Fogo. Propagação do fogo pela fachada. Ensaios em larga escala

A propagação pela fachada é considerada um dos meios mais rápidos de transmissão de fogo em um prédio

Por : Alberto Diego Cortés, engenheiro industrial. Responsável pela avaliação técnica de produtos de proteção contra incêndio 

Imagine um incêndio que começa em uma sala interior, por exemplo, em uma lixeira; ganha força e atinge o flashover, quando de repente todos os elementos presentes entram em combustão generalizada. Se isso não aconteceu antes, neste ponto as janelas se quebrarão e as chamas sairão com virulência. São aquelas imagens que vimos repetidamente, que poderiam parecer um canhão de fogo em plena potência. É o fogo que procura oxigênio. E, claro, em uma fachada temos oxigênio infinito. De facto, as condições de uma fachada, devido à sua mera localização, uma vez que é o elemento de fronteira com o exterior e a sua verticalidade, são ideais para o desenvolvimento e propagação do fogo.

O fogo singular ascendente trajetória que vai subir a parede, convecção, a acção do vento, por vezes, até mesmo dirigir as chamas em outras direcções, o efeito de auto-Coanda de fluidos, mas que o fogo de volta, em parte, para rastrear superfícies pelo qual se move. Todos esses são fatores que propiciam o desenvolvimento do fogo. A propagação de fachadas é considerada um dos meios mais rápidos de transmissão de incêndio em um prédio.

Uma vez que o fogo tenha atingido a fachada, discutiremos as quatro vias de propagao das mesmas, que estão ligadas com a tipologia construtiva instalado e podem ocorrer simultaneamente: salto de um andar para o topo através da janela (em qualquer da fachada); através da passagem entre forjado e fachada (típico em paredes de cortina); no desenvolvimento de uma câmara de ar (em fachadas ventiladas e também em dupla pele); finalmente, através de materiais de revestimento combustíveis (por exemplo, fachadas com isolamento térmico no exterior).

Em seguida, analisaremos a reação ao fogo, característica regulatória considerada no Código Técnico de Edificações referente à seleção de materiais para enfrentar o risco de propagação por fachada, em confronto com os aspectos introduzidos: o impacto de um incêndio de alta potência nos elementos que compõem a fachada, as condições externas e a complexidade de sua propagação de acordo com a solução de construção escolhida. Vemos as diferenças entre as informações que nos dá a reacção ao fogo e chamado de teste de testes em grande escala de fogo realizadas em 1: 1, tanto no que respeita às dimensões da amostra, bem como que se refere à carga de fogo, e que fingem representar condições o mais próximo possível da realidade.

As condições que uma fachada encontra são ideais para o desenvolvimento e disseminação do fogo.

Reação ao fogo

A reação ao fogo é uma característica projetada para analisar em que medida um material ou produto contribui para o desenvolvimento de um incêndio na fase inicial do mesmo.

Vejamos os métodos de teste e, em particular, o tamanho das amostras: um cilindro de 5 cm de acordo com a EN ISO 1182 (determina a combustibilidade); 0,5 gramas de material triturado de acordo com a norma EN ISO 1716 (valor calórico); um prisma de 25 cm de acordo com a norma EN ISO 11925-2 (propagação de chama). Estes são testes de material, não de produto, muito menos de sistema. Somente o teste SBI (EN 13823, onde calor e fumaça gerados, propagação de chama e gotejamento de material incandescente são medidos) aceita uma representação limitada dos sistemas em condições de uso final. É uma amostra de duas asas, na forma de um canto, 1,5 m de altura. Várias camadas podem ser instaladas (até uma profundidade de 20 cm) e reproduzidas em conjunto ou outras características do sistema. No entanto, voltando à definição de reação ao fogo, O que significa na fase inicial do incêndio? O teste SBI simula uma lixeira que queima no canto de uma sala interior por 10 minutos.

Vemos, portanto, que temos principalmente métodos de caracterização de materiais, em pequenas dimensões, e um único método que nos permite representar - até certo ponto - uma solução construtiva, mas exposta a um ataque muito limitado e por um curto período de tempo.

