ORÇAMENTO DO ESTADO FEDERAL INSTITUIÇÃO DE ENSINO SUPERIOR PROFISSIONAL

"UNIVERSIDADE PEDAGÓGICA DO ESTADO DE CHUVASH

eles. E EU. YAKOVLEV"

Departamento segurança contra incêndios

Trabalho de laboratório nº 1

disciplina: "Automação de extinção de incêndio"

sobre o tema: “Determinação da intensidade de irrigação de instalações de extinção de incêndio com água”.

Concluído por: aluno do 5º ano do grupo PB-5, especialidade segurança contra incêndio

Faculdade de Física e Matemática

Verificado por: Sintsov S.I.

Cheboksary 2013

Determinação da intensidade de irrigação de instalações de extinção de incêndio com água

1. Objetivo do trabalho: ensinar aos alunos como determinar a intensidade especificada de irrigação com água dos sprinklers de uma instalação de extinção de incêndio por água.

2. Breve informação teórica

A intensidade da pulverização de água é um dos indicadores mais importantes que caracterizam a eficácia de uma instalação de extinção de incêndio com água.

De acordo com GOST R 50680-94 “Instalações automáticas de extinção de incêndio. Requisitos técnicos gerais. Métodos de teste". Os testes devem ser realizados antes da colocação em operação das instalações e durante a operação, pelo menos uma vez a cada cinco anos. Existem os seguintes métodos para determinar a intensidade da irrigação.

1. De acordo com GOST R 50680-94, a intensidade da irrigação é determinada no local de instalação selecionado, quando um sprinkler para sprinklers e quatro sprinklers para instalações de dilúvio estiverem operando na pressão projetada. A seleção de locais para testes de instalações de sprinklers e dilúvios é realizada por representantes do cliente e do Gospozhnadzor com base na documentação regulamentar aprovada.

Sob a área de instalação selecionada para teste, devem ser instalados paletes metálicos medindo 0,5 * 0,5 m e alturas laterais de pelo menos 0,2 m nos pontos de controle. O número de pontos de controle deve ser de pelo menos três, os quais devem estar localizados nos locais mais desfavoráveis. para irrigação. A intensidade de irrigação I l/(s*m2) em cada ponto de controle é determinada pela fórmula:

onde W under é o volume de água coletado no reservatório durante o funcionamento da instalação em estado estacionário, l; τ – duração de funcionamento da instalação, s; F – área do palete igual a 0,25 m2.

A intensidade de irrigação em cada ponto de controle não deve ser inferior ao padrão (Tabela 1-3 NPB 88-2001*).

Este método requer o fluxo de água em toda a área dos locais de projeto e nas condições de um empreendimento em operação.

2. Determinação da intensidade de irrigação por meio de recipiente medidor. Usando dados de projeto (intensidade de irrigação padrão; área real ocupada pelo aspersor; diâmetros e comprimentos das tubulações), um diagrama de projeto é elaborado e a pressão necessária no aspersor sendo testado e a pressão correspondente na tubulação de abastecimento na unidade de controle são calculado. Em seguida, o aspersor é alterado para dilúvio. Um recipiente de medição é instalado sob o sprinkler, conectado por uma mangueira ao sprinkler. A válvula na frente da válvula da unidade de controle se abre e a pressão obtida por cálculo é determinada por meio de um manômetro que mostra a pressão na tubulação de alimentação. A uma vazão constante, a vazão do sprinkler é medida. Estas operações são repetidas para cada sprinkler subseqüente sendo testado. A intensidade de irrigação I l/(s*m2) em cada ponto de controle é determinada pela fórmula e não deve ser inferior ao padrão:

onde W under é o volume de água no recipiente de medição, l, medido ao longo do tempo τ, s; F – área protegida pelo sprinkler (conforme projeto), m2.

Caso sejam obtidos resultados insatisfatórios (pelo menos em um dos sprinklers), as causas devem ser identificadas e eliminadas e, em seguida, os testes devem ser repetidos.

Na URSS, o principal fabricante de sprinklers era a fábrica de Odessa "Spetsavtomatika", que produzia três tipos de sprinklers, montados com roseta para cima ou para baixo, com diâmetro nominal de saída de 10; 12 e 15mm.

Com base nos resultados de testes abrangentes, foram construídos diagramas de irrigação para esses aspersores em uma ampla faixa de pressões e alturas de instalação. De acordo com os dados obtidos, foram estabelecidas normas no SNiP 2.04.09-84 para sua colocação (dependendo da carga de incêndio) a uma distância de 3 ou 4 m entre si. Essas normas estão incluídas sem alterações na NPB 88-2001.

Atualmente, o principal volume de irrigadores vem do exterior, já que Fabricantes russos PO "Spets-Avtomatika" (Biysk) e CJSC "Ropotek" (Moscou) não são capazes de atender plenamente às necessidades dos consumidores domésticos.

As perspectivas de sprinklers estrangeiros, via de regra, não contêm dados sobre a maioria dos parâmetros técnicos regulamentados pelas normas nacionais. Neste sentido, realize avaliação comparativa indicadores de qualidade do mesmo tipo de produtos produzidos por empresas diferentes não são possíveis.

Os testes de certificação não prevêem uma verificação exaustiva dos parâmetros hidráulicos iniciais necessários ao projeto, por exemplo, diagramas de intensidade de irrigação dentro da área protegida em função da pressão e altura da instalação dos sprinklers. Via de regra, esses dados não estão disponíveis em documentação técnica, porém, sem esta informação não é possível executar corretamente trabalho de design de acordo com a AUP.

Em particular, o parâmetro mais importante dos aspersores, necessário para o projeto do AUP, é a intensidade de irrigação da área protegida, dependendo da pressão e da altura da instalação do aspersor.

