UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL INSTALAÇÃO PREDIAL DE PREVENÇÃO E COMBATE A INCÊNDIOS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL INSTALAÇÃO PREDIAL DE PREVENÇÃO E COMBATE A INCÊNDIOS Prof. Adolar Ricardo Bohn - M. Sc. 1

2 PROJETO DE INSTALAÇÃO DE COMBATE AO INCÊNDIO Enquanto os efeitos negativos de instalações inadequadas de água potável, esgoto e águas pluviais se processam de forma geralmente lenta, as conseqüências de um incêndio não debelado prontamente são imediatas e sinistras. Uma instalação de proteção e combate de incêndio é uma forma direta de salvaguardar vidas e bens materiais. OBJETIVO GERAL DO PROJETO Criar dispositivos capazes de detectar, informar onde iniciou e debelar com presteza um incêndio, evitando danos materiais e perdas de vidas. NORMAS QUE DEVEM SER SEGUIDAS NORMAS DE SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIOS DO CBSC (Corpo de Bombeiros de Santa Catarina) - Decreto n 4909 de , publicado no Diário Oficial n 1504 de INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS CONTRA INCÊNDIO, SOB COMANDO, POR HIDRANTES E MANGOTINHOS - NBR : 1996 da ABNT. O FOGO O fogo é um fenômeno químico, onde ocorre uma combustão com desprendimento de calor e eventualmente de luz. Para que haja fogo são necessárias duas condições: 1 devem eistir os três elementos que compõem o triângulo do fogo. Se um deles deiar de eistir, o fogo se etinguirá. Se um deles faltar, o fogo não iniciará. A seguinte condição deve ser verdadeira: CALOR GERADO > CALOR DISSIPADO Somente assim a temperatura poderá subir até o ponto de combustão de um determinado combustível e se iniciar a combustão. O COMBATE AO FOGO O combate ao fogo consiste em eliminar pelo menos um dos elementos do triângulo do fogo, portanto há três possibilidades:

3 a) abafamento eliminação do oigênio b) eliminação do combustível retirar ou isolar os materiais combustíveis c) resfriamento eliminar a fonte de calor ou dissipar o calor gerado. CATEGORIAS DE INCÊNDIO E COMBATE APROPRIADO. CATEGORIA A - apresenta características de ação de profundidade, requerendo emprego de agente etintor com poder de penetração e resfriamento. Ao final deia algum tipo de resíduo (carvão, cinza). CATEGORIA B - apresenta características de ação superficial, requerendo emprego de agente etintor com poder de abafamento e permanência, a fim de isolar o combustível do oigênio. Não deia resíduos. CATEGORIA C - se carateriza pela presença de energia elétrica ( rede ativa), eige agente etintor que não conduza eletricidade. CATEGORIA D - é o incêndio de metais piróforos e suas ligas. Estes metais entram espontaneamente em combustão quando entram em contato com o ar. 3

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5 MEIOS MAIS ADEQUADOS DE COMBATE POR EXTINTOR, EM FUNÇÃO DA CATEGORIA DO INCÊNDIO Categogoria Materiais Pó químico seco A B C D Madeira, tecidos, papéis, fibras (deiam resíduos) Óleos, álcool, gasolina, tintas, etc. (não deiam resíduos) Motores, geradores (linha elétrica viva) Gases e metais piróforos Gás carbônico Espuma Água em jato Água em neblina Freon 1301 Hallon 1301 Sim (*) Sim (*) Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não Sim (**) Sim Sim Sim Agente etintor Bicarbonato de sódio Método de etinção Abafamento CO Abafamento Origem da pressão Cilindro de gás Compressão do CO Operação gatilho gatilho ( * ) no princípio e pequenos incêndios ( * ) eige um estudo prévio Sim Não Não Sim (**) Sim Não Não Não Não Sim Bolhas com gás inerte HO HO Freon Hallon Resfriamento Resfriamento Abafamento Inibe a reação de abafamento abafamento combustão Reação epansiva Cilindro de gás Ar comprimido Compressão do gás Inversão do gatilho automático automático etintor 5

