Engenharia de incêndios — Desfile de moda.

Análise da eficácia dos sistemas de segurança contra incêndios

Modelação da sala do desfile

Realizámos um estudo de extração de fumo numa sala durante um desfile de moda. Tem por objetivo mostrar a eficácia dos sistemas de extração de fumo, como as aberturas na parte alta, cuja ativação está ligada aos detetores de fumo. Um foco de incêndio foi modelado nos projetores situados no palco.

O FDS é um software de simulação numérica desenvolvido pelo National Institute of Standards and Technology (NIST) dos Estados Unidos. Permite modelar e simular o desenvolvimento de um incêndio, a propagação do fumo e a dispersão do calor num ambiente dado. O FDS é reconhecido como um dos softwares mais eficazes no domínio da segurança contra incêndios.

Um gémeo digital da sala do desfile foi realizado, retomando todos os sistemas que influenciam os cenários. O objetivo era determinar se o sistema de extração de fumo existente era capaz de manter uma visibilidade e temperaturas aceitáveis para a evacuação das pessoas presentes.

Análise dos resultados da simulação

Os resultados das simulações demonstraram que os sistemas de extração de fumo atuais asseguram uma visibilidade adequada bem como temperaturas aceitáveis à altura de um homem durante mais de 5 minutos, permitindo assim uma evacuação eficaz e em total segurança do público.

As janelas de cobertura, ativadas pelo detetor de fumo, bem como os aspersores funcionaram de forma ótima, abrandando a propagação dos fumos no interior da sala e mantendo uma temperatura apropriada para a passagem das pessoas. O pé-direito da sala contribuiu fortemente para manter os fumos e as altas temperaturas longe das pessoas, garantindo uma evacuação em condições favoráveis.

A utilização do FDS para este estudo permitiu visualizar e quantificar os fenómenos ligados à propagação dos fumos e à visibilidade num ambiente preciso. Demonstrou também a eficácia desta ferramenta no domínio da segurança contra incêndios.

Os resultados obtidos permitiram identificar as melhorias necessárias para garantir a segurança das pessoas presentes em caso de incêndio. O FDS é portanto uma ferramenta essencial para assegurar a qualidade dos nossos estudos e das nossas recomendações em matéria de segurança contra incêndios.

Balanço do estudo de extração de fumo

A segurança contra incêndios e a evacuação das pessoas são desafios maiores na construção e na renovação de edifícios. A extração de fumo desempenha um papel essencial ao permitir evacuar rapidamente os ocupantes e limitar a propagação dos fumos tóxicos. Graças à engenharia de segurança contra incêndios e às simulações avançadas, é possível compreender melhor os fenómenos de extração de fumo e de evacuação, analisar os perigos potenciais e otimizar as soluções de conceção para garantir a segurança dos ocupantes.

O estudo de evacuação das pessoas, aliado às simulações informáticas, permite prever o movimento das pessoas em caso de emergência e identificar os eventuais problemas ou obstáculos. Isto permite elaborar planos de evacuação eficazes e implementar sistemas de extração de fumo adaptados.

É igualmente importante conformar-se com as regulamentações e normas em vigor: métodos e ferramentas de avaliação específicos são utilizados para verificar o cumprimento dos objetivos de segurança e dos critérios de desempenho do edifício. A consideração de todos estes elementos permite garantir uma evacuação rápida e segura em caso de emergência, limitando os riscos para os ocupantes e facilitando a intervenção dos meios de socorro.

Os desafios cruciais da extração de fumo nos edifícios

Compreender os perigos e as consequências dos fumos

A fim de compreender melhor os desafios da extração de fumo nos edifícios que acolhem público ou pessoal, é essencial identificar os perigos e as consequências dos fumos.

Os perigos para as pessoas estão principalmente ligados à inalação de fumos tóxicos, responsável por 80 % das mortes num incêndio. A opacidade dos fumos torna a visibilidade e a orientação difíceis, impedindo os ocupantes de encontrar as saídas de emergência. Os fumos contêm além disso numerosos compostos tóxicos: gases asfixiantes (cianetos, óxidos de carbono), que deprimem o sistema nervoso central, e gases irritantes (cloro), que provocam lesões das mucosas respiratórias. As temperaturas elevadas causam por fim queimaduras e ferimentos graves.

O papel da extração de fumo é facilitar a evacuação dos ocupantes mantendo uma quantidade de ar suficiente e uma visibilidade mínima para tornar os percursos praticáveis. Contribui também para limitar a propagação do incêndio ao evacuar os gases quentes e as partículas não queimadas para o exterior, permitindo ao mesmo tempo o acesso dos bombeiros à origem do sinistro. A evacuação dos fumos quentes limita por fim o aumento da temperatura interior, reduzindo o risco de colapso do edifício.

Engenharia de segurança contra incêndios (ISI): flexibilidade e inovação

Em projetos de renovação ou de construção de estabelecimentos que recebem público ou de torres de grande altura, as soluções de extração de fumo propostas pelos projetistas saem frequentemente do quadro regulamentar. A engenharia de segurança contra incêndios oferece então uma flexibilidade suplementar para a aplicação de soluções construtivas inovadoras não previstas pela regulamentação.

