Convecção natural no controle do escoamento de fumaça em incêndios

Abstract

A presente pesquisa tem por objetivo avaliar a efetividade do sistema de ventilação natural de escadas de emergência no que se refere à capacidade de exaustão de fumaça. O estudo justifica-se pelo fato de que condições insustentáveis para a vida em situação de incêndio são geralmente alcançadas devido à presença de fumaça no ambiente. O mecanismo físico responsável pela movimentação de fumaça no interior de um prédio é a convecção. Especificamente as escadas de emergência à prova de fumaça têm por função garantir uma rota de fuga livre de fumaça aos usuários da edificação. Isso é obtido por meio de dutos de ventilação natural. A movimentação do fluido neste caso é devida à presença combinada de um gradiente de massa específica e de uma força de campo gravitacional. Daí a importância de se estudar os fundamentos da convecção natural para compreender a movimentação de fumaça em incêndios estruturais, com vistas à otimização do controle de fumaça. Este relatório apresenta os resultados da simulação computacional do escoamento de fumaça através do duto de saída de fumaça da escada de emergência de um prédio de escritórios virtual típico de cidades brasileiras. O software de dinâmica de fluidos computacional utilizado é o FDS, desenvolvido pelo NIST e que tem por característica resolver numericamente uma forma apropriada das equações de Navier-Stokes para escoamentos devidos a gradientes de temperatura em baixa velocidade, com ênfase nos fenômenos de transporte de calor e de fumaça oriundos de incêndios. Os cenários simulados englobam escadas com sistema de ventilação natural constituído por dois dutos e por apenas um duto. São comparados também os casos com prédios de alturas diferentes, seis pavimentos e doze pavimentos. A análise dos resultados indica a maior eficiência do sistema integrado de dois dutos e a redução da efetividade do sistema no caso de dutos com alturas maiores.