Sistema Mecânico, endereçável e automático de exaustão de fumaça durante sinistros

SISTEMA MECÂNICO ENDEREÇAVEL E AUTOMÁTICO DE EXAUSTÃO DE FUMAÇA DURANTE SINISTROS.

1 – Palavras-chave:

Incêndio, fumaça, flashover, Ceiling Jet, exaustão, Dumper, Bombeiros.

2 – Resumo

Tendo em vista as conseqüências contra a vida e contra o patrimônio, causadas pela presença de fumaça no interior de uma edificação durante um sinistro e a falta de tecnologia nos sistemas de exaustão mecânica atuais, o presente artigo tem como objetivo sugerir um sistema inteligente e endereçável de exaustão de fumaça, com processo de ignição e desligamento independente da atuação humana.

3 – Geral

Formada basicamente por gazes, vapores e partículas sólidas numa mistura química complexa, a fumaça é o item mais preocupante quando se trata de incêndio.

Além de ser a maior causadora das mortes em incêndios no mundo, a fumaça transporta calor para os ambiêntes adjacentes ao foco do incêndio, sendo este um grande catalisador do processo evolutivo das chamas.

O objeto deste artigo é definir um método novo de exaustão mecânica de fumaça, mais eficiente do que os atuais, explicando seu funcionamento e a tecnologia necessária para isto.

3.1 – Breve explanação sobre os efeitos da fumaça no organismo

São alguns dos efeitos causados pela fumaça:

a) diminuição da visibilidade das rotas de fuga.

b) diminuição da visibilidade por provocar lacrimejamento, tosses e sufocação.

c) aumento da palpitação devido à presença de gás carbônico.

e) incitação de pânico por ocupar grande volume do ambiente.

f) incitação de pânico devido ao lacrimejamento, tosses e sufocação.

g) diminuição da capacidade motora individual pelo efeito tóxico de seus componentes.

3.2 – Sobre o grau de Toxicidade

Composta de até 200 tipos de materiais diferentes, a toxicidade da fumaça varia com a fase do incêndio.  As substâncias mais comuns são o monóxido de carbono, o gás carbônico, o gás cianídrico, cianeto ou cianureto de hidrogênio, o gás clorídrico, os Óxidos de nitrogênio, e o gás sulfidrico.  Além destes são encontrados o dióxido de enxofre, a acrilonitrila, o formaldeído, entre outros.

Desconsiderando a morte propriamente dita, os efeitos desses gases no corpo humano variam de leves irritações a paralisação do sistema respiratório com danos neurológicos,

3.3 – Razões para o controle da fumaça

Considerando todos os fatores analisados até agora, ficam claro que o controle da fumaça é um fator essencial para a manutenção da vida humana durante sinistros, basicamente os motivos para o controle da fumaça giram em torno da segurança pessoal e patrimonial, como pode ser checado nos itens listados abaixo:

a) Proteção da propriedade.

b) Facilitar o acesso do corpo de bombeiros ao foco do incêndio.

c) Diminuir o calor na estrutura da edificação.

e) Segurança da vida dos empregados, moradores e/ou visitantes.

3.4 – Benefícios do controle da fumaça

Durante um sinistro, a temperatura da fumaça passa com facilidade dos 70° Celsius e como ela é mais leve que o ar, transporta calor com facilidade pelos tetos, Shafts, escadas desprotegidas e similares, sendo capaz de iniciar outros focos de incêndio em locais distantes do foco principal. São alguns dos benefícios do controle da fumaça:

a) Diminuir a temperatura interna durante o sinistro.

b) Possibilitar a visualização das rotas de fuga durante o sinistro.

c) Possibilitar a visão clara do fogo para os combatentes.

e) Evitar a propagação do incêndio através da fumaça aquecida.

4 – Introdução:

Um sistema de extração mecânica de fumaça tem como objetivo fazer com que a fumaça não se espalhe pela edificação, removendo o calor interno excessivo e tornando possível a visualização das rotas de fuga. Para que isto aconteça, o projeto deve ter como base quatro pilares, são eles:

a) Aberturas no nível superior para extração da fumaça

b) Aberturas no nível inferior para injeção de ar respirável

c) Barreiras fisicas na coberta com o objetivo de conter a fumaça que será extraída.

d) Os exaustores devem entrar em atividade apenas quando se formar uma camada de fumaça cuja expessura seja de 10 a 15% do Pé direito do pavimento, esta camada de fumaça que se aculuma no teto partindo do foco do fogo se chama Ceiling Jet, e sua consideração é importante para evitar que o ar seja succionado no lugar da fumaça.

