Estudo ISI — verificação da eficácia da extração de fumo num espaço restaurante, por simulação CFD, aquando de uma mudança de conceção.
No âmbito de um projeto de reestruturação de um edifício, a EOLIOS aproveita a sua experiência em simulação CFD para a engenharia de segurança contra incêndios (ISI). O estudo concentra-se na qualificação dos sistemas de extração de fumo aquando de uma mudança de conceção, modelando os movimentos aeráulicos para conhecer os fumos e as temperaturas que se irão desenvolver.
O cerne do estudo: avaliar o funcionamento ótimo da extração de fumo com a instalação de divisórias de altura total. Duas configurações foram estudadas, uma com quatro divisórias de altura total, a outra combinando uma divisória de altura total e três divisórias parcialmente abertas em altura.
A proteção e a segurança dos ocupantes são a prioridade essencial e o desafio maior do projeto.
O essencial. Aquando da reestruturação de um edifício, a EOLIOS qualificou por simulação CFD/FDS a extração de fumo de um espaço restaurante de tipo N (Unibail). Duas configurações de compartimentação foram comparadas, em três cenários de incêndio (Fogos A, B, C) e segundo a ISO 23932. Resultado: a visibilidade permanece acima do limiar crítico (opacidade < 20 m) e a temperatura abaixo dos 40 °C, bem antes do tempo de colocação em segurança das pessoas (2 min 30). As duas configurações são validadas.
No regulamento de segurança contra incêndios dos ERP, o tipo N designa os restaurantes e estabelecimentos de bebidas. Esta classificação fixa exigências específicas de evacuação e de extração de fumo consoante o efetivo acolhido.
Em caso de incêndio, o fumo é um perigo maior: obstrui as saídas de emergência, emite gases tóxicos e reduz a visibilidade. A inalação de fumo é a primeira causa de mortalidade nas vítimas de incêndio. A conformidade com as normas NF EN 13.945 e NF EN 13.571 é essencial, e a EOLIOS integra aí a sua experiência CFD.
Distinguem-se cinco perigos: a toxicidade (CO/CO₂, quebra de oxigénio), a opacidade (partículas de carbono, pânico, socorro dificultado), a inflamabilidade (propagação por convecção/radiação, gases de escape, explosão de fumos), o calor (queimaduras, danos) e a mobilidade (velocidade de propagação de 0,20 a 1 m/s).
Esta fase define as etapas de cada cenário: posição e caracterização do foco (colocação estratégica segundo os objetivos) e variáveis de estrutura e de sistemas. A metodologia assenta num modelo de fonte volúmica de calor: a chama não é simulada, mas os efeitos térmicos e tóxicos da combustão são impostos num volume que representa a zona de chama.
Em vez de simular a própria chama, impõem-se num volume definido os efeitos térmicos e tóxicos da combustão (calor e produtos). Esta abordagem restitui a produção e o deslocamento dos fumos sem modelar a reação química de combustão.
Cada cenário de estudo associa uma solução de conceção, condições iniciais e um foco localizado. Um mesmo cenário integra diferentes soluções de conceção para as comparar eficazmente. Não é possível cobrir todos os casos de figura: assegura-se que cada cenário represente versões plausíveis, fundadas numa análise rigorosa.
O dimensionamento das instalações de extração de fumo depende da localização estratégica dos focos. A EOLIOS adota uma abordagem conservadora maximizando o trajeto dos fumos, o tempo de deteção e a acumulação de calor e de fumos, cenários de « pior dos casos » que respondem às exigências de segurança.
É dada uma atenção particular à modelação 3D precisa das interligações entre espaços (escadas, corredores, portas), à escala de cerca de 10 cm, para analisar todos os elementos que perturbam a passagem dos fumos. No modelo CFD, o foco é posto na reprodução dos obstáculos fixos (mobiliário permanente) a fim de concentrar a análise na dinâmica dos fluidos e simular exatamente os caminhos de extração de fumo.
Em conformidade com a norma ISO 23932, as duas configurações foram analisadas em três cenários de incêndio (Fogos A, B e C). Para a visibilidade, em nenhum momento, mesmo 10 minutos após o foco de incêndio, o critério crítico (opacidade < 20 m) foi ultrapassado. Para as temperaturas, o limiar perturbador de 40 °C não é atingido ao fim de 10 minutos.
Os critérios normativos são satisfeitos bem antes do tempo de colocação em segurança das pessoas (TMSP), estimado em 2 min 30: a evacuação é assegurada nas condições testadas. As duas configurações (4 divisórias de altura total, ou 1 de altura total + 3 divisórias mais baixas) são funcionais e eficazes.
O TMSP é o tempo necessário para que o conjunto dos ocupantes atinja uma zona segura. Os critérios de visibilidade e de temperatura devem manter-se sustentáveis pelo menos até esse prazo; é estimado aqui em 2 min 30.
Este estudo evidencia a importância de uma avaliação rigorosa e de uma consulta multilateral para implementar sistemas de segurança contra incêndios eficazes, sem compromisso na segurança dos ocupantes.
A reter. Comparar várias configurações de compartimentação nos cenários mais desfavoráveis valida uma conceção antes das obras: uma solução parcialmente aberta pode ser tão segura como uma compartimentação de altura total, desde que os critérios de evacuação permaneçam garantidos.
Extração de fumo de um ERP de tipo N, compartimentação e critérios de evacuação.
No regulamento de segurança contra incêndios dos ERP, o tipo N designa os restaurantes e estabelecimentos de bebidas. Esta classificação fixa exigências específicas de evacuação e de extração de fumo consoante o efetivo acolhido. Ver o nosso dossiê sobre a aplicação da IT 246 (extração de fumo dos ERP).
A mudança de conceção introduz divisórias. Compara-se uma solução com quatro divisórias de altura total e uma solução que combina uma divisória de altura total e três divisórias abertas na parte alta, para verificar que a extração de fumo permanece eficaz em ambos os casos.
Segundo a ISO 23932, a visibilidade deve permanecer acima do limiar crítico (opacidade inferior a 20 m) e a temperatura abaixo dos 40 °C. Aqui, estes critérios são respeitados mesmo 10 minutos após o foco de incêndio, nos três cenários A, B e C.
O tempo de colocação em segurança das pessoas é o prazo necessário para que todos os ocupantes atinjam uma zona segura. As condições sustentáveis devem manter-se pelo menos até esse prazo, estimado aqui em 2 min 30.
Não. A chama não é simulada: um modelo de fonte volúmica de calor impõe os efeitos térmicos e tóxicos da combustão num volume que representa a zona de chama.
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Estudo ISI/CFD da extração de fumo de um restaurante de tipo N: comparação de duas configurações de compartimentação em três cenários de incêndio (Fogos A/B/C), verificação dos critérios de visibilidade (< 20 m) e de temperatura (< 40 °C) segundo a ISO 23932, e validação da evacuação antes do TMSP de 2 min 30.
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