Dependendo do projeto do aspersor, a área de irrigação pode permanecer inalterada, diminuir ou aumentar à medida que a pressão aumenta.

Por exemplo, diagramas de irrigação de um aspersor universal tipo CU/P, instalado por soquete para cima, mude quase ligeiramente da pressão de alimentação na faixa de 0,07-0,34 MPa (Fig. IV. 1.1). Pelo contrário, os esquemas de irrigação de um aspersor deste tipo, instalado com a roseta voltada para baixo, mudam mais intensamente quando a pressão de alimentação varia dentro dos mesmos limites.

Se a área irrigada do aspersor permanecer inalterada quando a pressão mudar, então dentro da área de irrigação de 12 m2 (círculo R ~ 2 m) você pode definir a pressão Р t por cálculo, em que a intensidade de irrigação exigida pelo projeto é garantida:

Onde Rn e eu n - pressão e o valor correspondente da intensidade de irrigação de acordo com GOST R 51043-94 e NPB 87-2000.

Valores eu n e Rn depende do diâmetro da saída.

Se a área de irrigação diminui com o aumento da pressão, então a intensidade da irrigação aumenta de forma mais significativa em relação à equação (IV. 1.1), porém é necessário levar em consideração que a distância entre os aspersores também deve diminuir.

Se a área de irrigação aumentar com o aumento da pressão, a intensidade da irrigação poderá aumentar ligeiramente, permanecer inalterada ou diminuir significativamente. Neste caso, o método de cálculo para determinar a intensidade de irrigação em função da pressão é inaceitável, portanto a distância entre os aspersores pode ser determinada apenas utilizando diagramas de irrigação.

Os casos de falta de eficácia na extinção de incêndios observados na prática resultam muitas vezes de cálculos incorretos dos circuitos hidráulicos de incêndio (intensidade de irrigação insuficiente).

Os diagramas de irrigação apresentados em alguns prospectos de empresas estrangeiras caracterizam o limite visível da zona de irrigação, não sendo uma característica numérica da intensidade de irrigação, e apenas enganam especialistas de organizações de design. Por exemplo, nos diagramas de irrigação de um aspersor universal tipo CU/P, os limites da zona de irrigação não são indicados por valores numéricos de intensidade de irrigação (ver Fig. IV.1.1).

Uma avaliação preliminar de tais diagramas pode ser feita da seguinte forma.

Dentro do cronograma q = f(K, P)(Fig. IV. 1.2) a vazão do sprinkler é determinada pelo coeficiente de desempenho PARA, especificado na documentação técnica e a pressão no diagrama correspondente.

Para aspersor em PARA= 80 e P = A vazão de 0,07 MPa é q p =007~ 67 l/min (1,1 l/s).

De acordo com GOST R 51043-94 e NPB 87-2000, a uma pressão de 0,05 MPa, os aspersores de irrigação concêntricos com diâmetro de saída de 10 a 12 mm devem fornecer uma intensidade de pelo menos 0,04 l/(cm 2).

Determinamos a vazão do sprinkler a uma pressão de 0,05 MPa:

q p=0,05 = 0,845 q p ≈ = 0,93 l/s. (IV.1.2)

Supondo que a irrigação dentro da área de irrigação especificada com raio R≈3,1 m (ver Fig. IV. 1.1, a) uniforme e todos agente extintor de incêndio distribuída apenas pela área protegida, determinamos a intensidade média de irrigação:

Assim, esta intensidade de irrigação dentro do diagrama dado não corresponde ao valor padrão (é necessário pelo menos 0,04 l/(s*m2) para determinar se satisfaz). este desenho requisitos de sprinklers de GOST R 51043-94 e NPB 87-2000 em uma área de 12 m 2 (raio ~2 m), são necessários testes apropriados.

Para projeto qualificado de AUP, a documentação técnica dos aspersores deve conter diagramas de irrigação em função da pressão e altura de instalação. Diagramas semelhantes de um sprinkler universal tipo RPTK são mostrados na Fig. 4. 1.3, e sprinklers produzidos pela SP "Spetsavtomatika" (Biysk) - no Apêndice 6.

De acordo com os diagramas de irrigação fornecidos para um determinado projeto de aspersor, podem ser tiradas conclusões apropriadas sobre o efeito da pressão na intensidade da irrigação.

Por exemplo, se o aspersor RPTK for instalado com a roseta voltada para cima, então a uma altura de instalação de 2,5 m a intensidade de irrigação é praticamente independente da pressão. Dentro da área da zona com raio 1,5; 2 e 2,5 m, a intensidade de irrigação com um aumento de 2 vezes na pressão aumenta em 0,005 l/(s*m2), ou seja, em 4,3-6,7%, o que indica um aumento significativo na área de irrigação. Se, com um aumento de 2 vezes na pressão, a área de irrigação permanecer inalterada, a intensidade de irrigação deverá aumentar 1,41 vezes.

Ao instalar o aspersor RPTC com a roseta abaixada, a intensidade de irrigação aumenta de forma mais significativa (em 25-40%), o que indica um ligeiro aumento na área de irrigação (com área de irrigação constante, a intensidade deveria ter aumentado em 41%).

Consumo de água para extinção de incêndio da rede abastecimento de água para combate a incêndio nas empresas de refino de petróleo e indústria petroquímica devem ser tomadas com base em dois incêndios simultâneos na empresa: um incêndio na área de produção e um segundo incêndio na área de matérias-primas ou armazéns de mercadorias para gases inflamáveis, petróleo e derivados .

