instrucao tecnica 15-2011 parte 5

Instruo Tcnica n 15/2011 - Controle de fumaa Parte 5 Controle de fumaa mecnico em edificaes horizontais... 367

SECRETARIA DE ESTADO DOS NEGCIOS DA SEGURANA PBLICA

POLCIA MILITAR DO ESTADO DE SO PAULO

Corpo de Bombeiros

INSTRUO TCNICA N 15/2011

Controle de fumaaParte 5 Controle de fumaa mecnico em edificaes horizontais,

reas isoladas em um pavimento ou edificaes quepossuam seus pavimentos isolados

SUMRIO11 Controle de fumaa mecnico em edificaes

horizontais, reas isoladas em um pavimento ouedificaes que possuam seus pavimentos isolados

ANEXO

J Exemplos de aplicao

Atualizada pela Portaria n CCB 003/600/2011 publicada em Dirio Oficial do Estado, n 194, de 12 de outubro de 2011.


11 CONTROLE DE FUMAA MECNICO EM EDIFICAESHORIZONTAIS, REAS ISOLADAS EM UM PAVIMENTO OUEDIFICAES QUE POSSUAM SEUS PAVIMENTOSISOLADOS11.1 O controle de fumaa realizado pela extrao mecni-ca de fumaa e pela introduo do ar de forma natural oumecnica, disposta de maneira a assegurar uma exaustodo volume a proteger.11.2 A extrao de fumaa pode ser realizada por dispositi-vos ligados a ventiladores por meio de dutos ou por ventila-dores instalados diretamente na rea a proteger.

11.3 A extrao visa:11.3.1 Manter um ambiente seguro nas edificaes, duranteo tempo necessrio para abandono do local sinistrado, evi-tando os perigos da intoxicao e falta de visibilidade pelafumaa.11.3.2 Controlar e reduzir a propagao de gases quentes efumaa entre a rea incendiada e reas adjacentes, baixandoa temperatura interna e limitando a propagao do incndio.11.3.3 Providenciar condies dentro e fora da reaincendiada, que iro auxiliar nas operaes de busca e res-gate de pessoas, localizao e controle do incndio.

11.4 O controle de fumaa conforme especificado acima temcondies de emprego diferenciadas, e deve ter caractersti-cas conforme o item 8.2.

11.5 O Controle de fumaa mecnico pode:11.5.1 Ser um sistema especfico, destinado exclusivamente extrao de fumaa.

11.5.2 Utilizar o sistema de ventilao ou ar-condicionadonormal edificao, com dupla funo, de forma a atender sfunes a que normalmente so projetados e tambm aten-der a funo de extrao de fumaa.

11.5.3 Utilizar um sistema conjugado, com o emprego do siste-ma de ventilao ou ar-condicionado normal da edificao,complementado por um sistema de controle de fumaa auxiliar.

11.6 Nos casos em que o sistema de ventilao ou dear-condicionado normal edificao seja utilizado para ocontrole de fumaa por extrao mecnica, estes devem:

11.6.1 Atender s mesmas exigncias para um sistema ex-clusivo de controle de fumaa por extrao mecnica.

11.6.2 Assegurar o controle (abertura/ fechamento) de todasas partes que compe o sistema, garantindo a no intrusode fumaa nas demais reas no sinistradas do edifcio.

11.7 Como regra geral pretende-se, com o controle de fuma-a, projetar e estabilizar a camada de fumaa em uma deter-minada altura, para que as pessoas possam sair em segu-rana deste ambiente ou a brigada de incndio possa atuarpara o resgate de vtimas e controle e extino do incndio.

11.8 Para elaborao do projeto de controle de fumaa, osseguintes fatores devem ser observados:11.8.1 Tamanho do incndio.

11.8.2 Taxa de liberao de calor.11.8.3 Altura da camada de fumaa.11.8.4 Tempo para a camada de fumaa descer at a alturade projeto.11.8.5 Dimenso do acantonamento.11.8.6 Espessura da camada de fumaa.11.8.7 Temperatura do ambiente.11.8.8 Temperatura da fumaa.11.8.9 Introduo de ar.11.8.10 Obstculos.

