

ú

Escoamento em jato de teto

Fundamentos físicos

>

Modelo de Alpert (1972)

18 , 0 H r para H Q 9 , 16 T T T ₅₃ 3 2      _ 

 

18 , 0 H r para H r Q 38 , 5 T T T 3 2      _ 

 

Q H para r H 0,15 96 , 0 u   13  15 , 0 H r para r H Q 195 , 0 u ₅₆ 2 1 3 1   

Metodologia de ensaio

>

Malha implementada numa área de

18m x28m;

>

2 Ventiladores de impulso assentes

numa estrutura elevada;

>

13

anemómetros

colocados

a

diferentes cotas (4 para escoamento

não isotérmico);

>

Fonte de calor com 750 kW.

y x

Resultados de Ensaio

>

Decaimento da velocidade no eixo do jato

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 Um0 /U 0 x-x0/d Experimental Teórico

u

_m 0

=

u x, r

( )

máx

=

2

×

9, 96

×

u

₀

×

r

₀

x

-

x

₀

Resultados de Ensaio

>

Perfil de velocidades vertical no eixo do jato

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 z/b z Um/Umo Experimental Teórico

u

_m

u

_m 0

=

1, 48

z

b

_z

æ

è

ç

ö

ø

÷

1 7

1

-

erf 0, 68

z

b

_z

æ

è

ç

ö

ø

÷

é

ë

ê

ê

ù

û

ú

ú

Resultados de Ensaio

>

Perfil de velocidades horizontal

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 U /U m y/by

u

u

_m

=

e

-0,712 y b_y æ è çç ö_ø÷÷ 2

Resultados de Ensaio

>

Temperaturas

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 20 40 60 80 100 Al tu ra d o c h ão [ m ] T [ºC]

Coluna 1 - sem VIMP Coluna 1 - com VIMP

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Al tu ra d o c h ão [ m ] T [ºC]

Coluna 3 - sem VIMP Coluna 3 - com VIMP

y x

Modelo simplificado de dimensionamento

> Baseia-se nos seguintes princípios

 Os ventiladores de impulso são orientados de forma a assegurar o varrimento de todo o espaço do piso do parque de estacionamento, existindo admissões de ar a montante e exaustões do fumo a jusante;

 Os ventiladores de impulso são dispostos de forma a que o seu desempenho não seja significativamente afetado pelas paredes e pelas obstruções internas;

 O caudal exaurido deve ser compatível com o funcionamento dos ventiladores de impulso e com o cenário de incêndio previsível, assegurando a exaustão do fumo gerado no interior do piso do parque de estacionamento coberto;

 Não deve haver escoamento do fumo para outros pisos do parque de estacionamento coberto ou para outros locais do edifício;

 São conhecidas as caraterísticas dos ventiladores de impulso (velocidade, raio do bocal de saída e as constantes k e k₀)

Modelo simplificado de dimensionamento

>

Fundamentos físicos

 

2 2 y x y , x r  

 

_

            _                  n 1 i x x k r 2 i i 0 i 0 i 0 i 2 2 v 6 5 2 1 3 1 2 i i i e x x r 2 u k u At r x r H Q 195 , 0 r , x u

 

₅₆ v 2 1 3 1 At r y r H Q 195 , 0 r , y v   



                      n 1 i x x k r 2 i i 0 i 0 i 0 i 2 6 5 2 1 3 1 6 5 2 1 3 1 v ₂ i i i e x x r 2 u k u D r H Q 195 , 0 r H Q 195 , 0 At

Campo de velocidade de I107 à cota z = 2,01 m e

linhas de corrente do modelo simplificado

Campo de temperatura de I107 à cota z = 2,01 m

e linhas de corrente do modelo simplificado

Simulações

Campos de velocidade e de temperatura da

simulação I107

Modelo simplificado de dimensionamento

>

Cenário de incêndio

 Potência calorífica Q=8,0 MW

 Diluição do fumo D=0

 Número de ventiladores de impulso com malha alinhada 15

Conclusões

> Com estes resultados verifica-se que os ventiladores de impulso têm potencial para efetuar o controlo de fumo em caso de incêndio;

> As condições ambientais para o combate ao incêndio por parte das equipas de bombeiros são melhoradas através da redução da temperatura, e do aumento do campo de visibilidade, mitigando o risco de propagação/generalização do incêndio;

> As constantes caraterísticas dos jatos a introduzir no modelo simplificado são bastante diferentes entre ventiladores, o que indicia tratar-se de uma caraterística própria de cada tipo de construção e, assim, de cada fabricante;

O Recurso a Sistemas de

Controlo de Fumo para a

Mitigação do Risco de

Incêndio