O consumo de água é determinado por cálculo, mas deve ser considerado no mínimo: para a área de produção - 120 l/s, para armazéns - 150 l/s. O escoamento e abastecimento de água devem garantir a extinção e proteção dos equipamentos por meio de instalações fixas e equipamentos móveis contra incêndio.

O consumo estimado de água em caso de incêndio em armazém de petróleo e derivados deve ser considerado como um dos seguintes custos mais elevados: para extinção de incêndio e resfriamento de tanques (com base em taxa de fluxo mais alta em caso de incêndio de um tanque); para extinção de incêndio e resfriamento de tanques ferroviários, dispositivos de carga e descarga e viadutos ou para extinção de incêndio de dispositivos de carga e descarga de tanques de automóveis; a maior despesa total com recursos externos e extinção de incêndio interna um dos edifícios do armazém.

O consumo de agentes extintores de incêndio deve ser determinado com base na intensidade de seu fornecimento (Tabela 5.6) para a área estimada de extinção de petróleo e derivados (por exemplo, em tanques verticais terrestres com telhado fixo A área da seção transversal horizontal do tanque é considerada a área de extinção calculada).

O consumo de água para resfriamento de tanques verticais terrestres deve ser determinado por cálculo baseado na intensidade de abastecimento de água tomada conforme Tabela 5.3. O consumo total de água é determinado como a soma dos custos de resfriamento de um tanque em chamas e de resfriamento dos adjacentes a ele no grupo.

A pressão livre na rede de abastecimento de água de combate a incêndio durante um incêndio deve ser medida da seguinte forma:

· no arrefecimento com instalação estacionária - de acordo com as características técnicas do anel de irrigação, mas não inferior a 10 m ao nível do anel de irrigação;

· no resfriamento de tanques com equipamentos móveis de combate a incêndio de acordo com as características técnicas dos troncos de incêndio, mas não inferior a 40 m.

A duração estimada do resfriamento dos tanques (queima e adjacentes a ele) deve ser tomada da seguinte forma:

tanques terrestres ao extinguir incêndios sistema automático- 4 horas;

· na extinção com equipamento móvel de incêndio – 6 horas;

· tanques subterrâneos – 3 horas.

Fluxo total de água de rede de abastecimento de água para proteger aparelhos do tipo coluna em caso de incêndio condicional com instalações estacionárias de irrigação com água, é considerado a soma do consumo de água para irrigação do incêndio em chamas aparelho de coluna e dois adjacentes a ele, localizados a uma distância inferior a dois diâmetros do maior deles. A intensidade de abastecimento de água por 1 m 2 de superfície protegida de dispositivos tipo coluna com GLP e líquidos inflamáveis ​​​​é considerada igual a 0,1 l/(s×m 2).

Consideremos o cálculo de uma tubulação de irrigação em anel usando o exemplo de resfriamento da superfície lateral durante um incêndio de um tanque vertical terrestre com líquidos inflamáveis ​​​​com teto estacionário de volume nominal C= 5000 m 3, diâmetro d p = 21 me altura H= = 15 metros. Instalação estacionária o resfriamento do tanque consiste em um anel de irrigação seccional horizontal (tubulação de irrigação com dispositivos de pulverização de água) localizado na zona superior das paredes do tanque, risers secos e tubulações horizontais conectando o anel de irrigação seccional à rede de abastecimento de água de combate a incêndio (Fig. 5.5).

Arroz. 5.5. Diagrama de um trecho de rede de abastecimento de água com anel de irrigação:

1 – seção da rede em anel; 2 – válvula gaveta no ramal; 3 – torneira para escoamento de água; 4 – riser seco e tubulação horizontal; 5 – tubulação de irrigação com dispositivos para pulverização de água

Vamos determinar o consumo total para resfriamento do tanque na intensidade do abastecimento de água J.= 0,75 l/s por 1 m de sua circunferência (Tabela 5.3) P = J. p d p = 0,75 × 3,14 × 21 = 49,5 l/s.

No anel de irrigação utilizamos como aspersores regadores com roseta plana DP-12 com diâmetro de saída de 12 mm.

Determinamos o consumo de água de um dilúvio usando a fórmula,

Onde PARA– características de consumo da máquina de dilúvio, PARA= 0,45 l/(s×m 0,5); Ha= 5 m – pressão livre mínima Então l/s. Determine o número de drenchers. Então P = nq= 50 × 1 = 50 l/s.

Distância entre regadores com diâmetro do anel D k = 22 mm.

Diâmetro do ramo d todos fornecendo água ao anel, na velocidade do movimento da água V= 5 m/s é igual a m.

Aceitamos o diâmetro do gasoduto d sol = 125 mm.

Ao longo do anel a partir do ponto b ao ponto A a água fluirá em duas direções, então o diâmetro do tubo seção do anel Vamos determinar a partir da condição de passar metade da vazão total m.

Para irrigação uniforme das paredes do tanque, ou seja, é necessária uma leve queda de pressão no anel de irrigação do ditador (ponto A) e mais próximo do ponto b Aceitamos encharcadores d k = 100 mm.

Usando a fórmula, determinamos a perda de pressão h k em um semicírculo m = 15 m.

A quantidade de pressão livre no início do ramal é levada em consideração na determinação das características da bomba.

Para configurações mais altas (por exemplo colunas de destilação) é possível fornecer vários dutos perfurados em diferentes cotas. A pressão da tubulação localizada mais alta com furos não deve ser superior a 20–25 m.

