257REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 55(4): 257-261, out. dez. 2002

ResumoNesse trabalho, discute-se a formulação, dada na

moderna normalização baseada em desempenho, do tem-po necessário para o escape em edificações. Em paralelo,demonstra-se a necessidade de desenvolver ensaios na-cionais que viabilizem o modelamento de incêndios noPaís, o que permitirá a determinação do tempo disponívelpara o escape seguro nas edificações brasileiras. As con-clusões mostram a necessidade de atuar nessas duas di-reções para assegurar níveis aceitáveis de risco de incên-dio nas edificações brasileiras.

Palavras-chave: Tempo necessário para escape; Tempodisponível para escape; Modelamento de incêndio.

AbstractIn this work, the modern performance based

formulation of escape time in buildings is discussed. Inparallel, Brazilian fire safety institutions have shownthat they must acquire capability to do some essentialfire experiments needed to model compartment fires inBrazil. Conclusions show that it is important to developproper actions to reduce the evacuation time neededand to evaluate the available safe escape time to assureadequate fire risks in Brazilian buildings.

Keywords. Evacuation time; Available escape time; FireModelling.

Engenharia Civil

Artigo recebido em 23/07/2002 e aprovado em 22/10/2002

Tempo de escape em edificações: osdesafios do modelamento de incêndio no

BrasilAntônio Maria Claret de Gouveia

Professor Adjunto, D.Sc, Departamento de Engenharia de Controle e Automação Escola de Minas, UFOPE-mail: claret@em.ufop.br

Paula EtruscoArquiteta, Mestranda em Engenharia Civil, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Escola de Minas, UFOP

REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 55(4): 257-261, out. dez. 2002258

1. IntroduçãoO fato de os incêndios serem fenô-

menos extremamente violentos e essen-cialmente aleatórios faz da evacuaçãodos locais de maior risco a estratégia maisconfiável de salvamento de vidas huma-nas. De fato, não sendo possível con-trolar, no nível desejável, a severidadedos incêndios, os projetos de edifica-ções devem incluir medidas ativas e pas-sivas que facilitem o escape das pessoas.

A reação ao fogo dos materiais,notadamente os de revestimento de pi-sos, paredes e tetos, tem grande influên-cia sobre o tempo disponível para a eva-cuação dos compartimentos envolvidosem incêndios. A velocidade com quecondições insustentáveis são criadas emum ambiente depende de parâmetroscomo a velocidade de propagação daschamas, o volume e a densidade ótica dafumaça gerada e da razão de liberação decalor do incêndio.

A determinação de exigências mí-nimas dos materiais de construção quan-to à reação ao fogo pode ser feita nocontexto de uma estrutura de regulamen-tação prescritiva. Nesse caso, valoresextremos de determinados parâmetrossão estabelecidos empiricamente, sem-pre tendo em vista a semelhança comregulamentações estrangeiras. No con-texto de uma regulamentação baseadaem desempenho, os parâmetros de rea-ção ao fogo não são, em si mesmos, cri-térios de aceitação dos materiais; nessecaso, o modelamento de incêndios é quedeterminará a eventual adequação do ma-terial.

Nesse trabalho, discute-se a formu-lação para o cálculo do tempo de escapede edificações com ênfase para a deter-minação de parâmetros fundamentais,como a densidade populacional e o tem-po de pré-movimento, ainda não pesqui-sados no Brasil. A formulação utilizadaé descrita pormenorizadamente no do-cumento BSI DD240 (1999) e no docu-mento BSI DD240 DRAFT (1994).

2. Modelamento doincêndio e tempo deescape

Em certas situações, o atendimen-

to das prescrições da regulamentaçãooficial, aplicáveis ao projeto de seguran-ça contra incêndio, pode ser feito seguin-do alguns passos de relativa simplicida-de. Há casos, porém, em que a regula-mentação, face à complexidade dos ce-nários de incêndio mais prováveis, limi-ta-se a estabelecer o requisito de segu-rança, deixando aos profissionais de pro-jeto a incumbência de efetuar os estu-dos da segurança da edificação. Essacomplexidade é, em geral, resultante decaracterísticas dos usuários, das edifi-cações e da interação de ambos em situ-ação de incêndio.

