Texto TécnicoEscola Politécnica da USPDepartamento de Engenharia de Construção Civil

ISSN 1413-0386

TT/PCC/19

Sistemas deChuveiros Automáticos

Orestes Marraccini GonçalvesEdson Pimentel Feitosa

São Paulo - 1998

Texto TécnicoEscola Politécnica da USPDepartamento de Engenharia de Construção Civil

Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra MassolaVice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex AbikoSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr.

Conselho EditorialProf. Dr. Alex AbikoProf. Dr. Antônio FigueiredoProf. Dr. Francisco CardosoProf. Dr. João da Rocha Lima Jr.Prof. Dr. Orestes Marraccini GonçalvesProf. Dr. Vahan AgopyanCoordenador TécnicoProf. Dr. Alex Abiko

O Texto Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamentode Engenharia de Construção Civil, destinada a alunos dos cursos de graduação.

Gonçalves, Orestes Marraccini Sistemas de chuveiros automáticos / O.M. Gonçalves,E.P. Feitosa. -- São Paulo : EPUSP, 1998.

54 p. -- (Texto Técnico da Escola Politécnica da USP,Departamento de Engenharia de Construção Civil,TT/PCC/19)

1. Chuveiros automáticos I. Feitosa, Edson Pimentel II.Universidade de São Paulo. Escola Politécnica.Departamento de Engenharia de Construção Civil III. TítuloIV. SérieISSN 1413 CDU 614.844

SISTEMAS DE CHUVEIROS AUTOMÁTICOS

Eng. Edson Pimentel Feitosa.*Eng. Orestes M. Gonçalves.**

Escola Politécnica da Universidade de São PauloDepartamento de Engenharia de Construção Civil

Projeto de sistemas de chuveiros deve ser desenvolvido de maneira a garantirque quando da aleatoriedade da ocorrência de um incêndio, o sistema deproteção entre em operação automaticamente, descarregando água comdensidade adequada e com distribuição uniforme sobre o foco inicial, no menorintervalo de tempo possível. Este sistema tem como objetivo principal, a extinçãodo incêndio em sua fase inicial ou evitar sua propagação além do local de origem,utilizando a água como agente extintor.

O presente trabalho versa sobre os principais aspectos relacionados aossistemas de chuveiros automáticos baseados nas recomendações contidas nanorma NB 1135- Proteção Contra Incêndio por Chuveiros Automáticos - daAssociação Brasileira de Normas Técnicas.

De início, são apresentados os principais tipos de sistema de chuveirosautomáticos, com suas características técnicas que determinam a sua instalaçãoem função do ambiente requerido.

A partir desse ponto, são explicitados os elementos constituintes do sistema, comseus respectivos detalhamentos e diferenciações, como também os fatores queinfluenciam no desempenho dos chuveiros face aos elementos estruturais.

Por fim, são relacionados os métodos de dimensionamento de sistemas dechuveiros automáticos com seus passos seqüenciais, bem como os materiais ecomponentes utilizados no sistema, suas recomendações e especificações.

* Mestrando do Departamento de Engenharia de Construção Civil da EscolaPolitécnica de São Paulo, Engenheiro de Incêndio.

** Professor do Departamento de Engenharia de Construção Civil da EscolaPolitécnica de São Paulo, Doutor em Engenharia Civil.

SUMÁRIO

1 HISTÓRICO ....................................................................012 INTRODUÇÃO ................................................................023 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE CHUVEIROSAUTOMÁTICOS .................................................................033.1 Sistema de tubo molhado .............................................043.2 Sistema de tubo seco ...................................................043.3 Sistema de ação prévia ................................................043.4 Sistema dilúvio.............................................................. 054 CLASSIFICAÇÃO DOS RISCOS DAS OCUPAÇÕES .....054.1 Ocupação de risco leve ................................................064.2 Ocupação de risco ordinário .........................................064.2.1 Grupo I ......................................................................064.2.2 Grupo II .....................................................................074.2.3 Grupo III ....................................................................074.3 Ocupação de risco extraordinário .................................074.3.1 Grupo I ......................................................................074.3.2 Grupo II. ....................................................................084.4 Ocupação de risco pesado ...........................................085 ELEMENTOS DO SISTEMA ...........................................095.1 Fonte de abastecimento de água .................................095.2 Sistema de pressurização ............................................105.3 Válvula de governo e alarme e respectiva rede dealimentação ........................................................................115.4 Sistema de distribuição ................................................125.4.1 Ramais ......................................................................135.4.2 Subgerais ..................................................................135.4.3 Geral ..........................................................................135.4.4 Subidas e descidas ...................................................135.4.5 Subida principal .........................................................135.4.6 Chuveiros ..................................................................135.4.6.1 Chuveiros abertos ..................................................145.4.6.2 Chuveiros automáticos ...........................................146 FATORES QUE INFLUENCIAM NO DESEMPENHO DOCHUVEIRO ........................................................................186.1 Distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais .186.2 Distâncias entre chuveiros e elementos estruturais ......186.2.1 Colunas .....................................................................186.2.2 Vigas .........................................................................196.3 Posicionamento dos chuveiros em relação ao teto .......20

6.3.1 Para teto horizontal ...................................................206.3.2 Para tetos inclinados .................................................206.3.3 Para tetos curvos .......................................................206.4 Espaço livre abaixo dos elementos ..............................216.4.1 Mercadorias ...............................................................216.4.2 Divisórias fixas ou móveis .........................................216.4.3 Luminárias e dutos ....................................................226.5 Limitações da área de cobertura dos chuveiros ...........226.5.1 Para ocupações de risco leve ....................................226.5.2 Para ocupações de risco ordinário ............................236.5.3 Para ocupações de risco extraordinário ....................236.5.4 Para ocupações de risco pesado ..............................237 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE CHUVEIROSAUTOMÁTICOS .................................................................237.1 Dimensionamento por tabela ........................................237.2 Dimensionamento por cálculo hidráulico ......................328 MATERIAIS E COMPONENTES UTILIZADOS NOSISTEMA ............................................................................468.1 Tubulações ...................................................................468.1.1 Tubulações aparentes ...............................................478.1.2 Tubulações enterradas ..............................................478.2 Suportes .......................................................................479 BIBLIOGRAFIA ................................................................50

ANEXOS:

ANEXO 1- CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTOAS SUAS POSIÇõES EM RELAÇÃO ÀS SUBIDASOU DESCIDAS E EM RELAÇÃO A ALIMENTAÇÃO .........52

ANEXO 2- PLANILHA PARA DIMENSIONAMENTO DESISTEMA DE CHUVEIROS AUTOMÁTICOS .....................54

1. HISTÓRICO

A idéia de criação de um sistema automático para combater o fogo surgiu danecessidade premente de proteção contra incêndio adequada aos edificiosexistentes do Século XVII, pois esses possuíam deficiências enormes comrelação a segurança contra incêndio que na época se restringia a vigias deincêndio e a recursos incipientes de combate ao fogo.

Um grande incêndio em Londres levou Jonh Green a projetar um sistemaautomático de combate ao fogo ao qual foi patenteado em 1673, infelizmente nãose tem registros sobre o sistema. Em 1806, Jonh Carey, desenvolveu um sistemade chuveiro perfurado, contendo uma rede de canalização que operavaautomaticamente quando o calor do fogo queimava a corda que segurava asválvulas fechadas. Em 1812, o Coronel William. Congreve, projetou um sistemaautomático que foi instalado no Teatro Real de Drury Lane, que se tratava de um"depósito cilíndrico hermético de 95,47 m3 , elevado e alimentado por um tuboprincipal de 254 mm, procedente da Estação Distribuidora de Água dos EdifíciosYork, em Adelphi". O depósito abastecia uma rede com tubulações de 254 mmque se distribuía por todo o teatro contendo um conjunto de orifícios comdiâmetro de 12,7 mm

Em 1864, o Major A. Stewart Marcison, do (First Engeneer LondonVolunteers), projetou um sprinkler automático, considerado como o protótipo, poisjá possuía elemento termo sensível, de que se fundia com a ação do calor epermitia a descarga da água sob pressão em todas as direções, acionandosomente aqueles atingidos pela ação do calor.

Mais tarde Henry Parmelter, produziu um sprinkler que foi o primeiro a seraceito comercialmente, sendo este o primeiro sprinkler a ser reconhecido pelasseguradoras. Quando então, em 1922, foi lançado pela Grinnell um chuveiro comampola de vidro com a característica de eliminar os problemas de corrosãogerados nos modelos de metal. A partir daí, houve uma série de pesquisascontínuas no sentido de aperfeiçoar e conseqüentemente melhorar a eficiênciadesse sistema, atualmente, resultando no reconhecimento do sistema dechuveiros automáticos, como o mais importante sistema de proteção contraincêndio existente.

