Confinamento de Incêndios por Compartimentação

Planejamento de construção e local

O trabalho de engenharia de segurança contra incêndio deve começar no início da fase de projeto porque os requisitos de segurança contra incêndio influenciam consideravelmente o layout e o projeto do edifício. Desta forma, o projetista pode incorporar recursos de segurança contra incêndio no edifício de maneira muito melhor e mais econômica. A abordagem geral inclui a consideração das funções e layout do edifício interno, bem como o planejamento externo do local. Os requisitos de código prescritivo são cada vez mais substituídos por requisitos baseados em funcionalidade, o que significa que há uma demanda crescente por especialistas neste campo. Desde o início do projeto de construção, o projetista da edificação deve, portanto, contatar especialistas em incêndio para elucidar as seguintes ações:

• para descrever o problema de incêndio específico do edifício

• descrever diferentes alternativas para obter o nível de segurança contra incêndio exigido

• para analisar a escolha do sistema em relação a soluções técnicas e economia

• para criar presunções para escolhas técnicas de sistemas otimizados.

O arquiteto deve utilizar um determinado local ao projetar o edifício e adaptar as considerações funcionais e de engenharia às condições específicas do local presentes. De maneira semelhante, o arquiteto deve considerar as características do local ao tomar decisões sobre proteção contra incêndio. Um determinado conjunto de características do local pode influenciar significativamente o tipo de proteção ativa e passiva sugerida pelo consultor de incêndio. As características do projeto devem considerar os recursos locais de combate a incêndio disponíveis e o tempo para chegar ao edifício. O serviço de bombeiros não pode e não deve fornecer proteção completa para os ocupantes e propriedades do edifício; deve ser auxiliado por defesas contra incêndio ativas e passivas do edifício, para fornecer segurança razoável contra os efeitos do fogo. Resumidamente, as operações podem ser amplamente agrupadas como salvamento, controle de incêndio e conservação patrimonial. A primeira prioridade de qualquer operação de combate a incêndio é garantir que todos os ocupantes estejam fora do edifício antes que ocorram condições críticas.

Projeto estrutural baseado em classificação ou cálculo

Um meio bem estabelecido de codificar os requisitos de proteção e segurança contra incêndio para edifícios é classificá-los por tipos de construção, com base nos materiais utilizados para os elementos estruturais e no grau de resistência ao fogo de cada elemento. A classificação pode ser baseada em testes de forno de acordo com ISO 834 (a exposição ao fogo é caracterizada pela curva padrão de temperatura-tempo), combinação de teste e cálculo ou por cálculo. Esses procedimentos identificarão a resistência ao fogo padrão (a capacidade de cumprir as funções necessárias durante 30, 60, 90 minutos, etc.) de um elemento estrutural de suporte de carga e/ou de separação. A classificação (especialmente quando baseada em testes) é um método simplificado e conservador e é cada vez mais substituído por métodos de cálculo baseados em funcionalidade, levando em consideração o efeito de incêndios naturais totalmente desenvolvidos. No entanto, testes de incêndio sempre serão necessários, mas podem ser projetados de maneira mais otimizada e combinados com simulações de computador. Nesse procedimento, o número de testes pode ser reduzido consideravelmente. Normalmente, nos procedimentos de teste de incêndio, os elementos estruturais de suporte de carga são carregados a 100% da carga de projeto, mas na vida real o fator de utilização de carga é geralmente menor do que isso. Os critérios de aceitação são específicos para a construção ou elemento testado. A resistência ao fogo padrão é o tempo medido em que o elemento pode resistir ao fogo sem falhar.

O projeto ideal de engenharia contra incêndio, equilibrado com a severidade prevista do incêndio, é o objetivo dos requisitos estruturais e de proteção contra incêndio nos códigos modernos baseados em desempenho. Estes abriram o caminho para o projeto de engenharia de incêndio por cálculo com previsão da temperatura e efeito estrutural devido a um processo de incêndio completo (o aquecimento e o resfriamento subsequente são considerados) em um compartimento. Os cálculos baseados em incêndios naturais significam que os elementos estruturais (importantes para a estabilidade do edifício) e toda a estrutura não podem desabar durante todo o processo de incêndio, incluindo o resfriamento.

Pesquisas abrangentes foram realizadas durante os últimos 30 anos. Vários modelos de computador foram desenvolvidos. Esses modelos utilizam pesquisas básicas sobre propriedades mecânicas e térmicas de materiais em temperaturas elevadas. Alguns modelos computacionais são validados contra um vasto número de dados experimentais, obtendo-se uma boa previsão do comportamento estrutural em situação de incêndio.