Dadas as características de um incêndio na fachada (ver também a Figura 1), poderíamos nos perguntar se estamos focando adequadamente a análise desse risco através do uso da reação ao fogo. Ao reduzir a escala (dimensões e carga de fogo), perdemos de vista múltiplos fatores que influenciam o spread. Nós poderíamos considerar:

O poder do fogo (no SBI, falaríamos de 30 kW, enquanto um incêndio totalmente desenvolvido, quando invadisse a fachada, poderia gerar 500 vezes mais energia).

O tipo e direção da exposição: localizada nas superfícies externas de acordo com os métodos de teste de reação ao fogo ou afetando o elemento de construção em todos os lugares, no caso de um incêndio real na fachada: superfície, borda e costas.

As características do cenário de incêndio na fachada e as condições ambientais, notadamente diferentes daquelas dos métodos de reação.

A dificuldade (ou simplesmente a impossibilidade) de reproduzir os sistemas de construção de uma fachada naquela peça de canto da amostra de teste do SBI (pense, por exemplo, no efeito da chaminé em câmaras ventiladas).

Tudo isso pode levar a um sistema de classe B-s1, d0 reação ao fogo (combustibilidade muito limitada), por exemplo, um SATE, obteve esse benefício para a proteção que é capaz de fornecer a argamassa de revestimento para esta exposição limitada no SBI (30 kW durante os 10 minutos). No entanto, no caso de um incêndio real na fachada, o fogo pode atingir a camada de isolamento interior e, se for combustível, espalhar a fachada para cima ou mesmo, em algumas circunstâncias, a fachada abaixo.

Fig. 1: Teste SBI vs. situação real de incêndio na fachada.

Métodos de teste em larga escala

Se concordarmos que o fenômeno do incêndio não é escalável devido à sua complexidade, o que podemos fazer é aproximar os testes aos diferentes cenários reais de incêndio. Olhando nessa direção, nós achamos que há uma gama de teste padrão para este fim, métodos nacionais, ISO internacional, com uma série de diferenças na metodologia que torná-los difíceis de comparar entre si (ver exemplos na Figura 2 ).

Fig. 2: Exemplos de métodos de teste em larga escala.

Alguns consideram o fogo saindo do interior através de uma janela, outros impactando de fora (simulando um recipiente em chamas). As dimensões das amostras testadas variam consideravelmente: de 6 m a quase 10 m de altura, com larguras de 2 m a 5 m. Além disso, alguns métodos propiciam o arranjo de uma asa que forma um canto, uma geometria que tende a promover a propagação, já que de um lado o fogo impacta no material instalado em um ângulo e no outro há uma canalização ascendente do fluxo de calor.

Também difere a carga de incêndio e as características da câmara de combustão (reproduzindo diferentes intensidades de fogo). Há casos em que aberturas secundárias são consideradas para analisar o que acontece nos detalhes da construção em torno de uma janela. Finalmente, também observamos diferenças nos critérios de medição, bem como nos parâmetros de avaliação dos resultados.

As particularidades dos métodos de teste em larga escala são diferentes. Nem haverá dois fogos iguais. Mas, em geral, os métodos de larga escala estão relacionados com a determinação da propagação da chama, tanto vertical quanto horizontal, através de uma solução construtiva real e sob condições representativas. Eles também determinam possíveis descolamentos e queda de material incandescente. Concordamos que as diferenças em relação à reação ao fogo, em termos da capacidade de analisar o risco em questão, são notáveis.

Ensaios pós-Grenfell

Após o incêndio de Grenfell Torre de Londres, no verão passado, o governo do Reino Unido iniciou um programa de ação que incluiu a identificação de edifícios do mesmo tipo, testa combustibilidade dos painéis de revestimento instalado recomendação de medidas temporárias segurança ou visitas de bombeiros a prédios altos. Também uma série de 7 ensaios em grande escala no Inglês laboratório BRE acordo com BS 8414-1 padrão britânico, a fim de analisar as variantes do tipo construtivo da fachada instalados em Grenfell: isto é, uma fachada ventilada com isolamento câmara e revestimento exterior de painéis compostos de alumínio (ACM: tipicamente, películas de alumínio de 0,5 mm de espessura e núcleo entre 2 mm e 6 mm de espessura).

As amostras testadas têm 8 metros de altura, com uma asa larga de 2,6 m (onde a câmara de combustão que simula a janela através da qual o fogo pós-flashover é emitido) e outra asa de 1,5 m estão localizadas. analise o efeito do canto.