2.INTRODUÇÃO

De acordo com uma escala crescente de importância: segurança, higiene,conforto e economia, são os requisitos de exigências de habitabilidade do usuárioem uma edificação dentro de uma visão sistêmica.

O requisito segurança se encontra em primeiro plano, uma vez que estádiretamente relacionado com a incolumidade e conseqüentemente com asobrevivência do usuário. Isto posto, a segurança assume papel importante emuma edificação, e em especial a segurança contra incêndio, que tem como focoprincipal proteger o usuário e seus bens contra infortúnio do incêndio.

Podemos classificar os sistemas de segurança contra incêndio em duasgrandes categorias, sendo a primeira caracterizada como sistemas de segurançacontra incêndio de proteção ativa e a segunda como sistemas de segurançacontra incêndio de proteção passiva. A primeira categoria pode ser entendidacomo aquela em que face a ocorrência de incêndio, responde aos seus estímuloscom o dispêndio de energia, reagindo de forma manual ou automática (como porexemplo, sistemas de extintores, de hidrantes e mangotinhos, de chuveirosautomáticos, de detecção e alarme, de controle de movimento de fumaça, decomunicação de emergência, etc.); enquanto que a segunda, incorporada aosistema construtivo, ao contrário da primeira, não reage ativamente aos estímulosdo incêndio mas de forma passiva( como por exemplo, compartimentaçãohorizontal, compartimentação horizontal, etc.) , e tem como objetivo evitar apropagação do incêndio , restringir os seus danos, não permitir o colapsoestrutural , garantir o escoamento seguro das vítimas e o desenvolvimento dasatividades de combate e de resgate. A primeira categoria pode ainda ser divididaem duas subcategorias, a primeira - sob comando - e a segunda -automática- naqual se encontra o sistema de chuveiros automáticos.

O objeto de estudo desse trabalho é o sistema de segurança contra incêndiode proteção automática por chuveiros.

De acordo com dados estatísticos, em estudo realizado com espaçoamostral. de cerca de sessenta mil incêndios ocorridos, onde havia a instalaçãodesse sistema, mostrando sua total eficiência em 94% dos casos, sendo os 6%restantes em que não houve desempenho favorável, devido a falhas, suprimentode água ou a projeto inadequado. Atestando dessa forma a alta confiabilidadedesse sistema , sendo assim o sistema de chuveiros automáticos como a medidade proteção ativa contra incêndio mais eficaz e segura, quando a água for oagente extintor mais adequado.

O sistema de chuveiros automáticos pode ser entendido como sendo umsistema fixo integrado que descarrega água, de forma automática, sobre o focode incêndio quando ativado pelo mesmo em densidade adequada ao risco dolocal que visa proteger e de forma rápida para extingui-lo ou controlá-lo em seuestágio inicial. É mostrado a seguir através da figura 1, um desenho esquemáticodo sistema com seus componentes.

Quanto a exigência do emprego de chuveiros automáticos no Município deSão Paulo , é devida ao seu Código de Obras, que estabelece a obrigatoriedadeda utilização dos sistemas de chuveiros automáticos (sprinklers) paradeterminadas classes de edificios (como por exemplo, comércios, oficinas,indústrias, locais de reunião de público) que tenham algumas características , quesuperem determinados valores como a área construída , a altura do pavimentomais elevado, a capacidade (lotação ou a carga-incêndio.

3. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE CHUVEIROSAUTOMÁTICOS

Os sistemas de chuveiros automáticos podem ser classificados de acordocom determinadas características, como por exemplo o rigor do clima da regiãoaonde será instalado o sistema, o princípio de funcionamento do sistema e o tipode risco a proteger. Nesse sentido, os sistemas de chuveiros automáticos podemser classificados da seguinte forma:

- Sistema de tubo molhado;- Sistema de tubo seco;- Sistema de ação prévia; e- Sistema dilúvio.

3.1 Sistema de tubo molhado

Este sistema consiste em uma rede de tubulação fixa, contendo água sobpressão de forma permanente, na qual estão instalados chuveiros automáticosem seus ramais. O sistema é controlado em sua entrada, por uma válvulagoverno cuja função é soar automaticamente um alarme quando da abertura deum ou mais chuveiros disparados pelo incêndio. Os chuveiros automáticosrealizam de forma simultânea a detecção, alarme e combate ao fogo. O empregodeste tipo de sistema é recomendado em locais onde não há risco decongelamento da água na tubulação do sistema; o agente extintor em questãosomente é descarregado nos chuveiros ativados pela ação do fogo.

3.2 Sistema de tubo seco;

O sistema de tubo seco consiste em uma rede de tubulação fixa, contendoem seu interior ar comprimido ou nitrogênio sob pressão, na qual estão instaladoschuveiros automáticos em seus ramais. O sistema possui uma válvula (válvula detubo seco) que se abre quando da liberação do gás contido na tubulação peloacionamento dos chuveiros automáticos, desta forma a válvula permite aadmissão da água na rede da tubulação. Este tipo de sistema é destinado aregiões sujeitas a baixas temperaturas, podendo ocasionar o congelamento daágua na tubulação.

Uma característica indesejável deste sistema é o intervalo de temporelativamente prolongado entre a abertura do chuveiro automático e a descargada água , permitindo assim o alastramento do incêndio e, consequentemente,aumentando o número de chuveiros acionados. Esta situação pode sercontornada através da instalação de um dispositivo de abertura rápida que temcomo função aumentar a velocidade de descarga ou acelerar a abertura daválvula de tubo seco , quando um ou mais chuveiros entram em operação,dependendo do tipo de dispositivo utilizado. A introdução deste tipo de dispositivoé compulsória quando o volume de água da tubulação é superior a 2500 litros.

3.3 Sistema de ação prévia

Este sistema emprega uma rede de tubulação seca semelhante a anterior,contendo ar que pode estar ou não sob pressão , na qual são instalados

chuveiros automáticos em seus ramais. É acrescido ao sistema de chuveiro umsistema de detecção de incêndio na mesma área protegida de operação, muitomais sensível, interligado a uma válvula especial , instalada na entrada da redede detetores , motivada por princípio de incêndio , faz com que a válvula especialseja aberta automaticamente. Uma vez aberta a válvula especial , permite aentrada de água na rede , que descarregará nos chuveiros ativados . A açãoprévia do sistema de faz soar simultânea e automaticamente um alarme deincêndio , antes da abertura de qualquer chuveiro automático.

O sistema de ação prévia apresenta algumas vantagens sobre o sistema detubo seco, dentre os quais destacam-se:

- a abertura da válvula se dá de forma mais rápida, pois o detetor automático émais sensível que o chuveiro;

- o sistema de detecção torna o acionamento automático do alarme mais rápido;

- o alarme é dado quando a válvula é aberta; e

- como a água é aspergida sobre o fogo no momento em que o chuveiro é aberto,os danos são minimizados.

3.4 Sistema dilúvio

Consiste em uma tubulação seca, na qual são instalados chuveiros abertos(não possuem elemento termo-sensíveis e não, possuem qualquer tipo deobstrução) em seus ramais. É acrescido um sistema de detecção de incêndio , namesma área de proteção interligado a uma válvula denominada dilúvio instaladana entrada da rede de tubulação, a qual entra em ação( abre) quando da atuaçãode qualquer detetor , motivado pelo principio de incêndio ou mesmo pela açãomanual de um controle remoto. Após a abertura da válvula dilúvio , a água entrapela rede e é descarregada por todos os chuveiros abertos. Neste instante, deforma automática e simultânea, soa um alarme de incêndio.

Pode-se para casos especiais, promover um sistema de detecção de gasesespecíficos para realizar o acionamento da válvula dilúvio.

4. CLASSIFICAÇÃO DOS RISCOS DAS OCUPAÇÕES

A classificação risco quanto a ocupação tem como objetivo principal a proteçãoda edificação em relação a quantidade de carga incêndio, ao risco de

inflamação dos materiais ou produtos contidos e as características de ocupação(uso) no ambiente através de um número adequado de chuveiros (sprinklers).Para efeito de dimensionamento do sistema, a classificação de riscos é' utilizadapara determinação da área a ser protegida.

Quando não for encontrada a ocupação correspondente a um determinadorisco, proceder-se-á à classificação por analogia.

A classificação dos riscos das ocupações de acordo com a normaNB1135/1988 é aplicada somente às instalações de chuveiros automáticos eseus abastecimentos de água, apresenta-se da seguinte forma:

4.1 Ocupação de risco leve

Corresponde as ocupações isoladas onde o volume e/ou combustibilidadedo conteúdo (carga-incêndio são baixas , tais como:

- edificios residenciais;- escolas(salas de aula);- escritórios (incluindo Centro de Processamento de Dados);- hospitais;- hotéis e motéis;- e outros.