11.9 Tamanho do incndio:11.9.1 A dimenso do incndio depende do tipo de fogo espe-rado e de se estabelecer uma condio de estabilidade paraque o mesmo seja mantido em um determinado tamanho.11.9.2 Para fins de projeto de controle de fumaa, o fogo classificado como estvel ou instvel.11.9.3 O fogo pode ser considerado estvel quando aedificao for dotada de meios de supresso automtica doincndio (chuveiros automticos, nebulizadores etc).11.9.4 O fogo deve ser classificado como instvel, quandono atender a condio especificada no item 11.9.3.11.9.5 Edificaes com proteo por chuveiros automticos:O tamanho do incndio das edificaes, deve ser conformetabela abaixo:

Tabela 9: Dimenses do incndio

11.9.5.1 Nas edificaes do grupo J (depsitos) o tamanhodo incndio ser o resultado da multiplicao da reaconstante na Tabela 9 pela altura de estocagem.

11.10 Edificaes sem proteo por chuveirosautomticos11.1.1 Ser aceita a instalao parcial de sistema dechuveiros automticos para a proteo de subsolos comocupao distinta de estacionamento de veculos nasedificaes onde este sistema (chuveiros automticos) no obrigatrio.

11.11 Taxa de liberao de calor11.11.1 A taxa de liberao de calor deve adotar osparmetros da Tabela 10.

Regulamento de segurana contra incndio das edificaes e reas de risco do Estado de So Paulo370

11.12 Altura da camada de fumaa11.12.1 Uma altura livre de fumaa deve ser projetada deforma a garantir o escape das pessoas.11.12.2 Esta altura devido a presena do jato de fumaapode alcanar no mximo 85% da altura da edificao, de-vendo estar no mnimo a 2,5 m acima do piso da edificao.11.12.3 Onde houver depsito de mercadorias, caso hajapossibilidade de ocorrer o fenmeno flash over, a camada

Tabela 10: Taxa de liberao de calor

de fumaa deve ser projetada a 0,50 m acima do topo dosprodutos armazenados.

11.13 Tempo para a camada de fumaa descer at a alturade projeto11.13.1 A posio da interface da camada de fumaa a qual-quer tempo pode ser determinada pelas relaes que repor-tam a 3 situaes:


a. quando nenhum sistema de exausto de fumaa estem operao;

b. quando a vazo mssica de exausto de fumaa forigual ou superior vazo fornecida coluna da cama-da de fumaa;

c. quando a vazo de exausto de fumaa for menor quea vazo fornecida coluna da camada de fumaa.

11.13.2 Posio da camada de fumaa com nenhum sistemade exausto em funcionamento.

a. com o fogo na condio estvel, a altura das primeirasindicaes da fumaa acima da superfcie do piso, z,pode ser estimada a qualquer tempo, t, pela equao(1) (onde os clculos abrangendo z/H > 1.0 significamque a camada de fumaa no comeou a descer).

Equao (1)z/H = 1,11 0.28 ln [(t Q1/3 / H4/3) / (A/H2)]Onde:z = altura de projeto da camada de fumaa acima do

piso (m)H = altura do teto acima da superfcie de fumaa (m)t = tempo (seg)Q = taxa de liberao de calor de fogo estvel (Kw)A = rea do acantonamento (m2).

1) A equao acima:a. est baseada em informaes experimentais proveni-

entes de investigaes utilizando reas uniformes(seccionais-transversais), baseadas em uma alturacom propores A/H2 que pode variar de 0.9 a 14 epara valores de z/H 0,2;

b. avalia a posio da camada a qualquer tempo depoisda ignio.

11.13.3 Posio da camada de fumaa com a exausto defumaa em operao.

a. vazo mssica de exausto de fumaa igual vazomssica de fumaa fornecida pelo incndio.1) Depois que o sistema de exausto estiver operan-

do por um determinado perodo de tempo, ser es-tabelecido uma posio de equilbrio na altura dacamada de fumaa, desde que vazo mssica deexausto for igual vazo mssica fornecida pelacoluna base do fogo;

2) Uma vez determinada esta posio, deve ser man-tido o equilbrio, desde que as vazes mssicaspermaneam iguais.

b. vazo mssica de exausto de fumaa diferente davazo mssica de fumaa fornecida pelo incndio.1) Com a vazo mssica fornecida pela coluna de

fumaa base do fogo maior que a vazo mssicade exausto, no haver uma posio de equil-brio para camada de fumaa;

2) Neste caso, a camada de fumaa ir descer, aindaque lentamente, em funo da vazo mssica deexausto ser menor;

3) Nesta condio, deve ser utilizado o valor de corre-o constante da Tabela 11.

