Uso da árvore de acontecimentos para a quantificação do risco de incêndio
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- Suzana Malheiro Castelhano
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1 Uso da árvore de acontecimentos para a quantificação do risco de incêndio
2 Árvore de acontecimentos (Cenário) P1 A1 P2 1-P2 A3 A4 P4 A7 1-P4 A8 P5 A9 C1 C2 C3 Sub-cenário 1 Sub-cenário 2 Sub-cenário 3 1-P5 A10 C4 Sub-cenário 4 A0 1-P1 A2 P3 1-P3 A5 A6 P6 A11 1-P6 A12 P7 A13 C5 C6 C7 Sub-cenário 5 Sub-cenário 6 Sub-cenário 7 1-P7 A14 C8 Sub-cenário 8 A Acontecimento P Probabilidade C Consequência
3 Definições Sub-cenário de incêndio Cadeia de acontecimentos consecutivos que caracterizam um incêndio provável, ao qual está associado um determinado nível de danos. Cenário de incêndio Conjunto de todos os sub-cenários de incêndio com origem num mesmo acontecimento inicial.
4 Risco de um sub-cenário de incêndio Produto das probabilidades de ocorrência da sucessão de acontecimentos que caracterizam o sub-cenário pelas respectivas consequências, expressas em termos dos danos resultantes desse subcenário (por ex: nº de mortos, extensão de danos materiais, período de interrupção de funções) P2 Definições A3 P4 A7 C1 Sub-cenário 1 P1 A1 R1 = P1. P2. P4. C1 A0 Risco médio de um cenário de incêndio Somatório dos riscos associados a todos os sub-cenários de incêndio.
5 Exemplo de aplicação: Espaço comercial não compartimentado destinado ao comércio de vestuário e artigos de desporto que não dispõe de sistemas automáticos de detecção ou de extinção de incêndio 10,0 m 25,0 m 4,5 m 3,0 m 2,0 m 3,0 m 2,0 m Objectivo: Minimizar os danos materiais em caso de incêndio
6 Alternativas Alternativa 0 Situação existente Alternativa 1 Instalação de um sistema de detecção automática com ligação directa aos bombeiros da zona. Alternativa 2 - Instalação de um sistema de extinção automática com ligação directa aos bombeiros da zona. Acontecimento inicial: Eclosão de um incêndio no interior do estabelecimento comercial
7 Sequência de acontecimentos para a alternativa 0: Eclosão de um incêndio De dia ou à noite? Detectado por pessoas? Controlado pelos empregados? Controlado pelos bombeiros? Sequência de acontecimentos para a alternativa 1: Eclosão de um incêndio De dia ou à noite? Detectado automáticamente? Detectado por pessoas? Controlado pelos empregados? Controlado pelos bombeiros? Sequência de acontecimentos para a alternativa 2: Eclosão de um incêndio De dia ou à noite? Detectado por pessoas? Controlado pelos empregados? Controlado pela rede Sprinkler? Controlado pelos bombeiros?
8 Probabilidade de eclosão de um incêndio num espaço ocupado por pessoas 0,7 durante o dia, 0,3 durante a noite Probabilidade de um incêndio ser detectado atempadamente pelas pessoas durante o dia 0,5 Probabilidade de um incêndio ser controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas durante o dia 0,6 (pressupõe a existência de equipamento de primeira intervenção e treino). Probabilidade de um incêndio ser controlado pelos bombeiros após detecção atempada por pessoas durante o dia 0,8 Probabilidade de um incêndio ser controlado pelos bombeiros após detecção tardia por pessoas durante o dia 0,6 Probabilidade de um incêndio ser controlado pelos bombeiros após detecção muito tardia por pessoas durante a noite 0,05 Probabilidade de um incêndio ser detectado por um sistema de detecção automática 0,9 Probabilidade de um incêndio ser controlado por uma instalação sprinkler 0,92 Consultar: British Standard BS 7974: PD7 (2003): Application of fire safety engineering principles to the design of buildings: Probabilistic risk assessment.