Quanto aos usuários, alguns parâ-metros podem torná-los mais ou menossuscetíveis aos efeitos de um incêndio,elevando, conforme o caso, a severida-de de um evento. São eles: seu estadode saúde, mormente no que diz respeitoà sua mobilidade; seu estado de aten-ção, enquanto situados na edificação;seu treinamento para o escape nas situ-ações de início de incêndio. No que tan-ge à edificação, a sua arquitetura podeou não facilitar a orientação dos usuári-os; pode ser maior ou menor a sua ade-quação ao número de usuários efetiva-mente nela admitidos. No que concerneà interação usuário-edificação, a familia-ridade do usuário com o espaço que uti-liza e a eficiência da sinalização de emer-gência no contexto do uso da edificaçãosão parâmetros que podem influir na se-veridade de um incêndio.

Em um enfoque prescritivo, o tem-po disponível para o escape seguro(TDES) é determinado de forma subjeti-va, em geral tendo em vista a experiênciadas autoridades públicas de segurançacontra incêndio e reflete as exigênciasmínimas estabelecidas para cada ocupa-ção. Mas, do ponto de vista do modela-mento determinístico do incêndio, TDESpode ser calculado, dentre outros parâ-metros, em função:

(a) da altura, z, do colchão de fumaça, apartir do teto;

(b) da distância de visibilidade, S;

(c) da temperatura média, qc, do colchãode fumaça.

Dentro dessa perspectiva, a deter-minação de TDES depende do modela-

mento do início e desenvolvimento doincêndio, bem como do movimento deseus efluentes. Portanto TDES é umafunção direta da reação ao fogo dos ma-teriais.

3. Tempo necessáriopara o escape

Em um enfoque de Engenharia deIncêndio, o tempo necessário para o es-cape costuma ser composto de váriasparcelas. Supondo o instante inicial dereferência no início de ignição, a sua de-tecção somente ocorrerá após Dtdet se-gundos, dependendo de diversos fato-res, entre os quais das características fí-sicas do sistema de detecção e da sualocalização em relação à fonte de calorou de fumaça. Do mesmo modo, decor-rem Dta segundos até que o alarme sejaacionado. A reação ao alarme, isto é, ointervalo de tempo decorrido entre o aci-onamento do alarme e o primeiro movi-mento em direção de uma saída de emer-gência, se dá com um atraso que se de-nomina tempo de pré-movimento, Dtpre.O tempo que a população da edificaçãogasta até a passagem através da saída éDte. Portanto deve-se ter o tempo deescape de toda a população de usuáriosda edificação, Dtesc, dado por:

Dtesc

= Dtdet

+ Dta + Dt

pre + Dt

e(1)

A equação anterior somente podeser aplicada após a elaboração minucio-sa de um perfil de escape da populaçãoda edificação. Para tanto, alguns parâ-metros são discutidos a seguir.

3.1 Capacidade de ocupação

No que concerne à ocupação, osestabelecimentos de centros comerciaisparecem ter especificidades no Brasil queos distinguem dos seus similares emoutros países do primeiro mundo. A Ta-bela 1 fornece valores do fator de ocu-pação em pessoas/m2 dados pela normainglesa Fire Safety Approved DocumentB (1992) e pela norma espanhola NBECPI (1991). MALHOTRA (1993), em re-latório de consultoria que tratou de umaproposta de regulamentação para o Es-tado de São Paulo, adotou os mesmos

259REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 55(4): 257-261, out. dez. 2002

índices de ocupação da norma inglesacitada para o Brasil.