4.2 Ocupação de risco ordinário

Compreendem as ocupações isoladas onde o volume e/ou acombustibilidade do conteúdo (carga-incêndio) são médios , e subdividem-se em3 (três ) grupos:

4.2.1 Grupo I

Ocupações ou partes das ocupações isoladas comerciais ou industriais,onde a combustibilidade do conteúdo é baixa, a quantidade de combustíveis émoderada, a altura dos estoques não excede a 2,4 m, e finalmente, em caso deincêndio , a liberação moderada de calor é esperada, tais como:

- abrasivos e esmeris (fabricação) ;- bebidas não-alcoólicas, (fabricação);- caldeiras (montagem);- cromação e galvanoplastia;- eletrônicos(fabricação);- e outros.

4.2.2 Grupo II

Ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais ou industriais,onde a combustibilidade do conteúdo são moderadas a 3,7 m, e finalmente, emcaso de incêndio a liberação moderada de calor é esperada, tais como:

- acumuladores(fabricação);- carvão e coque (local de revenda);- confecções;- couros(curtumes e artigos);- destilarias de bebidas alcoólicas;- outros;

4.2.3 Grupo III

Ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais ou industriais,onde a quantidade e a combustibilidade dos conteúdos são altos e, em caso deincêndio , a alta velocidade de desenvolvimento de calor é esperada, tais como:

- açúcar(refinaria);- artefatos de papel(fabricação);- aviões(montagem, excluindo hangares);- colas não-inflamáveis(fabricação);- cortiça (artigos);- cosméticos(fabricação sem inflamáveis);- outros;

4.3 Ocupação de risco extraordinário

Compreendem isoladas onde o volume e a combustibilidade do conteúdo(carga-incêndio) são altos e possibilitam incêndio de rápido desenvolvimento e aalta velocidade de liberação de calor, e subdividem-se em 2(dois) grupos;

4.3.1 Grupo I

Ocupações ou partes das ocupações isoladas , onde empregam-se líquidosinflamáveis e/ou combustíveis de moderada a substancial quantidade, tais como:

- colas inflamáveis(fabricação);- espuma de borracha(artigos e fabricação);- fluidos hidráulicos combustíveis(áreas de utilização)- fogos de artifício(fabricação);- fósforos(fabricação); e outros.

4.3.2 Grupo II

Ocupações ou parte das ocupações isoladas , onde empregam-se líquidosinflamáveis e/ou combustíveis de moderada a substancial quantidade tais como:

- asfalto (usina);- isqueiros (área de enchimento de gases);- líquidos inflamáveis;- nitrocelulose(fabricação);- solventes(limpeza, banhos, decapagem);- e outros.

4.4 Ocupação de risco pesado

Compreendem as ocupações ou parte das ocupações isoladas, comerciais,ou industriais, onde se armazenam líquidos inflamáveis ou combustíveis,produtos de alta combustibilidade , como: borracha, papel e papelão , espumascelulares ou materiais comuns e alturas superiores às previstas em 4.2(ocupações de risco ordinário).

NOTA: Enquanto não houver norma brasileira sobre ocupações de risco pesado ,devem ser obedecidas as seguintes normas:NFPA 231 -Indoor general storage;NFPA 231 C- Rack storage of materials;NFPA 231 D-Storage of rubber tires;NFPA 231 E-Storage of baled cotton;NFPA 231 F-Roll paper's groge;NFPA 30 -Flamable and combustible liquids code.

5. ELEMENTOS DO SISTEMA

Um sistema de chuveiros automáticos é basicamente constituído por umarede de tubulações fixas, a qual, estão conectadas chuveiros automáticos(sprinklers) com espaçamento adequado, controlada por uma válvula, interligadoa um sistema de pressurização e a uma fonte de abastecimento de água.

Isto posto, o sistema de chuveiros automáticos pode ser decompostobasicamente em quatro elementos, que são:

- Fonte de abastecimento de água;

- Sistema de pressurização;

- Válvula de governo e alarme e respectiva rede de alimentação;

- Rede de distribuição.

5.1 Fonte de abastecimento de água

A determinação da capacidade de suprimento adequada de águanecessária ao sistema, está intimamente relacionada com a capacidade deresfriamento da descarga de água dos chuveiros ser maior que a liberação decalor gerado pelo fogo, que é demonstrado através de experimentos.

Todo sistema de chuveiros automáticos deve dispor de um suprimento deágua exclusivo que permita uma operação automática , com capacidadesuficiente para atender adequadamente a demanda do sistema.

O abastecimento de água necessário para um sistema de chuveirosautomáticos pode ser suprido pelas seguintes fontes

- reservatório elevado;- reservatório com fundo elevado ou com fundo ao nível do solo , semi-enterradoou subterrâneo , piscinas açudes , represas, rios , lagos e lagoas com uma oumais bombas de incêndio. 0 ponto de tomada de sucção da bomba de incêndiopara esse tipo de reservatório, deve ser localizado ao fundo deste reservatóriopara garantir uma capacidade efetiva;- tanque de pressão.

O suprimento de água para um sistema de chuveiros ainda pode ser simplesou duplo, de acordo com alguns requisitos estipulados como tipo de ocupação,volume, vazão e pressão, segundo a NB 1135.

A capacidade efetiva dos reservatórios deve ser calculada em função dotempo mínimo de duração de funcionamento do sistema de chuveiros para cadaclasse do risco de ocupação, conforme a Tabela 1.

Tabela 1 - Tempo mínimo de duração de funcionamento do sistema de chuveirospara cada classe do risco de ocupação.

5.2 Sistema de pressurização

Para garantir ao sistema vazão e pressão adequada para um plenofuncionamento do sistema, é preciso agregar um dispositivo de pressurizaçãodenominado de conjunto moto-bomba.

As bombas para o sistema de chuveiros automáticos devem seradequadamente dimensionadas para total eficiência do sistema.

Elas devem ser diretamente acopladas, por meio de luva elástica a motoreselétricos ou diesel , sem interposição de correias ou correntes. Também , devempossuir dispositivo para partida automática pela queda de pressão hidráulica narede do sistema de chuveiros.

Deve ser introduzido um dispositivo que após a partida do motor, odesligamento só possa ser efetuado por controle manual.

Para evitar a operação indevida da bomba principal , deve ser instalada umaoutra bomba de pressurização (JOCKEY), para compensar pequenos e eventuaisvazamentos na canalização , numa faixa preestabelecida para garantir umapressão hidráulica de supervisão na rede do sistema de chuveiros automáticos.As, bombas devem ser dos tipos:

- centrífuga horizontal de sucção frontal;- centrífuga horizontal de carcaça bipartida;- centrífuga e/ou turbina vertical.

5.3 Válvula de governo e alarme e respectiva rede de alimentação

É composta por uma rede de tubulações que interligam a fonte deabastecimento à válvula de governo e alarme (VGA).

Na verdade , a válvula de governo e alarme para o sistema de tubo molhadoé uma válvula de retenção com uma série de orifícios roscados para ligação dedispositivos de controle e alarme, que são:

- válvula de drenagem de 1 1/2" ou 2", para esvaziar o sistema ereabastecer os chuveiros atingidos pelo fogo;

- manômetros, a montante e a jusante do obturador. 0 superior deve marearuma pressão igual ou maior ao inferior;

- linha de alarme para ligar o pressostato e o alarme hidromecânico(comcâmara de retardo, quando necessário).

Quando do acionamento de um ou mais chuveiros face ao incêndio, apressão na rede de distribuição diminui, conseqüentemente a pressão da água dealimentação abaixo do obturador por diferencial de pressão, impele-o para cirna,fornecendo água para o sistema e provocando a abertura da válvula auxiliar,dando passagem a água para o circuito de alarme, para acionamento do mesmo.

É demonstrada uma válvula de governo é alarme com seus componentesatravés da figura logo abaixo.

A tabela a seguir descreve a área máxima de um pavimento para cadaclasse de risco de ocupação controlada por um jogo de válvulas.

Tabela 2 – Áreas máximas

Risco de ocupação Área máxima (m2)Leve 5000

Ordinário 5000Extraordinário 3000

Pesado 4000

5.4 Sistema de distribuição

O sistema de distribuição é outro elemento do sistema maior e é compostopor uma rede de tubulações que liga a VGA aos chuveiros automáticos. Estesistema é demonstrado no desenho a seguir.

Essa rede de tubulações possui nomes especiais para cada parte que acompõe, sendo estes:

5.4.1 Ramais

São ramificações onde os chuveiros automáticos são instalados diretamenteou utilizando-se tubos horizontais com 60 cm. de comprimento máximo.