9 Alternativa 0 Probabilidade Sub-cenário Sim 0,60 0,21 1 Sim 0,50 Controlado pelo pessoal? Sim 0,80 0,112 2 Dia 0,70 Detectado por pessoas? Não 0,40 Controlado pelos bombeiros? Não 0,20 0,028 3 Eclosão de um incêndio De dia ou de noite? Não 0,50 Sim 0,60 Controlado pelos bombeiros? 0,21 4 Não 0,40 0,14 5 Sim 0,05 0,015 6 Noite 0,30 Controlado pelos bombeiros? Não 0,95 0,
10 Alternativa 1 Probabilidade Sub-cenário Sim 0,60 0,378 1 Sim 0,90 Controlado pelo pessoal? Sim 0,80 0, Não 0,40 Controlado pelos bombeiros? Dia 0,70 Detectado Não 0,20 0, automaticamente? Sim 0,60 0,021 4 Sim 0,50 Controlado pelo pessoal? Sim 0,80 0, Não 0,40 Controlado pelos bombeiros? Não 0,20 0, Eclosão de um incêndio De dia ou de noite? Não 0,10 Detectado por pessoas? Sim 0,60 0,021 7 Não 0,50 Controlado pelos bombeiros? Não 0,40 0,014 8 Sim 0,80 0,216 9 Sim 0,90 Controlado pelos bombeiros? Não 0,20 0, Noite 0,30 Detectado automaticamente? Sim 0,05 0, Não 0,10 Controlado pelos bombeiros? Não 0,95 0,
11 Alternativa 2 Probabilidade Sub-cenário Sim 0,60 0,21 1 Sim 0,50 Controlado pelo pessoal? Sim 0,92 0, Não 0,40 Controlado pelos sprinklers? Sim 0,80 0, Dia 0,70 Detectado por pessoas? Não 0,08 Controlado pelos bombeiros? Não 0,20 0, Sim 0,92 0,322 5 Não 0,50 Controlado pelos sprinklers? Eclosão de um incêndio De dia ou de noite? Sim 0,60 0, Não 0,08 Controlado pelos bombeiros? Não 0,40 0, Sim 0,92 0,276 8 Noite 0,30 Controlado pelos sprinklers? Sim 0,05 0, Não 0,08 Controlado pelos bombeiros? Não 0,95 0,
12 Quantificação de consequências - danos Abordagem A 1. O pessoal controla o incêndio a área ardida não ultrapassa 2 m Os sprinklers controlam o incêndio a área ardida não ultrapassa 5% da área do piso (12,5 m 2 ). 3. Os bombeiros controlam o incêndio a área ardida não ultrapassa 50% da área do piso (125 m 2 ). Abordagem B Utilização de um programa de simulação do incêndio (CFAST) para quantificar: O tempo de reacção dos detectores (48 s) O tempo de reacção dos sprinklers (152 s) O tempo decorrido até à inflamação generalizada (414 s)
13 RHR (MW) Incêndio controlado pela carga de incêndio RHR = Q f / τ F Incêndio controlado pela ventilação RHR = 3,42 0,036η ( 1 e ) A h W D W a / 0,70 Q f Q f t fi, end = RHR dt = 0 A f q f Combustão generalizada θ 500 º C RHR 25 kw / m g Fase de crescimento RHR = t t α 2 Fase de pleno desenvolvimento 2 Fase de arrefecimento t fi,end t (s) Consultar: ARBED; Competitive Steel Buildings through Natural Fire Safety Concept, March 1999
14 RHR = min [ Q / ; 3,42 ( 1 e ) A h W D ] 0,036η τ f f W a / RHR taxa de libertação de calor (MW) Q f carga de incêndio (=A f.q f ) (MJ) τ F - duração da combustão livre (suposta de 1200 s) A W soma das áreas das aberturas em todas as paredes (m 2 ) h a média das alturas de todas as aberturas nas paredes (h a = SA Wi h i / A W ) (m) W largura das paredes com aberturas (m) D comprimento do compartimento de incêndio η Incêndio controlado pelo combustível = A T ( 1/ 2 A h ) / W a (m -1/2 ) A T área total menos a área das aberturas (m 2 ) Incêndio controlado pela ventilação
15 Taxas de libertação de calor RHR na fase de crescimento Taxa de crescimento de incêndio Lenta Média Rápida Ultrarápida RHR Materiais típicos equivalentes = t t Pequena quantidade de materiais combustíveis armazenados de modo não uniforme α 2 [ MW ] t α (s) Tempo para RHR = 1 MW 600 Algodão/ poliester Colchões de molas 300 Sacos de correio cheios, espuma de plástico, paletes de madeira empilhadas Álcool metílico, reservatórios de combustíveis líquidos, mobília acolchoada Ex. de ocupação Transporte (espaço público) Galeria de arte (quadros) Habitação, hotel (quarto, recepção), quarto de hospital, escritório, sala de aula Biblioteca, centro comercial, teatro, cinema Instalação química, armazém
16 Quantificação directa da carga de incêndio Q f = ( ψ i mi H ui M i ) i M i Massa do material i (kg) H ui Poder calorífico do material i (MJ) m i factor que descreve a eficiência da combustão do material i ψ i - factor de protecção para o material i
17 Quantificação da carga de incêndio com base em valores estatísticos Q f = A f q f Valor característico da Uso densidade de carga de incêndio q k,f (MJ/m 2 ) (quantilho 80%) Habitação 948 Hospitais 280 Hoteis (quartos) 377 Bibliotecas 1824 Escritórios (standard) 511 Escolas 347 Centros comerciais 730 Teatros (cinemas) 365 Transportes (espaços públicos) 122 Consultar: CEN, Eurocode 1: Actions on structures Part 1-2: General actions Actions on structures exposed to fire, pren , final draft, April 2002.
