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Pressurização de escadas.

Na busca constante de economia de espaço e sua otimização, construímos edificações cada vez mais altas, conceito arquitetônico que vem ao encontro das nossas necessidades, pois em um só edifício podemos encontrar diversos serviços. No entanto, pela ótica da prevenção, devemos destacar alguns problemas, que podem transformar essas novas edificações numa armadilha fatídica. A responsável por essa armadilha é a fumaça, causando 80% das mortes em um incêndio.
Como resultado da combustão, a fumaça possui temperatura maior que a temperatura ambiente e, portanto, uma força de ascensão que a faz propagar-se dentro do edifício. Devido a essa força, a velocidade de propagação da fumaça no sentido vertical é maior que no sentido horizontal; e quanto maior a diferença de temperatura, maior a velocidade de propagação. Assim, a fumaça penetra nos corredores, diminuindo ou atrapalhando a visibilidade das pessoas, limitando suas atividades e expondo-as a gases tóxicos por mais tempo. Foi constatado que, quanto mais a fumaça se alastrar, menor será a espessura de sua camada.
A velocidade de propagação da fumaça na direção horizontal (corredores) está em torno de 1,0 m/s, enquanto na direção vertical (escadas) situa-se entre 2,0 m/s e 3,0 m/s. Essa velocidade de propagação, portanto, pode envolver numerosos andares e pôr em risco milhares de pessoas que não podem escapar horizontalmente, mas sim verticalmente, pelas rotas de fuga, principalmente pelas escadas de segurança. Quanto maior a altura, maior a permanência dessas pessoas nessas rotas de fuga verticais e menor a sua velocidade de deslocamento.
Falamos de edificações que, a exemplo do World Trade Center, em Nova Iorque (EUA), com 110 andares, podem chegar a 300 m de altura e abrigar uma população de até 20 mil pessoas, fora a população flutuante (usuária eventual). Esta é a projeção para o Brasil, com as novas técnicas construtivas, aumento de resistências do concreto, emprego da estrutura metálica e implantação de técnicas mais sofisticadas de construção. Observa-se no mundo uma grande preocupação de equacionar o problema da fumaça do incêndio. Não foram diferentes os incêndios em São Paulo, nos edifícios Andraus e Joelma, que ocasionaram a morte de 195 pessoas.
Outro grande problema igualmente grave é o dos espaços confinados, como o metrô. A fumaça gerada em ambientes confinados - e os treinamentos já demonstraram isso - causa riscos sérios até para as corporações de bombeiros. Estão se tornando usuais, também, as construções verticais invertidas, ou seja, para o subterrâneo, caso dos estacionamentos. Nenhum Corpo de Bombeiros do mundo, por mais aparelhado que esteja, tem condições de enfrentar esse fantasma - o descontrole da movimentação da fumaça.
O combate a incêndios em ambientes confinados - ou que possuem difícil ventilação - é pior do que o de uma operação em um reservatório de álcool a céu aberto, como o da Ilha Barnabé em Santos-SP, em 1998. O incêndio em local confinado normalmente não permite sequer a entrada no ambiente, fato causado pelo intenso calor e densidade de fumaça. Os percentuais de fumaça para intoxicar os seres humanos são alcançados em décimos de segundos após o início do incêndio. Se não houver um conceito de ventilação e exaustão bem definido e avaliado constantemente, não estaremos fazendo o nosso principal trabalho na prevenção: prever.
Por conta disso, em 1995 o Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo, com a finalidade de publicar uma Instrução Técnica para orientar o público e os projetistas sobre o assunto "pressurização de escadas", começou a estudar uma legislação inglesa que trata do assunto, a norma BSI 5588/ Part 4, de 1986, a qual vem ao encontro de uma exigência da NBR 9077/92 - Saídas de Emergência em Edificações.
A primeira preocupação foi atrair o interesse de órgãos e entidades representativas da área de ventilação mecânica. Participaram com o Corpo de Bombeiros, desde essa época, a Escola Politécnica da USP, o IPT, a Abrava (Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento), a Smacna (Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association) Chapter Brasil, projetistas e instaladores. A preocupação foi a de elaborar uma legislação adequada à realidade brasileira, objetivando exigir um sistema que fosse eficiente e que atendesse às necessidades do Corpo de Bombeiros, projetistas e instaladores, mas, principalmente, às necessidades de segurança dos ocupantes de uma edificação.