Discutido muitas vezes, você diz? E, tipo, está tudo claro? Que pensamentos você teria sobre este pequeno estudo:
A principal contradição, atualmente não resolvida pelas normas, é entre o mapa circular de irrigação por aspersão (diagrama) e o arranjo quadrado (esmagadora maioria) de aspersores na área protegida (calculado de acordo com SP5).
1. Por exemplo, precisamos extinguir uma determinada sala com área de 120 m2 com intensidade de 0,21 l/s*m2. Do sprinkler SVN-15 com k=0,77 (Biysk) a uma pressão de três atmosferas (0,3 MPa) q = 10*0,77*SQRT (0,3) = 4,22 l/s fluirá, enquanto em uma área certificada de 12 m2 será garantida a intensidade (de acordo com o passaporte dos sprinklers) i = 0,215 l/s*m2. Como o passaporte contém uma referência ao fato de que este sprinkler atende aos requisitos do GOST R 51043-2002, então, conforme cláusula 8.23 ​​​​(verificação da intensidade e área protegida), devemos considerar estes 12 m2 (conforme passaporte - área protegida) como a área de um círculo com raio R= 1,95 m A propósito, 0,215 * 12 = 2,58 (l/s) fluirá para tal área, que é apenas 2,58/4,22 =. 0,61 da vazão total do sprinkler, ou seja, Quase 40% da água fornecida flui para além da área regulamentada protegida.
O SP5 (Tabelas 5.1 e 5.2) exige que a intensidade padrão seja garantida na área protegida regulamentada (e lá, como regra, pelo menos 10 sprinklers estejam localizados em cluster quadrado), enquanto de acordo com o parágrafo B.3.2 do SP5 :
- área calculada condicional protegida por um sprinkler: Ω = L2, aqui L é a distância entre os sprinklers (ou seja, o lado do quadrado em cujos cantos os sprinklers estão localizados).
E, entendendo sabiamente que toda a água que sai do aspersor permanecerá na área protegida quando nossos aspersores estiverem localizados nos cantos dos quadrados convencionais, calculamos de forma muito simples a intensidade que o AUP fornece na área protegida padrão: toda a vazão (e não 61%) através do sprinkler ditado (nos demais a vazão será maior por definição) é dividido pela área do quadrado com lado igual ao espaçamento dos sprinklers. Absolutamente o mesmo que acreditam os nossos colegas estrangeiros (em particular, para ESFR), ou seja, na realidade, 4 sprinklers colocados nos cantos de um quadrado com um lado de 3,46 m (S = 12 m2).
Neste caso, a intensidade calculada na área protegida padrão será 4,22/12 = 0,35 l/s*m2 - toda a água será derramada no fogo!
Aqueles. para proteger a área, podemos reduzir o consumo em 0,35/0,215 = 1,63 vezes (em última análise - custos de construção), e obter a intensidade exigida pelas normas, não precisamos de 0,35 l/s*m2, 0,215 é suficiente l/ s*m2. E para toda a área padrão de 120 m2 precisaremos (simplificado) calculado de 0,215 (l/s*m2)*120(m2)=25,8 (l/s).
Mas aqui, à frente do resto do planeta, sai aquele desenvolvido e introduzido em 1994. Comitê Técnico TC 274 “Segurança contra Incêndios” GOST R 50680-94, nomeadamente este ponto:
7.21 A intensidade de irrigação é determinada na área selecionada quando um sprinkler está operando para sprinklers... sprinklers na pressão projetada. - (neste caso, o mapa de irrigação por aspersão usando o método de medição de intensidade adotado neste GOST é um círculo).
Foi aqui que chegamos, pois, entendendo literalmente a cláusula 7.21 do GOST R 50680-94 (extinguimos inteiros) em conjunto com a cláusula B.3.2 SP5 (protegemos a área), devemos garantir a intensidade padrão na área de ​​o quadrado inscrito em um círculo com área de 12 m2, pois no passaporte do sprinkler esta área protegida (redonda!) é especificada, e além dos limites deste círculo a intensidade será menor.
O lado desse quadrado (espaçamento entre aspersores) é de 2,75 m, e sua área não é mais de 12 m2, mas de 7,6 m2. Neste caso, ao extinguir numa área padrão (com vários aspersores em funcionamento), a intensidade real de irrigação será 4,22/7,6 = 0,56 (l/s*m2). E neste caso, para toda a área padrão precisaremos de 0,56 (l/s*m2)*120(m2)=67,2 (l/s). Isto é 67,2 (l/s) / 25,8 (l/s) = 2,6 vezes mais do que quando calculado usando 4 aspersores (por quadrado)! Quanto isso aumenta os custos de tubulações, bombas, tanques, etc.?

Total requisitos diferentes os requisitos no processo de produção e controle de um sistema de sprinklers são bastante grandes, por isso consideraremos apenas os parâmetros mais importantes.

1. Indicadores de qualidade

1.1 Vedação

Este é um dos principais indicadores enfrentados pelo usuário de um sistema de sprinklers. Na verdade, um aspersor com vedação deficiente pode causar muitos problemas. Ninguém vai gostar se a água de repente começar a pingar sobre pessoas, equipamentos ou bens caros. E se ocorrer perda de estanqueidade devido à destruição espontânea do material sensível ao calor dispositivo de bloqueio, os danos causados ​​​​pela água derramada podem aumentar várias vezes.

O design e a tecnologia de produção dos sprinklers modernos, que foram aprimorados ao longo dos anos, nos permitem ter certeza de sua confiabilidade.

O principal elemento do sprinkler, que garante a estanqueidade do sprinkler ao máximo condiçoes difíceis operação, é uma mola prato (5) . A importância deste elemento não pode ser superestimada. A mola permite compensar pequenas alterações dimensões lineares peças do sprinkler. O fato é que, para garantir a estanqueidade confiável do sprinkler, os elementos do dispositivo de travamento devem estar sempre sob pressão suficiente alta pressão, que é garantido durante a montagem com um parafuso de travamento (1) . Com o passar do tempo, sob a influência desta pressão, pode ocorrer uma ligeira deformação do corpo do sprinkler, o que, no entanto, seria suficiente para quebrar a estanqueidade.

