INSTRUÇÃO TÉCNICA Nº 15/2022
(Aprovada
pela Portaria n° 811, de 30/12/2022, a partir de
31/03/2023)
11 Procedimentos específicos
J Exemplos
de aplicação
11.1 O controle de fumaça é
realizado pela extração mecânica de
fumaça e pela introdução do ar de forma natural ou mecânica, disposta de
maneira a assegurar uma extração do volume a proteger.
11.2 A extração de fumaça pode ser realizada por dispositivos ligados a
ventiladores por meio de dutos ou por ventiladores instalados diretamente na
área a proteger.
11.3 A extração visa:
11.3.1
Manter um ambiente seguro
nas edificações, durante o tempo necessário para abandono do local sinistrado,
evitando os perigos da intoxicação e
falta de visibilidade pela fumaça.
11.3.2
Controlar e reduzir a propagação
de gases quentes e fumaça entre a área incendiada e áreas adjacentes,
diminuindo a temperatura interna e
limitando a propagação do incêndio.
11.3.3
Providenciar condições
dentro e fora da área incendiada, que irão auxiliar nas operações de busca e
resgate de pessoas, localização e controle do incêndio.
11.4 O controle de fumaça conforme especificado acima tem condições de emprego
diferenciadas, e deve ter características conforme o item 8.2 da Parte 2 desta
IT.
11.5 O Controle de fumaça mecânico
pode:
11.5.1
Ser um sistema específico,
destinado exclusivamente à extração de fumaça;
11.5.2
Utilizar o sistema de
ventilação ou ar-condicionado normal à edificação, com dupla função,
de forma a atender àsfunções
a que normalmente são
projetados e atender a função de
extração de fumaça;
11.5.3
Utilizar um sistema
conjugado, com o emprego do sistema de ventilação ou ar-condicionado normal da
edificação, complementado por um sistema de controle de fumaça
auxiliar.
11.6 Nos casos em que o sistema de ventilação ou de ar- condicionado normal à
edificação seja utilizado para o controle de
fumaça por extração mecânica, estes devem:
11.6.1
Atender às mesmas
exigências para um sistema exclusivo de controle de fumaça por extração mecânica;
11.6.2
Assegurar o controle
(abertura/fechamento) de todas as partes que compõe o sistema, garantindo
a não intrusão defumaça nas demais áreas não sinistradas
do edifício.
11.7 Como regra geral pretende-se, com o controle de fumaça, projetar e
estabilizar a camada de fumaça em uma determinada altura, para que as pessoas
possam sair em segurança deste ambiente ou a brigada de incêndio possa atuar
para o resgate de vítimas e controle e extinção do incêndio.
11.8 Para elaboração do projeto de controle de fumaça, os seguintes fatores
devem ser observados:
11.8.1
Tamanho do incêndio;
11.8.2
Taxa de liberação de calor;
11.8.3
Altura da camada de fumaça;
11.8.4
Tempo para a camada de
fumaça descer até a altura de projeto;
11.8.5
Dimensão do acantonamento;
11.8.6
Espessura da camada de fumaça;
11.8.7
Temperatura do ambiente;
11.8.8
Temperatura da fumaça;
11.8.9
Introdução de ar;
11.8.10
Obstáculos.
11.9 Tamanho do incêndio:
11.9.1
A dimensão do incêndio
depende do tipo de fogoesperado e de se estabelecer uma condição de
estabilidade para que o mesmo seja mantido em um determinado tamanho;
11.9.2
Para fins de projeto de
controle de fumaça, o fogo é classificado como estável ou instável;
11.9.3
O fogo pode ser
considerado estável quando a edificação for dotada de meios de supressão
automática do incêndio (chuveiros automáticos, nebulizadores, etc);
11.9.4
O fogo deve ser
classificado como instável, quando não atender a condição especificada no item
11.9.3;
11.9.5
O tamanho do incêndio das
edificações deve ser conforme a tabela abaixo:
11.9.5.1 O tamanho do incêndio em edificações do Grupo J (depósitos) será o resultado da multiplicação da área
constante na Tabela 10 pela altura
de estocagem.