A ISI desempenha igualmente um papel essencial na reabilitação de obras antigas ou de monumentos históricos, para os quais certas modificações seriam impossíveis de validar com os métodos existentes. Permite também conceber obras complexas e inovadoras como pontes, estádios, túneis ou torres de grande altura, fora das normas habituais.

As principais etapas da abordagem ISI são:

• Definição dos objetivos de segurança contra incêndios que a obra deve atingir;
• Identificação e análise dos perigos no edifício;
• Seleção dos cenários de incêndio utilizados para a avaliação do nível de segurança;
• Escolha dos métodos e ferramentas de avaliação;
• Verificação do cumprimento dos objetivos de segurança e dos critérios de desempenho;
• Elaboração de um caderno de encargos que fixa as condições de exploração.

Cada estudo conforma-se com as regulamentações em vigor: o código da construção e da habitação, o código do trabalho e o código do ambiente fixam as regras de conceção específicas de cada tipo de estabelecimento.

Modelação numérica das evacuações em caso de incêndio

Definição e normas

A evacuação pode ser definida como uma ação que permite atingir um refúgio seguro ou uma zona de segurança, segundo a norma NF EN ISO 13943 de março de 2011. O estudo de extração de fumo consiste em analisar a evacuação das pessoas presentes na zona em causa ou suscetíveis de a atravessar. A modelação informática das evacuações permite avaliar o movimento teórico das pessoas em caso de incêndio: ao oferecer uma representação 3D, ajuda a compreender o funcionamento do ambiente construído quando um grande número de pessoas está presente, e a visualizar a evacuação em tempo real.

Graças às simulações de evacuação acopladas às simulações de extração de fumo, é possível determinar se os sistemas de extração de fumo permitem uma evacuação controlada desde as primeiras etapas de conceção. O tempo de colocação em segurança divide-se em várias fases; embora representadas de forma sequencial, estas fases estão na realidade interligadas e algumas ocorrem simultaneamente.

Para avaliar com precisão os critérios de criticidade da ISI DF, é necessário selecionar os cenários apropriados e comparar o tempo de colocação em segurança das pessoas (TMSP) com o tempo atingido do critério (TAC). O TMSP deve sempre manter-se inferior ao TAC; caso contrário, é preciso prever zonas de refúgio para garantir a segurança dos ocupantes.

Abordagem simplificada do tempo mínimo de evacuação

Para estimar o tempo necessário à evacuação de uma zona, pode partir-se de hipóteses simplificadas. Os principais fatores a ter em conta são:

• Número de pessoas a evacuar: quantas mais pessoas, mais tempo demora a evacuação em segurança;
• Disponibilidade das saídas: quantas mais saídas, menos tempo é necessário;
• Conhecimento do plano de evacuação: ocupantes familiarizados com o local evacuam mais depressa;
• Infraestrutura do estabelecimento: disposição, largura dos corredores e das portas, escadas, elevadores;
• Capacidade de coordenação: uma boa comunicação acelera o processo.

Esta abordagem fornece rapidamente uma estimativa aproximada, mas não tem em conta fatores importantes como o pânico, a densidade de população, os obstáculos e os comportamentos individuais.

Abordagem desenvolvida para a determinação do tempo de evacuação

Para uma estimativa mais detalhada, utilizam-se simulações de software que criam um modelo virtual do edifício integrando as suas características físicas (disposição das divisões, escadas, saídas…). Durante a simulação, cada ocupante virtual recebe características de mobilidade baseadas em modelos de comportamento humano; o software regista a sua posição e o seu movimento, permitindo determinar o tempo necessário para atingir uma zona de segurança.

O tempo de evacuação pode ser analisado sob diferentes formas (médio, mediano, mínimo, máximo) a fim de compreender melhor o desempenho da evacuação e de identificar os pontos críticos. Fatores suplementares, congestionamentos nas saídas, conhecimento do local, perda de visibilidade devida ao fumo, afinam a estimativa. Como estas simulações permanecem aproximações, continua a ser essencial validar os resultados com o apoio de dados reais ou de ensaios no terreno.

A engenharia de extração de fumo na EOLIOS

A engenharia de extração de fumo para além da CFD

A EOLIOS Engenharia é uma empresa especializada na modelação numérica dos fenómenos aeráulicos e térmicos, bem como nos sistemas AVAC e de ventilação. A empresa concentrou-se inicialmente nos estudos termo-aeráulicos de grandes estruturas: conforto térmico, qualidade do ar interior, proteção de obras de arte, fenómenos internos e externos dos data centers, aeráulica das vidrarias e das aciarias.

Ao longo do tempo, a EOLIOS desenvolveu protocolos de estudo em numerosos domínios: dispersão de poluentes e de poeiras, perdas de carga, dimensionamento de chaminés e de ventiladores estáticos, ventilação natural. A empresa é hoje reconhecida como uma referência em mecânica dos fluidos, com realizações em projetos complexos em vários continentes.

Graças à sua experiência em CFD e ao apoio de engenheiros especializados em segurança contra incêndios, a EOLIOS orientou-se naturalmente para a engenharia de extração de fumo, combinando simulação avançada e conhecimentos regulamentares para enfrentar todos os desafios ligados à segurança contra incêndios.