As simulações são experimentações com um modelo, uma hipótese ou um conjunto de hipóteses de trabalho. Nas simulações computacionais, a dinâmica predomina sobre as estáticas, pois geralmente exigem a experimentação de situações que se alteram ao longo do tempo.
É essencial ter cuidado, pois os resultados das simulações são tão bons quanto os dados de entrada, os pressupostos subjacentes e o respeito pelas limitações do modelo.
Utilidade dos simulacros de incêndio
A utilidade das simulações reside nos seus dois principais propósitos:
Como ferramenta de análise
Prever as consequências de um incêndio num cenário específico existente. Avaliar também as causas, a evolução, as ações ou as consequências de um incêndio ocorrido num cenário real. Esta capacidade preditiva é essencial na engenharia de protecção contra incêndios.
Como ferramenta de projeto
Estudar a eficácia de um conjunto selecionado de medidas destinadas a prevenir um incêndio ou a minimizar as suas consequências num cenário projetado. Esta abordagem permite a optimização de sistemas de detecção e extinção de incêndios antes da sua implementação.
Validação e verificação de modelos
Todo o modelo utilizado para a simulação computacional (incêndio, evacuação, resistência estrutural) deve ser validado e verificado para o tipo de cenário previsto. Embora os dois termos estejam intimamente relacionados, existe uma diferença subtil entre eles:
Validação é o processo de determinar o grau em que um método de cálculo é uma representação precisa do mundo real, na perspectiva dos usos pretendidos do método de cálculo. A validade é uma verificação da física.
A Verificação é o processo de determinar se a implementação de um método de cálculo representa com precisão a descrição conceptual do programador do método de cálculo e a solução do método de cálculo. A verificação é uma verificação da matemática.
Tipos de Modelos de Simulação de Incêndio
Entre os modelos de incêndio atualmente disponíveis, podemos distinguir vários tipos com base na sua complexidade e aplicação:
Cálculos Analíticos
Cálculos analíticos manuais ou em folha de cálculo eletrónico, que se baseiam em modelos simplificados física e matematicamente, permitindo cálculos rápidos sem a necessidade de um computador potente. São úteis para aproximações iniciais e verificações indicativas dos resultados de modelos mais complexos.
Estes modelos podem estimar:
- Tempo de ignição
- Curva de incêndio
- Comprimento da chama
- Arrastamento de ar e geração de fumo pela pluma
- Temperatura da pluma
- Propagação da chama
- Altura da camada de fumo
- Activação de detectores e sprinklers automáticos
- Flashover
- Condições pós-flashover
Programas informáticos especializados
Programas de computador baseados em equações Modelos analíticos ou de elementos finitos. Dentro desta categoria, existem duas subcategorias principais:
Modelos de zonas
Os modelos de zonas dividem o espaço em zonas (uma ou duas por compartimento) para resolver as equações. São os mais simples, com boa representatividade no seu domínio de aplicação, fáceis e rápidos de utilizar, e úteis para a realização de estudos paramétricos, de sensibilidade e de análise de risco.
Modelos de Campo
Os Os modelos de campo permitem geometrias complexas, distribuição desigual de combustível, avaliam as magnitudes da dinâmica térmica e de fluidos do incêndio no espaço e no tempo e fornecem mais variáveis (visibilidade, temperatura, concentração de espécies, caudais, etc.). A sua desvantagem é o elevado custo computacional e a necessidade de maior definição do modelo.
Um modelo de campo é o modelo mais abrangente e sofisticado, pois subdivide o espaço em múltiplas células nas quais as propriedades são consideradas uniformes e interagem com as suas vizinhas.
Recursos Avançados de Modelos de Campo
Os modelos de campo utilizam uma base aerodinâmica para avaliar o fluxo de fluidos, a transferência de calor e os fenómenos de turbulência, semelhantes aos aplicados no projecto de aeronaves ou veículos, aos quais se juntam os fenómenos de combustão, radiação e geração de produtos.
Estes modelos determinam o seguinte nos diferentes volumes celulares:
Em zonas gasosas: características de temperatura, velocidade, concentração de espécies, pressão, fracção líquida, etc.
Em superfícies sólidas: temperatura da superfície, temperatura interna, fluxo de calor, taxa de combustão, massa de gotas de água por unidade de área, entre outros.
Alguns parâmetros são globais, como a potência de aquecimento, o tempo de ativação dos sprinklers e detetores, ou os fluxos de massa e energia através de aberturas e sólidos. Esta capacidade de análise detalhada torna-os ferramentas indispensáveis para design baseado no desempenho.
Conclusão
As simulações de incêndio representam uma ferramenta fundamental no projeto de desempenho moderno, permitindo tanto a análise preditiva como o projeto otimizado de sistemas de proteção contra incêndio. A escolha do modelo apropriado dependerá da complexidade do cenário, dos recursos disponíveis e da precisão necessária dos resultados.