11.10 Edificações sem proteção por chuveiros automáticos
11.10.1
Será aceita a instalação
parcial de sistema de chuveiros automáticos
para a proteção de subsolos com ocupação distinta de estacionamento de veículos nas
edificações onde este sistema (chuveiros automáticos) não é obrigatório.
11.11 Taxa de liberação de calor
11.11.1
A taxa de liberação de
calor deve adotar os parâmetros da
Tabela 11.
11.12 Altura da camada de fumaça
11.12.1
Uma altura livre de fumaça deve ser projetada de forma a garantir o escape das pessoas.
11.12.2
Esta altura devido a presença do jato de fumaça pode alcançar no máximo 85% da altura da edificação, devendo
estar no mínimo a 2,20 m acima do piso da edificação.
11.12.3
Onde houver depósito de
mercadorias, caso haja possibilidade de ocorrer o fenômeno “flash over”, a
camada de fumaça deve ser projetada a 0,50 m acima do topo dos produtos armazenados.
11.13 Tempo para a camada de fumaça descer até a altura de projeto
11.13.1
A posição da interface da
camada de fumaça a qualquer tempo pode ser determinada pelas relações que
reportam a 3 situações:
a.
quando nenhum sistema de extração de fumaça está em
operação;
b.
quando a vazão mássica de extração de fumaça
for igual ou superior à vazão
fornecida à coluna da camada de fumaça;
c.
quando a vazão de extração de fumaça for menor
que avazão fornecida à coluna da camada de fumaça.
11.13.2
Posição da camada de
fumaça com nenhum sistema de extração
em funcionamento.
a.
com o fogo na condição
estável, a altura das primeiras indicações da fumaça acima da superfície do
piso, ‘z’, pode ser estimada a
qualquer tempo, ‘t’, pela equação (1)(onde os cálculos abrangendo z/H > 1,0
significam que a camada de fumaça
não começou a descer).
z/H = 1,11 – 0,28 ln [(t Q1/3 / H4/3) / (A/H2)]
Onde:
z = altura de projeto da camada de fumaça acima do piso
(m)
H = altura do teto acima da base do fogo (m)
t = tempo
(seg)
Q = taxa de liberação de calor de fogo estável
(kW)
A = área do acantonamento (m2).
1) A equação acima:
b.
está baseada em
informações experimentais provenientes de
investigações utilizando áreas uniformes (seccionais- transversais), baseadas
em uma altura com proporções A/H2 que pode variar de 0,9 a 14 e para
valores de z/H ≥ 0,2;
c.
avalia a posição da camada
a qualquer tempo depois da ignição.
11.13.3
Posição da camada de
fumaça com a extração de fumaça em operação.
a.
vazão mássica de extração
de fumaça igual à vazão mássica de
fumaça fornecida pelo incêndio.
1) Depois que o sistema de extração estiver operando porum determinado
período, será estabelecida uma posição de equilíbrio na altura da camada de
fumaça, desde que vazão mássica de extração for igual
à vazãomássica fornecida pela coluna
à base do fogo;
2) Uma vez determinada esta posição, deve ser mantido o equilíbrio, desde que as vazões mássicaspermaneçam iguais.
b.
vazão mássica de extração
de fumaça diferente da vazão mássica de fumaça fornecida pelo incêndio.
1) Com a vazão mássica fornecida
pela coluna de fumaçaà base do fogo maior que a vazão mássica de
extração,não haverá uma posição de equilíbrio para camada de fumaça;
2) Neste caso, a camada de fumaça irá descer, ainda que lentamente, em
função da vazão mássica de extração ser menor;
3) Nesta condição, deve ser utilizado o valor de correção constante da
Tabela 12.
