SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO EM ANTECÂMARAS DE ESCADAS À PROVA DE FUMAÇA: ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO POSICIONAMENTO DOS DUTOS E SEUS EFEITOS SOBRE A EFICIÊNCIA NA EXAUSTÃO DE FUMAÇA

Abstract

Uma das maiores dificuldades em um incêndio está no controle da fumaça, sendo fundamental que sistemas projetados para promover a exaustão e evitar a propagação destes gases nocivos funcionem corretamente. Segundo a Norma Técnica 10/2013 do corpo de bombeiros militar do estado do Espírito Santo, que trata das saídas de emergência em edificações, a depender do porte da edificação, faz-se necessário que este conte com um tipo particular de escada de emergência denominada escada enclausurada à prova de fumaça (EPF). Além de suas características de dimensionamento particulares, segundo a norma, este tipo de escada deve possuir um acesso por antecâmaras que possuem objetivo principal de reter e promover a exaustão da fumaça gerada pelo incêndio. Este estudo analisou o impacto na vazão de exaustão da fumaça resultante das modificações das distâncias horizontais dos dutos de entrada de ar limpo e saída de fumaça, utilizando a dinâmica de fluidos computacional (computational fluid dynamics – CFD) para modelar o fluxo estratificado em antecâmaras das EPF. A combustão em um compartimento acoplado à antecâmara foi realizada pelo modelo Flamelet para que os gases pudessem ser gerados, servindo como condição de entrada e para validar o software. Os resultados obtidos mostram que, para uma variação horizontal dos dutos de 2 metros em relação a porta de referência, ocorreu o pior caso, apresentando uma exaustão da fumaça para a escada de, aproximadamente 37,5%. Para a distância horizontal de 1 metro houve uma menor exaustão de gases tóxicos para a escada, cerca de 8% a menos que o pior caso, pois houve uma melhora nos efeitos de estratificação e, consequentemente, na distribuição dos gases no interior do ambiente. O melhor resultado foi encontrado para a disposição dos dutos em uma distância horizontal de 3 metros, no qual teve-se um aumento na eficiência, garantindo 10% a menos de fumaça saindo para a escada de emergência. Assim, foi possível concluir que a variação horizontal dos dutos influencia diretamente na estratificação dos gases e exaustão de fumaça no interior da antecâmara e, quando comparados com dados da literatura, expressam melhorias significativas.

One of the biggest difficulties in a fire is in the control of smoke, it is essential that structures designed to promote exhaustion and prevent the propagation of these harmful gases work correctly. According to Technical Standard 10/2013 of the Military Fire Department of the State of Espírito Santo (CBMES, 2013) which deals with emergency exits in buildings, depending on the size of the building, it is necessary for it to have a particular type of emergency stairway called enclosed smoke-proof stair (EPF). Addition its particular dimensioning characteristics, according to the standard, this type of stairs must have access through pre-chambers that have the main purpose of retaining and promoting the exhaustion of the smoke generated by the fire. This study analyzed the impact on smoke exhaust flow resulting from changes in the horizontal distances of the clean air inlet and smoke outlet ducts. In which uses computational fluid dynamics (CFD) to model the stratified flow in smoke-proof stairway antechambers. Combustion in a compartment coupled to the antechamber was performed by the Flamelet model so that gases could be generated, serving as an input condition and to validate the software. The results obtained show that, for a horizontal variation of the ducts of 2 meters in relation to the reference port, the worst case occurred, containing a smoke exhaustion for the stairs of approximately 37.5%. For the horizontal distance of 1 meter, there was less exhaustion of toxic gases into the ladder, about 8% less than the worst case, as there was an improvement in the stratification effects and, consequently, in the distribution of gases inside the environment. The best result was found for the localization of the ducts in a horizontal distance of 3 meters, in which there was an increase in efficiency, ensuring 10% less smoke coming out to the emergency stairs. Thus, it was possible to conclude that the horizontal variation of the ducts directly influences the stratification of gases and smoke exhaust inside the antechamber and, when compared to literature data, expresses significant improvements.