Onde:z = altura de projeto da camada de fumaa acima do pisoH = altura do teto acima da base do fogo (m)t = tempo para a camada de fumaa descer at z (seg)t0 = valor de t na ausncia de exausto de fumaa (vejaequao 1) (seg)m = vazo mssica de exausto de fumaa (menos qual-quer vazo mssica dentro da camada de fumaa, decor-rentes de outras fontes que no seja a coluna de fumaa)me = valor de m requerido para manter a camada defumaa indefinidamente em z [obtido pela equao 3)]

11.14 Altura da chama11.14.1 Na determinao da altura da chama proveniente dabase do fogo, deve-se adotar a seguinte equao:

Equao (2)z1 = 0,166 Qc2/5

Onde:z1 = limite de elevao da chama (m)Qc = poro convectiva da taxa de liberao de calor (Kw)

11.15 Dimensionamento da massa de fumaa a ser extrada11.15.1 Na determinao da massa de fumaa gerada peloincndio, duas condies podem ocorrer:

a. altura (z) da camada de fumaa ser superior altura(z1) da chama, ou seja: (z > z1);

b. altura da camada de fumaa (z) igual ou inferior altura (z1) da chama, ou seja: (z z1).

11.15.2 Para a condio (z > z1), a massa de fumaa gerada determinada pela seguinte equao:

Equao (3)m = 0,071 Qc1/3 z5/3 + 0,0018 Qc (z > z1)Onde:m = vazo mssica da coluna de fumaa para a altura z(Kg/s)z = altura de projeto da camada de fumaa acima do pisoQc = poro convectiva da taxa de liberao de calor,estimada em 70% da taxa de liberao de calor (Q)(Kw)

11.15.3 Para a condio (z z1), a massa de fumaa gerada determinada pela seguinte equao:

Tabela 11: Fator de ajuste da vazo mssica mnima deexausto


Equao (4)m = 0.0208 Qc3/5 z (z z1)Onde:m = vazo mssica da coluna de fumaa para a altura z(Kg/s)z = altura de projeto da camada de fumaa acima do pisoQc = poro convectiva da taxa de liberao de calorestimada em 70% da taxa de liberao de calor (Q) (Kw).

11.16 Volume de fumaa produzido11.16.1 Para se obter o volume de fumaa a extrair doambiente, a seguinte equao deve ser utilizada:

Equao (5)V = m/Onde:V = volume produzido pela fumaa (m3/s)m = vazo mssica da coluna de fumaa para a altura z(Kg/s) = densidade da fumaa em Kg/m, de acordo com atemperatura adotada.

11.16.2 Para compensar os possveis vazamentos nosregistros de trancamento, deve ser previsto um coeficiente devazamento mnimo de 25% a ser acrescido sobre o resultadoda equao (5) para a seleo dos ventiladores e dimensio-namento dos dutos principais de exausto de fumaa.

11.17 Acantonamento

11.71.1 A rea mxima de um acantonamento deve ser de1.600 m2.11.17.2 Ser possvel dispensar a previso dos acantona-mentos, desde que:

a. edificao seja do grupo J (depsito);b. edificao possua sistema de chuveiros automticos.

11.18 Espessura da camada de fumaa11.18.1 Para edificaes que no possuam armazenamentoelevado (acima de 1,50 m), a espessura da camada de fuma-a no pode ser menor que 15% da altura da edificao.11.18.2 Para edificaes que possuam rea de armaze-namento elevada (acima de 1,50 m), o projetista deveconsiderar:

a. possibilidade de ocorrer o flash over;b. possibilidade de a fumaa esfriar e estratificar, decor-

rente:1) da altura da camada de fumaa estar afastada com

relao origem do incndio;2) da existncia de sistema de chuveiros automti-

cos, que esfriam a fumaa e gases quentes.