Conhecendo o sistema de pressurização de escadas
Trata-se de um sistema de controle mecânico do movimento da fumaça. O sistema tem como objetivo pressurizar a escada de segurança, garantindo a essa população um ambiente livre da penetração da fumaça na eventualidade de um incêndio. O segundo objetivo é o de fornecer ao Corpo de Bombeiros melhores condições nas suas operações de combate. Esse sistema tem como princípios básicos de funcionamento:
1. A utilização do ar atmosférico sob temperatura ambiente, livre dos riscos de captar esse ar contaminado pela fumaça oriunda do incêndio
2. A sucção do ar atmosférico e sua pressurização por meio de um grupo moto - ventilador, posicionado normalmente no pavimento térreo da edificação
3. A condução desse ar pressurizado para toda a extensão da escada de segurança a ser pressurizada, normalmente através de dutos de alvenaria ou metálicos
4. A distribuição eqüitativa do ar pressurizado por toda a extensão da escada de segurança, através de grelhas de insuflamento
5. O controle e manutenção da pressão no interior da escada de segurança
6. A garantia de que o ar pressurizado irá para o exterior da edificação
7. A garantia de integridade de qualquer sistema, a saber:


Confiabilidade das fontes de alimentação (energia)
Arranjos da distribuição da energia.
Qualidade dos materiais e equipamentos empregados em sua construção
Tipo de risco associado à ocupação da edificação.

Proteção dos sistemas de controle e monitoração

A pressão mínima no interior da escada de segurança deve ser de 50 Pa ou 5 mmH2O (milímetros de coluna d'água). Não parece muito, mas é suficiente para impedir que a fumaça penetre no interior da escada de segurança, sendo ainda a pressão limite para a abertura das portas corta-fogo existentes no mercado nacional. Como o controle da pressão interna é um dos parâmetros para a perfeita abertura das portas corta-fogo, no dimensionamento do sistema de pressurização deve-se prever um registro de sobrepressão (damper de sobrepressão), cuja função é não permitir que a pressão no interior da escada exceda 60 Pa ou 6 mmH2O. Cabe aqui um alerta. A escada pressurizada não elimina a necessidade do número mínimo de escadas de segurança. Ou seja, se um edifício, por causa de sua complexidade, altura, risco, área de piso e, principalmente, conceito de caminhamento máximo de abandono de um pavimento, requer duas ou três escadas de segurança, o mesmo número de escadas será necessário na substituição pela escada pressurizada.
Outro conceito importante é o de não se permitir, em um mesmo edifício, a coexistência de dois tipos de escada de segurança diferentes, a saber: uma escada de segurança pressurizada e outra escada de segurança enclausurada. Nos testes reais em edificações, observamos que o fluxo de ar de uma escada pressurizada, que sai através de uma porta corta-fogo, é imediatamente direcionado para as aberturas existentes nos ambientes contíguos a essa escada. A conseqüência disso, no exemplo citado, é que no abandono de uma edificação a população usuária, ao abrir as portas corta-fogo das duas escadas, poderá estar criando um "gradiente de pressão" que possuirá o sentido da escada pressurizada para a escada enclausurada. Conseqüentemente, a fumaça do incêndio será carreada para essa escada enclausurada, que, sem garantias de exaustão da fumaça funcionará como chaminé, e não como uma rota de fuga segura.

Sistemas de pressurização
O sistema de pressurização pode ser de um ou dois estágios. No sistema de um estágio, este somente entrará em funcionamento na emergência, quando acionado pelo sistema de detecção e alarme instalado na edificação. Pode haver, nesse caso, duas máquinas de pressurização, ou somente uma, dependendo do risco e altura da edificação. Quando adotado o sistema de dois estágios, o primeiro assumirá a função de um sistema normal de ventilação e o segundo, de emergência. O primeiro funciona com pressão de 15 Pa continuamente, garantindo a ventilação no interior da escada. Quando houver um princípio de incêndio (sempre detectado por um sistema de detecção de fumaça e, portanto, não necessitando a presença humana no ambiente), entrará em funcionamento o segundo estágio (emergência), devendo garantir no interior da escada a pressão mínima de 50 Pa.
Para a segurança dos ocupantes das diversas edificações, e para aumentar a velocidade de fuga, utiliza-se o sistema de detecção como iniciador do abandono. Outros sistemas - alarme manual, hidrantes e sprinklers - poderão funcionar como iniciadores, mas somente de forma complementar.