Houve um tempo em que alguns fabricantes de sprinklers usavam juntas de borracha como material de vedação para reduzir o custo de construção. Na verdade, as propriedades elásticas da borracha também permitem compensar pequenas alterações lineares nas dimensões e proporcionar a estanqueidade necessária.

Figura 2. Aspersor com junta de borracha.

No entanto, não foi levado em consideração que com o tempo as propriedades elásticas da borracha se deterioram e pode ocorrer perda de estanqueidade. Mas o pior é que a borracha pode grudar nas superfícies seladas. Portanto, quando fogo, após a destruição do elemento sensível ao calor, a tampa do sprinkler permanece firmemente colada ao corpo e a água não flui do sprinkler.

Tais casos foram registrados durante incêndios em muitas instalações nos Estados Unidos. Depois disso, os fabricantes realizaram uma campanha em grande escala para recolher e substituir todos os sprinklers por anéis de vedação de borracha 3 . EM Federação Russa uso de sprinklers com vedação de borracha proibido. Ao mesmo tempo, como se sabe, o fornecimento de sprinklers baratos deste projeto continua para alguns países da CEI.

Na produção de sprinklers, os padrões nacionais e estrangeiros fornecem linha inteira testes para garantir a estanqueidade.

Cada sprinkler é testado sob pressão hidráulica (1,5 MPa) e pneumática (0,6 MPa), e também é testado quanto à resistência ao golpe de aríete, ou seja, aumentos repentinos de pressão de até 2,5 MPa.

Os testes de vibração fornecem confiança de que os sprinklers funcionarão de forma confiável sob as condições operacionais mais adversas.

1.2 Durabilidade

Não pouca importância para a manutenção de todas as características técnicas de qualquer produto é a sua resistência, ou seja, a resistência às diversas influências externas.

A resistência química dos elementos estruturais do sprinkler é determinada por testes de resistência aos efeitos de um ambiente nebuloso de névoa salina, uma solução aquosa de amônia e dióxido de enxofre.

A resistência ao choque do sprinkler deve garantir a integridade de todos os seus elementos ao cair sobre um piso de concreto de uma altura de 1 metro.

A saída do sprinkler deve ser capaz de suportar o impacto água, deixando-o sob pressão de 1,25 MPa.

Em caso de rápido desenvolvimento de fogo aspersores em sistemas de ar ou sistemas com controle de lançamento podem ser afetados por algum tempo Temperatura alta. Para garantir que o sprinkler não se deforme e, portanto, não altere suas características, são realizados testes de resistência ao calor. Neste caso, o corpo do sprinkler deve resistir à exposição a uma temperatura de 800°C durante 15 minutos.

Para verificar a resistência às influências climáticas, os sprinklers são testados quanto a temperaturas negativas. A norma ISO prevê testes de sprinklers a -10°C, os requisitos GOST R são um pouco mais rigorosos e são determinados pelas características climáticas: é necessário realizar testes de longo prazo a -50°C e testes de curto prazo a -60°C .

1.3 Confiabilidade da trava térmica

Um dos elementos mais importantes de um sprinkler é a trava térmica do sprinkler. As características técnicas e a qualidade deste elemento determinam em grande parte trabalho bem sucedido aspersor A oportunidade de extinção de incêndio e falta falso-positivo no modo de espera. Ao longo da longa história do sistema de sprinklers, muitos tipos de designs de bloqueio térmico foram propostos.




Figura 3. Sprinklers com bulbo de vidro e elemento fusível.

As fechaduras térmicas fusíveis com elemento sensível ao calor à base de liga de madeira, que amolece a uma determinada temperatura e a fechadura se desintegra, assim como as fechaduras térmicas que utilizam lâmpada de vidro sensível ao calor passaram no teste do tempo. Sob a influência do calor, o líquido no frasco se expande, exercendo pressão nas paredes do frasco, e quando um valor crítico é atingido, o frasco entra em colapso. A Figura 3 mostra sprinklers tipo ESFR com tipos diferentes fechaduras térmicas.

Para verificar a confiabilidade da trava térmica em modo standby e em caso de incêndio, são realizados vários testes.

A temperatura nominal de operação da fechadura deve estar dentro da tolerância. Para sprinklers na faixa de temperatura mais baixa, o desvio da temperatura de resposta não deve exceder 3°C.

A trava térmica deve ser resistente a choques térmicos (aumento repentino de temperatura 10°C abaixo da temperatura nominal de operação).

A resistência térmica da fechadura térmica é testada aquecendo gradualmente a temperatura até 5°C abaixo da temperatura nominal de funcionamento.

Se um frasco de vidro for utilizado como trava térmica, sua integridade deverá ser verificada por meio de vácuo.

Tanto o bulbo de vidro quanto o elemento fusível estão sujeitos a testes de resistência. Por exemplo, um frasco de vidro deve suportar uma carga seis vezes maior que a sua carga operacional. O elemento fusível tem um limite de quinze.

2. Indicadores de finalidade

2.1 Sensibilidade térmica da fechadura

De acordo com GOST R 51043, o tempo de resposta do sprinkler deve ser verificado. Não deve exceder 300 segundos para sprinklers de baixa temperatura (57 e 68°C) e 600 segundos para sprinklers de temperatura mais alta.

Um parâmetro semelhante está ausente no padrão estrangeiro; em vez disso, o RTI (índice de tempo de resposta) é amplamente utilizado: um parâmetro que caracteriza a sensibilidade de um elemento sensível à temperatura (lâmpada de vidro ou fechadura fusível). Quanto menor o seu valor, mais sensível é o elemento ao calor. Juntamente com outro parâmetro - C (fator de condutividade - medida condutividade térmica entre o elemento sensível à temperatura e os elementos do projeto do sprinkler) eles formam um dos as características mais importantes sprinkler - tempo de resposta.