Em todos os sistemas, barreiras de fogo foram instaladas na câmara ventilada na altura de cada andar. Também tiras verticais de material incombustível. Veremos mais adiante a relevância dessas medidas de proteção passiva nos resultados dos testes. A tabela a seguir resume os 7 sistemas testados e os resultados obtidos (Grenfell seria semelhante ao primeiro caso).

Tabela 1: Ensaios de pesquisa em grande escala pós-Grenfell.

* PE: polietileno.

** PIR: poliisocianurato.

O que você vê à primeira vista é que o painel de revestimento parece ter maior influência (apesar de ter um núcleo de apenas 3 mm) do que o isolamento. Os dois primeiros casos (MCA com núcleo de polietileno não tratado) falham em 7-8 minutos. A partir do pacote seguinte de três testes (polietileno tratado com retardador de chama), as soluções demoram quase meia hora a falhar se tiverem isolamento de combustível na câmara, enquanto não houve falha com isolamento incombustível. E o terceiro pacote (ACM com núcleo mineral) foi bem sucedido, independentemente do isolamento instalado na câmara.

Vejamos abaixo porque nesta série de testes o revestimento ACM teve tanta influência, tomando como exemplo o que talvez seja o resultado mais surpreendente: o espécime com isolamento PIR e núcleo mineral ACM (penúltimo na tabela).

Ele falou antes da importância que os firewalls instalados na câmara de ar tinham nos resultados. Na Figura 3 observamos a execução das barreiras horizontais (lã de rocha de dimensões um pouco superiores à espessura do isolamento, complementada com uma folha de material intumescente que permite a ventilação na câmara em situação normal através do orifício que sai, mas que expande sob a ação térmica do fogo para selar esse buraco). Também observamos as tiras verticais contínuas de lã de rocha, contra o revestimento ACM externo. O que é conseguido dessa maneira? Bem, uma compartimentalização, digamos, uma setorização da câmara de ar.

Fig. 3: Detalhes da amostra com isolamento PIR e núcleo mineral ACM.

Na foto acima à direita, observamos os traços das chamas na parede externa, uma vez que o sistema de fachada ventilada foi removido após o teste. Na seção imediatamente acima da janela de origem, o isolamento PIR foi queimado. Na próxima seção - sobre o próximo firewall - ainda há alguns rastreamentos, mas o isolamento não foi totalmente queimado. E lá ele parou. Os meios de proteção passiva conseguiram parar o fogo na câmara, confinando-o entre as barreiras (deve-se notar que a estratégia de compartimentalização da câmera foi executada com barreiras muito próximas umas das outras, daí provavelmente o seu sucesso). Como o revestimento ACM é incombustível, no caso acima mencionado, o fogo também não foi transmitido através dele. Ao contrário

Qualidade de execução no site

A orientação acima do que poderia ser as medidas eficazes de protecção passiva para lidar com o risco de propagação de câmara ventilada que, lembre-se, foi um dos quatro possíveis rotas de propagação da fachada fogo é extraído. No entanto, deve-se notar que os resultados acima devem ser tomados com cautela. São testes em laboratório, onde a execução da solução construtiva e as medidas de proteção atingem níveis inimagináveis ??de qualidade no trabalho. A execução é uma parte crucial da segurança contra incêndios. Já podemos ter produtos e sistemas bem projetados, testados e avaliados, que nas mãos do instalador é que todo esse esforço e tecnologia servem como algo ou nada. No campo profissional de segurança contra incêndios, de qualquer perspectiva,

Esta reflexão sobre a instalação é válida para esses testes de fachada e para todos os testes de incêndio. Temos que estar cientes de que quando um fabricante vai a um laboratório testar seu produto, ele o instala com extrema delicadeza. E o que isso faz? O problema é que mais tarde no trabalho a realidade é outra, muitas vezes diametralmente oposta. Se nos aguçarmos muito no campo da pesquisa ou avaliação, mas deixamos a banda larga no trabalho, nos movemos na direção errada.

Precisamos de empresas instaladoras especializadas em passivos e um framework que as regule. E precisamos olhar, na fase de projeto, nos relatórios de teste e classificação emitidos pelos laboratórios. Especificamente, no campo de aplicação dos resultados, e que nos diz quais variações em relação à amostra testada podemos aceitar em nosso projeto sem que o benefício obtido seja afetado. Ou, no caso de ter uma avaliação técnica do produto ou sistema, devemos observar as condições de uso indicadas. Eles geralmente são escritos por algum motivo.

