Bombas para Sprinklers, Hidrantes e Sistemas de Dilúvio

1. Demanda do sistema de chuveiros automáticos

O chuveiro automático abre sozinho quando o elemento sensível ao calor chega à sua temperatura nominal, e a água sai sobre a área que ele cobre (definição da NFPA 13 reproduzida na NFPA 25). A bomba, portanto, não atende ao prédio inteiro: atende à área de operação, que é a área de maior demanda hidráulica do sistema (IT 23, 11.1.3.1.1), com a densidade exigida pela classe de risco e as perdas até o abastecimento.

Em São Paulo, a IT 23 manda elaborar o sistema pelas normas técnicas brasileiras e aceita a NFPA 13 quando o assunto não for contemplado por elas, mas a área de operação, as tabelas e os demais parâmetros seguem a própria IT (4.1); depósitos vão para a IT 24 (2.3). A classe de risco sai da carga de incêndio da IT 14, como mostra a tabela desta seção (2.4).

Quando ocupações adjacentes não são separadas por barreiras capazes de segurar o calor por algum tempo, o sistema da ocupação de maior demanda se estende 4,5 m além do seu perímetro (10.2).

O dimensionamento é por cálculo hidráulico (10.1). As tabelas de diâmetro só valem para sistema novo com área inferior a 465 m² ou para ampliar sistema calculado originalmente por elas (11.2.1.1), e nunca para chuveiros de fator K nominal diferente de 80 nem em áreas de risco extra, grupos 1 e 2 (11.2.1.2).

No método de densidade e área, basta satisfazer um ponto da curva escolhida (10.4.4.1); se a área de operação for menor que 140 m² em risco leve ou ordinário, ou menor que 230 m² em risco extra, usa-se a densidade dessas áreas (10.4.3). A área é retangular, com o lado paralelo aos ramais de pelo menos 1,2 vez a raiz quadrada da área de operação (11.1.3.2.1).

Nenhum chuveiro opera abaixo de 48 kPa (4,8 mca), salvo ensaio específico que recomende mais (11.1.3.9), e, em risco extra, nenhum passa de 1.210 kPa (123,5 mca) (11.1.3.10). A vazão de cada chuveiro sai do fator K pela relação K = Q/√p, a mesma usada para balancear ramais (11.1.2.3), com tolerância de 1 kPa (0,1 mca) nos pontos de união (11.1.2.1).

Por isso não existe uma pressão única de sprinkler: a pressão pedida à bomba resulta da pressão no chuveiro hidraulicamente mais desfavorável, das perdas no caminho e do desnível, descontada a pressão disponível na sucção.

A reserva considera a duração da Tabela 11 (10.4.1.4); em ocupação mista, usa a vazão do risco mais grave com o tempo do risco predominante (4.5). O alarme é ativado por fluxo equivalente ao de um chuveiro de menor orifício, soa em até 2 minutos e é identificado na central (5.1); no sistema de tubo molhado, vem de válvula de governo e alarme ou de outro detector de fluxo (5.2).

As bombas seguem o Anexo C da IT 22 e a NBR 16704 (7.5), com pressão positiva obrigatória e sem reservatório de escorva (7.5.1), protegidas contra danos mecânicos, intempéries, agentes químicos, fogo ou umidade (12). Em Goiás, a NT 23 repete a pressão positiva sem escorva (5.18), remete ao Anexo C da NT 22 e à NBR 16704 (5.17) e adota a NBR 10897 nos assuntos que não detalha (2.2).

2. Demanda da rede de hidrantes e mangotinhos

A NBR 13714 separa dois pontos de uso. O hidrante é a tomada de água com uma saída (simples) ou duas (duplo), com válvulas angulares, adaptadores, tampões, mangueiras e acessórios (3.8); o mangotinho tem uma só saída, com válvula de abertura rápida, mangueira semirrígida e esguicho regulável (3.12).

Na norma, os mangotinhos formam o sistema tipo 1 e os hidrantes, os tipos 2 e 3, e a reserva existe para o primeiro combate, até a atuação do Corpo de Bombeiros (5.4.1).

Em São Paulo, a IT 22 tem cinco tipos de sistema: o tipo 1 é o mangotinho, e os tipos 2 a 5 são hidrantes. A Tabela 2 fixa a vazão e a pressão mínimas na válvula do hidrante mais desfavorável, obtidas na saída da válvula (4.6.1.2).

O cálculo considera o uso simultâneo dos dois jatos mais desfavoráveis (4.8.3); se as duas expedições mais desfavoráveis forem de um hidrante duplo, são esses os dois pontos (4.8.3.1), e o mais desfavorável é o que tem a menor pressão dinâmica na saída do hidrante (4.8.4).

Pressões menores nos esguichos são aceitas quando cálculo hidráulico e catálogos dos fabricantes comprovam a vazão da tabela e o alcance do jato (nota 2 da Tabela 2), e o projetista pode fazer o dimensionamento completo, com todas as perdas, partindo das vazões da tabela e da pressão para o jato alcançar 10 m com o esguicho a até 1,20 m do piso (4.8.9).