Figura 4. Limites de zona que determinam a velocidade do sprinkler.

A Figura 4 indica áreas que caracterizam:

1 – sprinkler com tempo de resposta padrão; 2 – sprinkler com tempo de resposta especial; 3 – sprinkler de resposta rápida.

Para sprinklers com diferentes tempos de resposta, foram estabelecidas regras para seu uso na proteção de objetos com diferentes níveis de perigo de incêndio:

• dependendo do tamanho;
• dependendo do tipo;
• parâmetros de armazenamento de carga de incêndio.

Deve-se notar que o Apêndice A (recomendado) GOST R 51043 contém uma metodologia para determinar Coeficiente de inércia térmica E Coeficiente de perda de calor devido à condutividade térmica, com base nos métodos ISO/FDIS6182-1. No entanto, não houve uso prático desta informação até agora. O facto é que, embora o parágrafo A.1.2 afirme que estes coeficientes devem ser utilizados “... determinar o tempo de resposta dos sprinklers em condições de incêndio, justificar os requisitos para a sua colocação nas instalações", não existem métodos reais para usá-los. Portanto, esses parâmetros não podem ser encontrados entre as características técnicas dos sprinklers.

Além disso, uma tentativa de determinar o coeficiente de inércia térmica usando a fórmula de Apêndice A GOST R 51043:

O fato é que ocorreu um erro ao copiar a fórmula da norma ISO/FDIS6182-1.

Uma pessoa com conhecimento de matemática dentro currículo escolar, é fácil perceber que ao converter a forma de uma fórmula de um padrão estrangeiro (não está claro por que isso foi feito, talvez para que pareça menos plágio?) o sinal de menos na potência do multiplicador ν de 0,5 , que está no numerador da fração, foi omitido.

Ao mesmo tempo, deve-se notar pontos positivos na elaboração de regras modernas. Até recentemente, a sensibilidade de um aspersor poderia facilmente ser considerada um parâmetro de qualidade. A SP 6 4, recentemente desenvolvida (mas ainda não colocada em vigor), já contém instruções sobre o uso de sprinklers mais sensíveis às mudanças de temperatura para proteger as instalações com maior risco de incêndio:

5.2.19 Quando carga de fogo não inferior a 1400 MJ/m 2 para instalações de armazenamento, para salas com altura superior a 10 m e para salas em que o principal produto combustível seja LVZH E GJ, o coeficiente de inércia térmica dos sprinklers deve ser inferior a 80 (m s) 0,5.

Infelizmente, não está totalmente claro se o requisito de sensibilidade à temperatura de um sprinkler é estabelecido intencionalmente ou devido a imprecisão apenas com base no coeficiente de inércia térmica do elemento sensível à temperatura, sem levar em conta o coeficiente de perda de calor devido à condutividade térmica. E isto num momento em que, segundo padrão internacional(Fig. 4), sprinklers com coeficiente de perda de calor devido a condutividade térmica mais de 1,0 (m/s) 0,5 não são mais considerados de ação rápida.

2.2 Fator de produtividade

Este é um dos parâmetros principais aspersores. Ele é projetado para calcular a quantidade de água que flui através aspersor a uma certa pressão por unidade de tempo. Isso não é difícil de fazer usando a fórmula:

Q – vazão de água do sprinkler, l/s P – pressão no sprinkler, MPa K – coeficiente de desempenho.

O valor do coeficiente de desempenho depende do diâmetro da saída do sprinkler: do que buraco maior, maior será o coeficiente.

Em diversas normas estrangeiras, pode haver opções de escrita deste coeficiente dependendo da dimensão dos parâmetros utilizados. Por exemplo, não litros por segundo e MPa, mas galões por minuto (GPM) e pressão em PSI, ou litros por minuto (LPM) e pressão em bar.

Se necessário, todas essas quantidades podem ser convertidas uma para outra usando fatores de conversão de Tabelas 1.

Tabela 1. Relação entre coeficientes

Por exemplo, para o aspersor SVV-12:

Deve ser lembrado que ao calcular o consumo de água usando valores do fator K, você deve usar uma fórmula ligeiramente diferente:

2.3 Distribuição de água e intensidade de irrigação

Todos os requisitos acima são, em maior ou menor grau, repetidos tanto na norma ISO/FDIS6182-1 como na GOST R 51043. Embora existam pequenas discrepâncias, elas não são, no entanto, de natureza fundamental.

Diferenças muito significativas e verdadeiramente fundamentais entre as normas dizem respeito aos parâmetros de distribuição da água na área protegida. São essas diferenças, que estão na base das características do sprinkler, que predeterminam principalmente as regras e a lógica para o projeto de sistemas automáticos de extinção de incêndio.

Um de os parâmetros mais importantes aspersão é a intensidade da irrigação, ou seja, o consumo de água em litros por 1 m 2 de área protegida por segundo. O fato é que dependendo do tamanho e das propriedades combustíveis carga de fogo Para garantir a sua extinção é necessário proporcionar uma certa intensidade de irrigação.

Esses parâmetros foram determinados experimentalmente durante vários testes. Valores específicos de intensidade de irrigação para proteção de instalações de diversas cargas de incêndio são fornecidos em mesa 2 NPB88.

Garantindo a segurança contra incêndio objeto é uma tarefa extremamente importante e responsável, desde a decisão certa do qual pode depender a vida de muitas pessoas. Portanto, os requisitos para equipamentos que garantam esta tarefa dificilmente podem ser superestimados e chamados de desnecessariamente cruéis. Nesse caso, fica claro por que a base para a formação dos requisitos dos padrões russos é GOST R 51043, NPB 88 5 , GOST R 50680 6 o princípio da extinção é estabelecido incêndios um aspersor.