Os ramais podem ser classificados quanto a sua posição em relação aosubgeral e a alimentação, conforme as ilustrações das figuras do anexo 1.

5.4.2 Subgerais

São tubulações que interligam a geral aos ramais, ou seja destinadas aalimentar os ramais.

5.4.3 Geral

São tubulações que interligam a subida principal a subgeral, ou sejaalimentam as subgerais.

5.4.4 Subidas ou descidas

São tubulações verticais, de subidas ou descidas , conforme o sentido decirculação da água . Estas tubulações fazem as ligações entre as redes dechuveiros dos diversos níveis ou pavimentos, as ligações das subgerais com osramais , ou ainda as dos chuveiros individuais com os ramais quando a subida oudescida excede 30cm de comprimento.

5.4.5 Subida principal

É a tubulação que liga a rede de suprimento dos abastecimentos de águacom as tubulações gerais e onde é instalada a válvula de governo e alarme(VGA) que controla e indica a operação do sistema.

5.4.6 Chuveiros

Os chuveiros (sprinklers) constituem-se de dispositivos termo-sensíveisprojetados para reagir a uma temperatura pré-determinada, liberando de formaautomática uma descarga de água de forma e quantidade adequada, sobre umaárea preestabelecida ou apropriada.

Estes dispositivos estão interligados nos ramais em intervalos apropriados,que nos primeiros sinais de um incêndio, são acionados distribuindo águapulverizada sobre o mesmo, extinguindo-o totalmente ou limitando suapropagação.

Os chuveiros devem atender aos requisitos estabelecidos nas normas NBR6125 e NBR 6135.

Os chuveiros podem ser de dois tipos, quanto a operação:

5.4.6.1 Chuveiros Abertos

São aqueles que não possuem elemento termo sensível ou qualquer outrotipo de elemento que obstrua a passagem de água. Portanto são empregadosnos sistemas dilúvio e destinados à proteção de ocupações de riscoextraordinário e risco pesado.

5.4.6.2 Chuveiros Automáticos

São providos de um mecanismo comandado por um elemento termosensível(bulbo de vidro, solda eutética, etc) que os mantém hermeticamentefechados . Automaticamente entram em funcionamento pela ação do calor de umincêndio.

Chuveiros com elemento termo sensível tipo solda eutética - este tipode chuveiro automático opera a partir do derretimento de uma liga de metal componto com ponto de fusão preestabelecido. Entende-se por solda eutética comosendo o resultado da liga( mistura ) de dois ou mais metais que têm o

ponto de fusão mais baixo possível. Normalmente são utilizados para confecçãoda liga metais como o estanho, chumbo, cádmio e bismuto , pois possuem pontosde fusão bem definidos. Este tipo de chuveiro é demonstrado pela figura abaixo.

Chuveiros com elemento termo sensível tipo ampola - este tipo dechuveiro automático possui como elemento termo sensível uma ampola de vidroespecial que contém um líquido e uma bolha de ar em seu interior. Assim que olíquido é expandido pela ação do calor , a bolha de ar é comprimida e absorvidapelo líquido aumentando rapidamente a pressão, e conseqüentemente, rompendoo bulbo , ao qual faz com que libere a válvula ou o tampão. Este tipo de chuveiroé ilustrado pela figura logo abaixo.

Dentre as partes que compõem chuveiro existe uma peça denominada dedefletor que desempenha um papel importante no funcionamento do sistema.Quando a água é lançada contra o defletor, este a converte em spray e distribuina área destinada a cobrir e proteger.

Quanto à forma de distribuição da água, também podem ser classificados daseguinte maneira:

a) chuveiro padrão ;b) chuveiro tipo antigoc) chuveiro lateral. A forma de distribuição de cada um deles é

demonstrada de acordo com o desenho abaixo.

Os chuveiros automáticos podem ser ainda , classificados quanto a posiçãode instalação do defletor. Quanto a posição do defletor os chuveiros podem serassim classificados de acordo com a figura seguinte, em:

- Para cima (up right);- Pendente(pendent);- Lateral (sidewall).

Classificação das temperaturas e codificações das cores dos chuveirosautomáticos:

6. FATORES QUE INFLUENCIAM NO DESEMPENHO DOCHUVEIRO

O posicionamento dos chuveiros em relação aos elementos estruturais émuito importante para um perfeito e eficaz desempenho do sistema como umtodo, ou seja, deve-se minimizar as interferências na distribuição da descarga deágua do chuveiro por elementos estruturais, dutos, luminárias , etc., e manter ocorreto afastamento do chuveiro em relação a estes elementos para garantir asensibilidade quanto a temperatura de funcionamento do chuveiro.

Nesse sentido para evitar tais inconvenientes e para garantir umaperformance adequada para o sistema é preciso tomar alguns procedimentosestabelecidos segundo a NB-1 135, tais como:

6,1 Distâncias entre ramais e entre chuveiros nos ramais

Para ocupações de riscos leve e ordinário, as distâncias entre ramais eentre chuveiros nos ramais não devem exceder de 4,60 m.

Para ocupações de riscos extraordinário e pesado, as distâncias entreramais e entre chuveiros nos ramais não devem exceder de 3,70 m.

A distância das paredes aos chuveiros não deve exceder da metade dadistância entre os chuveiros nos ramais ou entre os ramais.

Em ocupações de risco leve com dependências de no máximo 75 m2 deárea, a distância entre a parede e o chuveiro pode chegar até 2,70 m, desde queseja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.

A distância mínima entre chuveiros deve ser de 1,80 m, para evitar que aatuação de um chuveiro não venha a retardar a atuação do adjacente. Em casode ser necessária a redução desta distância mínima, deve-se utilizar anteparosde material não-combustível entre os chuveiros. Estes anteparos devem medir,no mínimo, 0,20 m de largura por 0, 15 m de altura, com o topo entre 0,05 m e0,08 m acima do defletor do chuveiro.

6.2 Distâncias entre chuveiros e elementos estruturais

6.2.1 Colunas

A distância mínima entre colunas e chuveiros deve ser de 0,30 m paraquaisquer tipos de ocupações de risco.

Para ocupações de riscos leve e ordinário , a distância máxima entre a facedas colunas e chuveiros pode chegar até 2,30 m, desde que seja respeitada aárea máxima de cobertura permitida por chuveiro.

Para ocupações de riscos extraordinário e pesado, a distância máxima entea linha de centro das colunas e chuveiros pode chegar até 1,80 m, desde queseja respeitada a área máxima de cobertura permitida por chuveiro.

6.2.2 Vigas

Para quaisquer tipos de ocupações de risco, as posições dos chuveiros erespectivos defletores em relação às vigas e dutos devem obedecer à Tabela 5 ea ilustração seguinte.

6.3 Posicionamento dos chuveiros em relação ao teto

A posição dos chuveiros automáticos em relação ao teto pode ser agrupadada seguinte forma:

6.3.1 Para Teto Horizontal

O posicionamento de chuveiros automáticos em relação aos tetoshorizontais deve obedecer a critérios que favoreçam a sua eficiência como porexemplo, o elemento termo-sensível do chuveiro deve ser sempre localizadoabaixo do teto. Outro aspecto importante é a não-instalação de chuveirosautomáticos abaixo de forros falsos que possam deformar-se ou ceder sob aação do calor, antes da operação dos chuveiros.

Com relação ao intervalo de espaçamento correto dos chuveiros em relaçãoao tipo de teto, deve-se consultar a norma NB-1 135.

6.3.2 Para Tetos Inclinados

Para chuveiros instalados em tetos inclinados todos os ramais devem serinstalados perpendicular ou paralelamente a cumeeira em toda a sua extensão ,segundo os critérios estabelecidos na Norma Brasileira. Deve-se considerar paraefeito de cálculo hidráulico, a área de aplicação como sendo a área do piso.

6.3.3 Para Tetos Curvos

Para chuveiros instalados em tetos curvos, a distância horizontal da paredelateral ou da linha de centro do pilar até o chuveiro mais próximo não deve sersuperior à metade da distância permitida entre ramais e entre chuveiros.

Nos casos de riscos extraordinário e pesado, o espaçamento entrechuveiros, ao longo da curvatura do teto, não deve exceder ao máximo permitidopara risco ordinário.

Os defletores dos chuveiros devem ser instalados paralelos à curvatura doteto.

6.4 Espaço livre abaixo dos chuveiros

6.4.1 Mercadorias

Para edificações que possuam mercadorias, a distância livre mínima dodefletor do chuveiro do teto e o topo das mercadorias é de 0,40 m.

6.4.2 Divisórias fixas ou móveis

A distância do defletor do chuveiro até o topo de divisórias fixas ou móveisem edificações deve obedecer à Tabela 6 e a ilustração abaixo.