Os limites de pressão e de velocidade entram na seleção. Na IT 22, a pressão de trabalho nos esguichos não passa de 100 mca (1.000 kPa) (4.8.8); a velocidade na sucção da bomba fica em até 2 m/s com sucção negativa e 3 m/s com positiva (4.8.11), e na tubulação, em até 5 m/s (4.8.12); no ponto de derivação para os dois hidrantes mais desfavoráveis, admite-se variação de até 0,50 mca (4.8.14).

Com sucção negativa, o NPSH disponível é calculado com 1,5 vez a vazão nominal do sistema e precisa ser igual ou maior que o requerido pela bomba (4.8.15). A NBR 13714, por sua vez, limita a pressão dinâmica em qualquer esguicho ao dobro da obtida no mais desfavorável (5.3.6), recomenda no máximo 1.000 kPa em qualquer ponto (5.3.7) e limita a velocidade na sucção a 4 m/s (5.3.9).

Na NBR 13714, a reserva mínima é V = Q × t, com Q igual à vazão de duas saídas e t de 60 minutos para os tipos 1 e 2 e de 30 minutos para o tipo 3 (5.4.2). Em São Paulo, o tipo de sistema e o volume mínimo saem da Tabela 3 da IT 22, pela ocupação (4.9.1 e 4.12.3).

Em edificação mista com sistema único, a reserva considera a área total e o risco predominante (4.8.5.2.1), e a bomba atende aos maiores valores de pressão e vazão dos dois hidrantes mais desfavoráveis de cada ocupação (4.8.5.2.3); sistemas independentes só valem em edificação térrea, com as ocupações compartimentadas (4.8.5.1 e Quadro 1).

3. Dilúvio: todos os bicos da válvula ao mesmo tempo

No sistema de dilúvio, os chuveiros ou bicos são abertos e ficam ligados ao abastecimento por uma válvula que só abre quando atua o sistema de detecção instalado na mesma área. Aberta a válvula, a água entra na tubulação e sai por todos os chuveiros ou bicos ligados a ela (definição da NFPA 13 reproduzida na NFPA 25). O anexo da NFPA 25 prevê que cada válvula de dilúvio possa operar de forma automática e manual.

Por isso a demanda do dilúvio não é uma área de operação escolhida dentro da rede: é a soma das vazões de todos os bicos da válvula que abre, cada uma dada pelo fator K na pressão daquele bico, e a pressão pedida à bomba cobre o bico mais desfavorável e as perdas até ele. Se o projeto prevê mais de uma válvula abrindo no mesmo evento, o memorial precisa mostrar essa soma.

Na IT 23, as perdas ou os comprimentos equivalentes das válvulas de dilúvio vêm do fabricante ou, na falta deles, da literatura técnica aplicável (11.1.2.4), e a demanda de cortinas d’água soma-se à dos chuveiros do teto no ponto de conexão, balanceada pela maior pressão (10.4.3).

Na IT 23, os sistemas de pré-ação e de dilúvio têm dois alarmes acionados de forma independente, um pelo sistema de detecção e outro pelo fluxo de água (5.3). O dilúvio dispensa a conexão de teste (5.11), enquanto o sistema de ação prévia a tem, com o ar supervisório (5.10).

Para cotar a bomba, envie o memorial com a lista de bicos por válvula e os seus fatores K, a pressão exigida no bico mais desfavorável, a perda da válvula de dilúvio informada pelo fabricante, a lógica de detecção e de comando e as condições de sucção e de reserva. A curva é escolhida para esse ponto, e não por uma faixa de vazão por tipo de indústria.

4. Pressurização de escadas usa ar

A pressurização de escada de segurança mantém a escada livre de fumaça para a fuga dos ocupantes e também pode ser acionada em qualquer abandono da edificação (NT 13 de Goiás, 1.2). O espaço é pressurizado por suprimento contínuo de ar, que mantém um diferencial de pressão em relação aos ambientes vizinhos e um fluxo por trajetórias de escape até o exterior (5.1.1).

Os elementos básicos são o sistema de acionamento e alarme, o ar externo suprido mecanicamente, a trajetória de escape do ar e a fonte de energia garantida (5.1.3).

Os números são de ar, não de água. O nível de projeto não fica abaixo do da Tabela A1 da NT 13 nem passa de 60 Pa com todas as portas corta-fogo fechadas (5.1.5.1), e o diferencial mínimo de cálculo é de 50 Pa (5.1.6.1). Com abertura permanente na caixa da escada, a vazão de ar deve dar velocidade média de 4 m/s nessa abertura, e, com portas abertas no abandono, pelo menos 1,0 m/s saindo por elas (5.1.6.4).

A NT recomenda o sistema de dois estágios, com um nível baixo contínuo e um maior na emergência (5.1.2); em edifícios com várias escadas pressurizadas, pede sistema independente para cada uma (5.2.2); e, quando há dois motoventiladores, um reserva do outro, exige dispositivo automático que identifique a parada de um e acione o outro (5.3.9).