Ou seja, caso ocorra um incêndio dentro da área protegida do sprinkler, só ele deve fornecer a intensidade de irrigação necessária e extinguir o início fogo. Para cumprir esta tarefa, ao certificar um aspersor, são realizados testes para verificar a sua intensidade de irrigação.

Para isso, dentro do setor, exatamente 1/4 da área do círculo da zona protegida, os potes de medição são colocados em padrão xadrez. O sprinkler é instalado na origem das coordenadas deste setor e é testado a uma determinada pressão de água.

Figura 5. Esquema de teste de sprinklers de acordo com GOST R 51043.

Em seguida, mede-se a quantidade de água que acabou nos potes e calcula-se a intensidade média de irrigação. De acordo com os requisitos do parágrafo 5.1.1.3. GOST R 51043, em uma área protegida de 12 m2, um aspersor instalado a uma altura de 2,5 m do chão, em duas pressões fixas de 0,1 MPa e 0,3 MPa, deve fornecer uma intensidade de irrigação não inferior à especificada em mesa 2.

mesa 2. Intensidade de irrigação necessária do aspersor de acordo com GOST R 51043.

Olhando para esta tabela, surge a pergunta: que intensidade um sprinkler com d y 12 mm deve fornecer a uma pressão de 0,1 MPa? Afinal, um sprinkler com tal d y se ajusta tanto à segunda linha com a exigência de 0,056 dm 3 /m 2 ⋅s, quanto à terceira linha de 0,070 dm 3 /m 2 ⋅s? Por que um dos parâmetros mais importantes de um sprinkler é tratado de forma tão descuidada?

Para esclarecer a situação, vamos tentar fazer uma série de cálculos simples.

Digamos que o diâmetro do orifício de saída do sprinkler seja ligeiramente maior que 12 mm. Então de acordo com a fórmula (3) Vamos determinar a quantidade de água que sai do aspersor a uma pressão de 0,1 MPa: 1,49 l/s. Se toda essa água for despejada exatamente na área protegida de 12 m 2, será criada uma intensidade de irrigação de 0,124 dm 3 / m 2 s. Se compararmos este valor com a intensidade necessária de 0,070 dm 3 /m 2 ⋅s que sai do aspersor, verifica-se que apenas 56,5% da água atende aos requisitos do GOST e cai na área protegida.

Agora vamos supor que o diâmetro do orifício de saída seja ligeiramente inferior a 12 mm. Neste caso, é necessário correlacionar a intensidade de irrigação resultante de 0,124 dm 3 /m 2 ⋅s com os requisitos da segunda linha da Tabela 2 (0,056 dm 3 /m 2 ⋅s). Acontece ainda menos: 45,2%.

Na literatura especializada 7 os parâmetros que calculamos são chamados de coeficiente uso benéfico consumo

É possível que os requisitos GOST contenham apenas os requisitos mínimos aceitáveis ​​para o coeficiente de eficiência do fluxo, abaixo dos quais o sprinkler, como parte do instalações de extinção de incêndio, não pode ser considerado de forma alguma. Acontece então que os parâmetros reais do sprinkler devem estar contidos na documentação técnica dos fabricantes. Por que não os encontramos lá também?

O fato é que para projetar sistemas de sprinklers para diversos objetos, é necessário saber que intensidade o sistema de sprinklers criará sob determinadas condições. Em primeiro lugar, dependendo da pressão à frente do sprinkler e da altura da sua instalação. Testes práticos mostraram que esses parâmetros não podem ser descritos fórmula matemática, e para criar tal matriz de dados bidimensional é necessário realizar um grande número de experimentos.

Além disso, surgem vários outros problemas práticos.

Vamos tentar imaginar um aspersor ideal com eficiência de vazão de 99%, quando quase toda a água está distribuída dentro da área protegida.

Figura 6. Distribuição ideal de água dentro da área protegida.

Sobre Figura 6 mostra o padrão ideal de distribuição de água para um aspersor com coeficiente de desempenho de 0,47. Percebe-se que apenas uma pequena parte da água cai fora da área protegida com raio de 2 m (indicado pela linha pontilhada).

Tudo parece simples e lógico, mas as dúvidas começam quando é necessário proteger com sprinklers grande área. Como devem ser colocados os sprinklers?

Em um caso, aparecem áreas desprotegidas ( Figura 7). Em outro, para cobrir áreas desprotegidas, os sprinklers devem ser colocados mais próximos, o que leva à sobreposição de parte das áreas protegidas por sprinklers vizinhos ( Figura 8).

Figura 7. Disposição de sprinklers sem bloquear zonas de irrigação

Figura 8. Disposição de aspersores com sobreposição de zonas de irrigação.

A sobreposição de áreas protegidas leva à necessidade de aumentar significativamente o número de sprinklers e, o mais importante, a operação de tal sprinkler AUPT exigirá muito Mais água. Além disso, se fogo Se mais de um aspersor funcionar, a quantidade de água que sai será claramente excessiva.

Uma solução bastante simples para este problema aparentemente contraditório é proposta em padrões estrangeiros.

O fato é que nas normas estrangeiras os requisitos de segurança intensidade necessária Os requisitos de irrigação exigem a operação simultânea de quatro aspersores. Os sprinklers estão localizados nos cantos de um quadrado, dentro do qual são instalados recipientes de medição ao longo da área.