18 Taxas de libertação de calor RHR f por unidade de área em planta Incêndios controlados pela carga de incêndio fi f RHR f (MW/m 2 ) Paletes de madeira empilhadas h = 0,5 m 1,250 Paletes de madeira empilhadas h = 3,0 m 6,000 Garrafas de plástico em caixas de cartão h = 4,6 m 4,320 Placas isolantes em poliestireno, espuma rígida h = 4,3 m 2,900 Biblioteca, Teatro, Cinema, Venda a retalho 0,500 Habitação, Hospital (quarto), Hotel (quarto), Escritórios, Sala de 0,250 aula, Centro comercial, Transportes (espaço público)
19 Quantificação da área ardida RHR = t ( kw ) RHR f = 500 kw / m 2 t tempo (s) A = fi RHR RHR f Área danificada (m2) Tempo (min)
20 Abordagem B (quantificação de tempos) Incêndio controlado pelo pessoal do estabelecimento após detecção atempada por pessoas: 2 min para a detecção + 2 min para actuação = 240 s Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção atempada por pessoas: 2 min para a detecção e transmissão do alerta + 5 min para deslocação + 3 min para actuação = 600 s Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção tardia por pessoas: 7 min para a detecção e transmissão do alerta + 5 min para deslocação + 3 min para actuação = 900 s
21 Abordagem B (quantificação de tempos) Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção muito tardia por pessoas: 22 min para a detecção e transmissão do alerta + 5 min para deslocação + 3 min para actuação = 1800 s Incêndio controlado pelo pessoal do estabelecimento após detecção automática: tempo de detecção + 2 min para actuação = 168 s Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção automática: tempo de detecção + 5 min para deslocação + 3 min para actuação = 528 s
22 Abordagem B (quantificação de tempos) Incêndio controlado pelos sprinklers: tempo de reacção dos sprinklers = 152 s Incêndio controlado pelos bombeiros após falha dos sprinklers: tempo de reacção dos sprinklers + 5 min para deslocação + 3 min para actuação = 632 s
23 Abordagem B (quantificação de danos) Acontecimento Área ardida (m 2 ) Incêndio controlado pelos sprinklers 8 Incêndio controlado pelo pessoal do estabelecimento após detecção automática. 10 Incêndio controlado pelo pessoal do estabelecimento após detecção atempada por pessoas. 21 Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção automática. 99 Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção atempada por pessoas. 128 Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção tardia por pessoas. 250 Incêndio controlado pelos bombeiros após detecção muito tardia por pessoas. 250
24 Alternativa 0 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 2 Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas detecção atempada por pessoas 0,21 2 0, Danos totais 0, detecção tardia por pessoas 0, Danos totais 0, detecção muito tardia por pessoas 0, Danos totais 0,
25 Alternativa 0 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 2 Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas detecção atempada por pessoas 0, , Danos totais 0, detecção tardia por pessoas 0, Danos totais 0, detecção muito tardia por pessoas 0, Danos totais 0,
26 Alternativa 1 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 2 Controlado pelo pessoal após detecção automática detecção automática 0, , Danos totais 0, Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas detecção atempada por pessoas 0, , Danos totais 0, detecção tardia por pessoas 0, Danos totais 0, detecção automática 0, Danos totais 0, detecção muito tardia por pessoas 0, Danos totais 0,
27 Alternativa 1 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 2 Controlado pelo pessoal após detecção automática detecção automática 0, , Danos totais 0, Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas detecção atempada por pessoas 0, , Danos totais 0, detecção tardia por pessoas 0, Danos totais 0, detecção automática 0, Danos totais 0, detecção muito tardia por pessoas 0, Danos totais 0,
28 Alternativa 2 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0, Controlado pelos sprinklers 0, ,5 3 detecção atempada por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0, Controlado pelos sprinklers 0,322 12,5 6 detecção tardia por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0, Controlado pelos sprinklers 0,276 12,5 9 detecção muito tardia por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0,