Onde:
z = altura de projeto da camada de fumaça acima do piso
H = altura do teto acima da base do fogo (m)
t = tempo para a camada
de fumaça descer até z (s)
t0 = valor de t na ausência de extração de fumaça (ver equação1) (s)
m
= vazão mássica de extração de fumaça (menos qualquer vazão mássica dentro da
camada de fumaça, decorrentes de outras fontes
que não seja a coluna de fumaça)
me = valor de “m”
requerido para manter a camada de fumaça indefinidamente em z (obtido
pela equação 3)
11.14 Altura da chama
Na
determinação da altura da chama proveniente da base do fogo, deve-se adotar a
seguinte equação:
z1 = 0,166 Qc 2/5
Onde:
z1 = limite de elevação da chama (m)
Qc = porção convectiva da taxa de liberação de calor (kW)
11.15.1
Na determinação da massa
de fumaça gerada pelo incêndio, duas condições podem ocorrer:
a. altura (z) da camada
de fumaça ser superior
à altura (z1) da chama, ou seja: (z > z1);
b. altura da camada
de fumaça (z) igual
ou inferior à altura
(z1) da chama, ou seja: (z ≤ z1).
11.15.2
Para a condição
(z > z1), a massa de fumaça
gerada é determinada
pela seguinte equação:
m = 0,071 Qc1/3 z5/3 + 0,0018
Qc (z > z1)
Onde:
m = vazão mássica
da coluna de fumaça para a altura z (kg/s)
z = altura de projeto da camada de fumaça acima do piso
Qc = porção convectiva da taxa de liberação de calor, estimadaem 70% da taxa de liberação de
calor (Q) (kW)
11.15.3
Para a condição (z ≤ z1), a massa de fumaça gerada é determinada pela seguinte
equação:
m = 0,032 Q 3/c5 z (z ≤ z1)
Onde:
m = vazão mássica
da coluna de fumaça para a altura z (kg/s)
z = altura de projeto da camada de fumaça acima do piso
Qc = porção convectiva da taxa de liberação de calor estimadaem 70% da taxa de liberação
de calor (Q) (kW).
11.16 Volume de fumaça produzido
11.16.1
Para se obter o volume de
fumaça a extrair doambiente, a
seguinte equação deve ser utilizada:
V = volume produzido pela fumaça (m3/s)
m = vazão mássica
da coluna de fumaça para a altura
z (kg/s)
ρ
= densidade da fumaça em kg/m³, de acordo com a temperatura adotada (0,92 kg/m³
para 70º C e 0,55 kg/m³ para300º C).
11.16.2
Para compensar os
possíveis vazamentos nos registros de trancamento, deve ser previsto um
coeficiente de vazamento mínimo de 25% a ser acrescido sobre o resultado da
Equação (5) para a seleção dos ventiladores e dimensionamento dos dutos
principais de extração de fumaça.
11.17.1
A área máxima de um
acantonamento deve ser de 1.600 m².
11.17.2
Será possível dispensar a
previsão dos acantonamentos, desde que a:
a. edificação seja do grupo J (depósito); e
b. edificação possua sistema de chuveiros automáticos.
11.18.1
Para edificações que não
possuam armazenamento elevado (acima
de 1,50 m), a espessura da camada de fumaça
não pode ser menor que 15% da altura do local atendido pelosistema.
11.18.2
Para edificações que
possuam área de armazenamento elevada (acima de 1,50 m), o projetista
deveconsiderar:
a.
possibilidade de ocorrer o “flash over”;
b.
possibilidade de a fumaça
esfriar e estratificar,decorrente:
1) da altura da camada de fumaça estar
afastada com relação à origem
do incêndio;
2) da existência de sistema de chuveiros automáticos,que esfriam a fumaça e gases
quentes.
11.19.1
Para fins de cálculo, deve
ser prevista uma temperatura ambiente de 20º C.