Tipos de ventiladores para pressurização de escadas
Os ventiladores classificam-se como de baixa, média, alta e altíssima pressão, variando os valores nessas categorias de acordo com as características construtivas dos fabricantes.
Em média, como referência, os de baixa pressão podem chegar a 200 mmH2O e os de altíssima pressão, a 10.000 mmH2O. Segundo a modalidade construtiva, os ventiladores podem ser centrífugos, hélico - centrífugos e axiais.

Dutos de condução do ar
Caso passem por áreas de risco de início ou propagação de incêndio, os dutos deverão ser protegidos por mantas cerâmicas, placas de materiais minerais ou similares que garantam uma resistência ao fogo mínima de duas horas. É importante também que a fixação dos dutos seja independente de outras instalações, assim como deve haver o afastamento de qualquer central de GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) ou outros vasos sob pressão.

Porta corta-fogo
A porta corta-fogo (PCF) exerce papel de grande importância para a manutenção da pressão mínima (50 Pa) requerida e estabelecida em cálculo, e garantia do controle das perdas de ar quando de sua abertura e fechamento. Para o perfeito dimensionamento do sistema deve-se considerar a somatória das frestas existentes em todas as PCF de acesso e de saída da escada pressurizada. A partir daí calcular a vazão total necessária, considerando-se as perdas por todas as frestas para manter a escada pressurizada com 50 Pa.
O segundo passo é a comparação com a vazão necessária para manter a velocidade mínima de 1,0 m/s através das PCF abertas. Uma observação deve ser feita: quando todas as PCF estão fechadas, podemos falar em pressurização, mas quando elas estão abertas (2 ou 3 PCF) não há que se falar em pressão e sim na velocidade do ar que deve ser mantida por essas aberturas.
As PCF, portanto, funcionam como registros reguladores das condições de pressão ou de velocidade. É fácil concluir a importância da montagem correta das PCF, mantendo-se as folgas máximas estabelecidas nas normas da ABNT e fresta máxima de 10 mm na borda inferior, bem como a garantia de seu perfeito fechamento e funcionamento. Para edificações de maior risco, pelo critério de altura e de uso, exige-se uma antecâmara também pressurizada, que deve possuir pressão não inferior a 45 Pa, para que se garanta o gradiente de pressão entre o interior da escada, passando pela antecâmara, até o interior do pavimento. Busca-se assim aumentar a segurança contra vazamentos pelas PCF que eventualmente possam ficar entreabertas, ou por muito tempo abertas, quando de uma operação de abandono da edificação do tipo torre.

Rapidez
O sistema de detecção tornou-se uma das garantias de rápido aviso da população usuária e, conseqüentemente, do menor tempo de abandono da edificação, pois com uma pequena densidade de fumaça, características de um princípio de incêndio,
o sistema já entra em funcionamento. Essas características são importantíssimas para que o sistema de pressurização não venha a ser comprometido, através da abertura interminável das PCF, quando do abandono do edifício. Resumidamente, objetiva-se: rápido aviso, rápida ocupação do interior da escada pressurizada e abandono, e garantia de manutenção da pressão interna da escada.
Existem alguns questionamentos quanto à eficiência do sistema de detecção, mas estão mais relacionados com a falta de informação e desconhecimento da NBR 9441 por parte dos projetistas. Nessa norma, está bem clara a necessidade de, por exemplo, realizar uma avaliação geral dos sistemas construtivos, umidade do ambiente, efeitos da ventilação dos diversos ambientes a serem protegidos, trocas de ar realizadas nesses ambientes e temperatura média diária, pé-direito do compartimento e outras características que interferem na movimentação da fumaça.
É necessário que o profissional reconheça essas interferências, conheça os seus efeitos e determine o tipo adequado de equipamento para suplantá-las. E mesmo com essas informações ainda não estará completa a sua tarefa, pois o mais importante é que, antes da instalação, seja simulado um princípio de incêndio e se confirmem as hipóteses deduzidas. No caso de não se confirmarem as condições projetadas, estas devem ser reavaliadas, adequando-se as posições, número de detectores ou tipo. Não existe nenhum equipamento de proteção contra incêndio que não deva ser submetido a testes de aceitação. Quando da entrega dos serviços, o sistema de detecção deve ser avaliado nas condições em que foi dimensionado e executado para atender às necessidades de proteção do cliente.

