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Entendendo um sistema de proteção

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ENTENDENDO UM SISTEMA PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO POR ÁGUA NEBULIZADA

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1. DESCRIÇÃO

A extinção de incêndio por água nebulizada é alcançada por resfriamento e abafamento pelo vapor produzido, emulsificação de alguns líquidos, diluição em alguns casos ou uma combinação desses fatores.

Os sistemas são utilizados para extinção de incêndio em tanques abertos contendo líquidos inflamáveis, porões de óleo de laminadores, áreas de processo de combustíveis em equipamentos e tanques contendo líquidos e gases inflamáveis e também para aplicações especiais como por exemplo, evitar a passagem de calor, fumaça e fogo por abertura em paredes e lajes ou dispersão de gases perigosos.

A ação através da qual o fogo é extinto por água pura e/ou por água com um agente umectante é descrita mais detalhadamente abaixo.

1.1. A finalidade de um sistema de proteção contra incêndio por Água Nebulizada

1.1.1. Extinção por Resfriamento

Na maioria dos casos, se a superfície do material inflamado for resfriada a uma temperatura inferior aquela em que produzirá vapor suficiente para suportar a combustão, o fogo será extinto. Os incêndios que envolvem líquidos inflamáveis podem ser extintos por resfriamento somente quando o “flash point” do líquido for bem superior a temperatura da água aplicada.

Há uma situação em que é essencial jogar água sobre um incêndio, de tal maneira que seja sentido o efeito máximo de resfriamento através da absorção de calor (1 libra de água à 60ºF absorve cerca de 1150 BTU). Como se sabe isso significa aquecer a água até 212ºF e convertê-la em vapor, possivelmente também superaquecendo o vapor. Esses resultados podem ser alcançados mais rapidamente quando a água for transformada em gotas finas do que quando está em forma de um jato sólido.

O umedecimento de material combustível é um método freqüentemente usado para evitar a combustão de materiais que não se inflamaram. Em condições de alta umidade, a absorção desta pelos materiais combustíveis muitas vezes retarda a ignição.

Há algum tempo existe uma literatura teórica considerável sobre os diversos fatores que afetam as taxas de absorção de calor e de vaporização das gotículas de água. A maior parte dessas informações foi desenvolvida para fins meteorológicos, de secagem por jato, ou queima de combustíveis. Mais recentemente, entretanto, tem havido considerável trabalho, tanto teórico como experimental, nos Estados Unidos, Grã Bretanha e Alemanha, no sentido de aplicar essas informações ao projeto de equipamento de combate a incêndio e da técnica de seu uso no controle e extinção de incêndios.

O processo pelo qual os incêndios em diversos tipos de material são extintos por água despejada sobre eles em forma de spray (gotículas) depende de diversos fatores, que são inter-relacionados e que não estão sujeitos a um controle restrito em caso de incêndio. Portanto, é impossível fazer cálculos exatos com uma base teórica.

Existem princípios básicos conhecidos que são importantes e que constituem diretrizes dignas de confiança para o projeto e uso desse tipo de extinção.

Os fatores importantes que afetam a ação resfriadora da água em forma de spray ou gotículas são as seguintes:


a) A taxa de transferência de calor é proporcional à superfície livre do líquido (para uma dada quantidade de água, a superfície é muito ampliada pela conversão da água em gotículas).
b) A taxa de transferência de calor depende da diferença de temperatura entre a água e o ar circundante ou o material inflamado.
c) A taxa de transferência de calor depende do conteúdo de vapor de ar na vizinhança imediata das gotículas.
d) A taxa de transferência de calor depende da forma das gotículas (a forma esférica é a melhor).

Esses quatros fatores são importantes mesmo quando uma gotícula e o ar circundante estão estacionários um em relação ao outro, um aumento na velocidade relativa da gotícula tende a aumentar a evaporação.

A gotícula deve ser grande o bastante a fim de ter energia suficiente para alcançar o ponto de combustão, a despeito da resistência do ar, da força de gravidade ou dos desvios resultantes da movimentação de ar causada pelas correntes térmicas ascendentes.