Propagação do fogo como característica reguladora

A reação é disparar um recurso mal projetado ou inútil? Em absoluto. Mas é preciso saber qual é a informação que nos dá para usá-lo corretamente em cada situação. Todos os países da União Européia usam reação ao fogo para regular no campo da fachada. Eles variam, sim, os níveis de demanda. Então, também, há países onde há maior desenvolvimento de cláusulas regulamentares, diferenciando a critérios dependendo do tipo de fachada e requisitos que ligam reacção ao fogo certas condições de projeto, uma série de medidas de protecção passiva e, ocasiões, também para medidas de proteção ativa.

Assim, é comum ver regulamentos que, em edificações de 25 m (orientativamente), permitem apenas o uso de materiais incombustíveis instalados na fachada. No caso de edifícios de menor altura, medidas estão dispostos na tipologia construtiva: quando forro de combustível está instalado do lado de fora, o arranjo de faixas horizontais material de A1 ou A2-d1, s0, cada distância (normalmente cada andar), que quebra a continuidade dessa camada de combustível; ou também tiras incombustíveis ao redor do perímetro das janelas; se falamos de uma fachada ventilada, o arranjo de barreiras de fogo na câmara, intumescente ou metálico (também, geralmente, cada andar). As dimensões e características dessas interrupções (ou outros elementos de proteção,

Encontramos, por exemplo, requisitos em vidro para fachadas e, em fachadas duplas, um sistema automático de extinção também deve ser fornecido entre as duas peles. Em fachadas ventiladas, podemos encontrar requisitos sobre a largura máxima da câmera. Para ambos os sistemas, os requisitos de resistência ao fogo das fixações mecânicas da subestrutura da fachada também são estabelecidos.

Dependendo das características dos elementos de fachada, alguns regulamentos consideram a incidência de incêndio em rotas de evacuação ou áreas externas seguras. Alguns países até estabelecem critérios de projeto para painéis fotovoltaicos ou fachadas verdes.

Servir isso como um resumo rápido e misturado de alguns critérios de projeto e medidas de proteção identificadas nas regulamentações européias, embora na realidade uma análise rigorosa deva ser realizada país por país.

Finalmente, para aqueles projetos que não cumprem com tais regras de projeto consideradas satisfatórias, há outra característica reguladora adicional em 14 países da União: a propagação do fogo, que é determinada por testes de larga escala. Ou seja, não utilizamos mais um modelo simplificado baseado na caracterização de suas partes, pois é fazê-lo através da reação ao fogo (caracterização com as limitações discutidas, além disso), mas pretende-se avaliar o risco em sua totalidade. Ultimamente, está sendo verificado que o projeto das fachadas baseado em determinações parciais de reação ao fogo pode não estar predizendo com suficiente confiabilidade o real desenvolvimento do fogo.

Actualmente, não existe um método de ensaio em grande escala harmonizado a nível europeu. Mas é intencional. Ao longo de 2017, um grupo encomendado pela Comissão Europeia fez um trabalho preliminar para ver que abordagem é dada a este método comum. A maneira de ter este procedimento harmonizado pode ser lenta. Mas, na realidade, isso não significa que você não possa realizar testes a partir de agora por meio de regulamentações reconhecidas e adquirir conhecimento real sobre o fenômeno, que pode acabar sendo concretizado, por exemplo, em guias de design. Você não pode pedir que os regulamentos resolvam todos os nossos problemas. As tecnologias evoluem. É absurdo exigir que os regulamentos respondam a todos os projetos, mesmo aqueles que estão por vir. Sim, em alguns casos Entendemos que a prescrição prescritiva que o Código de Construção Técnica nos dá, não cobre com certeza o risco que identificamos em nosso projeto, podemos optar pela forma de design prestacional. Nesse sentido, é importante refletir sobre qual é o objetivo perseguido por trás de todas aquelas cartas e slogans estabelecidos nos regulamentos. No caso de fachadas, se houver certos requisitos sobre a combustibilidade dos materiais, será para evitar a propagação.

O presente artigo foi publicado pela primeira vez em fevereiro de 2018 no site da Clusic .