Tabela 6 - Distância mínimas horizontaisUnidade: mm

6.4.3 Luminárias e dutos

A distância do defletor do chuveiro até luminárias ou dutos. deve obedecer ailustração mostrada logo a seguir, quando estes estiverem encostados no teto, demaneira a não obstruir a descarga de água do chuveiro.

6.5 Limitações da área de cobertura dos chuveiros

A determinação da área. de cobertura para chuveiros automáticos é definidaem função do risco de ocupação estabelecido para a edificação, sendo então:

- para ocupação de risco leve;- para ocupação de risco ordinário;- para ocupação de risco extraordinário; e- para ocupação de risco pesado.

6.5.1 Para ocupações de risco leve

A área máxima para tetos lisos e construídos por vigas e nervuras deve serde 18,6 m2 para chuveiros dimensionados por tabela e 21 m2 para chuveiroshidraulicamente calculados. Para teto de madeira a área de cobertura máximadeve ser de 12 m2 e para tetos de telhas apoiadas em estruturas combustíveis ounão-combustíveis, bem como em tetos em forma de colméia a área máxima decobertura é de 15,6 m2.

6.5.2 Para ocupações de risco ordinário

Em todos os tipos de construção, a área máxima de cobertura por chuveiroé de 12 m2.

6.5.3 Para ocupações de risco extraordinário

Para efeito de cálculo por tabela a área de cobertura máxima deve ser de8,4 m2 e 9,3 m2 para chuveiro calculado hidraulicamente em relação todos ostubos de construção

6.5.4 Para ocupação de risco pesado

Para este tipo de classe de ocupação, o sistema só pode ser calculadohidraulicamente .

A área de cobertura máxima por chuveiro é de 9,3 m2 , a exceção dequando a densidade utilizada for inferior a 10,2 mm/min, na qual a área decobertura máxima por chuveiro passa a ser de 12 m

A pressão máxima permitida pela Norma da ABNT no chuveiro maisdesfavorável para todos os tipos de riscos é de 400 kPa.

7. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE CHUVEIROSAUTOMÁTICOS

Os métodos de dimensionamento de sistemas de chuveiros automáticospodem ser realizados por tabela, por cálculo hidráulico e pelo conjugado deambos. Cabe ressaltar que o melhor método é o realizado por cálculo hidráulico,pois serve para todas as situações e não causa super dimensionamento, como ocálculo tabela que em determinados casos provoca o super dimensionamento e érestrito aos riscos leve, ordinário e extraordinário.

7.1 Dimensionamento por tabela

Sistemas de chuveiros automáticos dimensionados por tabela são aquelescujos os diâmetros nominais das tubulações são estabelecidos com base emtabelas definidas em normas, em função de cada classe do risco de ocupação.

Para o dimensionamento do sistema por tabela utilizando-se a Norma daABNT, devem ser atendidas as tabelas e recomendações a seguir:

Observação:

Quando são instalados chuveiros acima e abaixo de forros falsosalimentados pela mesma -rede de tubulações, aplicar a tabela 10.

As demais tabelas referentes aos outras classes de risco podem serencontradas na NB - 1135.

A seguir, são mostrados os passos seqüenciais para o método dedimensionamento por tabela.

Passos seqüenciais para dimensionamento por tabela são:

Passo 1: Especificação da Norma.

Para se determinar o método de dimensionamento por tabela é precisoespecificar o tipo de Norma a ser seguido, como por exemplo:

- NFPA;- FOC;- ABNT.

Passo 2: Enquadramento da edificação à classe de risco de ocupação.

O passo seguinte à especificação da Norma, é fazer o enquadramento dotipo de edificação em relação a classe de risco de ocupação segundo o, capítulo4.

Passo 3: Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros.

A área máxima de cobertura por chuveiros é estabelecida em função dorisco de ocupação da edificação.

Passo 4: Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveirosnos ramais.

Para determinar esses parâmetros deve-se consultar a tabela a seguir:

Observações:

a) Para áreas com no máximo 75m2 a distância entre a parede e o chuveiropode ser de até 2,70 m, para risco leve desde que seja respeitada a área máximade cobertura permitida por chuveiro.

b) Deve ser de 1,80 m a distância mínima entre chuveiros para não permitirque um chuveiro, quando acionado, retarde a ação do adjacente. Caso não sejapossível cumprir tal distância mínima, deve ser utilizado um anteparo , entre oschuveiros , constituído de material não-combustível.

Passo 5: Determinação da área do pavimento.

A determinação da área do pavimento é importante para a definição dolayout do sistema.

Passo 6: Determinação do espaçamento entre os chuveiros e entre osramais.

Para espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais deve ser levado. emconsideração a área máxima de cobertura por chuveiro , a distância máxima entreramais e entre chuveiros e ramais, como também a área do pavimento.

Passo 7: Determinação da área de cobertura por chuveiro.

Para determinar a área coberta por um chuveiro, deve-se aplicar a seguintefórmula:

- área de cobertura = C x L

Onde:

C = a distância entre chuveiros ao longo dos ramais ou o dobro da distânciada parede até o último chuveiro, adotando-se sempre o maior.

L = a distância entre os ramais ou o dobro da distância da parede até oúltimo ramal, adotando-se sempre o maior.

Esse procedimento, é mostrado através da ilustração da figura logo abaixo.

Lembre-se de conferir as limitações de área máxima de cobertura porchuveiros de acordo com a classe de risco de ocupação.

Passo 8: Determinação da quantidade máxima de chuveiros na canalização.

A quantidade máxima de chuveiros na tubulação é determinada através dautilização de uma tabela que relaciona esse valor em função do. tipo de materialque é constituída a canalização e do seu diâmetro nominal. Essas tabelas estãoapresentadas no inicio deste capítulo.

Passo 9: Determinação do layout do sistema.

A partir desse ponto já é possível projetar o layout do sistema de chuveirosautomáticos , que servirá para determinar os outros parâmetros restantes para afinalização do projeto.

Passo 10: Determinação da vazão.

A vazão mínima é estabelecida através da tabela - tempo de duração defuncionamento do sistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação -que relaciona a vazão mínima em função da classe de risco de ocupação.

Passo 11: Determinação da pressão.

A pressão mínima requerida para sistema até a válvula de governo e alarmeé obtida, também, a partir da tabela - tempo de duração de funcionamento dosistema de chuveiros para cada classe do risco de ocupação - que expressa avazão em L/min. Esse valor é somado ao desnível entre o chuveiro maisdesfavorável e a VGA , e a pressão entre a VGA e a bomba, fornecendo assim, apressão requerida na bomba.

Passo 12: Determinação da capacidade da bomba:

De posse dos valores finais de pressão e vazão nominais pode-seestabelecer a capacidade e o tipo de bomba para o sistema sendo que a bombadeve apresentar algumas características específicas como a pressão máximasem vazão, de 40% acima da pressão nominal e pressão mínima de 65% dapressão nominal, quando a vazão for igual a 150% da vazão nominal.

Passo 13: Determinação da capacidade do reservatório:

Através da vazão final pode-se determinar a capacidade do reservatório queé destinado a reserva técnica de incêndio, através da multiplicação do valor davazão pelo intervalo de tempo mínimo de funcionamento do sistema

Essa fórmula é expressa da seguinte maneira:

VR = VF x TM

Onde:

VR = volume do reservatório, em L;

VF = vazão final, em L/min;

TM = tempo mínimo de funcionamento, em min, expresso na Tabela.

EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO POR TABELA:

Realizar o dimensionamento de um sistema de chuveiros automáticos paraum edificio de 11 pavimentos, com classe de risco de ocupação Ordinário GrupoII, e com as características apresentadas de acordo com a figura logo abaixo:

Passo 1:

Norma escolhida: ABNT.

Passo 2:

Enquadramento do risco: Ordinário Grupo II.

Passo 3:

Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros : 12m2

Passo 4:

Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais:4,6 m.

Passo 5:

Determinação da área do pavimento:

44 x 74 = 3256 m2

Passo 6:

O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais:

-ramais = 3,70 m-chuveiros = 3,20 m

Passo 7:

A determinação da área de cobertura é o produto dos valores doespaçamento entre os chuveiros e entre os ramais:

3,20 x 3,70 = 11,84 = 12,00 m2

Passo 8:

Determinação da quantidade máxima de chuveiros na canalização emfunção do diâmetro: de acordo com as tabelas do início do capítulo( tubulaçãoescolhida : de aço) que é exemplificada através do layout mostrado no passo 9.

Passo 9:

Determinação do layout do sistema: ramais centrais com alimentação lateral,de acordo com a figura abaixo.

Passo 10:

Determinação da vazão: de acordo com a tabela é 2600 l/min.

