ENQUALAB-2008 Congresso da Qualidade em Metrologia Rede Metrológica do Estado de São Paulo REMESP 09 a 12 de junho de 2008, São Paulo, Brasil DETECTORES AUTOMÁTICOS DE FUMAÇA ENSAIO DE SENSIBILIDADE Alex Paulo 1, Fernando Azevedo 2, Luiz Boschetti 3, Marcel M. Borges 4, Sidney de Barros 5, Douglas Barreto 6, André Luiz Gonçalves Scabbia 7 RESUMO Os sistemas prediais de combate a incêndio nem sempre são tratados como prioritários no contexto da construção civil e muitas vezes, só lembrados na época do habite-se, durante a aprovação dos projetos na Prefeitura ou nos Corpos de Bombeiros dos Estados. Um dos componentes deste sistema é o detector automático de fumaça. O presente trabalho aborda o ensaio de sensibilidade dos detectores iônicos e as suas características e padrões a serem seguidos de acordo com os critérios especificados na NBR 11836:1992, por meio de um estudo comparativo entre detectores usados e após limpeza, analisandose a sensibilidade à fumaça e mais alguns parâmetros inerentes ao ensaio. Palavras chave: Detectores iônicos, Ensaio de sensibilidade, NBR 11836:1992 1. INTRODUÇÃO O sistema de detecção e alarme de incêndio é regido, no Estado de São Paulo, pela Instrução Técnica N 19/2004 Sistemas de Detecção e Alarmes de Incêndio do Corpo de Bombeiros da Polícia Militar do Estado de São Paulo (CBPMESP). As edificações onde se exigem estes sistemas estão descritas no Decreto Estadual N 46.076/01. A Instrução Técnica N IT19 estabelece os requisitos mínimos para o dimensionamento dos sistemas de detecção e alarme de incêndio, compatibilizando às prescritas da NBR 9441/98 Execução de Sistemas de Detecção e Alarme de Incêndio, visando à segurança e proteção de uma edificação. O sistema é composto por uma central de alarme e pelos diversos dispositivos de monitoração; sensores e detectores; aviso acionadores manuais; e sinalização visual e sonoro. Os detectores, Figura 1, são de fundamental importância para se avaliar um risco real de incêndio desde que selecionados adequadamente, tendo em vista os tipos de materiais combustíveis do ambiente em que estão instalados. Figura 1 Detector de Fumaça O detector iônico é um dispositivo que é acionado pela presença de fumaça, visível ou não. Com base no princípio da câmara de ionização, o dispositivo possui duas câmaras, uma de referência e outra de análise. Em uma das câmaras tem um elemento que ioniza as partículas de oxigênio e nitrogênio presentes no ar, permitindo um fluxo de corrente elétrica entre as câmaras em condições normais de utilização. Quando a fumaça ou outros gases entram em contato com o ar no interior da câmara, as partículas ionizadas são neutralizadas, interrompendo ou diminuindo o fluxo de corrente entre as câmaras. Esta variação é detectada pelo sensor, que aciona a sirene. Todo detector de fumaça deve conter dados relativos ao fabricante, modelo e aplicabilidade, parâmetros e características do detector, valores nominais máximos e mínimos, sensibilidade nominal, posicionamento previsto, instruções de funcionamento e parâmetros ambientais (temperatura de uso, velocidade do ar e umidade relativa). Para que um detector seja produzido e colocado à venda no mercado, deve ser previamente aprovado através de ensaios em laboratório, devendo atender todos os itens descritos em norma. (1) a (5) Alunos do Mestrado do IPT, (6) e (7) Docentes do Mestrado do IPT
2. OBJETIVO Este trabalho é uma análise comparativa de detectores iônicos, por meio de ensaios de sensibilidade de sensores após alguns anos de uso e o seu desvio em relação ao valor inicial, simulando a atuação através do Ensaio de Sensibilidade, de acordo com a NBR 11836:1992. A sensibilidade é o grau relativo de resposta de um detector. Um detector mais sensível é aquele que reage a presença de menores concentrações de fumaça e gases de combustão, enquanto um detector menos sensível precisa de maiores concentrações de fumaça para atuar. A Norma NBR 11836:1992 fixa as condições técnicas mínimas, os métodos de ensaios e os critérios de comportamento exigíveis aos detectores automáticos de fumaça do tipo pontual. A classificação dos detectores em cada um dos diferentes tipos de fogo visa fornecer informações técnicas relevantes aos usuários, para optar pelo tipo mais adequado às condições ambientais do local aonde serão instalados os dispositivos. 3. ENSAIO O ensaio de sensibilidade dos detectores iônicos preconizados na norma como tipo de fogo TF-7 (N- heptano), que é ignizado através de aplicação de chama ou centelha. O fogo TF-7 possui as seguintes características: Desenvolvimento de calor: Alto Movimentação ascendente do ar: Alto Fumaça: Não Espectro do aerossol: Predominantemente invisível Porção Visível de fumaça: Muito escura Definição do Ensaio Ensaio de Sensibilidade dos detectores sujos A sala de ensaio, Figura 2, deve possuir dimensões normatizadas: comprimento entre 9 e 11m, largura entre 6 e 8m e altura entre 3,8 e 4,2m, com sistema de exaustão e controle climático. As disposições dos detectores, instrumentos de medição e termopares seguem locais prédeterminados na sala de ensaio, conforme prescrito na norma (Figura 3). Figura 3 Sala de ensaios Para avaliação da sensibilidade dos detectores de fumaça foram ensaiados dispositivos usados com aproximadamente 15 anos de instalação, condição em que foram caracterizados como sujos ou impregnados. Em seguida, os ensaios foram repetidos com os mesmos dispositivos, porém após limpeza com água e sabão. Antes do início de cada ensaio, os detectores foram energizados em condições normais de funcionamento por no mínimo 15 minutos e em seguida, monitorado a sensibilidade de linha e corrente. 