Engenharia de extração de fumos – Teatro
Engenharia de segurança contra incêndios (FSE) num teatro
O conhecimento profundo da EOLIOS Ingénierie em mecânica dos fluidos permitiu-lhe efetuar um estudo rigoroso para garantir a segurança da obra em caso de incêndio.
O objetivo principal do nosso estudo era analisar os potenciais riscos de incêndio e avaliar as medidas de segurança existentes. Com base nos resultados obtidos, identificámos as áreas de risco e as medidas adicionais a aplicar para garantir uma proteção óptima.
Utilizámos métodos de modelação avançados para simular o comportamento do fogo em diferentes cenários. Isto permitiu-nos avaliar a extensão dos danos potenciais e determinar as áreas de impacto.
Com base nestas informações, recomendámos a instalação de sistemas de deteção e combate a incêndios adaptados às características específicas do local. Também recomendámos melhorias na ventilação e na extração de fumos, para otimizar a segurança dos ocupantes.
Trabalhámos em estreita colaboração com as equipas da empresa para implementar estas recomendações.
Engenharia de extração de fumos
Ano
2023
Cliente
NC
Localização
França
Tipologia
Engenharia de extração de fumos
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Segurança contra incêndios em salas de espetáculo: a importância da evacuação rápida
Os teatros são salas de espectáculos com capacidade para 30 a 700 espectadores, consoante a sua dimensão. Por conseguinte, é essencial planear a evacuação súbita de um grande número de pessoas em caso de problema, como um incêndio. Em caso de incêndio, o fumo sobe e espalha-se. Isto pode levar ao bloqueio das vias de evacuação devido ao calor, aos vapores de fumo e à fraca visibilidade.
A Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) garante que os caminhos de fuga estão desimpedidos e que os sistemas de extração de fumo são concebidos de forma eficaz para ajudar a salvar vidas e combater o incêndio ou a sua propagação. O objetivo do nosso estudo de extração de fumo é modelar a propagação do fumo paraotimizar a evacuação do fumo, dos produtos de combustão e das pessoas do teatro nas melhores condições possíveis em caso de incêndio.
Modelo 3D do sítio
Todo o sítio foi reproduzido pelos nossos engenheiros da EOLIOS com recurso a software 3D. Este modelo basear-se-á no modelo 3D do edifício e dos sistemas.
Modelo 3D do teatro estudado na engenharia de extração de fumos
Esta modelação é depois utilizada para efetuar a simulação CFD para cada cenário.
Como o objetivo é não sobrecarregar o modelo com pormenores inadequados, a fim de maximizar o poder de cálculo para as áreas sensíveis do estudo no interior do volume, a volumetria é realizada de forma a ter em conta todos os elementos que têm impacto na aerodinâmica do volume.
Caracterização do fogo no modelo
Definição de fluxo de calor: desafios na modelação de incêndios
O software pode ser utilizado para estudar fluidos, mas não pode prever a ignição de objectos combustíveis ou a forma como ardem (energia e efluentes produzidos). Por conseguinte, o fenómeno da combustão não é modelado neste estudo. O incêndio é modelado através de um modelo de calor volumétrico, que tem em conta apenas os efeitos térmicos e tóxicos da combustão, num volume definido como a zona em que ocorre a combustão.
Por conseguinte, é da responsabilidade do utilizador escolher cuidadosamenteos dadosde entrada do modelo. A combustão é uma reação que liberta calor. Esta quantidade de calor por unidade de tempo, conhecida como potência calorífica ou poder de fogo, não é constante ao longo do tempo (pequenas chamas, depois chamas brilhantes, depois extinção gradual), o que torna difícil a sua definição. Por conseguinte, estão a ser efectuados estudos preliminares para determinar aevolução temporal da produção de calor e as taxas de emissão dos produtos de combustão, que serão depois utilizados como dados de entrada. O EOLIOS dispõe de uma base de dados que permite definir as condições de geração de fumos para os materiais mais comuns.
Modelo de teatro na engenharia de controlo de fumos -Velocidade das chamas
Modelação da combustão: foco no calor e nos efeitos tóxicos
Cenários previstos
É muito difícil prever a posição exacta de um futuro incêndio. É por isso que estão a ser realizados vários estudos com diferentes cenários. As localizações das lareiras estudadas são retiradas dos casos mais desfavoráveis para melhor dimensionar as instalações de extração de fumos. Estes casos desfavoráveis satisfazem vários condicionalismos:
- Maximizar o percurso do fumo entre a fornalha e a saída mais próxima
- Maximizar o tempo de deteção
- Atrasar a descoberta do fogo
- Bloquear a utilização de uma saída de emergência ou de um caminho de evacuação
- Favorecer a acumulação de calor e de fumo numa zona específica
A fase de desenvolvimento do modelo centra-se na definição dos parâmetros essenciais de cada cenário de incêndio. Estes parâmetros são :
- A posição do foco
- Caracterização do surto
- Elementos da estrutura, sistemas e medidas que afectam o desenvolvimento e a propagação do fogo
O objetivo destes diferentes cenários é assegurar que as instalações de extração de fumos são adequadamente dimensionadas para cumprir os objectivos de proteção. Assim, é possível determinar a localização ideal das saídas de emergência, das portas corta-fogo e dos sistemas de extração de fumo, observando o percurso do fumo na sala.