Compartimentação

Um compartimento de incêndio é um espaço dentro de um edifício que se estende por um ou vários andares, que é fechado por elementos de separação de modo que o fogo se espalhe além do compartimento seja impedido durante a exposição ao fogo relevante. A compartimentação é importante para evitar que o fogo se espalhe em espaços muito grandes ou em todo o edifício. Pessoas e bens fora do compartimento de incêndio podem ser protegidos pelo fato de o fogo se extinguir ou se extinguir por si só ou pelo efeito retardador dos membros separadores na propagação do fogo e da fumaça até que os ocupantes sejam resgatados para um local seguro.

A resistência ao fogo exigida por um compartimento depende da finalidade a que se destina e do incêndio esperado. Os membros de separação que envolvem o compartimento devem resistir ao fogo máximo esperado ou conter o fogo até que os ocupantes sejam evacuados. Os elementos portantes do compartimento devem sempre resistir ao processo de incêndio completo ou ser classificados a uma determinada resistência medida em termos de períodos de tempo, que seja igual ou superior à exigência dos elementos separadores.

Integridade estrutural durante um incêndio

O requisito para manter a integridade estrutural durante um incêndio é evitar o colapso estrutural e a capacidade dos membros de separação de impedir a ignição e a propagação da chama em espaços adjacentes. Existem diferentes abordagens para fornecer o projeto de resistência ao fogo. São classificações baseadas no teste padrão de resistência ao fogo como na ISO 834, combinação de teste e cálculo ou apenas cálculo e a previsão de computador de procedimento baseada em desempenho com base na exposição real ao fogo.

Acabamento interior

O acabamento interno é o material que forma a superfície interna exposta de paredes, tetos e pisos. Existem muitos tipos de materiais de acabamento interior, como gesso, gesso, madeira e plásticos. Eles servem a várias funções. Algumas funções do material interior são acústicas e isolantes, bem como protetoras contra desgaste e abrasão.

O acabamento interno está relacionado ao fogo de quatro maneiras diferentes. Pode afetar a taxa de formação de incêndio para condições de flashover, contribuir para a extensão do incêndio pela propagação da chama, aumentar a liberação de calor pela adição de combustível e produzir fumaça e gases tóxicos. Materiais que exibem altas taxas de propagação de chamas, contribuem com combustível para um incêndio ou produzem quantidades perigosas de fumaça e gases tóxicos seriam indesejáveis.

movimento de fumaça

Em incêndios em edifícios, a fumaça geralmente se move para locais distantes do local do incêndio. Escadas e poços de elevadores podem ficar cheios de fumaça, bloqueando a evacuação e inibindo o combate a incêndios. Hoje, a fumaça é reconhecida como a principal causa de morte em situações de incêndio (veja a figura 1).

Figura 1. A produção de fumaça de um incêndio.

As forças motrizes do movimento da fumaça incluem o efeito chaminé que ocorre naturalmente, a flutuabilidade dos gases de combustão, o efeito do vento, os sistemas de ventilação movidos a ventiladores e o efeito do pistão do elevador.

Quando está frio lá fora, há um movimento ascendente do ar dentro dos poços do edifício. O ar no edifício tem uma força de empuxo porque é mais quente e, portanto, menos denso do que o ar externo. A força de empuxo faz com que o ar suba dentro dos poços do edifício. Este fenômeno é conhecido como efeito chaminé. A diferença de pressão do poço para fora, que causa o movimento da fumaça, está ilustrada a seguir:

onde

_{= a diferença de pressão do eixo para o exterior}

g = aceleração da gravidade

= pressão atmosférica absoluta

R = constante gasosa do ar

_{= temperatura absoluta do ar externo}

= temperatura absoluta do ar dentro do eixo

z = elevação

A fumaça de alta temperatura de um incêndio tem uma força de empuxo devido à sua densidade reduzida. A equação para a flutuabilidade dos gases de combustão é semelhante à equação para o efeito chaminé.

Além da flutuabilidade, a energia liberada por um incêndio pode causar movimento de fumaça devido à expansão. O ar fluirá para o compartimento de incêndio e a fumaça quente será distribuída no compartimento. Desprezando a massa adicionada do combustível, a razão dos fluxos volumétricos pode ser simplesmente expressa como uma razão da temperatura absoluta.

O vento tem um efeito pronunciado no movimento da fumaça. O efeito do pistão do elevador não deve ser negligenciado. Quando um carro de elevador se move em um poço, são produzidas pressões transitórias.

Sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) transportam fumaça durante incêndios em prédios. Quando um incêndio começa em uma parte desocupada de um edifício, o sistema HVAC pode transportar a fumaça para outro espaço ocupado. O sistema HVAC deve ser projetado para que os ventiladores sejam desligados ou o sistema seja transferido para um modo de operação especial de controle de fumaça.