3.1 Ensaio de Bancada O ensaio de bancada, figura 4, visa verificar o correto funcionamento do detector iônico, por meio de um voltímetro. Após o teste, o detector é desmontado para limpeza, separando os seus componentes carcaça e sensor. Ensaio de Sensibilidade dos detectores após limpeza Coleta e Análise dos dados Apresentação e Análise dos resultados Figura 2 Etapas do trabalho Figura 4 - Ensaio
3.2 Limpeza A limpeza foi realizada de duas formas, a carcaça com água e sabão neutro e os sensores com ar comprimido. Figura 5 Detector antes e depois da limpeza 3.3 Sala de ensaio A sala de ensaio foi preparada e limpa, Figura 6, com a exaustão e coleta de amostra do ar para análise da qualidade. Os equipamentos de medição foram calibrados de acordo com os parâmetros iniciais do ensaio, especificados em norma, quais sejam: - Temperatura ambiente da sala (T): 23 + 5 C - Densidade de fumaça < 0,05 dbm O insumo é colocado em um recipiente com dimensões de 33cm x 33cm e 5cm de altura, para queima com uma mistura de n-heptano puro com 3% de tolueno em volume. A ignição é feita no interior da sala. O software responsável pelo controle dos parâmetros a serem adotados, é programado de acordo com o tipo de detector e fogo a ser utilizado. No estudo, foi selecionado TF-7 (nheptano) e definiu-se o tipo de curva adequado ao detector iônico. Para a combustão do n- heptano, preparou-se um a solução contendo 50 ml deste combustível, ignizando-o para dar início ao ensaio. O painel de controle numera os detectores montados nos suportes específicos e sinaliza em verde, os detectores em funcionamento. À medida que os detectores detectam a presença de fumaça, o painel de controle indica os detectores acionados, sinalizando em vermelho os detectores iônicos ativos, cujo alarme de incêndio foi acionado. Neste caso, o acompanhamento é realizado através de gráficos indicadores e parâmetros do momento de acionamento dos detectores em função do tempo de exposição à fumaça e ao início do ensaio. Quando todos os detectores forem acionados, os dados do ensaio são coletados para análise. A partir dos dados coletados pelos instrumentos de medição, são gerados gráficos, contendo as temperaturas dos termopares, densidade iônica e momento de acionamento dos detectores. 3.4 Análise dos resultados Figura 6 Detectores padrão, localizados no teto Durante a realização do ensaio, deve-se evitar a movimentação de ar no interior da sala, com portas, janelas e aberturas fechadas, de modo a não afetar o desenvolvimento normal da queima e movimentação da fumaça. Os detectores são classificados conforme o resultado do ensaio de sensibilidade, apresentando três classes assim definidas: Classe A: y = 1,5 (m/y)i = 0,18+/-25% Classe B: y = 3 (m/y)i = 0,18 +/-25% Classe C: y = 6 (m/y)i = 0,18 +/-25%
Com base nestes resultados, Figuras 7 e 8, observa-se que todos os detectores limpos foram classificados como A (sensibilidade conforme norma), apresentando desvio de 43%, dentro dos padrões aceitáveis conforme a NBR 11836:1992. Em relação aos dados obtidos no ensaio dos detectores sujos, o desvio equivale a 587%, cuja classificação variou entre classe A e C, mostrando a variabilidade em seu acionamento. Figura 7 Resultado do ensaio: Detectores Sujos
Figura 8 Resultado do ensaio: Detector limpo
4. CONCLUSÃO Tendo em vista a análise dos resultados, podese destacar a influência causada pelo tempo nos detectores de fumaça e a importância da manutenção preventiva dos sistemas de segurança contra incêndio. Assim, mesmo que algumas áreas contenham detectores instalados, não obrigatoriamente os mesmos permanecem com suas especificações originais, possibilitando a ocorrência de algumas surpresas desagradáveis em caso de real necessidade de acionamento. Sugere-se que haja um programa de avaliação sistemática em laboratório para se identificar as condições de limpeza e possível substituição dos detectores com vistas à garantir a segurança contra incêndio prevista com a instalação dos detectores. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT NBR 11836:1992: Detectores automáticos de fumaça para proteção contra incêndio. Rio de Janeiro, ABNT, 26p. 1992. ILHA, M. S. O. Sistemas Prediais de combate à incêndio. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 32p. 2001. SÃO PAULO. Decreto n 46.076, de 31 de de agosto de 2001. Institui o Regulamento de Segurança contra incêndio das edificações e áreas de riscos para fins da Lei n 684, de 30 de setembro de 1975, e estabelece outras providências. D.O.E. Poder Executivo, Seção I. São Paulo, 11 (166). 1 set.2001.