Definição da curva de incêndio com sprinklers automáticos: a importância de considerar a condição de projeto mais exigente

Introdução

As simulações de incêndio em ambientes com sprinklers automáticos frequentemente simplificam a curva de desenvolvimento do fogo assumindo que, após a activação do primeiro sprinkler, a potência calorífica se “estabiliza” ou diminui drasticamente. No entanto, a experiência e a literatura técnica sobre protecção contra incêndios mostram que em muitos cenários reais o incêndio pode continuar a crescer e, consequentemente, activar mais sprinklers, gerando maiores volumes de fumos e afectando a visibilidade ou toxicidade.

O presente artigo resume as reflexões apresentadas num estudo mais extenso, cujo objectivo fundamental é consciencializar os profissionais de segurança contra incêndios e os responsáveis pelo design de sistemas de controlo de fumos sobre a importância de representar de forma adequada a curva de fogo na presença de sprinklers.

O desafio de definir a curva de fogo

Quando se modela um incêndio com métodos de engenharia (por exemplo, com FDS), definem-se múltiplos parâmetros: tipo de combustível, poder calorífico, potência máxima específica, fracção radiada, entre outros. Mas existe um dado especialmente influente no comportamento da simulação: a forma da curva de desenvolvimento do fogo (Heat Release Rate ou HRR em função do tempo).

Em instalações sem sprinklers, recorre-se a curvas empíricas ou normalizadas (como as curvas de crescimento lento, médio, rápido ou ultra-rápido) para representar a fase de crescimento da potência calorífica no tempo e o crescimento detém-se por limitação na quantidade de combustível presente ou ventilação e reduz-se por esgotamento do combustível.

Cada método envolve pressupostos que podem distorcer a realidade se não forem aplicados com rigor. Em especial, ignorar ou subestimar a possibilidade de um fogo que supere certos megawatts (e com isso active a área de operação de design nos sprinklers) pode levar a conclusões erróneas sobre a visibilidade ou as condições de evacuação. Para aprofundar estes aspectos técnicos, recomendamos também consultar o nosso artigo sobre o novo RSCIEI.

Por que é crítico contemplar a máxima potência credível do incêndio?

1. Mais potência = mais produtos de combustão
Embora a temperatura da camada de fumos possa limitar-se devido à activação de vários sprinklers, a massa de combustível consumida continua a aumentar proporcionalmente com o combustível que se queima. Isto implica uma maior produção de fumos, mais obscurecimento e um incremento da toxicidade para maiores potências.

2. Maior número de sprinklers activados
Um único sprinkler não costuma fornecer a densidade de água necessária para controlar incêndios de certa envergadura. Portanto, se o fogo cresce até ao ponto de implicar vários sprinklers (muitos designs contemplam uma área de operação com dezenas deles), geram-se condições de fumos mais desfavoráveis para a evacuação e o controlo de danos.

3. Pior cenário razoável
Numa análise de desempenho, o “pior” cenário deve ser credível e estar dentro das hipóteses de design. Se o sistema está calculado para uma área de operação determinada, nada impede que num incêndio real se active todo esse conjunto de sprinklers. Portanto, se este caso não for modelado na simulação, podemos subestimar as condições finais de fumos.

Métodos de referência e as suas limitações

Existem várias guias e normativas que propõem distintas abordagens para “cortar” ou “estabilizar” a curva de incêndio quando os sprinklers entram em acção. A título de exemplo:

A principal limitação dos critérios baseados unicamente na activação de um ou poucos sprinklers é que ignoram o efeito acumulado de vários sprinklers abertos e a possível evolução do incêndio até à máxima capacidade de design do sistema. Sem incluir a descarga de água na simulação (e o consequente arrefecimento real dos gases), os tempos de activação de sucessivos sprinklers depois do primeiro resultam fictícios, subestimando-se a potência final do incêndio.

Exemplos de simulação e conclusões práticas

Diversas simulações realizadas sobre o mesmo cenário de armazenamento (referência FM Global a 9 m de altura, com sprinklers K160, separação entre sprinklers de 3×3 m) mostram diferenças notáveis:

Em tais supostos, produz-se uma grande quantidade de fumos, piorando a visibilidade e elevando o risco para a evacuação. Neste exemplo, o fogo baixo da UNE 23585 corresponde a 5 MW e resulta equivalente ao critério da NFPA 204 detendo a curva com o 4º sprinkler. O fogo alto da UNE 23585 é de 12 MW activando mais sprinklers que a área de design da UNE EN 12845.

A experiência internacional sugere que, na maioria dos incêndios controlados por sprinklers, se activam poucos cabeçais. No entanto, quando se realiza uma avaliação de desempenho, procura-se garantir a segurança face a um cenário limite mas realista. Ainda sendo improvável que se chegue a activar toda a área de design de sprinklers, não é impossível que isto suceda sob determinadas condições de carga, combustibilidade, localização do foco, obstruções, interstícios, etc.