6 ESQUEMA GENÉRICO DA INSTALAÇÃO DE COMBATE DE INCÊNDIO POR HIDRANTE, SOB-COMANDO. Reserva técnica de incêndio Registros de gaveta Limpeza/etravasor Válvula de retenção Coluna de distribuição Coluna de incêndio Caia de incêndio com Hidrante de parede Caia de passeio com Hidrante de recalque ou de passeio muro 6

7 TIPOS DE PREVENÇÃO E COMBATE AO INCÊNDIO O conceito de prevenção é mais amplo que a simples idéia do combate. O combate é de fato uma reação após a ocorrência do incêndio. A prevenção parte do princípio de que se deve evitar o início do fogo e evitar a sua propagação. Assim a prevenção se faz desde a concepção arquitetônica e pode ser assim dividida: 1 PROTEÇÃO DE CONCEPÇÃO a - portas corta-fogo, paredes e platibandas (abas) de segurança. b - pisos, tetos e paredes incombustíveis c - vidros resistentes no mínimo 60 min ao fogo. d - afastamento entre edifícios e - compartimentação de áreas f - isolamento vertical MEIOS DE FUGA a - escada de segurança b - iluminação de emergência c - elevador de segurança 3 MEIOS DE COMBATE DE INCÊNDIO a - etintores manuais e sobre rodas b - instalações fias: automáticas, sob-comando: - chuveiros - hidrantes - hallon, freon - nebulizadores 4 MEIOS DE ALERTA a - detectores de fumaça b -detectores de temperatura c - alarmes contra incêndio FLUXOGRAMA PARA ANALISAR OU PROJETAR A PREVENÇÃO DE INCÊNDIO DE UMA EDIFICAÇÃO O fluograma a seguir tem a pretensão de auiliar o projetista ou quem analisar um projeto de prevenção de incêndio. A norma do CBSC é de fato muito detalhada, sendo muito difícil projetar, sem tê-la à mão, para consultas. Em uma visão mais ampla e genérica da norma, percebe-se que em sua elaboração houve uma preocupação de estruturá-la em capítulos que de certa forma retratam a evolução natural do projeto. O fluograma apresentado pretende eplicitar esta relação dos passos do projeto com os capítulos da norma. 7

8 FLUXOGRAMA 1 Classificar a edificação pela NCBSC segundo a ocupação. CAPITULO II DA NCBSC Relacionar as características físicas da edificação: área por pavimento, área total, altura, aparelho técnico de queima, número de pavimentos, carga de fogo. Sem capítulo da NCBSC 3 Com 1 e, identificar as sistemas preventivos que serão eigidos ( sem detalhá-los) CAPITULO V DA NCBSC 4 Classificar a edificação quanto aos riscos de incêndio: LEVE, MÉDIO, ELEVADO CAPITULO IV DA NCBSC 5 Verificar os níveis de eigência e detalhes de cada sistema necessário CAPITULO V AO CAPITULO XVII DA NCBSC CARGA DE FOGO É um conceito ineistente na norma anterior, sendo uma das novidades, ainda não bem difundida, da norma atual. Sua função é auiliar na classificação das edificações quanto ao risco de incêndio e no estabelecimento dos sistemas preventivos necessários. Consiste em transformar, através do poder calorífico, todos os materiais combustíveis de uma edificação em seu equivalente de madeira, por metro quadrado de área edificada. TABELA DOS PODERES CALORÍFICOS DE ALGUNS MATERIAIS material PC (kcal/kg) material seco 8