11.19 Temperatura ambiente11.19.1 Para fins de clculo, deve ser prevista uma tempera-tura ambiente de 20C.11.20 Temperatura da camada de fumaa11.20.1 Para fins de dimensionamento, deve ser prevista atemperatura da camada de fumaa de:

a. 70C quando a edificao for dotada de proteo porsistema de chuveiros automticos;

b. 300C quando a edificao no for dotada de prote-o por sistema de chuveiros automticos.

11.21 Exausto de fumaa11.21.1 Distribuio de grelhas de exausto de fumaa emespaos amplos:11.21.1.1 As grelhas devem ser distribudas no ambiente deforma mais uniforme possvel; deve haver, no mnimo, umagrelha a cada 300 m2 de rea de abrangncia.11.21.2 A quantidade de grelhas para sistema de controlede fumaa mecnico deve atender tabela abaixo:

11.22 Introduo do ar11.22.1 A introduo de ar para controle de fumaa pode serrealizada por meios naturais ou mecnicos, da seguinteforma:

a. Naturalmente1) Por meio de portas, janelas, venezianas etc.,

posicionadas abaixo da camada de fumaa;2) Caso a velocidade de entrada de ar seja superior a

1 m/s, a camada de fumaa deve ser projetada a1,5 m acima das aberturas consideradas;

3) Caso a velocidade de entrada de ar seja menorque 1 m/s, a camada de fumaa pode ser projetadaa 0,5 m acima das aberturas consideradas;

4) A velocidade mxima de entrada de ar no deveser superior a 5 m/s;

5) Caso haja impossibilidade tcnica de prever en-trada de ar no acantonamento, esta pode ser pre-vista pelas aberturas de introduo de ar dosacantonamentos adjacentes rea incendiada;

6) A introduo de ar em edificaes com pavimentosinterligados como, por exemplo, centros comerci-ais shopping centers, pode ser realizada pelasportas de acesso e demais aberturas localizadasno trreo. As portas e demais aberturas utilizadas

Tabela 12: Mxima corrente volumtrica por ponto de suc-o ou ventilador individual

(1) Aplicvel tambm para camadas de fumaa de altura < 0,5 m, desde que ospontos de suco estejam posicionados para cima.(2) Em locais com p direito baixo, onde no seja possvel haver maior espessurade camada de fumaa, a utilizao de corrente volumtrica de maior magnitude porponto de exausto pode ser admitida mediante avaliao em Comisso Tcnica.


para este fim devem ter abertura automticaacionada pelo sistema de deteco de fumaa;

7) A introduo de ar para os pavimentos superioresdas edificaes descritas no item anterior pode serrealizada pelas aberturas localizadas no trreo serconsiderada, para fins de clculo, a rea efetiva deabertura entre os pavimentos composta por trios,escadas no enclausuradas e escadas rolantes.

b. Por meios mecnicos:1) Realizadas por aberturas de insuflao ligadas a

ventiladores por meio de dutos;2) Cuidados devem ser observados pelo projetista a

fim de posicionar (os ventiladores) as aberturas deinsuflao no tero inferior do acantonamento,evitando turbulncias que podem espalhar afumaa ou o fogo;

3) Caso haja impossibilidade tcnica de preverentrada de ar no acantonamento, esta pode serprevista pelas aberturas de introduo de ar dosacantonamentos adjacentes rea incendiada;neste caso, no h necessidade de posicionar asaberturas de insuflao no tero inferior dosacantonamentos.

11.22.2 Para efeito de dimensionamento, a velocidade do arnas aberturas de insuflao deve ser inferior a 5 m/s, e suavazo volumtrica deve ser da ordem de 60% da vazo dasaberturas de extrao de fumaa, temperatura de 20C.

11.23 Obstculos11.23.1 Os mezaninos so obstculos que devem ser consi-derados na extrao de fumaa.11.23.2 Existem 2 tipos de mezaninos a serem considerados:

a. mezaninos permeveis, que so aqueles cujo teto oupiso superior possui 25% de aberturas, permitindo oescape e fluidez da fumaa pelo mesmo;

b. mezaninos slidos, que so aqueles que no permi-tem o escape da fumaa.

