Engenharia de evacuação de fumo – Teatro
Engenharia de extração de fumos
Ano
2023
Cliente
NC
Localização
França
Tipologia
Engenharia de extração de fumos
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Engenharia de segurança contra incêndios (ISI) num teatro
A vasta experiência da EOLIOS Ingénierie no domínio da mecânica dos fluidos permitiu-lhe realizar um estudo rigoroso para garantir a segurança nas instalações em caso de incêndio.
O principal objetivo do nosso estudo foi analisar os riscos potenciais de incêndio e avaliar as medidas de segurança existentes. Com base nos resultados obtidos, identificámos as zonas de risco e as medidas adicionais a implementar para garantir uma proteção ideal.
Utilizámos métodos avançados de modelação para simular o comportamento do fogo em diferentes cenários. Isso permitiu-nos avaliar a extensão dos danos potenciais e determinar as zonas de impacto.
Com base nestas informações, recomendámos a instalação de sistemas de deteção e combate a incêndios adequados às especificidades do local. Recomendámos igualmente melhorias ao nível da ventilação e da evacuação de fumos, de modo a otimizar a segurança dos ocupantes.
Trabalhámos em estreita colaboração com as equipas da empresa para implementar estas recomendações.
Segurança contra incêndios nos teatros: a importância de uma evacuação rápida
Os teatros são locais de espetáculos que acolhem entre 30 e 700 espectadores, consoante a sua dimensão. Por isso, é fundamental prever a evacuação repentina de um grande número de pessoas em caso de emergência, como incêndios. Em caso de incêndio, o fumo vai aumentar e propagar-se. Isso pode provocar o bloqueio das vias de evacuação devido ao calor, às emissões de fumo e à fraca visibilidade.
A dinâmica de fluidos computacional (CFD) permite garantir que as vias de evacuação estejam desobstruídas e que os sistemas de extração de fumo sejam concebidos de forma eficaz para ajudar a salvar vidas e combater o incêndio ou a sua propagação. O objetivo do nosso estudo sobre a evacuação de fumo consiste em modelar a propagação do fumo, de modo aotimizar a sua evacuação, bem como a dos produtos da combustão e das pessoas presentes no teatro, nas melhores condições possíveis em caso de incêndio.
Modelo 3D do local
Todo o local foi reproduzido com um software 3D pelos nossos engenheiros da EOLIOS. Este modelo será realizado a partir do modelo 3D do edifício e dos sistemas.
Modelo 3D do teatro analisado no âmbito da engenharia de evacuação de fumos
Esta modelação permite, posteriormente, realizar a simulação CFD para cada cenário.
Uma vez que o objetivo não é sobrecarregar o modelo com detalhes inadequados, a fim de maximizar a capacidade de cálculo para as zonas 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 incêndio no modelo
Definição do débito calorífico: desafios na modelação de incêndios
Os programas informáticos permitem realizar estudos sobre fluidos, mas não conseguem prever a ignição de objetos combustíveis nem a forma como estes ardem (energia e efluentes produzidos). Por conseguinte, o fenómeno da combustão não é modelado neste estudo. O incêndio é modelado através de um modelo volumétrico de calor, ou seja, que tem em conta apenas os efeitos térmicos e tóxicos resultantes da combustão, num volume definido como a zona em que a combustão ocorre.
Cabe, portanto, ao utilizador escolher cuidadosamente os dadosde entrada do modelo. A combustão é uma reação que liberta calor. Esta quantidade de calor por unidade de tempo, denominada débito calorífico ou potência de fogo, não é constante ao longo do tempo (chamas pequenas, seguidas de chamas intensas e, por fim, extinção progressiva), o que torna a sua definição complexa. São, portanto, realizados estudos preliminares para determinara evolução temporal do débito calorífico e as taxas de emissão de produtos de combustão, que servirão então 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 do teatro na engenharia de evacuação de fumos - Velocidades da chama
Modelação do fenómeno da combustão: foco no calor e nos efeitos tóxicos
Cenários previstos
É muito difícil prever a localização exata de um futuro foco de incêndio. É por isso que são realizados vários estudos com diferentes cenários. As localizações dos focos de incêndio analisados são selecionadas com base nos cenários mais desfavoráveis, de modo a dimensionar da melhor forma possível as instalações de exaustão de fumos. Estes cenários desfavoráveis cumprem vários requisitos:
- Maximizar o percurso do fumo entre a fornalha e a saída mais próxima
- Maximizar o tempo de deteção
- Atrasar a descoberta do fogo
- Impedir a utilização de uma saída de emergência ou de um corredor de evacuação
- Favorecer a acumulação de calor e de fumos numa zona específica
A fase de elaboração do modelo centra-se na definição de vários parâmetros essenciais de cada cenário de incêndio. Esses parâmetros são:
- A localização da lareira
- A caracterização do foco
- Os elementos da obra, os sistemas e as medidas que influenciam o desenvolvimento e a propagação do incêndio
Estes diferentes cenários visam garantir que as instalações de exaustão de fumo sejam dimensionadas de forma adequada para cumprir os objetivos de proteção. É, portanto, possível determinar a localização ideal das saídas de emergência, das portas corta-fogo e dos sistemas de exaustão de fumo, observando o percurso que o fumo segue no teatro.