11.20.1
Para fins de
dimensionamento, deve ser prevista a temperatura da camada de fumaça de:
a.
70º C quando a edificação for dotada de proteção por sistema de chuveiros automáticos;
b.
300º C quando a edificação
não for dotada de proteçãopor sistema de chuveiros automáticos.
11.21.1
Distribuição de grelhas de extração de fumaça em espaços amplos:
11.21.2
As grelhas devem ser
distribuídas no ambiente de forma mais uniforme possível; deve haver, no
mínimo, uma grelha a cada 300 m2
de área de abrangência.
11.21.3
A quantidade de grelhas
para sistema de controle de fumaça mecânico deve atender à tabela abaixo:
(1)
Aplicável também para
camadas de fumaça de altura < 0,5 m, desde que os pontos de sucção estejam posicionados para cima.
(2)
Em locais com pé direito baixo, onde não seja possível haver maior espessura de camada de fumaça, a utilização de vazão volumétrica de maior magnitude
por ponto de extração pode ser admitida
mediante avaliação em Comissão Técnica
Recursal.
11.22.1
A introdução de ar para
controle de fumaça pode ser realizada por meios naturais ou mecânicos, da
seguinte forma:
a.
Naturalmente
1) meio de portas, janelas,
venezianas etc., posicionadas abaixo da camada de fumaça;
2) Caso a velocidade de entrada
de ar seja superior a 1 m/s, a camada
de fumaça deve ser projetada a 1,5 m acima das aberturas consideradas;
3) Caso a velocidade de entrada
de ar seja menor que 1 m/s, a camada de fumaça pode ser projetada a 0,5 m acima
das aberturas consideradas;
4) A velocidade máxima nas
aberturas de entrada de ar não deve ser superior a 2 m/s e a vazão volumétrica deve ser igual à de extração;
5) Caso haja impossibilidade técnica de prever entrada de ar no acantonamento, esta pode ser prevista pelas aberturas de
introdução de ar dos acantonamentos adjacentes
à área incendiada;
6) A introdução de ar em
edificações com pavimentos interligados como,
por exemplo, centros
comerciais “shopping centers”, pode ser realizada pelas portas de acesso e demais aberturas localizadas no térreo. As
portas e demais aberturas utilizadas para este fim devem ter abertura
automática acionada pelo sistema de detecção de fumaça;
7) A introdução de ar para os
pavimentos superiores das edificações descritas no item anterior pode ser realizada pelas aberturas localizadas
no térreo e será considerada, para
fins de cálculo, a área
efetiva de abertura entre os pavimentos composta por átrios, escadas não enclausuradas e escadas
rolantes.
b.
Por meios mecânicos:
1) Realizadas por aberturas de insuflação ligadas a ventiladores
por meio de dutos;
2)
Cuidados devem ser
observados pelo projetista a fim de posicionar (os ventiladores) as aberturas
deinsuflação no terço inferior do acantonamento, evitando turbulências que podem espalhar a fumaça
ou o fogo;
3) Caso haja impossibilidade técnica de prever
entrada dear no acantonamento,
esta pode ser prevista pelas aberturas
de introdução de ar dos acantonamentos adjacentes a área incendiada; neste
caso, não há necessidade de posicionar as aberturas de insuflação no terço
inferior dos acantonamentos.
4) Para efeito de dimensionamento, a velocidade do ar nas aberturas de
insuflação não deve ser superior a 5 m/s, e sua vazão volumétrica deve ser da
ordem de 60% da vazão das aberturas de extração de fumaça, àtemperatura de 20º
C.
11.23.1
Os mezaninos são obstáculos que devem serconsiderados na extração de fumaça.
11.23.2
Existem 2 tipos de mezaninos a serem considerados:
a.
mezaninos permeáveis, que
são aqueles cujo teto ou piso superior possui 50% de aberturas, permitindo o
escape e fluidez da fumaça pelo mesmo;
b.
mezaninos sólidos, que são
aqueles que não permitem o escape da fumaça.