Economia de espaço
Vamos avaliar os espaços ocupados em uma edificação de 19 pavimentos, que, de acordo com a NBR 9077/93, necessite de uma escada enclausurada à prova de fumaça:
 Vão entre os lances de escada de 0,20 m2, totalizando 3,8 m2
 Antecâmara com comprimento mínimo de 1,80 m
 2 dutos de ventilação - um de entrada e um de saída de ar
 Área interna de cada duto de saída e entrada de ar com 2,10 m²; ou seja, área mínima de dutos, considerando as paredes, de 6,045 m2
 A área da antecâmara, na melhor condição dos dois dutos, ou seja um de frente com o outro, seria de 2,25 m2, e na pior condição, um ao lado do outro, seria de 4,35 m2
 A somatória dessas áreas revela um espaço necessário de, na melhor condição, 8,095 m2, e na pior condição de 10,195 m2 por pavimento, resultando uma área total, na melhor condição, de aproximadamente 165,0 m2, e na pior condição, de 208,0 m2.

Se fizermos a comparação com uma escada pressurizada, no mesmo edifício com 19 pavimentos, teremos a ocupação do interior dessa escada por um duto (que pode ser metálico ou de alvenaria) em média de 0,5 m2. Esse duto, nos 19 pavimentos, ocupará uma área de no máximo 12,0 m2, portanto bem menor que os 208,0 m2 necessários para a escada enclausurada à prova de fumaça.

Fator econômico
Nesse edifício residencial avaliado, a perda hoje de um espaço de mais de 200 m2 significa a construção de dois apartamentos de 100 m2 cada. Vale lembrar que o sistema de pressurização, desde que bem projetado, considerando-se o grupo moto - ventilador, interligações elétricas e instalação do sistema de detecção, concretiza-se por um custo máximo de aproximadamente R$ 35 mil. Outro fator importante é que se deixa de instalar, ainda, por pavimento, 19 portas corta-fogo P-60 e 19 pontos de iluminação de emergência nas antecâmaras. O que reflete em um custo direto também no sistema de iluminação de emergência, que possuirá uma central de menor potência, com menos circuitos para alimentação.

Principais erros de projeto
A instalação de um sistema de pressurização pode, por erro de dimensionamento, ficar muito cara. O projeto de arquitetura deve se preocupar com os espaços, pés-direitos e posicionamento previstos para as casas de máquinas do grupo moto - ventilador para pressurização, duto
s de sucção e pressurização, bem como da casa de máquinas do grupo moto - gerador. Erros nesses espaços e posicionamentos com certeza custarão mais aos proprietários. Veja, no quadro abaixo, os principais erros cometidos pelos projetistas.

Diretrizes básicas de um projeto de pressurização de escadas de segurança
Para determinar, de forma básica, os valores necessários de vazão total do sistema de pressurização e sua pressão estática total, deve-se seguir os seguintes passos:
1- Preestabelecer a posição da casa de máquinas do grupo moto - ventilador e caminhamento teórico dos dutos de sucção e pressurização
2- Determinar o número de PCF (portas corta-fogo) existentes na edificação e o tamanho de suas frestas; e calcular a vazão necessária para a pressurização da escada por meio da fórmula:

Q = 0,827*A*P (1/2)
sendo Q ( vazão do sistema), A (área total das frestas das PCF - esses valores encontram-se na tabela 1) e P (pressão mínima de 50 Pa e nunca superior a 60 Pa).