9 1.Resíduos de comida(mistura) 334.Resíduos de frutas Resíduos de carne Papel Cartão revistas Papel jornal Papel (mistura) Papel cartão encerado Plásticos (mistura) polietileno Poliestireno Poliuretano PVC Têteis Borracha Couro Resíduos de jardim Madeira(verde) madeiras duras Madeira (mistura) vidro e mineral 48 (tabela cedida pelo Departamento de Engenharia Ambiental e Sanitaria da UFSC) Eemplo: Calcular a carga de fogo em uma edificação com 700m materiais combustíveis: 00 Kg de madeira dura. 500 Kg de piso de borracha 100 Kg de algodão 00 Kg de papel 70 Kg de plásticos onde eistem os seguintes SOLUÇÃO: 1 O calor gerado pela combustão destes materais será: 00 Kg de madeira dura 4641 kcal/kg kcal 500 Kg de piso de borracha 613 kcal/kg kcal 100 Kg de algodão 4913 kcal/kg kcal 00 Kg de papel 406 kcal/kg kcal 70 Kg de plásticos 7995 kcal/kg kcal TOTAL kcal O equivalente em madeira será: Kcal / 460 kcal/kg 173 kg de madeira 3 A carga de fogo será: 9

10 Q 173 kg de madeira/ 700 m Q 1,8Kg de madeira por metro de área edificada. Q 1,8Kg/m Eemplo: Fazer o projeto preventivo de incêndio para o seguinte prédio. Seguindo a fluograma apresentado, teremos: 1 Classificação segundo a ocupação: OCUPAÇÃO ESCOLAR As princippais características da edificação: 10

11 - Área por pavimento 470 m 11

12 - Área total 1908 m - Altura 13,00 m - Aparelho técnico de queima fogão - Número de pavimentos 4 - Carga de fogo cálculo dispensável. 3 Os sistemas necessários são: ( ART. 0 da NCBSC) - Sistema preventivo por etintores - Sistema hidráulico preventivo - Gás centralizado - Saídas de emergência - Pára-raios - Sistema de alarme - Sinalização de abandono - Iluminação de emergência. 4 Classificação segundo o risco de incêndio: RISCO LEVE ( Capítulo IV da NCBSC) 5 Níveis de eigência de cada sistema: 5.1.EXTINTORES: Capacidade Etintora CE Agente etintor Espuma Água Gás carbônico Pó-químico-seco Quantidade mínima, para constituir uma CE. 10 l 10 l 4 Kg 4 Kg Cada capacidade etintora protege uma área mínima segundo o grau de risco: Risco leve 500m Risco médio 50 m Risco elevado 50 m Caminhamento máimo do operador, percurso a ser percorrido do etintor até o foco de incêndio: Risco leve 0 m Risco médio 15 m Risco elevado 10 m ART. 39 da NCBSC - Em edificações com mais de um pavimento são necessárias no mínimo CE por pavimento. Portanto, no eemplo proposto poderíamos usar dois etintores de gás carbônico de 4 kg por pavimento. ( no comércio eistem etintores de gás carbônico de 4 kg e 6 kg ). 1

13 5.. SISTEMA POR HIDRANTES ESQUEMA GERAL DO SISTEMA DE COMBATE POR HIDRANTES SOB COMANDO 13

14 Eigências do sistema: Classe de Risco Diam. do esguicho Altura do piso Pressão dinâmica Mangueira Diam. Comprimento mm m mm m mca leve ,0-1,5 4 Médio ,0-1,5 15 elevado ,0-1,5 45 RESERVA TÉCNICA DE INCÊNDIO - RTI A RTI deve garantir uma autonomia mínima de 30 minutos para o sistema: NO RISCO LEVE: calcular a vazão do hidrante mais favorável (maior pressão) e acrescentar minutos por hidrante ecedente a quatro. NO RISCO MÉDIO E ELEVADO: calcular a vazão do hidrante menos favorável (menor pressão), acrescentar minutos por hidrante ecedente a quatro e considerar uso simultâneio de: Número de hidrantes instalados Número de hidrantes em funcionamento simultâneo 1 1 a 4 5 a 6 3 Mais que 6 4 Em qualquer caso a RTI será no mínimo 5000l Eemplificando: 1 Caso RTI H1 H H3 H4 Q1 Q Q3 Q4 NO CASO DE RISCO LEVE: Calcular Q6 (vazão no H6) l/min Calcular a RTI: RTI Q6 (30min + 4min) RTI Q6 34min litros NO CASO DE RISCO MÉDIO / ELEVADO: Calcular Q1, Q e Q3 (vazões no H1, H e H3) l/min Calcular RTI: RTI (Q1 + Q + Q3) 34min H5 Q5 A velocidade deverá ser no máimo de 5 m/s H6 Q6 14