Evacuação em caso de incêndio: os desafios dos teatros perante o fumo
Simulação CFD do modelo
Os estudos de engenharia relativos à evacuação de fumo permitem representar a difusão dos gases no espaço e no tempo. Estes estudos são combinados com uma modelação multifísica que tem em conta os fenómenos decorrentes da formação de fumo. A experiência da EOLIOS em termodinâmica e aerodinâmica oferece soluções inovadoras e adequadas para os riscos climáticos e de incêndio. A realização de simulações CFD requer a intervenção de especialistas em mecânica dos fluidos, termodinâmica e simulações numéricas.
Os engenheiros da EOLIOS especializados em termo-aeraulica 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 realizada uma simulação CFD para cada cenário considerado. É necessário determinar previamente as condições de contorno para resolver as equações em derivadas parciais do modelo. Em seguida, é gerada automaticamente uma malha adequada a partir da geometria do modelo, mas é possível torná-la mais fina nos pontos em que se pretenda maior precisão.
Modelo 3D do teatro no âmbito da engenharia de evacuação de fumos - Temperaturas
Através das diferentes simulações, é possível estudar a propagação do calor e do fumo, que acompanham o movimento do ar gerado pelo incêndio. É necessário determinar durante quanto tempo os diferentes acessos às saídas de emergência teriam ficado obstruídos pelo fumo, impedindo total ou parcialmente uma evacuação em boas condições.
Análises dos resultados
Os resultados permitem compreender as condições térmicas e o fluxo de calor a que as pessoas podem estar sujeitas durante a sua evacuação e os bombeiros durante a sua intervenção. Assim, é possível desenvolver uma solução para melhorar os sistemas de exaustão de fumo existentes. A EOLIOS propõe um novo sistema que tem em conta a segurança das pessoas, a regulamentação aplicável e as condições ambientais. São também apresentadas propostas de adaptação do local, tais como a localização das saídas de emergência e das portas corta-fogo, tendo em conta a velocidade de propagação do fumo nos espaços, as temperaturas no interior do teatro e a visibilidade do fumo, que corresponde à maior distância a que um objeto pode ser visto.
Resumo em vídeo do estudo
Uma simulação CFD (Dinâmica de Fluidos Computacional) de um incêndio no palco de um teatro permite obter vários resultados importantes. Eis alguns dos principais resultados que se podem esperar de uma simulação deste tipo:
1. Propagação do calor: A simulação CFD mostra como o calor gerado pelo incêndio se propaga pelo ambiente. Isto ajuda a compreender as zonas de temperatura elevada e a prever como estas poderão afetar a estrutura do teatro, os elementos cénicos e os espectadores.
2. Movimento do fumo: A simulação permite também visualizar a forma como o fumo gerado pelo incêndio se desloca no espaço. Isto pode ajudar a identificar as zonas onde o fumo se poderia acumular, tornando-se potencialmente perigoso para as pessoas presentes no teatro.
3. Velocidade e direção dos fluxos de ar: A simulação CFD permite estudar os movimentos do ar, nomeadamente a velocidade e a direção dos fluxos de ar gerados pelo incêndio. Isto ajuda a compreender como o incêndio pode influenciar a circulação do ar no teatro e a avaliar os riscos de inalação de fumo para os ocupantes.
4. Concentração de produtos de combustão: A simulação CFD permite também calcular a concentração de produtos de combustão, tais como gases tóxicos, nas diferentes zonas do teatro. Isto permite determinar as zonas onde a concentração desses produtos é mais elevada, o que ajuda a tomar medidas de segurança adequadas para proteger os ocupantes.
5. Avaliação das vias de evacuação: Ao conhecer a propagação do fogo, do fumo e dos produtos da combustão, a simulação CFD permite avaliar a eficácia das vias de evacuação existentes no teatro. Isto ajuda a identificar eventuais problemas no projeto inicial e a propor melhorias para uma evacuação mais segura em caso de incêndio.
Em resumo, uma simulação CFD de um incêndio num palco de teatro permite visualizar a propagação do fogo, do fumo e dos produtos da combustão, avaliar os riscos para os ocupantes e identificar as medidas de segurança necessárias para garantir uma evacuação rápida e segura.
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