3- Determinar o número de PCF calculadas abertas, que poderá ser 2 ou 3 PCF, dependendo da altura e risco da edificação
Obs.: para calcular esse valor, usa-se a fórmula:

Q = A*V
sendo Q (vazão pelas áreas de abertura das PCF consideradas abertas), A (área total de abertura das PCF calculadas - ver tabela 1), V (velocidade de ar de 1,0 m/s).

4- Comparar os valores encontrados dos itens 3 e 4 e adotar o maior
5- Acrescentar a esse valor adotado 1,0 m3/s, como forma de compensar o risco de alguma PCF permanecer entreaberta durante o abandono da edificação
6- Acrescentar, ao valor acima encontrado, os valores percentuais relativos a perdas por vazamentos em dutos (que podem ser de 15% para dutos metálicos e 25% para dutos de alvenaria)
7- Acrescentar ao valor acima encontrado 25%, referentes a possíveis perdas por outros vazamentos não identificados
8- Determinar o tamanho do duto de pressurização e o seu posicionamento, para que se possa calcular as perdas de carga localizadas e distribuídas. Lembrar que os dutos, quando externos à edificação e metálicos, poderão necessitar de proteção contra incêndio, aumentando o custo da instalação e sua manutenção. Outro cuidado especial, relativo aos dutos, é a proporção entre os seus lados (quando de dutos retangulares), que deverá seguir de forma prática o seguinte: b menor ou igual a 4a.
9- Sabendo-se a vazão e a pressão total, passa-se a determinar o tipo e características do ventilador (centrífugo, axial etc.), confirmando ou não o que estava preestabelecido, ou seja, o tamanho da casa de máquinas do grupo moto - ventilador, dimensão do ventilador, tamanho dos dutos; tamanho do grupo moto - gerador, seu posicionamento etc. Os compartimentos "casa de máquinas" do grupo moto - ventilador e moto - gerador deverão estar posicionados em ambientes em separado e compartimentados contra incêndio
10- É recomendado adotar velocidades de 4 m/s a 8 m/s nos dutos de sucção de ar e 10 m/s a 15 m/s nos dutos de pressurização, como forma de diminuir as perdas de carga localizadas e distribuídas, diminuindo assim os custos com equipamentos (grupo moto - ventilador)
11- Quando os dutos de sucção e/ou pressurização estão posicionados de forma aparente, e possuem risco de serem atingidos por um incêndio, deverão ser revestidos com produtos que lhes dêem resistência ao fogo por no mínimo 2 horas. Diversos são os produtos: mantas cerâmicas, placas de fibras minerais, alvenaria (quando de dutos verticalizados). A tinta antiignífuga não poderá ser aplicada nos dutos metálicos. O conceito de aplicação desse revestimento contra incêndio leva em consideração a massividade da peça metálica (quanto menor a massividade de uma peça metálica maior sua robustez, e quanto maior sua massividade, menor sua robustez). As peças metálicas que compõem os dutos de sucção e pressurização possuem valores de massividade extremamente altos, o que prejudica o desempenho desse tipo de proteção.



Leia mais: Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo, Decreto
-Lei 38.069 de 15.12.93; NBR 9077 - Saídas de emergência em edifícios; NBR 9441 - Execução de sistemas de detecção e alarme de incêndio; NBR 13860 - Glossário de termos relacionados com a segurança contra incêndio; NBR 11742 - Portas corta-fogo para saídas de emergência - especificações; Livro Tecnologia de Edificações, Editora Pini/IPT; British Standards Intitution, BS5588 Fire precautions in the design and construction of buildings. Part 4. Code of practice for smoke control in protected escape routes using pressurization, London, 1978; HVAC Systems - Duct Design, Smacna, 1990; Sheet Metal And Air Conditioning Contractors National Association, Inc. First Edition - July 1977; E.G. BUTCHER, A.C. PARNELL, Smoke Control in Fire Safety Design, Editora E & FN SPON, London, 1979; Prefeitura do Município de São Paulo, Lei 11.228 de 25/06/92 - Código de Obras e Edificações; Prefeitura do Município de São Paulo, Decreto-Lei 32.329 de 23/02/92, que complementa a Lei 11.228 de 25/06/92.

Este artigo antecipa algumas orientações que constam de uma minuta de Instrução Técnica em preparação pelo Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo sobre escadas de segurança pressurizadas

 

 

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