15 Caso: Neste caso todos os hidrantes estão na mesma cota, logo H1 tem maior pressão e H7 tem a menor pressão devido à perda de carga, então: NO RISCO LEVE: Calcular Q1 e RTI Q1 36 min. litros RTI NO RISCO MÉDIO / ELEVADO: Calcular Q7, Q6, Q5 e Q4 RTI (Q7 + Q6 + Q5 + Q4) 36 min litros H1 H H3 H4 H5 H6 H7 Q1 Q Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 A vazão deverá ser calculada na boca do requinte pela fórmula geral para orifícios pequenos: Q C d S gh Onde: Q vazão na boca do requinte (m 3 /seg) Cd coeficiente de descarga 0,98 (ART 67 da NCBSC) S área do bocal (m ) g aceleração da gravidade (m/s ) H pressão dinâmica mínima na boca do requinte (mca) Fazendo a substituição dos valores conhecidos, chega-se à fórmula: Q 0,046 d Onde: Q vazão (l/min) H pressão dinâmica mínima (mca) d diâmetro do requinte (mm) A perda de carga unitária (J) é calculada pela fórmula de Hazen Williams: 1,85 10,641 Q J 1,85 4, 87 C D H Onde: J perda de carga unitária (m/m) Q vazão (m 3 /seg) C coeficiente de rugosidade - na tubulação C 10 (ART 68 NCBSC) na mangueira C 140 (ART 68 NCBSC) D Diâmetro da tubulação ou mangueira ( m) Aplicando estas condições no eemplo proposto, teremos: Diâmentro da coluna de incêndio 63mm (mínima admissível - ART 48) Diâmetro da mangeuira 38 mm Diâmetro do esguicho 13 mm Hidrantes por pavimento 1 (com 30m de mangueira atinge-se todos os pontos). 15

16 Teremos então o seguinte: Em planta: Em corte: CÁLCULO DA VAZÃO NO HIDRANTE MAIS DESFAVORÁVEL: Q 0,046 A Sendo: HA 4mca d 13mm Q A 0,046 d 13 HA 4 69,15 l / min 16

17 CÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO A ( PA) PA HA + h man + h tub h man perda de carga na mangueira h tub perda de carga no tubo 0,5 m Registro angular com redução Coluna Tê com saída lateral redução Perda de carga no tubo: Dados: D 63mm QA 0,001155m 3 /s l 0,5m Cálculo da perda de carga unitária no tubo: 1,85 1,85,641 Q A 10,641 0, J 10 J tub 1,85 4,87 1,85 4,87 tub 0, 0039 C D 10 0,063 Comprimentos equivalentes: Tê de 63mm saída alteral 3,43 Registro angular 10,00 Redução 0,60 14,03 Comprimento total 14,03 + 0,5 14,53m Perda de carga no tubo h tub 14,53 0,0039 0,056m Perda de carga na mangueira: Dados: D 38mm QA 0,001155m 3 /s C 140 l 30m Perda de carga unitária na mangueira: 1,85 10,641 Q 1,85 A 10,641 0, J 1,85 4,87 1,85 4,87 J man man 0, 0344 C D 140 0,038 Perda de carga na mangueira: h man 30 0,0344 1,03 m PA 4,0 + 1,03 + 0,056 5,088m m m m m 17