O movimento da fumaça pode ser gerenciado pelo uso de um ou mais dos seguintes mecanismos: compartimentação, diluição, fluxo de ar, pressurização ou flutuabilidade.

Evacuação de Ocupantes

Projeto de saída

O projeto de saída deve ser baseado em uma avaliação do sistema total de proteção contra incêndio de um edifício (consulte a figura 2).

Figura 2. Princípios de segurança de saída.

As pessoas que evacuam de um prédio em chamas são influenciadas por uma série de impressões durante sua fuga. Os ocupantes têm que tomar várias decisões durante a fuga para fazer as escolhas certas em cada situação. Essas reações podem diferir amplamente, dependendo das capacidades físicas e mentais e das condições dos ocupantes do edifício.

O edifício também influenciará as decisões tomadas pelos ocupantes por meio de suas rotas de fuga, sinais de orientação e outros sistemas de segurança instalados. A propagação do fogo e da fumaça terá o maior impacto sobre como os ocupantes tomam suas decisões. A fumaça limitará a visibilidade no prédio e criará um ambiente insustentável para as pessoas que estão evacuando. A radiação do fogo e das chamas cria grandes espaços que não podem ser usados ​​para evacuação, o que aumenta o risco.

Ao projetar meios de saída, primeiro é necessário familiarizar-se com a reação das pessoas em emergências de incêndio. Os padrões de movimento das pessoas devem ser compreendidos.

Os três estágios do tempo de evacuação são o tempo de notificação, o tempo de reação e o tempo para evacuar. O tempo de notificação está relacionado com a existência ou não de um sistema de alarme de incêndio no edifício ou se o ocupante é capaz de compreender a situação ou como o edifício está dividido em compartimentos. O tempo de reação depende da capacidade de tomada de decisão do ocupante, das propriedades do incêndio (como a quantidade de calor e fumaça) e de como o sistema de saída do edifício é planejado. Finalmente, o tempo para evacuar depende de onde as multidões são formadas no edifício e como as pessoas se movem em várias situações.

Em edifícios específicos com ocupantes móveis, por exemplo, estudos mostraram certas características de fluxo reprodutíveis de pessoas saindo dos edifícios. Essas características de fluxo previsíveis promoveram simulações e modelagem de computador para auxiliar o processo de projeto de saída.

As distâncias de deslocamento de evacuação estão relacionadas ao risco de incêndio do conteúdo. Quanto maior o risco, menor a distância de viagem até uma saída.

Uma saída segura de um edifício requer um caminho seguro de fuga do ambiente de incêndio. Portanto, deve haver um número de meios de saída adequadamente projetados e com capacidade adequada. Deve haver pelo menos um meio alternativo de saída considerando que fogo, fumaça e as características dos ocupantes e assim por diante podem impedir o uso de um meio de saída. Os meios de saída devem ser protegidos contra fogo, calor e fumaça durante o tempo de saída. Assim, é necessário ter códigos de construção que considerem a proteção passiva, de acordo com a evacuação e, claro, a proteção contra incêndio. Um edifício deve gerir as situações críticas, que são dadas nos códigos relativos à evacuação. Por exemplo, nos códigos de construção suecos, a camada de fumaça não deve atingir abaixo

1.6 + 0.1H (H é a altura total do compartimento), radiação máxima 10 kW/m² de curta duração e a temperatura do ar respirável não deve exceder 80 °C.

Uma evacuação eficaz pode ocorrer se um incêndio for descoberto precocemente e os ocupantes forem alertados prontamente com um sistema de detecção e alarme. Uma marcação adequada dos meios de saída certamente facilita a evacuação. Há também a necessidade de organização e treinamento dos procedimentos de evacuação.

Comportamento humano durante incêndios

A forma como se reage durante um incêndio está relacionada com o papel assumido, experiência anterior, educação e personalidade; a ameaça percebida da situação de incêndio; as características físicas e meios de saída disponíveis dentro da estrutura; e as ações de outras pessoas que estão compartilhando a experiência. Entrevistas e estudos detalhados ao longo de 30 anos estabeleceram que instâncias de comportamento não adaptativo, ou pânico, são eventos raros que ocorrem sob condições específicas. A maior parte do comportamento em incêndios é determinada pela análise de informações, resultando em ações cooperativas e altruístas.