Os sistemas mecânicos de exaustão atuais são elaborados para entrar em atividade automaticamente dado um tempo “T” fixo que começa a ser contado imediatamente após a detecção do sinistro, este tempo “T” é calculado com base na velocidade e no volume, ambos teóricos, de expansão da fumaça liberada pelos equipamentos do ambiente, até que seja formado o Ceiling Jet.

O grande problema deste sistema é que o tempo calculado não necessariamente é o tempo necessário para que o Ceiling Jet seja formado, fazendo com que ele entre em acionamento no momento equivocado, sugando ar ao invés de fumaça aumentando ainda mais a velocidade de expansão da mesma. Apesar de este fato parecer inofensivo, a quantidade de ar dentro da edificação sob sinistro é elemento crucial para a vida dos que se encontram em seu interior.

Tendo esses elementos em vista, os próximos itens deste artigo têm como objetivo definir um sistema novo de exaustão de fumaça, utilizando equipamentos desenvolvidos para via deste artigo, sensíveis a presença de fumaça, assim como a variação da sua densidade para fazer a ignição do sistema de exaustão, assim como seu desligamento automaticamente.

4 – Metodologia

Para elaboração do sistema de exaustão de fumaça com ignição e desligamento inteligente iremos definir os equipamentos que farão parte do sistema, explicar o funcionamento do mesmo e concluir com uma comparação com os sistemas atuais.

4.1 – Equipamentos:

4.1.1 – Exaustor Principal

O Exaustor Principal deve ficar localizado no ponto mais externo da tubulação de exaustão, sua ignição está atrelada ao funcionamento dos Exaustores Secundários que por sua vez são localizados no ponto mais interno da tubulação de exaustão, quando qualquer Exaustor Secundário entrar em atividade, o Exaustor Principal entra em atividade simultaneamente e quando todos os Exaustores Secundários estiverem desligados, o Exaustor Principal sairá de funcionamento.

4.1.2 – Exaustores Secundários

Os Exaustores Secundários ficam na parte mais interna da tubulação de exaustão, entre ele e o ambiente interno a ser protegido existe apenas um Dumper corta fogo. Seu funcionamento está atrelado ao sistema de medição de nível de fumaça que é formado por dois sensores de fumaça locados em alturas diferentes da parede.

Nos casos em que a entrada de ar na edificação não pode ser feita de maneira natural, pelas portas, janelas e afins, deve-se utilizar equipamentos similares a esse tipo de exaustor, mas com o objetivo de injetar ar puro no local do sinistro.

4.1.3 – Dumper Corta Fogo

O Dumper corta fogo é o elemento que faz a união entre o ambiente a ser protegido e o exaustor secundário, ele é naturalmente fechado para evitar refluxo de fumaça de pavimentos inferiores pela tubulação de exaustão, sua abertura é feita através de electroíman.

Quando os medidores de nível de fumaça informam ao CPD (Centro de Processamento de dados) que o Ceiling Jet foi atingido, o CPD ativa o exaustor secundário do pavimento sob sinistro, ativa o electroiman que abre o dumper conectado ao Exaustor Secundário e ativa o Exaustor Principal.

4.1.4 – Medidores de nível de fumaça

O sistema de medição de nível de fumaça tem o objetivo de identificar a formação do Ceiling Jet e informar ao CPD. O sistema é constituído de dois detectores de densidade de fumaça sendo o primeiro instalado imediatamente abaixo do teto, e o segundo abaixo dele com afastamento entre eles de aproximadamente 15% da distância entre a parte superior do chão do ambiente e a parte inferior da laje.

O detector de densidade de fumaça é composto de um LED e um foto-transistor, quando a densidade de fumaça for capaz de fazer com que a luz do LED não seja suficiente para incitar o foto-transistor, o detector informa ao CPD que existe presença de fumaça na altura ao qual ele foi instalado. Quando os dois detectores indicam a presença de fumaça, significa que o nível mínimo de formação do Ceiling Jet foi atingido.

4.1.5 – Centro de processamento de dados

O centro de processamento de dados é o elemento que faz a conexão entre os itens do sistema de exaustão de fumaça. Ele intercepta a mensagem dos medidores de nível, analisa a situação atual e aciona ou desliga o Exaustor Principal, o Exaustor Secundário e os Dumpers Corta fogo.

Cada pavimento protegido pelo sistema automático deve possuir um CPD diferente, quando o CPD identifica a formação do Ceiling Jet ele deve mandar uma mensagem para o Painel Avisador indicando:

4.1.5.1 – O seu endereço, ou seja, o pavimento que está impregnado com fumaça,

4.1.5.2 – A densidade da fumaça calculada com base na quantidade de luz enxergada na união LED-Fototransistor.