18 CÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO B (PB): Supondo que QB seja maior que QA, vamos adotar QB 85 l/min 0,00141 m 3 /s HB QB 0,046 d , J man 9399,38 0, , ,5mca J tub 1065,88 0, ,85 14,53 0,8mca PB 6,04 + 1,5 + 0,08 7,6mca ,60 6,04mca CÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO C (PC): Supondo que QC seja maior que QB, vamos adotar QC 100 l/min 0,00166 m 3 /s HC QC 0,046 d , J man 9399,38 0, ,85 30,03mca J tub 1065,88 0, ,85 14,53 0,11mca PC 8,36 +,03 + 0,11 10,50mca ,60 8,36mca CÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO D (PD): Supondo que QD seja maior que QC, vamos adotar QD 115 l/min 0,0019m 3 /s HD QD 0,046 d , J man 9399,38 0,0019 1,85 30,66mca J tub 1065,88 0,0019 1,85 14,53 0,15mca PD 11,06 +,66 + 0,15 13,87mca ,60 11,06mca RECÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO C PELA COLUNA: QD 115 l/min 0,0019m 3 /s Comprimento do tubo 4m Comprimento equivalente: Tê passagem direta 0,41 Comprimento total 4,41 J tub 1065,88 0,0019 1,85 4,41 0,044mca PC 13, ,044 9,91mca Como 9,91< 10,50, precisamos aumentar PD, logo QD deve ser maior que a adotada. Cálculo da PD, supondo que QD 118 l/min 0,00196m 3 /s. HD ,60 11,64 mca J man 9399,38 0, ,85 30,76mca J tub 1065,88 0, ,85 14,53 0,15mca PD 11,64 +,76 + 0,15 14,55mca 18

19 RECALCULO DA PRESSÃO NO PONTO C PELA COLUNA: J tub 1065,88 0, ,85 4,41 0,05mca PC 14, ,05 10,6mca RECÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO B: D 63 mm QC 100 l/min 0,00166 m 3 /s J tub 1065,88 0, ,85 3,41 0,06mca PB 10, ,06 7,7mca Como 7,7 7,7 não é preciso modificar QC. RECÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO A PELA COLUNA: D 63mm QB 85 l/min 0,00141 m 3 /s J tub 1065,88 0, ,85 3,41 0,0mca PA 7, ,0 4,64mca Como 4,64 < 5,088, logo QB deverá ser maior. Cálculo do PB, supondo que QB 87 l/min 0,0014m 3 /s. HB ,60 6,33mca J man 9399,38 0,0014 1, ,48mca J tub 1065,88 0,0014 1,85 14,53 0,08mca PB 6,33 + 1,48 + 0,08 7,89mca RECÁLCLO DA PRESSÃO NO PONTO A PELA COLUNA: J tub 1065,88 0,0014 1,85 3,41 0,0mca PA 7, ,0 4,91mca. CÁLCULO DA RESERVA TÉCNICA DE INCÊNDIO - RTI RTI 30min QD litros Como 3540 < 5000, adotamos RTI 5000litros, que é o mínimo necessário. RTI 5000litros CÁLCULO DA ALTURA, (X), DO RESERVATÓRIOS SUPERIOR Dados: D 63mm Comprimentos equivalentes: Entrada normal 0,9m Registro de gaveta 0,4m Joelho,35m Tê saída lateral 3,43m Válvula de retenção 8,1m Joelho,35m Joelho,35m Total 19,88m Comprimento total X ,88 X + 40,88 19

20 PA X - H AR H AR perda de carga entre os pontos A e R. 1,85 1,85 10,641 Q 10,641 0,00115 A J AR 1,85 4,87 1,85 4, 87 C D 10 0,063 0,0039 J AR 0,0039m/m H AR J AR ( X + 40,88 ) H AR 0,0039X + 0, ,88 H AR 0,0039X + 0,16 PA X - (0,0039X + 0,16) 5,088 0,9961X - 0,16 0,9961X 5,48 X 5,7m QUESTÃO PROPOSTA: Refazer os cálculos hidráulicos, supondo que a edificação proposta tivesse risco de incêndio MÉDIO. Para refazer estes cálculos teríamos que introduzir as seguintes modificações na solução anterior: a) Para calcular QA, teríamos que usar HA 15mca e o diâmetro do esguicho 5mm. b) Calcularíamos PB, PC e faríamos o recálculo pela coluna, com as devidas correções de QB e QC. ( não seria necesário calcular PD e QD). c) A reserva técnica de incêndio seria: RTI QA + QB 30min ( considerando hidrantes em uso simultâneo) C ( Q + Q ) 1,85 10,641 J A B AR 1,85 4, 87 D d) No cálculo de X teríamos que usar Q QA + QB, então: 0