Cálculos já feitos indicam que o diâmetro ótimo para uma gotícula de água para fins de extinção de incêndio é da ordem de 0,35 mm. Podem-se alcançar melhores resultados quando as gotículas forem de tamanho razoavelmente uniforme, mas não existe dispositivo de descarga que consiga uniformidade completar numa grande amplitude de pressões. Para a maioria dos propósitos, as gotículas com tamanho médio de 0,1 mm a 1,0 mm parecem ser as mais eficazes.

A extinção pode ocorrer somente quando a água é aplicada a taxa necessária para resfriar ou abafar o fogo. Quanto mais intenso o fogo, maior terá de ser a taxa de aplicação e, também possivelmente, aplicação continuada durante um período mais longo, especialmente quando o abafamento for um fator importante e for necessário para evitar e reignição.

A direção de aplicação, especialmente das gotículas menores deve levar em consideração a deflexão por corrente térmica ascendente e outras correntes de ar. O resfriamento e a geração de vapor são mais eficazes quando ocorrem no ponto onde a combustão está ocorrendo.

Certos materiais se decompõem quimicamente quando sua temperatura aumenta. A água pode ser usada para resfriar esses materiais para uma temperatura inferior aquela em que a decomposição ocorrerá.

1.1.2. Extinção por Abafamento

Se for gerado vapor em quantidade suficiente (o que depende da taxa de aplicação de água, do tamanho das partículas e do calor do incêndio), o ar pode ser deslocado ou excluído e o fogo em certos tipos de materiais poderá ser extinto por essa ação de abafamento (ao passar para o estado de vapor, a água expande seu volume aproximadamente 1750 vezes). A ação de abafamento, evidentemente, é auxiliada pelo confinamento do vapor que é gerado na zona de combustão. O vapor tem pouco efeito de resfriamento sobre os combustíveis de poder de combustão médio e, portanto provavelmente não será um fator de grande importância na extinção completa desses incêndios.

O processo de absorção de calor pelo vapor termina quando o vapor começa a condensar-se, uma mudança de estado que exige que o vapor libere calor. Essa condição é tornada evidente pela formação de nuvens visíveis de vapor de água. Essa condensação que ocorre sobre a zona de combustão não tem efeito resfriador sobre os materiais inflamados.

A água também pode ser usada como agente abafador particularmente quando se trata de incêndio que envolve líquidos mais pesados do que a água (por exemplo, dissulfito de carbono) ou que não sejam solúveis em água. A água deve ser aplicada à superfície do líquido para se conseguir esse efeito de extinção.

Nos casos em que há liberação de oxigênio pelo próprio material quando aquecido, o abafamento não será um fator de extinção.

1.1.3. Extinção por Emulsificação

Quando se agitam no mesmo vaso, líquidos imiscíveis, um dos líquidos pode dispersar-se dentro do outro em forma de gotículas diminutas, assim formando uma emulsão.
Quando a água é aplicada a certos líquidos viscosos inflamáveis, a extinção pode ser alcançada pelo processo de emulsificação, já que o seu efeito é tornar a superfície do material temporariamente incombustível. Em alguns casos, como do óleo combustível número 2, a emulsificação é extremamente temporária, durando somente o tempo da aplicação real de água.
Com outros líquidos mais viscosos, tais como óleo combustível número 6, a emulsificação pode persistir por algum tempo e, portanto, oferecer uma salva-guarda contra o risco de reignição.
Para obter o efeito de emulsificação é necessário usar um spray relativamente grosso e forte para alcançar agitação superficial.

1.1.4. Extinção por Diluição

Os incêndios em materiais solúveis em água podem, em alguns casos, ser extintos por diluição. A porcentagem de diluição necessária para obter a extinção varia muito, e tanto o volume de água quanto o tempo necessário para a extinção variam da mesma forma. Por exemplo, num incêndio que envolva um vazamento de álcool etílico ou metílico, essa técnica de diluição pode ser usada com sucesso, quando for possível conseguir uma mistura adequada dos dois líquidos.

Em tanques, a adição de água para obter extinção por diluição não é comum, devido a grande quantidade de água que seria necessária, à possibilidade de extravasamento e ao perigo de formação de espuma, se o líquido se aquecer a uma temperatura de 212ºF ou mais.