11.23.3 Os mezaninos considerados permeveis estodispensados da previso de sistema de controle de fumaa.11.23.4 Os mezaninos slidos devem atender seguinteregra:

a. a caracterstica da coluna de fumaa saindo por ummezanino depende da caracterstica do fogo, largurada coluna de fumaa e da altura do teto acima dofogo;

b. para dimensionar a entrada de ar na coluna de fumaasob um mezanino, a seguinte frmula deve seratendida:

Equao (6)m = 0.36 (QW2)1/3 (Zb + 0.25H)Onde:m = taxa do fluxo de massa na coluna (Kg/s)Q = taxa de liberao de calor (Kw)w = extenso da coluna saindo das sacadas (m)Zb = altura acima da sacada (m)H altura da sacada acima do combustvel (m)c. quando zb for aproximadamente 13 vezes a largu-

ra do acantonamento, a coluna de fumaa deve tera mesma vazo mssica adotada no item 9.16desta IT;

d. quando zb for menor que 13 vezes a largura domezanino, alm do especificado no item anterior,barreiras de fumaa devem ser projetadas para que afumaa seja contida.

Figura 18: Mxima corrente volumtrica por ponto de suco ouventilador individual


ANEXO JExemplos de aplicao

Exemplo 11. Dados do ambiente:

a. escritrios;b. rea de 500,00 m2;c. dimenso: 20,00 m x 25,00 m x 3,00 m;d. edifcio protegido por chuveiros automticos de teto;e. edificao protegida por sistema de deteco.

2. Dados para projeto:a. classificao segundo IT 14/11: risco mdio;b. dimenso do incndio esperado segundo Tabela 9 Parte 5:

1) Tamanho do incndio = 4,00 m x 4,00 m;2) Permetro = 16 m;3) rea = 16,00 m2;4) Taxa de liberao de calor segundo Tabela 10 Parte 5 = 228,00 Kw/m2.

3. Dimensionamento:a. taxa total de liberao de calor (Q) = 228,00 x 16,00 = 3.648,00 Kw;b. altura da camada de fumaa adotada em projeto (Z) = 2,20 m;c. tempo para a fumaa atingir a altura de projeto:

Pela equao n 1: (clculo da altura da camada de fumaa, sem nenhum sistema entrar em funcionamento)z/H = 1,11 0.28 ln [(tQ1/3 / H4/3) / (A/H2)];2,20/3,0 = 1,11 - 0.28 ln [(t 3.6481/3/34/3) / (500/32)];t = 60,23 s.

d. altura da chama:Pela equao n 2 - z1 = 0,166 Qc2/5Z1 = 0,166 (3.648 x 0,7)2/5Z1 = 3,83 m

e. como z < z1, temos para clculo da massa de fumaa a utilizao da equao 4:

EQUAO (4)m = 0.0208 Qc3/5 z (z < z1);m = 0,0208 x 2.553,63/5 x 2,20;m = 5,067 Kg/s.

f. clculo da Vazo Volumtrica:

EQUAO (5)Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1 letra a ( para 70C):

V = m/;V = 5,067/0,92;V = 5,51 m3/s.g. Deve ser acrescido, para seleo dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurana de 25%,

conforme previsto no item 11.16.2:Ve : vazo do exaustorVe = V x 1,25Ve = 5,51 x 1,25Ve = 6,87 m/s (24.732 m/h)

h. clculo da entrada de ar, conforme item 11.22.2Vv: vazo do ventilador de entrada de arVv = Ve x 0,6Vv = 6,87 x 0,6Vv = 4,12 m/s (14.839 m/h)


Exemplo 21. Dados do ambiente:

a. escritrios;b. rea de 500,00 m2;c. dimenso: 20,00 m x 25,00 m x 3,00 m;d. edifcio sem proteo por chuveiros automticos de teto;e. edificao protegida por sistema de deteco.

2. Dados para projeto:a. classificao segundo IT 14/11: risco mdio;b. dimenso do incndio esperado segundo Tabela 9 Parte 5:

5) Tamanho do incndio = 4,00 m x 4,00 m;6) Permetro = 16 m;7) rea = 16,00 m2.8) Taxa de liberao de calor segundo Tabela 10 Parte 5 = 228,00 Kw/m2.