29 Alternativa 2 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Danos (m2) 1 Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0, Controlado pelos sprinklers 0, detecção atempada por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0, Controlado pelos sprinklers 0, detecção tardia por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0, Controlado pelos sprinklers 0, detecção muito tardia por pessoas e falha dos sprinklers 0, Danos totais 0,
30 Alternativa 0 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 3 Danos totais 0, ,0 5 Danos totais 0, ,0 6 detecção muito tardia por pessoas 0, ,8 7 Danos totais 0,285 0, , detecção tardia por pessoas detecção atempada por pessoas Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0,21 0, ,3 0,112 0, ,0 0, ,4 Risco médio 157,7
31 Alternativa 0 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 3 Danos totais 0, ,0 5 Danos totais 0, ,0 6 detecção muito tardia por pessoas 0, ,8 7 Danos totais 0,285 0, , detecção tardia por pessoas detecção atempada por pessoas Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0,21 0, ,5 0,112 0, ,3 0, ,3 Risco médio 196,1
32 Alternativa 1 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 3 Danos totais 0, ,6 6 Danos totais 0, ,7 8 Danos totais 0, ,5 10 Danos totais 0, ,5 11 detecção muito tardia por pessoas 0, ,4 12 Danos totais 0,0285 0, , detecção tardia por pessoas detecção atempada por pessoas detecção automática detecção automática Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas Controlado pelo pessoal após detecção automática 0,021 0, ,6 0,0112 0, ,4 0, ,2 0,216 0, ,0 0,021 0, ,0 0, ,8 Risco médio 94,8
33 Alternativa 1 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 3 Danos totais 0, ,6 6 Danos totais 0, ,7 8 Danos totais 0, ,5 10 Danos totais 0, ,5 11 detecção muito tardia por pessoas 0, ,4 12 Danos totais 0,0285 0, , detecção tardia por pessoas detecção atempada por pessoas detecção automática detecção automática Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas Controlado pelo pessoal após detecção automática 0,021 0, ,3 0,0112 0, ,4 0, ,0 0,216 0, ,4 0,021 0, ,4 0, ,8 Risco médio 90,1
34 Alternativa 2 - Abordagem A Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 4 Danos totais 0, ,6 7 Danos totais 0, ,8 10 Danos totais 0,0228 0, ,7 3 detecção atempada por pessoas e falha dos sprinklers 0, ,1 6 detecção tardia por pessoas e falha dos sprinklers 0, ,1 9 detecção muito tardia por pessoas e falha dos 0,0012 0, ,2 sprinklers 2 Controlado pelos sprinklers 0, ,5 1,6 5 Controlado pelos sprinklers 0,322 12,5 4,0 8 Controlado pelos sprinklers 0,276 0,79 12,5 3,5 1 Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0, ,4 Risco médio 21,9
35 Alternativa 2 - Abordagem B Sub-cenário Estado Probabilidade Prob. Cum. Danos (m 2 ) Risco (m 2 ) 4 Danos totais 0, ,6 7 Danos totais 0, ,8 10 Danos totais 0, , detecção tardia por pessoas e falha dos sprinklers detecção muito tardia por pessoas e falha dos sprinklers detecção atempada por pessoas e falha dos sprinklers Controlado pelo pessoal após detecção atempada por pessoas 0, ,2 0,0012 0, ,3 0, , ,1 0,21 0, ,3 2 Controlado pelos sprinklers 0, ,1 5 Controlado pelos sprinklers 0, ,6 8 Controlado pelos sprinklers 0, ,3 Risco médio 25,0
36 Abordagem A Abordagem B Risco médio de danos Alternativa m 2 Alternativa 1 95 m 2 Alternativa 2 22 m 2 Probabilidades de danos totais Alternativa 0 46,8 % Alternativa 1 15,1 % Alternativa 2 3,6 % Risco médio de danos Alternativa m 2 Alternativa 1 90 m 2 Alternativa 2 25 m 2 Probabilidades de danos totais Alternativa 0 67,8 % Alternativa 1 17,2 % Alternativa 2 5,4 % Probabilidades de danos não superiores a 20 m 2 Alternativa 0 21 % Alternativa 1 39,9 % Alternativa 2 93,7 %
37 Abordagem A Perfis de risco 1,2 Probabilidade cumulativa 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Alternativa 0 Alternativa 1 Alternativa Área ardida (m2)
38 Abordagem B Perfis de risco 1,2 Probabilidade cumulativa 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Alternativa 0 Alternativa 1 Alternativa Área ardida (m2)
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