A norma NBR 9077 (1993) estabele-ce para os centros comerciais brasileiroso fator de ocupação de 0,33 pessoas/m2,valor esse inferior ao que estabelece anorma britânica citada (0,5 pessoas/m2).Porém dados estatísticos publicados pelaABRASCE (Associação Brasileira deShopping Centers) parecem indicar quea adoção desses parâmetros de ocupa-ção é inadequada. Segundo Alves (2001),em 2000, os centros comerciais corres-pondiam a cerca de 5 milhões de metrosquadrados de área bruta locável e eramvisitados por 100 milhões de pessoas acada mês. Com esses dados, chega-se aum fluxo de usuários de centros comer-ciais da ordem de 5 pessoas/m2/semana,adotando-se a hipótese de uma distri-buição uniforme em todos os centros co-merciais. Assumindo que 35% desse flu-xo se concentre nas sextas-feiras e nossábados, sendo 70% dele com perma-nência no local entre 19h e 22h, conclui-se que o fator de ocupação pode chegara ser (0,35 x 0,70 x 5) pessoas/m2, ou seja,1,22 pessoas/m2.

Ainda que meramente indicativo, ofator de ocupação de 1,22 pessoas/m2

mostra que pode ser ingênuo adotar va-lores do fator de ocupação em centroscomerciais brasileiros menores que osadotados no Reino Unido, consideran-do as características do espaço urbanonos dois países (por exemplo, quanto àsegurança pública, diversidade de op-ções para lazer, poder aquisitivo da po-pulação) e as características culturais dapopulação.

3.2 Características dosocupantes e tempo de pré-movimento

Segundo o documento BSI DD240(1999), o tempo de pré-movimento, con-forme o tipo de ocupação, é dado na Ta-bela 2 para as situações de evacuaçãoiniciada apenas pelo sinal de alarme, nãoorientada e orientada por sistema de sominterno com auto-falantes.

3.3 Características domovimento

Em analogia ao escoamento de flui-dos, quando as pessoas se movimentamatravés de um corredor ou escada pro-duzem uma camada-limite. Em conse-qüência, a largura da camada-limite deveser subtraída da largura livre para dar a

largura efetiva, We. Os valores da cama-da-limite efetiva são dados na Tabela 3para uso na Grã-Bretanha e, a princípio,podem ser usados universalmente.Deve-se notar que em um corredor, porexemplo, 0,20 m deve ser diminuído dalargura livre em cada lado, dando um to-tal de 0,40 m a ser subtraído.

Tabela 2 - Valores do tempo de pré-movimento.

Tabela 1 - Fatores de ocupação dados pelas normas inglesa e espanhola.

FS-BR NBE

Área de espectadores de pé (estádios de futebol, praças e locais públicos).

3,0 4,0

Bares, danceterias, clubes, salas para concertos.

2,0 1,0

Restaurantes, salas de espera. 1,0 0,6

Galerias de arte. 0,2 0,5

Escritórios com mais de 60 m2, fábricas. 0,2 0,5

Outros escritórios, cozinhas, lavanderias. 0,14 0,5

Estacionamentos. 2 pessoas/vaga -

Centros comerciais. 0,5 0,3

Tipo de ocupação

Fator de ocupação

(pessoas/m 2)

Ruído do alarme

Evacuação não orientada

Evacuação orientada

Hospitais 480 300 180

Residencial 360 240 120

Hotéis 300 240 120

Locais de assembléias 300 180 120

Estádio 300 180 120

Centros Comerciais 300 180 120

Lojas 300 180 120

Estações de metrô 240 180 60

Escritórios 240 180 60

Tempo de pré-movimento t pre (s)

Ocupação

REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 55(4): 257-261, out. dez. 2002260

Nos corrimãos, o valor dado anteri-ormente deve ser usado somente se elesestão a mais que 0,6 m da parede. Aindasegundo o documento BSI DD240(1999), a largura livre deve ser tomadacomo: a) em corredores: de parede a pa-rede; b)em escadas: a largura do degrau;c) nos vãos das portas: a largura livre daabertura quando a porta está completa-mente aberta; d) em corredores de cine-mas e teatros: a largura mínima entre osassentos em qualquer dos dois lados; e)entre as fileiras de assentos em uma ar-quibancada: a largura mínima entre a as-sento de uma e o encosto da outra (quan-do ocupadas). A distância de desloca-mento é a distância real a ser percorridaao longo do pavimento ou ao longo dasescadas de qualquer ponto a qualqueroutro mais próximo da saída. Se o layoutdas divisões não for conhecido, a dis-tância direta deve ser acrescida de 50%para propostas preliminares de projetode cálculo.