11.23.3
Os mezaninos considerados permeáveis estão dispensados da previsão
de sistema de controle de fumaça.
11.23.4
Os mezaninos sólidos devem atender à seguinteregra:
a.
característica da coluna
de fumaça saindo por um mezanino depende da característica do fogo, largura da
coluna de fumaça e da altura do teto acima do fogo;
b.
para dimensionar a entrada
de ar na coluna de fumaça sob um mezanino, a seguinte fórmula deve ser
atendida:
m = 0,36 (QW2 )1/3 (zb + 0,25H)
Onde:
m = taxa do fluxo de massa na coluna (kg/s)
Q = taxa de liberação de calor (kW)
W = extensão da coluna saindo das sacadas
(m)
zb = altura acima da sacada
(m)
H = altura da sacada acima do combustível (m)
c.
quando zb for
aproximadamente 13 vezes a largura do acantonamento, a coluna de fumaça deve ter a mesma vazão mássica
adotada no item 11.15.2 desta IT;
d.
quando zb for menor que 13 vezes a largura
do mezanino,além do
especificado no item anterior, barreiras de fumaça devem ser projetadas para
que a fumaça seja contida.
Exemplos de aplicação
Exemplo 1
a.
escritórios;
b.
área de 500,00 m²;
c.
dimensão: 20,00 m x 25,00 m x 3,00 m;
d.
edifício protegido por chuveiros
automáticos de teto;
e.
edificação protegida por sistema de detecção.
f.
Altitude: 800 m
a.
classificação segundo
IT 14: risco médio;
b.
dimensão do incêndio esperado
segundo Tabela 10 – Parte 5:
Tamanho do incêndio = 4,00 m x 4,00 m;
Perímetro = 16 m;
Área = 16,00 m²;
Taxa de liberação de calor segundo
Tabela 11 – Parte 5 = 228,00 Kw/m².
a.
taxa total de liberação
de calor (Q) = 228,00 x 16,00 = 3.648,00
Kw;
b.
altura da camada de fumaça adotada
em projeto (z) = 2,20 m;
c.
tempo para a fumaça
atingir a altura de projeto:
d.
Pela equação (1): (cálculo da altura
da camada de fumaça, sem nenhum sistema entrar em funcionamento)
f.
2,20/3,0 = 1,11 – 0,28 ln [(t 3.6481/3/34/3)
/ (500/32)];
h.
altura da chama:
i.
Pela Equação (2) - z1 = 0,166 Qc2/5
j.
z1 = 0,166 (3.648 x 0,7)2/5
l.
como z < z1, temos para cálculo
da massa de fumaça a utilização da Equação (4):
m = 0,032 Qc3/5 z (z
< z1);
m = 0,032 x 2.553,63/5 x
2,20;
a.
cálculo da Vazão Volumétrica:
Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1 letra a (ρ = 0,92 kg/m³ para 70º C):
V = 7,795 /0,92;
a.
Deve ser acrescido, para seleção dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurança de 25%, conforme
previsto no item 11.16.2:
Ve = V x 1,25 Ve = 8,47 x 1,25
b.
cálculo da entrada de ar, conforme
item 11.22.2
Vv = Ve x 0,6
Vv = 10,59 x 0,6
Vv = 6,35 m³/s (22.874 m³/h)
a.
escritórios;
b.
área de 500,00 m²;
c.
dimensão: 20,00 m x 25,00 m x 3,00 m;
d.
edifício sem proteção por chuveiros automáticos de teto;
e.
edificação protegida por sistema de detecção.
f.
Altitude: 800 m
a.
classificação segundo
IT 14: risco médio;
b.
dimensão do incêndio esperado
segundo Tabela 9 – Parte 5:
Tamanho do incêndio = 4,00 m x 4,00 m;
Perímetro = 16 m; Área = 16,00 m².