Passo 11:

Determinação da pressão na VGA: de acordo com a tabela é 110 kPa.- desnível do chuveiro a VGA = 37 = 370 kPa- pressão requerida. na VGA = 110 + 3 70 = 480 kPa- pressão requerida na Bomba - P(VGA) + J(VGA/Bomba)- J(VGA/Bomba) = 150 kPa (adotado)- pressão requerida na Bomba = 480 + 150 = 630 kPa

Passo 12:

Determinação das características da Bomba:

- Pressão nominal = 630 kPa- Vazão nominal = 2600 I/min

Passo 13:

Determinação da capacidade do reservatório:

O tempo de funcionamento de acordo com a tabela é de 60 minutos.

Volume total = 2600 x 60 = 156.000 litros

Dimensões do reservatório = 6 x 6 x 4,4 = 158 m3

7.2 Dimensionamento por cálculo hidráulico

O dimensionamento por cálculo hidráulico para sistemas de chuveirosautomáticos, consiste na determinação dos diâmetros nominais das tubulaçõesatravés de cálculos de perda de carga, na qual visa atingir uma densidadeespecífica, distribuída de forma uniforme, numa área de aplicação de chuveirosoperando simultaneamente, e de maneira a atender às características de pressãoe vazão. Para efeito de cálculo hidráulico o diâmetro nominal mínimo paratubulações de aço é 25 mm e para tubulações de cobre é de 20 mm Para operfeito dimensionamento de sistemas de chuveiros automáticos por cálculohidráulico são necessárias as informações básicas a seguir:

a) densidade, em mm/min;b) área de aplicação, em m2;c) demanda adicional para hidrantes(caso seja necessário); ed) dados sobre abastecimento de água.

Para a elaboração do cálculo hidráulico os seguintes passos seqüenciaisdevem ser adotados :

Passo 1: Especificação da Norma.

Para se determinar o método de dimensionamento por tabela é precisoespecificar o tipo de Norma a ser seguido, como por exemplo:

- NFPA;- FOC- ABNT.

Passo 2: Enquadramento da edificação à classe de risco de ocupação.

O passo seguinte à especificação da Norma é fazer o enquadramento dotipo de edificação em relação a classe de risco de ocupação segundo o capítulo4.

Passo 3: Determinação da área máxima de cobertura por chuveiros.

A área máxima de cobertura por chuveiros é estabelecida em função dorisco de ocupação da edificação.

Passo 4: Determinação da distância máxima entre ramais e entre chuveirosnos ramais.

Para determinar esses parâmetros deve-se consultar a tabela a seguir:

Observações

a) Para áreas com no máximo 75m2 a distância entre a parede e o chuveiropode ser de até 2,70 m, para risco leve desde que seja respeitada a área máximade cobertura permitida por chuveiro.

b) Deve ser de 1,80 m a distância mínima entre chuveiros para não permitirque um chuveiro, quando acionado, retarde a ação do adjacente.

Caso não seja possível cumprir tal distância mínima, deve ser utilizado umanteparo, entre os chuveiros, constituído de material não-combustível.

Passo 5: Determinação da área do pavimento.

A determinação da área do pavimento é importante para a definição dolayout do sistema.

Passo 6: Determinação do espaçamento entre os chuveiros e entre osramais.

O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais deve ser levado emconsideração a área máxima de cobertura por chuveiro , a distância máxima entreramais e entre chuveiros e ramais, como também a área do pavimento.

Passo 7: Determinação da área de cobertura por chuveiro.

Para determinar a área coberta por um chuveiro, deve-se aplicar a seguintefórmula:

- área de cobertura = C x L

Onde:

C = a distância entre chuveiros ao longo dos ramais ou o dobro da distânciada parede até o último chuveiro, adotando-se sempre o maior.

L = a distância entre os ramais ou o dobro da distância da parede até oúltimo ramal, adotando-se sempre o maior.

Esse procedimento é mostrado através da ilustração contida no passo 7 dodimensionamento por tabela.

Lembre-se de conferir as limitações de área máxima de cobertura porchuveiros de acordo com a classe de risco de ocupação.

Passo 8: Determinação da área de operação(aplicação): .

A área de aplicação , consiste em uma área de forma retangular quecorresponde a área hidráulica mais desfavorável em relação ao jogo de válvulasdo sistema.. A determinação desse parâmetro é obtida em um gráfico queestabelece a área de aplicação e a densidade em função da classe de risco deocupação 0 gráfico é apresentado a seguir

Passo 9: Determinação da densidade.

A densidade corresponde a uma descarga preestabelecida Por m2 na áreade aplicação em função da classe de risco de ocupação É obtida a partir dorebatimento da área de aplicação pela classe de risco de ocupação no gráficoacima.

Passo 10: Determinação do número de chuveiros da área de operação.

O cálculo para determinar a quantidade de chuveiros dentro da área deaplicação, deve ser o seguinte:

Área de aplicação

Área de cobertura por chuveiro

Observação :

Em caso de resultado com número fracionário de chuveiros , arredonda-separa mais, para adoção de um número inteiro de chuveiros.

Passo 11: Determinação do lado maior da área de operação.

A determinação da dimensão do lado maior do retângulo, que seja paraleloaos ramais deve ser igual a 1,2 vez a raiz quadrada da área de aplicação.

Passo 12: Determinação do número de chuveiros do lado maior da área deoperação

Para se efetuar esse cálculo deve-se dividir o valor da dimensão do ladomaior do retângulo encontrado pelo espaçamento entre os chuveiros.

Passo 13: Cálculo da vazão e pressão no chuveiro mais desfavorável

De posse de todos esses dados deve-se estabelecer a vazão mínimarequerida para o chuveiro mais desfavorável. Para se obter a vazão usa-se oseguinte procedimento:

Para o primeiro chuveiro mais desfavorável:

Q = (densidade requerida).( área por chuveiro)

Q = vazão, em dm3/min.

Do segundo em diante, usa a seguinte expressão:

PKQ =

onde:

Q-- vazão em L/min

K= fator "K"

P= pressão em bar

A vazão mínima requerida no chuveiro mais desfavorável é calculadaatravés da expressão

p = (Q/K)2

Onde:

P = a pressão requerida em bar,

Q = a vazão requerida no primeiro chuveiro em L/min ( ou dm3 /mim);

K = o coeficiente de descarga dos chuveiros utilizados

Para a determinação do coeficiente "K ", existe uma tabela que especificavalores desse coeficiente em função do diâmetro nominal do chuveiro. Estatabela é apresentada a seguir:

A pressão mínima no chuveiro deve ser de 50 kPa

Cálculo da perda de carga.

Calcula-se a perda de carga na tubulação do trecho entre o primeirochuveiro mais desfavorável e o segundo mais desfavorável, em seguida ,calculara vazão e a pressão no segundo chuveiro e novamente a perda de carga notrecho entre o segundo e o terceiro chuveiros. Essa seqüência deve ser repetidaaté cobrir todos os chuveiros da área de aplicação, só então , é que se calcula aperda de carga até a bomba, sem considerar os demais chuveiros. Cabe ressaltarque é imprescindível manter o equilíbrio em cada nó através do balanceamentode pressão uma vez que não pode coexistir duas pressões diferentes no mesmoponto.

O cálculo da perda de carga é realizado através da fórmula de Hazen-Williams:

Para o cálculo das perdas de carga por atrito, aplica-se a fórmula deHazen-Williams:

Onde

J = perda de carga por atrito, em bars/m;

Q = vazão , em dm3/min;

C = fator de Hazen-Williams;

d = diâmetro interno do tubo, em mm.

Nota: Os fatores "C" de Hazen-Williams devem ser selecionados conforme atabela da página seguinte:

Nota :Os valores de fator "C" de Hazen-Williams são válidos para tubosnovos.

Passo 14: Cálculo da vazão e pressão no segundo chuveiro maisdesfavorável.

Idem ao passo 13.

Passo 15: Cálculo da vazão e pressão no terceiro chuveiro maisdesfavorável.

Idem ao passo 13.

NOTA:

Esses passos se repetem até se calcular todos os chuveiros da área deoperação.

Passo 16: Determinação da capacidade da bomba:

De posse dos valores finais de pressão e vazão nominais pode-seestabelecer a capacidade e o tipo de bomba para o sistema, sendo que abomba deve apresentar características especificas como a pressão máxima,sem vazão, de 40% acima da pressão nominal e pressão mínima de 65% dapressão nominal quando a vazão for igual a 150% da vazão nominal.

Passo 17: Determinação da capacidade do reservatório:

Através da vazão final. pode-se determinar a capacidade do reservatórioque é destinado a reserva técnica de incêndio, através da multiplicação do valorda vazão pelo intervalo de tempo mínimo de funcionamento do sistema

Essa fórmula é expressa da seguinte maneira:

VR = VF x TM

Onde:

VR volume do reservatório, em L;

VF vazão final, em L/min;

TM tempo mínimo de funcionamento, em min;

os valores obtidos nos diversos passos apresentados devem ser colocadosem uma planilha de cálculo, conforme a planilha do anexo 2.

EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO POR CÁLCULO HIDRÁULICO:

Utilizaremos os dados referentes ao exemplo do dimensionamento portabela.

Passo 1:

Norma escolhida:ABNT.

Passo 2:

Enquadramento do risco: Ordinário Grupo II

Passo 3:

A área máxima de cobertura por chuveiros: 12 m2

Passo 4:

A distância máxima entre ramais e entre chuveiros e ramais 4,6 m.

Passo 5:

A área do pavimento é

44 x 74 = 3256 m2

Passo 6:

O espaçamento entre os chuveiros e entre os ramais:

- ramais = 3,20 m

- chuveiros = 3,70 m

Passo 7:

A área de cobertura por chuveiro é obtida do produto das distâncias entre:

- ramais = 3,20 m

- chuveiros 3,70 m

3,20 x 3,70 11,84 = 12,00 m2

Passo 8:

A área de operação é 140 m2 (adotada)

Passo 9:

A densidade da área de operação é de 7,8 de acordo com o gráfico.

Passo 10: A quantidade de chuveiros dentro da área de operação é:

- número de chuveiros = 140 = 11,82 ~= 12

11,84

Passo 11:

O lado maior da área de operação é:

- lado maior = mx 20,141402,1 =

Passo 12:

A quantidade de chuveiros do lado maior da área de operação é:

- número de chuveiros do lado maior = 14.20 = 4,43 ~= 5 chuveiros 3,20

Passo 13:

A vazão e a pressão no chuveiro mais desfavorável é:

- diâmetro nominal do chuveiro = 15 mm- fator K = 80- vazão Q1 = 7,8 x 11,84 = 92,35 dm3/min

- pressão P2 (92,35)2 = 1,33 bar ( 80 )

Passo 14:

A vazão e a pressão no segundo chuveiro mais desfavorável:

- calcula-se a perda de carga no trecho entre o primeiro, e o segundochuveiros mais desfavoráveis através da fórmula de Hazen-Williams:

J = 6,05 x (92,35)1,85 x (10 )5 = 0,058 bar/m

(120)1,85 x (25)4,87

- perda de carga no trecho = 0,058 x 3,20 = 0,1866 bar

P2 = P1 + perda de carga no trecho 1-2 = 1,33 + 0,1866 = 1,517 bar

Q2 = 2PK = 98,53 dm3/min

Passo 15:

A vazão e a pressão no terceiro chuveiro

- vazão acumulada = 98,53 + 92,35 = 190,88

- calcula-se a perda de carga no trecho 2-3.

J2-3 = 6,05 x (190,88)1,85 x (10)5 = 0,2222 bar/m

(120)1,85 x (25)4,87

- perda de carga no trecho 2-3 = 0,2222 x 3,20 = 0,7110 bar

- P3 = P2 + perda de carga no trecho 2-3 = 1,517 + 0,7110 = 2,228 bar

- Q3 = 3PK = 80 228,2 = 119,41 dm3 /min

Este processo deve ser repetido sucessivamente até a determinação daspressões e vazões de todos os 12 chuveiros pertencentes a área de operação doprojeto.

- Representação gráfica da área de operação com a numeração doschuveiros.

Balanceamento de pressão e vazão no ponto B:

- adota-se a pressão no ponto B (PB) partindo-se do chuveiro maisdesfavorável;

- determina-se o K (coeficiente de descarga ) do ramal B, a partir da vazão epressão deste ramal, Kr = Q/ P ; e

- determina-se a vazão balanceada no ponto B (QB) , a partir de Kr e PB

,sendo QB = Kr PB

Passo 16:

Determinação da capacidade da bomba:

- pressão no ponto C(PC) =4,711 bar

- vazão no ponto C = 1434,59 dm3/min

- pressão requerida na VGA = pressão requerida no ponto C + perda decarga entre o ponto C e a VGA + desnível entre o ponto C e a VGA.

- desnível do ponto C-VGA = 3,7 bar

- perda de carga do ponto C até a VGA = ?

- comprimento da canalização = 64,75 + 37,0 = 101,75 m

- comprimento equivalente do cotovelo = 2,1 m

Cálculo da perda de carga do ponto C até a VGA:

J = 6,05 x (1434,59)1,85 ....... x (10)5 = 0,044 bar /m

(120)1,85 x (75)4,87

J(C-VGA) =0,044 x (101,75 + 2,1) = 4,57 bar

- pressão requerida na VGA

PVGA = PC + J(C-VGA) + desnível C-VGA

PVGA = 49711 + 4,57 + 3,7 = 12,89 bar

Uma vez que a norma brasileira estabelece que os sistemas devem sercalculados para uma pressão máxima de 12 bar , deveremos adotar o seguinteprocedimento:

- aumentar o diâmetro da canalização principal e a do subgeral ( a partir doponto C) para 100 mm.

- novo comprimento equivalente do cotovelo de 90/100 mm = 3,1 m

J = 6,05 x (1434,59)1,85 ...... x (10)5 = 0,0108 bar/m

(120) 1,85 x (100)4,87

Cálculo da perda de carga do ponto C até a VGA

J(C-VGA) = 0,0108 x (101,75 + 3,1) = 1,13 bar

Pressão requerida na GA

PVGA = PC + J(C-VGA) + desnível C-VGA

PVGA = 4,711 + 1,13 + 3,7 = 9,54 bar

Pressão requerida na bomba (Pb)

Pb = PVGA + J(VGA-bomba)

J(VGA-bomba) = 1,5 bar (adotado)

Pb = 9,54 + 1,5 = 11,04 bar

Características da bomba:

Pressão nominal = 11,04 bar

Vazão nominal = 1434,59 I/min

Passo 17:

A capacidade do reservatório:

- tempo mínimo de funcionamento = 60 min- volume total = 1434,59 x 60 = 86075 L- dimensões do reservatório = 5 x 5 x 3,5 = 87,5 m3

8 MATERIAIS E COMPONENTES UTILIZADOS NO SISTEMA

Os materiais e componentes utilizados no sistema de chuveiros automáticosdevem atender a padrões mínimos de qualidade e especificações por intermédiode normas específicas , de acordo com o tipo de cada material ou componenteutilizado no sistema. A seguir são listados os materiais e componentes do sistemacom suas respectivas normas oficiais:

8.1 Tubulações

Nas tubulações de chuveiros automáticos devem ter os tubos, requisitos dequalidade para condução de fluidos , que atendam a normas oficiais com:

ABNT - Associação Brasileira de Normas TécnicasDIN - Deutsch Industrie NormenASTM - American Society for Testing MaterialsAPI - American Petroleurn Institute;BS - British Standard,

8.1.1 Tubulações aparentes

Para este tipo de tubulação devem ser utilizados os seguintes materiais:

- aço-carbono, com ou sem costura;

- aço preto ou galvanizado;

- cobre e suas ligas sem costura.

As tubulações não podem ser instaladas em locais desprotegidos porchuveiros , a exceção ao nível do solo , dentro de valetas ou galerias totalmenteprotegida com tijolos ou concreto.

Os materiais uti-lizados para conexões devem ser em ferro fundido, aço-carbono, cobre e bronze. As conexões não podem ficar sujeitas a tensõesmecânicas, bem como os tubos sujeitos a flexões.

8.1.2 Tubulações enterradas

Para este tipo de tubulação devem ser utilizados os seguintes materiais:

-ferro fundido centrifugado, com ou sem revestimento interno de cimento;

- aço-carbono, com ou sem costura, protegida externamente contracorrosão;

- PVC rígido, cimento amianto e poliéster reforçado com fibra de vidro, comdesempenho equivalente aos outros materiais;

- cobre sem costura.

Para as conexões devem ser empregados os seguintes materiais

- ferro fundido;

- aço-carbono.

Um aspecto importante em tubulações enterradas é a ancoragem, a qualdeve ser utilizada em todas as mudanças de direção e fins de linha de umacanalização de ferro fundido com juntas elásticas e juntas mecânicas devem serancoradas por abraçadeiras com tirantes de ferro e/ou por blocos de concreto.Em juntas soldadas, flangeadas ou travadas, tais ancoragens não sãonecessárias

8.2 Suportes

Os suportes são empregados para a fixação da tubulação dos sistemas doschuveiros automáticos aos elementos estruturais da edificação Os materiaisempregados na sua fabricação devem ser ferrosos.