3.4 ModelamentoA velocidade de deslocamento para

adultos capacitados em áreas niveladasou em rampas, onde a densidade popu-lacional é menor ou igual a 0,54 pessoaspor metro quadrado, pode ser tomadacomo 1,2 m/s. Se a densidade populacio-nal excede 3,8 pessoas por metro qua-drado, andar será extremamente difícil eo movimento pode cessar efetivamente.Entre estes limites, se aplica a seguinteequação:

St = 1,4 (1 - 0,266 D

pop) (2)

onde St é a velocidade de deslocamento

(em m/s); Dpop

é a densidade populacio-nal no piso nivelado (em pessoas porm2). No caso de escadas, a velocidademáxima de deslocamento dependerá dadensidade populacional e da inclinaçãoda escada. A equação seguinte pode serusada:

St = k (1 - 0,266 D

esc) (3)

onde St é a velocidade de deslocamento

(em m/s); k é uma constante dada na Ta-bela 4; D

esc é a densidade populacional

nos degraus (em pessoas por m2) (a áreado degrau é a profundidade do piso xlargura efetiva). O valor máximo de S

t

não deve exceder os valores dados naTabela 4.

O fluxo específico é a taxa de pes-soas que passam em um ponto na rotade escape por unidade de tempo e porunidade de largura efetiva, e é dado por:

Fs = S

t D

pop(4)

onde Fs é o fluxo específico (em pesso-

as/m.s). O fluxo calculado é a taxa totalde pessoas que passam em um ponto narota e é dado por:

Fc = F

s W

e(5)

onde Fc é o fluxo calculado (em pesso-

as/s); We é a largura efetiva (em m).

Para deslocamentos horizontais, emrampas ou através de portas, o valormáximo de F

s deve ser tomado como 1,3.

Para deslocamentos em escadas, os va-lores da Tabela 4 devem ser usados. Noslocais em que as pessoas se movimen-tem vagarosamente, deve-se assumir quesua velocidade máxima seja a metade dovalor máximo para pessoas capacitadas,isto é, 0,6 m/s. O tempo de escape paraum grupo de pessoas que passa um cer-to ponto da rota é o período de passa-

gem, ∆ tp, dado por:

tp = P / F

c(6)

onde tp é o período de passagem (em s);

P é o número de pessoas.

O tempo de escape, te, é o tempo

necessário, uma vez começado o movi-mento, para que todas as pessoas pas-sem através de uma saída para um lugarde segurança. Se t

p é o período de pas-

sagem, o tempo do fluxo é dado por:

te = t

min + t

p(7)

onde te é o tempo do fluxo (em s); t

min

é o tempo levado pela primeira pessoapara se deslocar para a saída (em s).

4. Os desafios domodelamento deincêndio no Brasil

O tempo disponível para o escapeseguro depende fundamentalmente dageração de fumaça pelo incêndio e daeventual existência de um sistema de

Tabela 3 - Larguras de camada-limite.

Elemento da rota de escape Camada-limite (m)

Escadas, parede ou lado do degrau 0,15

Guarda-corpos, corrimãos 0,09

Assentos de teatros, arquibancadas de estádios 0,00

Corredor, paredes de rampas 0,20

Obstáculos 0,10

Amplos saguões, travessias 0,46

Porta, arcos 0,15

Tabela 4 - Velocidade de deslocamento em escadas.

Espelho (m)

Piso (m)Constante

(k)Velocidade

máxima S t (m/s)

Fluxo específico máximo F s

(pessoas/s.m)

0,20 0,25 1,00 0,85 0,95

0,18 0,25 1,10 0,95 1,00

0,17 0,30 1,15 1,00 1,10

0,17 0,33 1,25 1,05 1,15

261REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 55(4): 257-261, out. dez. 2002

controle. Para garantir que o sistema decontrole seja adequado, o modelamentode incêndio deve ser feito de modo adeterminar as propriedades da fumaçagerada. Em alguns cálculos são neces-sários para avaliar as propriedades dafumaça (temperatura, toxicidade e visibi-lidade) que pode ser gerada em locaisvariados da edificação. Para tanto, al-guns desafios se põem ao modelamentode incêndio no Brasil, entre os quais, ci-tam-se:

[a] Determinação das razões de libera-ção de calor, seja em ensaios com ca-lorímetros de mobília, seja em ensai-os de compartimentos para caracte-rizar os incêndios ocorridos no Paísem função da arquitetura típica, daventilação mais utilizada e da geo-metria dos compartimentos.