Taxa de liberação de calor segundo
Tabela 10 – Parte 5 = 228,00 kW/m².
a.
taxa total de liberação
de calor (Q) = 228,00 x 16,00 = 3.648,00
kW;
b.
altura da camada de fumaça adotada
em projeto (z) = 2,20 m;
c.
tempo para a fumaça
atingir a altura de projeto:
Pela equação
(1): (cálculo da altura da camada de fumaça, sem nenhum sistema
entrar em funcionamento)
2,20/3,0 = 1,11 – 0,28 ln [(t 3.6481/3 / 34/3)
/ (500/3²)];
d.
altura da chama:
Pela Equação
(2) - z1 = 0,166 Qc2/5
z1 = 0,166 (3.648 x 0,7)2/5;
e.
como z < z1, temos para cálculo
da massa de fumaça a utilização da Equação (4):
m = 0,032 Qc3/5 z (z < z1);
m = 0,032 x 2.553,63/5 x 2,20;
f.
cálculo da Vazão Volumétrica:
Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1, letra b (ρ = 0,55 kg/m³ para 300º C):
V = 7,795/0,55;
g.
Deve ser acrescido, para seleção dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurança de 25%, conforme
previsto no item 11.16.2:
Ve = V x 1,25
Ve = 14,172 x 1,25
h.
cálculo da entrada de ar, conforme
item 11.22.2
Vv = Ve
Vv = 17,72 m³/s (63.777 m³/h)
a.
depósito de livros (J-4);
b.
área de 1000,00 m²;
c.
dimensão: 20,00 m x 50,00 m x 6,00 m;
d.
estocagem em prateleiras fixas com altura
de 4,00 m;
e.
edifício protegido por chuveiros
automáticos de teto;
f.
edificação protegida por sistema de detecção;
g.
Altitude: 800 m
a.
classificação segundo
IT 14: risco médio;
b.
dimensão do incêndio esperado
segundo Tabela 9 – Parte 5:
c.
Tamanho do incêndio = 6,00m x 6,00m;
d.
Perímetro = 24 m;
e.
Área = 36,00 m²;
f.
Taxa de liberação de calor segundo
Tabela 10 – Parte 5 = 720,00 kW/m²/m;
a.
taxa total de liberação
de calor (Q) = 720,00
x 36,00 x 4,00 = 103.680,00 kW;
b.
altura da camada de fumaça adotada
em projeto (z) = 4,50 m
c.
tempo para a fumaça atingir a altura de projeto:
d.
Pela Equação
(1): (Cálculo da altura da camada de fumaça, sem nenhum sistema
entrar em funcionamento)
4,5/6,0 = 1,11 – 0,28 ln [(t 103.6801/3 / 64/3)
/ (1000 / 62)];
e.
altura da chama:
1. Pela Equação
(2) - z1 = 0,166 Qc2/5
z1 = 0,166 (103.680
x 0,7)2/5
f.
como z < z1, temos para cálculo
da massa de fumaça a utilização da Equação (4):
m = 0,032 Qc3/5 z (z < z1);
m = 0,032 x 103.680 3/5 x 4,5;
m = 118,8 Kg/s.
g.
cálculo da vazão volumétrica:
Para atingir os objetivos descritos em 11.20.1 letra a (ρ = 0,92 kg/m³ para 70º C):
V = 118,8/0,92
h.
Deve ser acrescido, para seleção dos ventiladores e dimensionamento dos dutos, o coeficiente de segurança de 25%, conforme
previsto no item 11.16.2:
Ve = 129,1 x 1,25
i.
cálculo da entrada de ar, conforme
item 11.22.2.
Vv = Ve x 0,6
Vv = 161,4 x 0,6 Vv = 96,84 m³/s (348.624
m³/h)
Revoga a Instrução Técnica n° 15-5,
de 10/08/2018.