O ponto de contato com a bomba de incêndio é a energia. A edificação tem grupo motogerador automatizado com autonomia mínima de 4 horas (5.3.8 b), que pode alimentar também os demais sistemas de emergência, entre eles o que a NT chama de bombas de pressurização hidráulicas de incêndio (5.3.8 c); o motoventilador parte por detecção automática de fumaça (5.3.8 d). Se o gerador for compartilhado, informe ao projetista elétrico a potência e o modo de partida da bomba.

O nome confunde: a jockey também é chamada de bomba de pressurização, mas mantém a pressão da rede de água e não move ar. Mantenha projetos e comandos identificados por função; a compatibilização da edificação trata as interfaces sem misturar os equipamentos.

5. Como comparar as demandas e integrar as redes

A tabela resume o que muda entre os três sistemas nas regras citadas nesta página. Vazões e pressões finais vêm sempre do memorial do projeto.

Em São Paulo, a integração parte de duas regras: a IT 23 soma a demanda dos hidrantes à dos chuveiros no cálculo hidráulico e no dimensionamento da reserva (10.4.1.1), e a IT 22 admite que a reserva alimente outros sistemas de proteção, sob comando ou automáticos, pela interligação das tubulações dos reservatórios, desde que atendidos os parâmetros da IT 23 (4.9.2).

Na NBR 13714, essa interligação não é admitida, exceto a do sistema tipo 1, o de mangotinhos, com chuveiros automáticos devidamente dimensionados (5.4.3).

Em Goiás, com hidrantes e mangotinhos instalados junto dos chuveiros automáticos, a NT 23 manda garantir as vazões e pressões mínimas da NT 22 e somar as reservas efetivas (5.8).

A derivação para os hidrantes sai antes das válvulas de governo e alarme dos sprinklers (5.8 a); excepcionalmente, uma só bomba de combustão atende aos dois sistemas, desde que haja partida reserva por baterias estacionárias, acionada automaticamente se a principal falhar (5.8 b); e um registro de recalque duplo, único, alimenta os dois sistemas ao mesmo tempo (5.8 c).

Para uma bomba comum, a curva precisa cobrir o ponto do cenário somado quando a regra soma e o maior ponto de cada sistema quando não soma, como no sistema único de hidrantes da IT 22 para ocupações mistas, que atende aos maiores valores de pressão e vazão sem simultaneidade de eventos (4.12.4). Com bombas separadas, cada uma tem o seu ponto, e a reserva e a sucção seguem a regra de soma aplicável.

A escolha entre bomba comum e bombas separadas é do projeto, não de uma regra de uma bomba por nome de sistema.

6. Testes, manutenção e alterações

Quando o contrato adota a NFPA 25, cada sistema tem a sua tabela-resumo de inspeção, teste e manutenção: chuveiros automáticos, sistemas de tubo e mangueira (standpipe), redes privadas de incêndio com os seus hidrantes, bombas de incêndio e válvulas. As frequências da bomba não valem para os chuveiros nem para os hidrantes, e o plano de manutenção segue a tabela de cada sistema.

Na bomba, o teste sem vazão é semanal na diesel e mensal na maioria das elétricas, que voltam ao semanal em casos como a sucção de reservatório ao nível do solo, salvo com bomba redundante; a partida é automática e a bomba roda pelo menos 10 minutos, se elétrica, ou 30, se diesel.

O teste com vazão é anual, e o resultado é aceitável, entre outras condições, quando a bomba atende à vazão e à pressão do sistema mais exigente que alimenta, com base nos dados de projeto fornecidos pelo proprietário, fornece 100% da vazão nominal e entrega, em cada ponto de vazão, pressão líquida de pelo menos 95% da indicada numa das curvas de referência: a original do fabricante, a do teste de campo original sem ajuste ou a gerada pela placa da bomba.

Em São Paulo, a IT 23 recomenda ao responsável técnico o relatório de comissionamento do Anexo B depois da instalação e o de inspeção do Anexo C na renovação da vistoria, com assinatura do proprietário ou do responsável pelo uso (13). O relatório de inspeção pergunta se foi apresentada a curva de desempenho da bomba preparada pelo fabricante antes da instalação e uma curva produzida nos últimos 36 meses (Anexo C, 4.2 e 4.3).

A IT 23 também exige estoque de chuveiros sobressalentes para substituição imediata, com as mesmas características dos instalados e guardados em local de até 38 °C: pelo menos 6 em instalações com até 300 chuveiros, 12 de 301 a 1.000 e 24 acima de 1.000, com no mínimo quatro de cada tipo, modelo e temperatura quando houver mais de um (9.1 a 9.3).

Mudança de ocupação, de classe de risco, de armazenagem, de área protegida, de rede ou de reserva muda a demanda. Refaça o cálculo antes de aceitar a bomba existente, registre a configuração efetiva e guarde os resultados de aceitação e de manutenção.