1.1.5. Queima Controlada

A queima controlada, com a conseqüente limitação de difusão do fogo, pode ser aplicada se os materiais combustíveis em chamas não forem suscetíveis de extinção completa por spray de água ou quando a extinção completa não for desejável.

1.1.6. Proteção das Partes Expostas

A proteção às partes expostas é alcançada pela aplicação de spray de água diretamente nas estruturas ou equipamentos expostos, para remover ou reduzir o calor transferido à eles pelo fogo a que estiverem expostos.

1.1.7. Prevenção de Incêndios

A prevenção de incêndios algumas vezes é possível pelo usos de sprays de água para dissolver, diluir dispersar ou resfriar materiais inflamáveis.

1.2. Descritivo Técnico do Sistema Instalado

O sistema instalado se destina a proteção contra incêndio por sistema automático de combate a incêndio, tipo dilúvio por água nebulizada, para transformadores de potência trifásicos.

A atuação do sistema é automática e com recursos adicionais para operação manual local e a distância.

Será utilizado o princípio de resfriamento e emulsificação do fluído combustível (óleo) com a água.

A água a ser utilizada no sistema é do reservatório, existente para este fim no local.

O sistema é projetado de forma a que todas as tubulações do sistema envolvam o transformador e guardem as distâncias mínimas normalizadas das regiões energizadas.

As densidades de descarga de água utilizadas no projeto, com a finalidade de extinção de fogo, tem aproximadamente as seguintes taxas:
• Parte superior: 0,45 gpm/ft2 (18,3 l/min x m2);
• Parte lateral: 0,40 gpm/ft2 (16,3 l/min x m2);
• Tanque conservador: 0,30 gpm/ft2 (12,2 l/min x m2).

O sistema de nebulizadores se constitui basicamente de anéis de tubulação convenientemente projetados sobre o equipamento a ser protegido, e sobre os quais são montados os bicos nebulizadores.

Essa tubulação se acha ligada a uma válvula especial tipo dilúvio, que controla o abastecimento de água para os nebulizadores.

A partir da válvula dilúvio é montada uma segunda tubulação que envolve o transformador, sobre a qual são montados os detectores de calor (sprinklers), carregados com ar comprimido (ou com água pressurizada) e que se constituem no elemento de detonação automática do sistema.

Ocorrendo um princípio de incêndio no equipamento, com a conseqüente elevação da temperatura e atuação do elemento, sensor do detector de calor, a pressão do ar comprimido (ou da água pressurizada) cai em razão do vazamento, transmitindo essa perda ao atuador pneumático da válvula dilúvio, que pelo desequilíbrio que se verifica entre a pressão de ar (ou água) e água neste, acarreta o desarme da válvula dilúvio em posição fechada, dando passagem de água para os anéis de proteção, onde estão instalados os bicos nebulizadores, os quais estão projetados de forma a cobrir toda a superfície do equipamento e seu tanque de óleo, provocando o impacto da água, em alta velocidade, sobre o óleo incendiado, apagando o incêndio.

Como se percebe, o sistema é atuado automaticamente, possuindo ainda, recursos para acionamento manual local (na válvula dilúvio) e acionamento manual remoto (no quadro de sinalização e controle) na sala de controle.

Tão logo a válvula dilúvio é atuada, o motor de alarme hidráulico é acionado, operando em alarme sonoro que chama a atenção para o ocorrido.

O abastecimento de água ao sistema é efetuado pelo tanque hidropneumático existente, sistema de vazões e pressões satisfatórias durante no mínimo 03 (três) minutos, e após este tempo através da caixa d’água e moto-bomba de combate a incêndio existente.

O painel de sinalização central existente fornece informação áudiovisuais de anormalidade e operações para a válvula dilúvio instalada, conforme descrição de funções e características técnicas pormenorizadas mais adiante.

Também quando a válvula dilúvio é acionada, a pressão de água criada na válvula dilúvio faz funcionar um contato (chave de alarme de pressão), o qual envia um sinal de sistema em operação para o painel, acionando assim um alarme áudiovisual na sala de comando.

Colaboração: Itamar Guarim

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