[b] Determinação da quantidade de ca-lor carreada pelas chamas em funçãodo material combustível e dos índi-ces de ventilação típicos das edifica-ções brasileiras.

[c] Determinação das distribuições detemperaturas típicas para determina-das ocupações, levando em conta ascaracterísticas comuns de ventilaçãoe geometria dos ambientes nas edifi-cações brasileiras, agrupadas emfunção da ocupação ou de outra ca-racterística do tipo construtivo.

Ensaios que permitam a avaliaçãodesses três parâmetros característicosdos incêndios devem ser feitos no País.Para esse fim, servem de orientação os

resultados obtidos no exterior. A simplesimportação de resultados de ensaios es-trangeiros é inviável conquanto os pa-râmetros que se necessita avaliar e quesão essenciais na determinação do tem-po necessário para a criação de condi-ções insustentáveis para a vida humanaem um incêndio são muito sensíveis afatores tipicamente geográficos, como oclima, os aspectos sócio-culturais, geo-metria dos compartimentos, os materiaisde acabamento, a taxa de ventilação e omontante da carga de incêndio.

Em projeto, o tempo disponível parao escape pode ser avaliado, no nível pre-liminar, na ausência de modelos maissofisticados, através do estabelecimen-to de critérios de sustentabilidade davida a serem estabelecidos em regula-mentos específicos. Segundo o docu-mento BSI DD240 (1999), alguns critéri-os que se consideram aplicáveis a edifi-cações européias são: a) visibilidade mí-nima de 10m; b) exposição máxima a radi-ação de 2,5 kW/m2; c) temperatura máxi-ma a 1,70m do piso igual a 120ºC.

5. ConclusõesNo Brasil, a determinação realística

dos tempos de escape em edificaçõesdemanda a implementação das técnicasde modelamento do incêndio com a rea-lização de ensaios que são fundamen-tais para esse fim. Sem o aporte dessetipo de informação, a determinação dotempo disponível para o escape segurotorna-se perigosamente inexata, levan-

do os projetos, como única alternativa, ase situarem na faixa conservadora comdispêndio de maior volume de recursos.Por outro lado, a determinação de tem-pos realísticos de escape somente podeser feita mediante ensaios próprios con-duzidos em cada tipo de edificação.

ReferênciasBibliográficasALVES, R. M. Risco de incêndio em edificações

comerciais tipo shopping centers.Academia de Polícia Militar, Polícia Militarde Minas Gerais, 2001. p.90. (Monografiade Especialização).

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMASTÉCNICAS. Saídas de emergência emedifícios: NBR 9077. Rio de Janeiro: ABNT,1993.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMASTÉCNICAS. Exigências de resistência aofogo de elementos construtivos deedificações - Procedimento: NBR 14432.ABNT, 2000.

BRITISH STANDARDS. Code of practice onthe application of fire safety engineeringprinciples to the design of buildings: BS7974. BSI, 2002.

BRITISH STANDARDS INSTITUTUION. BSIDraft for Public Comment. BSI DD240,1994.

COX, G., CHITTY, R. A study of thedeterministic properties of unbounded fireplumes. Combustion and Flame, 39, 191,1980.

FIRE SAFETY APPROVED DOCUMENT B,Building Regulations: FS-BR, 1992.

MALHOTRA, H. L. Proposed code for firesafety in buildings for the State of SaoPaulo. Technical Report. Agniconsult.Radlett, UK. 1993.

NORMA BÁSICA DE LA EDIFICACIÓN.Condiciones de Proteción contra Incêndioen los edifícios: NBE CPI 1991.

Em Janeiro de 2003 a

Rem completa 67 anos.

Comemore Conosco!

Assine a Rem