3. Dimensionamento:a. taxa total de liberao de calor (Q) = 228,00 x 16,00 = 3.648,00 Kw;b. altura da camada de fumaa adotada em projeto (Z) = 2,20 m;c. tempo para a fumaa atingir a altura de projeto:

Pela equao n 2: (clculo da altura da camada de fumaa, sem nenhum sistema entrar em funcionamento)z/H = 1,11 0.28 ln [(tQ1/3 / H4/3) / (A/H2)];2,20/3,0 = 1,11 - 0.28 ln [(t 3.6481/3 / 34/3) / (500/32)];t = 60,23 s.

d. altura da chama:Pela equao n 3 - z1 = 0,166 Qc2/5Z1 = 0,166 (3.648 x 0,7)2/5;Z1 = 3,83 m.


EQUAO (5) m = 0.0208 Qc3/5 z (z < z1); m = 0,0208 x 2.553,63/5 x 2,20; m = 5,067 Kg/s.

f. clculo da Vazo Volumtrica:

EQUAO (6)Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1, letra b ( para 300C):V = m/V = 5,067/0,55;V = 9,21 m3/s.

g. Deve ser acrescido, para seleo dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurana de25%, conforme previsto no item 11.16.2:

Ve : vazo do exaustorVe = V x 1,25Ve = 9,21 x 1,25Ve = 11,51m/s (41.436 m/h)

h. clculo da entrada de ar, conforme item 11.22.2Vv: vazo do ventilador de entrada de arVv = Ve x 0,6Vv =11,51 x 0,6Vv = 6,91 m/s (24.862 m/h)


Exemplo 3Dados do edifcio:a. depsito de livros (J-3);b. rea de 1000,00 m2;c. dimenso: 20,00 m x 50,00 m x 6,00 m;d. estocagem em prateleiras fixas com altura de 4,00 m;e. edifcio protegido por chuveiros automticos de teto;f. edificao protegida por sistema de deteco;1. Dados para projeto:

a. classificao segundo IT 14/11: risco mdio;b. dimenso do incndio esperado segundo Tabela 9 Parte 5:1) Tamanho do incndio = 4,00m x 4,00m;2) Permetro = 16 m;3) rea = 16,00 m2;

c. Taxa de liberao de calor segundo Tabela 10 Parte 5 = 720,00 Kw/m2/m;2. Dimensionamento:

a. taxa total de liberao de calor (Q) = 720,00 x 16,00 x 4,00 = 46.080,00 Kw;b. altura da Camada de fumaa adotada em projeto (Z) = 4,50 mc. tempo para a fumaa atingir a altura de projeto:

1) Pela equao n 1: (Clculo da altura da camada de fumaa, sem nenhum sistema entrar em funcionamento)z/H = 1,11 0.28 ln [(tQ1/3 / H4/3) / (A/H2)];4,5/6,0 = 1,11 - 0.28 ln [(t 46.0801/3 / 64/3) / (1000 / 62)];t = 30,27s

d. altura da chama:1) Pela equao n 2 - z1 = 0,166 Qc2/5

Z1 = 0,166 (46.080 x 0,7)2/5Z1 = 10,55 m.


EQUAO (4) m = 0.0208 Qc3/5 z (z < z1); m = 0,0208 x 32.2563/5 x 4,5; m = 47,47 Kg/s.

f. clculo da vazo volumtrica:

EQUAO (5)1) Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1 letra a ( para 70C):V = m/V = 47,47/0,92V = 51,60 m3/s

g. Deve ser acrescido, para seleo dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurana de25%, conforme previsto no item 11.16.2:

Ve: vazo do exaustorVe = V x 1,25Ve = 51,60 x 1,25Ve = 64,5 m/s (232.200 m/h)

h. clculo da entrada de ar, conforme item 11.22.2.Vv: vazo do ventilador de entrada de arVv = Ve x 0,6Vv = 64,5 x 0,6Vv = 38,7 m/s (139.320 m/h)

instrucao tecnica 15-2011 parte 5

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