21 Para determinação da altura do reservatório, pode-se utilizar um método simplificado, conforme mostra o eemplo: Eemplo: Calcular a altura do reservatório superior, supondo 3 hidrantes em uso simultâneo, com três alternativas: tubo com diâmetro de 63mm, 75mm e 100mm. CALCULO DA VAZÃO NO HIDRANTE MAIS DESFAVORÁVEL: (IDÊNTICO AO EXEMPLO ANTERIOR) Q A 0,046 d HA Sendo: HA 4mca d 13mm Q A 0, ,15 l / min 1

22 CÁLCULO DA PRESSÃO NO PONTO A ( PA) PA HA + h man + h tub h tub 14,53 0,0039 0,056m h man 30 0,0344 1,03 m PA 4,0 + 1,03 + 0,056 5,088m A simplificação consiste em calcular a vazão dos demais hidrantes usando a pressão estática no lugar da pressão dinâmica. Isto dará vazões maiores, portanto a favor da segurança. Teremos então: Q 0, B 3 QB 91,5 l/min 0,0015 m 3 /s Q 0, C QC 109,34 l/min 0,0018m 3 /s 3 Q TOTAL QA + QB + QC 69, , ,34 69,99 l/min 0,0045m 3 /s Comprimentos equivalentes no trecho A-R Peça 63mm 75mm 100mm Entrada normal 0,9 1,1 1,6 Registro de gaveta 0,4 0,5 0,7 Joelho,35.8 3,76 Tê saída lateral 3,43 4,11 5,49 Válvula de retenção 8,1 9,7 1.9 Joelho,35 4,11 5,49 Joelho,35 4,11 5,49 Redução ****** 0,9 0,9 Redução ****** ****** 1,1 TOTAL 19,88 7,35 37,84 Comprimento Total 40,88 48,35 58,84 CÁLCULO DA PERDA DE CARGA UNITÁRIA NO TRECHO A-R 1,85 10,641 Q 1,85 total 10,641 0,0045 J AR 1,85 4,67 1,85 4, 87 C D D (m) J A-R (m/m) 0,63 0,48 0,075 0,01 0,10 0, D ver tabela

23 CÁLCULO DE X PARA D 63mm PA X - h A-R h A-R J AR (X + 40,88) PA X - (0,048X + 0,048 40,88) 5,08 X - 0,048X - 1,96 X 7,04 / 0,95 X 7,39m CÁLCULO DE X PARA D 75mm PA X - h A-R h A-R J AR (X + 48,35) PA X - (0,01X + 0,01 48,35) 5,08 X - 0,01X - 1,01 X 6,09 / 0,979 X 6,m CÁLCULO DE X PARA D 100mm PA X - h A-R h A-R J AR (X + 58,84) PA X - (0,005X + 0,005 58,84) 5,08 X - 0,005X - 0,9 X 5,37 / 0,995 X 5,39m BIBLIOGRAFIA MACINTYRE, Archibald Joseph. Manual de instalações hidráulicas e sanitárias. Ed. Guanabara CREDER, hélio. Instalações hidráulicas e sanitárias. Ed. Livros Técnicos e Científicos BORGES, Ruth Silveira e Wellington Luiz. Manual de instalações prediais hidráulicosanitárias e de gás. Ed. Pini ed. Normas de segurança contra incêndios do CBSC (Corpo de Bombeiros de Santa Catarina) Decreto n 4909 de , publicado no Diário Oficial n 1504 de NBR Instalações hidráulicas contra incêndio, sob comando, por hidrantes e mangotinhos da ABNT. 3

24 A N E X O S 4

25 PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS ( Gráfico da Grane Co.) 5

26 Perdas de carga localizadas: comprimentos equivalentes em metros de canalização de aço galvanizado, coneões de ferro maleável classe 10 6

27 Comprimentos equivalentes em metros para bocais e válvulas 7

28 Perdas de carga localizadas: comprimentos equivalentes em metros de canalização de PVC rígido ou cobre. 8

29 9

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