Evacuação em caso de incêndio: os desafios dos teatros face ao fumo
Simulação CFD do modelo
Os estudos de engenharia de extração de fumo permitem que a difusão de gás seja representada no espaço e no tempo. Está associado a uma modelização multifísica que tem em conta os fenómenos decorrentes da formação de fumo. A experiência da EOLIOS no domínio da engenharia térmica e aeroeléctrica oferece soluções inovadoras e pertinentes para os riscos climáticos e de incêndio. A implementação de simulações CFD requer o envolvimento de especialistas em mecânica dos fluidos, engenharia térmica e simulações numéricas.
Os engenheiros da EOLIOS especializados em termo-aerodinâmica e mecânica dos fluidos trabalham em estreita colaboração com outros engenheiros da EOLIOS especializados em risco de incêndio e sistemas.
Para o nosso estudo, é efectuada uma simulação CFD para cada cenário considerado. É necessário determinar previamente as condições de fronteira para resolver as equações diferenciais parciais do modelo. Uma malha adequada é então gerada automaticamente a partir da geometria do modelo, mas é possível torná-la mais fina em locais onde é necessária uma maior precisão.
Modelo 3D do teatro na engenharia de extração de fumos - Temperaturas
Com as diferentes simulações, podemos estudar o movimento do calor e do fumo, que acompanham o movimento do ar gerado pelo fogo. É necessário determinar o período de tempo durante o qual os diferentes acessos às saídas de emergência teriam sido obstruídos pelo fumo, impedindo total ou parcialmente a evacuação em boas condições.
Análise dos resultados
Os resultados dão uma ideia das condições térmicas e do fluxo de calor a que as pessoas podem estar sujeitas durante a sua evacuação e os bombeiros durante a sua reação. Por conseguinte, pode ser desenvolvida uma solução para melhorar os sistemas de extração de fumos existentes. A EOLIOS oferece um novo sistema que tem em conta a segurança das pessoas, a regulamentação aplicável e as condições ambientais. As propostas de disposição do local, como a localização das saídas de emergência e das portas corta-fogo, são também feitas tendo em conta a velocidade de propagação do fumo nos espaços, as temperaturas no interior da sala e a visibilidade do fumo, que é a maior distância a que um objeto pode ser visto.
Resumo em vídeo do estudo
Uma simulação CFD (Computational Fluid Dynamics) de um incêndio num palco de teatro produz uma série de resultados importantes. Eis alguns dos principais resultados que se podem esperar de uma tal simulação:
1. Propagação do calor: A simulação CFD mostra como o calor gerado pelo incêndio se propaga no ambiente. Isto ajuda a compreender as zonas de temperatura elevada e a prever como pode afetar a estrutura do teatro, os elementos cénicos e os espectadores.
2. Movimento do fumo : A simulação mostra também como o fumo gerado pelo fogo se move no espaço. Isto pode ajudar a identificar áreas onde o fumo se pode acumular, tornando-se potencialmente perigoso para as pessoas no teatro.
3. Velocidade e direção do fluxo de ar: A simulação CFD é utilizada para estudar os movimentos do ar, em especial a velocidade e a direção dos fluxos de ar gerados pelo incêndio. Isto ajuda a compreender como o incêndio pode afetar a circulação do ar na sala e a avaliar os riscos de inalação de fumo para os ocupantes.
4. Concentração dos produtos de combustão: A simulação CFD pode igualmente ser utilizada para calcular a concentração dos produtos de combustão, como os gases tóxicos, nas diferentes zonas do teatro. Isto permite identificar as zonas onde a concentração destes produtos é mais elevada, o que ajuda a tomar as medidas de segurança adequadas para proteger os ocupantes.
5. Avaliação das vias de evacuação: Conhecendo a propagação do fogo, do fumo e dos produtos de combustão, a simulação CFD pode avaliar a eficácia das vias de evacuação existentes no teatro de operações. Isto ajuda a identificar eventuais problemas na conceção inicial e a sugerir melhorias para uma evacuação mais segura em caso de incêndio.
Em resumo, uma simulação CFD de um incêndio num palco de teatro pode ser utilizada para visualizar a propagação do fogo, do fumo e dos produtos de combustão, avaliar os riscos para os ocupantes e identificar as medidas de segurança necessárias para assegurar uma evacuação rápida e segura.
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