4.1.6 – Painel Avisador

O Painel Avisador é um item não necessário ao funcionamento automático do sistema, a sua função é indicar ao corpo de bombeiros ou a brigada de incêndio os locais que estão sob ação da fumaça, para tanto, ele deve ser instalado em local de fácil acesso pelo corpo de bombeiros.

4.2 –  Funcionamentos do sistema

Quando a central de processamento de dados recebe a mensagem dos detectores de densidade de fumaça de um pavimento indicando a formação do Ceiling Jet, ela atua da seguinte maneira:

4.2.1 – Emite um sinal para que o Exaustor Secundário, responsável pela proteção do pavimento sob sinistro, entre em funcionamento.

4.2.2 – Emite um sinal para que o Dumper Corta-fogo coligado com o exaustor secundário abra, permitindo a saída da fumaça através da tubulação do exaustor

4.2.3 – Emite um sinal para que o Exaustor Principal entre em funcionamento, fazendo pressão negativa na tubulação de exaustão de fumaça, trabalhando em série com o exaustor secundário na sucção da fumaça para fora da edificação.

4.2.4 – Emite um sinal para o Painel Avisador para que a brigada de incêndio saiba qual pavimento está sob ação da fumaça e a sua intensidade.

4.2.5 – No momento em que a CPD identificar que o Ceiling Jet foi exaurido, quando receber a mensagem dos dois detectores de densidade de fumaça que não existe mais fumaça nos dois níveis de medição, o CPD agirá da seguinte maneira:

4.2.5.1 – Desligará o Exaustor secundário

4.2.5.2 – Desligará o Exaustor Principal

4.2.5.3 – Desativará o eletroímã que mantêm o Dumper Corta-fogo aberto, selando a tubulação.

4.2.5.4 – Deixará de mandar o sinal ao Painel Avisador que avisa a presença de fumaça e sua intensidade.

Assim o sistema estará pronto para atuar caso o Ceiling Jet venha a se formar novamente.

Vale ainda ressaltar que apenas os pavimentos sinistrados terão Exaustores Secundários e Dumpers Corta-fogo em funcionamento, sendo assim, a fumaça succionada de um pavimento nunca atingirá um pavimento seguro. E que o Exaustor Principal entra em atividade automaticamente quando um ou mais Exaustores Secundários entram em funcionamento, e desliga apenas quanto todos os Exaustores Secundários deixam de funcionar.

Desta maneira, independentemente da quantidade de pavimentos de uma construção, Todos eles estarão protegidos individualmente. Sendo necessário apenas calcular em projeto, a potência mínima necessária no exaustor principal para exaurir o volume máximo de fumaça liberado no ambiente pelos equipamentos nele contidos.

4.3 – Comparação com os sistemas atuais de exaustão mecânica homologados no Brasil.

Os sistemas atuais de exaustão mecânica de fumaça funcionam conforme descrito na Norma Técnica n. 15 de 05/03/07 da Gerência de Segurança contra Incêndio e Pânico do estado de Goiás.

Para elaboração do projeto, a norma informa que o projetista deve levar em conta os seguintes fatores como:

· – Dimensão do incêndio;

· – Taxa de liberação de calor;

· – Altura da camada de fumaça;

· – Tempo para a camada de fumaça descer até a altura de projeto;

· – Espessura da camada de fumaça;

· – Temperatura do ambiente;

· – Temperatura da fumaça;

· – Introdução de ar;

· – Obstáculos.

Na realidade, para termos de exaustão mecânica, todos estes fatores culminam em dois objetivos: a localização dos melhores pontos para instalação dos exaustores ou a determinação do tempo necessário para a formação do Ceiling Jet.

A grande diferença entre o sistema de controle de fumaça convencional e o sistema sugerido pelo presente artigo, é que o sistema convencional pode entrar em funcionamento em momento equivocado trazendo más conseqüências com relação à sobrevivência das vítimas do sinistro, já o sistema foco deste artigo, além de entrar em atividade automaticamente apenas nos momentos adequados, é capaz de avisar ao corpo de bombeiros a real situação da fumaça na edificação protegida.

5- Conclusão:

Tendo em vista as vantagens oferecidas por um sistema de ignição automática e endereçável de exaustão de fumaça e que os custos para instalação desse sistema se assemelham aos custos para instalação dos sistemas atuais, consideramos o sistema fruto deste artigo extremamente viável em termos de auxílio no combate a incêndio.

7 – Referências Bibliográficas

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