O comportamento humano passa por vários estágios identificados, com a possibilidade de várias rotas de um estágio para o próximo. Em resumo, o incêndio é visto como tendo três estágios gerais:

1. O indivíduo recebe pistas iniciais e investiga ou interpreta mal essas pistas iniciais.
2. Uma vez que o incêndio é aparente, o indivíduo tentará obter mais informações, entrar em contato com outras pessoas ou sair.
3. A partir daí, o indivíduo lidará com o fogo, interagirá com outras pessoas ou escapará.

A atividade pré-fogo é um fator importante. Se uma pessoa está engajada em uma atividade bem conhecida, por exemplo, comendo em um restaurante, as implicações para o comportamento subseqüente são consideráveis.

A recepção da sugestão pode ser uma função da atividade pré-fogo. Há uma tendência para diferenças de gênero, com as mulheres sendo mais propensas a receber ruídos e odores, embora o efeito seja apenas leve. Existem diferenças de função nas respostas iniciais à sugestão. Em incêndios domésticos, se a fêmea receber a deixa e investigar, o macho, quando informado, provavelmente “dará uma olhada” e atrasará outras ações. Em estabelecimentos maiores, a deixa pode ser um aviso de alarme. As informações podem vir de outras pessoas e foram consideradas inadequadas para um comportamento eficaz.

Os indivíduos podem ou não ter percebido que há um incêndio. Uma compreensão de seu comportamento deve levar em conta se eles definiram sua situação corretamente.

Definido o fogo, ocorre a etapa de “preparação”. É provável que o tipo específico de ocupação tenha uma grande influência sobre exatamente como esse estágio se desenvolve. O estágio “preparar” inclui em ordem cronológica “instruir”, “explorar” e “retirar”.

O estágio de “ação”, que é o estágio final, depende do papel, da ocupação e do comportamento e experiência anteriores. Pode ser possível que ocorra uma evacuação antecipada ou um combate eficaz ao incêndio.

Construir sistemas de transporte

Os sistemas de transporte do edifício devem ser considerados durante a fase de projeto e devem ser integrados com o sistema de proteção contra incêndio de todo o edifício. Os riscos associados a esses sistemas devem ser incluídos em qualquer planejamento pré-incêndio e levantamento de proteção contra incêndio.

Os sistemas de transporte predial, como elevadores e escadas rolantes, tornam viáveis ​​os arranha-céus. Poços de elevador podem contribuir para a propagação de fumaça e fogo. Por outro lado, um elevador é uma ferramenta necessária para operações de combate a incêndio em edifícios altos.

Os sistemas de transporte podem contribuir para problemas perigosos e complicados de segurança contra incêndio porque um poço de elevador fechado funciona como uma chaminé ou chaminé devido ao efeito chaminé de fumaça quente e gases do fogo. Isso geralmente resulta no movimento de fumaça e produtos de combustão de níveis inferiores para superiores do edifício.

Prédios altos apresentam problemas novos e diferentes para as forças de combate a incêndios, incluindo o uso de elevadores durante emergências. Os elevadores não são seguros em caso de incêndio por vários motivos:

1. As pessoas podem apertar um botão do corredor e ter que esperar por um elevador que pode nunca responder, perdendo um valioso tempo de fuga.
2. Os elevadores não priorizam as chamadas de carros e corredores, e uma das chamadas pode ser no andar de incêndio.
3. Os elevadores não podem dar partida até que as portas do elevador e do poço estejam fechadas, e o pânico pode levar à superlotação de um elevador e ao bloqueio das portas, o que impediria o fechamento.
4. O poder pode falhar durante um incêndio a qualquer momento, levando ao aprisionamento. (Veja a figura 3)

Figura 3. Exemplo de mensagem pictográfica de advertência para uso de elevador.

Exercícios de incêndio e treinamento de ocupantes

Uma marcação adequada dos meios de saída facilita a evacuação, mas não garante a segurança da vida durante o incêndio. Exercícios de saída são necessários para fazer uma fuga ordenada. Eles são especialmente necessários em escolas, instalações de alimentação e cuidados e indústrias com alto risco. Exercícios de funcionários são necessários, por exemplo, em hotéis e ocupações de grandes empresas. Exercícios de saída devem ser conduzidos para evitar confusão e garantir a evacuação de todos os ocupantes.

Todos os funcionários devem ser designados para verificar a disponibilidade, contar os ocupantes quando estiverem fora da área de incêndio, procurar retardatários e controlar a reentrada. Devem também reconhecer o sinal de evacuação e conhecer a rota de saída a seguir. Rotas primárias e alternativas devem ser estabelecidas e todos os funcionários devem ser treinados para usar qualquer rota. Após cada simulado de saída, deve ser realizada uma reunião dos gestores responsáveis ​​para avaliar o sucesso do simulado e solucionar qualquer tipo de problema que possa ter ocorrido.

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