As tubulações de um sistema de chuveiros automáticos podem ser fixadaspor suportes em colunas , vigas, paredes, tetos e estrutura de uma edificação, deforma conveniente, desde que se leve em consideração na sua construção acarga dos suportes, e que os mesmos venham suportar cinco vezes o peso dotubo cheio de água mais 100 kg, em cada ponto de fixação. Todavia, astubulações não devem ser suportadas pelas telhas de um telhado a exceção emcasos específicos, quando forem formados por elementos de chapa metálica oupor concreto de resistência mínima para suportar o peso da tubulação com águae seus componentes, desde que autorizado de maneira formal pelo fabricante doelementos em lide. Os tirantes dos suportes são fabricados em ferro redondo ,dimensionados de acordo com o tubo a ser suportado, com o diâmetroapropriado.

A seguir são apresentados alguns tipos de suportes normalmente utilizadosna instalação de sistemas de chuveiros automáticos. Outros tipos de suportespoderão ser empregados na instalação , desde que mantenha os requisitos decarga mínima para suportar a tubulação, expressos anteriormente.

Alguns outros componentes que são utilizados no sistema de chuveirosautomáticos como válvulas, pressostatos para dispositivos de regulagem,manômetros e manovacuômetros, são listados. a seguir.

As válvulas são utilizadas no sistema de chuveiros automáticos são do tipogaveta , borboleta, globo, de retenção , de retenção e alarme, de pé, de aberturarápida, dilúvio e de alívio, desempenhando diversas funções.

Os pressostatos para dispositivos de regulagem são aplicados no controleautomático da partida da bomba principal de incêndio, como também, da partidae parada automáticas da bomba de pressurização,

Já os manômetros são posicionados imediatamente abaixo e acima dasválvulas de retenção e alarme, na sucção positiva e descarga das bombas deincêndio, na descarga das,bombas de pressurização e no conjunto depressostatos para controle de partida automática das bombas de incêndio e dapartida e parada automáticas das bombas de pressurização.

Os manovacuômetros são dispositivos empregados em sistemas dechuveiros automáticos principalmente na sucção negativa das bombas deincêndio.

Todas as instalações de chuveiros automáticos de sistema molhado devemser dotadas de mecanismos que possam verificar a eficiência do sistema comrelação ao seu funcionamento , ou seja, que possam aferir a vazão , pressão etodos os parâmetros que determinam a operação adequada do sistema quandoem ação. Como exemplo, podemos citar uma conexão de ensaio composta deuma tubulação nominal nunca inferior a 25 mm, contendo válvula globo e de umbocal com orifício , não corrosivo, de mesmo diâmetro do chuveiro utilizado nainstalação. A conexão de ensaio deve obedecer alguns critérios , como porexemplo, estar situada no ponto mais desfavorável de cada instalação, a exceçãode instalações de múltiplos pavimentos, estar situada em local de fácil acesso , aválvula globo deve ficar acima do piso a 2, 10 m e a válvula do tipo gaveta ouborboleta de controle seccional deve ser dotada de chaves monitoras

Todo sistema de chuveiros automáticos deve possuir uma tomada derecalque(para uso exclusivo do Corpo de Bombeiros) , ou seja, umdispositivo que permita recalcar a água , por meio de fontes externas , aoschuveiros automáticos Esse dispositivo deve possuir duas entradas de águade 63,5 mm de diâmetro, providas de adaptadores e tampões de engate rápidotipo Storz, a exceção de riscos leves que se admite uma entrada.Deve ser dotada de válvula de retenção, sendo que, quando a rede dealimentação for comum para chuveiros e hidrantes estes podemsubstituir a tomada de recalque, desde que exista fácil e francoacesso aos hidrantes externos.

É ilustrado a seguir uma figura de uma tomada de recalque com seusrespectivos cortes.

Os sistemas de hidrantes e mangotinhos podem ser agregados ao sistemade chuveiros automáticos, desde que a tubulação de abastecimento dos pontosde hidrantes seja interligada antes das válvulas de controle individual do sistemade chuveiros automáticos. A tubulação de abastecimento dos pontos demangotinhos pode ser interligada antes ou depois da válvula de controleindividual , sendo que quando for depois sua tubulação deverá ter , no mínimo, 65mm de diâmetro.

9- BIBLIOGRÁFIA

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Proteção contraincêndio por chuveiro automático - NB-1135. São Paulo, 1988.

BARACUHY, N. N. Instalações hidráulicas contra incêndio. São Paulo,1992. Apostila do centro de ensino e instrução de bombeiros de São Paulo.

BROCK, PAT D.Hidraulics and Water Supply Analysis. Edição 1990.

HICKEY, HARRY E. Hidraulics for fire protection. National FireProtection, Association. Massachusetts, 1980.

MACINTYRE, A. J. Instalações hidráulicas. Rio de Janeiro,1986.Guanabara Dois.

NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION - Installation of sprinklersystems. NFPA-13, Edição 1996.

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SOLOMON, R. E. Automatic sprinklers systems handbook. National FireProtection: Assocíation, Fourth Edition, Massachusets, 1989.

TOMINA, J. C. Sistema de chuveiros automáticos para proteção contraincêndio. São Paulo, s. d./Laboratório do Fogo, IPT/.

ANEXO 1

CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTO AS SUAS POSIÇõESEM RELAÇÃO AS SUBIDAS OU DESCIDAS E EM

RELAÇÃO A ALIMENTAÇÃO

ANEXO 1

CLASSIFICAÇÃO DOS RAMAIS QUANTO AS SUAS POSIÇõESEM RELAÇÃO AS SUBIDAS OU DESCIDAS E EM

RELAÇÃO A ALIMENTAÇÃO

ANEXO 2PLANILHA PARA DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE

CHUVEIROS AUTOMÁTICOS

TEXTOS TÉCNICOS PUBLICADOS

TT/PCC/01- Subsídios para a avaliação do Custo de Mão de Obra na Construção Civil -UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA, SILVIO BURRATTINO MELHADO

TT/PCC/02 - A Qualidade na Construção Civil e o Projeto de Edificios - SILVIOBURRATTINO MELHADO, MARCO ANTONIO F. VIOLANTI

TT/PCC/03 - Parâmetros Utilizados nos Projetos de Alvenaria Estrutural - LUIZ SÉRGIOFRANCO

TT/PCC/04- Produção de Estruturas de Concreto Armado de Edificios - MÉRCIA M. S.BOTTURA DE BARROS, SILVIO BURRATTINO MELHADO

TT/PCC/05 - Tecnologia de Produção de Revestimentos de Piso - MÉRCIA M. S.BOTTURA DE BARROS, ELEANA PATTA FLAIN, FERNANDO HENRIQUESABBATINI

TT/PCC/06 - Análise de Investimentos: Princípios e Técnicas para Empreendimentos doSetor da Construção Civil - JOÃO DA ROCHA LIMA JUNIOR

TT/PCC/07 - Qualidade dos Sistemas Hidráulicos Prediais - MARINA SANGOI DEOLIVEIRA ILHA

TT/PCC/08 - Sistemas Prediais de Água Fria - MARINA SANGOI DE OLIVEIRA ILHA,ORESTES MARRACCINI GONÇALVES

TT/PCC/09 - Sistemas Prediais de Água Quente - MARINA. SANGOI DE OLIVEIRAILHA, ORESTES MARRACCINI GONÇALVES, YUKIO KAVASSAKI

TT/PCC/10 - Serviços Públicos Urbanos - ALEX KENYA ABIKOTT/PCC/11 - Fundamentos de Planejamento Financeiro para o Setor da Construção Civil

JOÃO DA ROCHA LIMA JUNIORTT/PCC/12 - Introdução à Gestão Habitacional - ALEX KENYA ABIKOTT/PCC/13 - Tecnologia de Produção de Contrapisos Internos para Edifícios - MÉRCIA

M.S BOTTURA DE BARROS, FERNANDO HENRIQUE SABBATTINITT/PCC/14 - Edificios Habitacionais de Estruturas Metálicas no Brasil - ALEX KENYA

ABIKO, ROSA MARIA MESSAROSTT/PCC/15 - Qualidade na Construção Civil: Fundamentos - LUCIANA LEONE MACIEL,

SILVIO BURRATTINO MELHADOTT/PCC/16 - Urbanismo: História e Desenvolvimento - ALEX KENYA ABIKO, MARCO

ANTONIO PLÁCIDO DE ALMEIDA, MÁRIO ANTONIO FERREIRABARREIROS

TT/PCC/17 - Infra-Estrutura Urbana - WITOLD ZMITROWICZ, GENEROSO DEANGELIS N.

TT/PCC/18 - Sistemas Prediais de Águas Pluviais - ORESTES MARRACCINIGONÇALVES, LÚCIA HELENA DE OLIVEIRA

TT/PCC/19 - Sistemas de Chuveiros Automáticos - ORESTES MARRACCINIGONÇALVES, EDSON PIMENTEL FEITOSA