Testes para sprinklers com diâmetros diferentes o furo de saída é feito em diferentes distâncias entre os sprinklers - de 4,5 a 2,5 metros. Sobre Figura 8 mostra um exemplo de disposição de sprinklers com diâmetro de saída de 10 mm. Neste caso, a distância entre eles deve ser de 4,5 metros.

Figura 9. Esquema de teste de sprinklers de acordo com ISO/FDIS6182-1.

Com esta disposição de aspersores, a água cairá no centro da área protegida se a forma de distribuição for significativamente superior a 2 metros, por exemplo, como em Figura 10.

Figura 10. Cronograma de distribuição de água por sprinklers de acordo com ISO/FDIS6182-1.

Naturalmente, com esta forma de distribuição de água, a intensidade média de irrigação diminuirá proporcionalmente ao aumento da área de irrigação. Mas como o teste envolve quatro aspersores ao mesmo tempo, a sobreposição das zonas de irrigação proporcionará uma intensidade média de irrigação mais elevada.

EM Tabela 3 condições de teste e requisitos para intensidade de irrigação para vários aspersores são fornecidos propósito geral de acordo com o padrão ISO/FDIS6182-1. Para o conforto parâmetro técnico em termos da quantidade de água no recipiente, expressa em mm/min, é dada na dimensão mais familiar para os padrões russos, litros por segundo/m2.

Tabela 3. Requisitos de intensidade de irrigação de acordo com ISO/FDIS6182-1.

Diâmetro de saída, mm	Fluxo de água através do aspersor, l/min	Colocação de sprinklers		Intensidade de irrigação		Número permitido de recipientes com volume de água reduzido
		Área protegida, m 2	Distância entre vegetação, m	mm/min no tanque	l/s⋅m 2
10	50,6	20,25	4,5	2,5	0,0417	8 de 81
15	61,3	12,25	3,5	5,0	0,083	5 de 49
15	135,0	9,00	3,0	15,0	0,250	4 de 36
20	90,0	9,00	3,0	10,0	0,167	4 de 36
20	187,5	6,25	2,5	30,0	0,500	3 de 25

Para avaliar quão alto é o nível de requisitos para o tamanho e uniformidade da intensidade de irrigação dentro da área protegida, você pode fazer os seguintes cálculos simples:

1. Vamos determinar quanta água é derramada no quadrado da área de irrigação por segundo. Pode-se observar na figura que um quarto da área irrigada do círculo de aspersão está envolvido na irrigação da praça, então quatro aspersores despejam na área “protegida” uma quantidade de água igual à despejada de um aspersor. Dividindo o consumo de água indicado por 60, obtemos o consumo em l/seg. Por exemplo, para DN 10 a uma vazão de 50,6 l/min obtemos 0,8433 l/seg.
2. O ideal é que toda a água esteja distribuída uniformemente pela área, para obter a intensidade específica, a vazão deve ser dividida pela área protegida. Por exemplo, dividimos 0,8433 l/seg por 20,25 m2, obtemos 0,0417 l/seg/m2, o que coincide exatamente com o valor padrão. E como a distribuição ideal é, em princípio, impossível de alcançar, é permitida a presença de recipientes com menor teor de água, de até 10%. No nosso exemplo, são 8 de 81 frascos. Você pode admitir que é o suficiente alto nível distribuição uniforme de água.

Se falarmos em monitorar a uniformidade da intensidade de irrigação de acordo com o padrão russo, o inspetor enfrentará um teste matemático muito mais sério. De acordo com os requisitos do GOST R51043:

A intensidade média de irrigação do aspersor de água I, dm 3 / (m 2 s), é calculada pela fórmula:

onde i i é a intensidade de irrigação no i-ésimo frasco de medição, dm 3 /(m 3 ⋅ s);
n é o número de frascos de medição instalados na área protegida. Intensidade de irrigação em i-ésima dimensão jar eu eu dm 3 /(m 3 ⋅ s), calculado pela fórmula:

onde V i é o volume de água (solução aquosa) coletado no i-ésimo frasco de medição, dm 3;
t – duração da irrigação, s. A uniformidade da irrigação, caracterizada pelo valor do desvio padrão S, dm 3 / (m 2 ⋅ s), é calculada pela fórmula:

O coeficiente de uniformidade de irrigação R é calculado usando a fórmula:

Considera-se que os aspersores passaram no teste se a intensidade média de irrigação não for inferior valor normativo com coeficiente de uniformidade de irrigação não superior a 0,5 e o número de frascos de medição com intensidade de irrigação inferior a 50% da intensidade padrão não excede: dois para aspersores dos tipos V, N, U e quatro para aspersores dos tipos G , G V, G N e G U.

O coeficiente de uniformidade não é levado em consideração se a intensidade de irrigação nos frascos de medição for inferior ao valor padrão em seguintes casos: em quatro potes medidores - para sprinklers dos tipos V, N, U e seis - para sprinklers dos tipos G, G V, G N e G U.

Mas estes requisitos não são mais plágio de normas estrangeiras! Estes são nossos requisitos nativos. No entanto, deve-se notar que eles também apresentam desvantagens. No entanto, para identificar todas as desvantagens ou vantagens este método medir a uniformidade da intensidade de irrigação exigirá mais de uma página. Talvez isso seja feito na próxima edição do artigo.

Conclusão

1. Análise comparativa dos requisitos para especificações técnicas sprinklers na norma russa GOST R 51043 e ISO/FDIS6182-1 estrangeira, mostraram que eles são quase idênticos em termos de indicadores de qualidade de sprinklers.
2. Diferenças significativas entre sprinklers residem nos requisitos de diferentes Padrões russos sobre a questão de garantir a intensidade necessária de irrigação da área protegida com um aspersor. De acordo com as normas estrangeiras, a intensidade de irrigação necessária deve ser garantida pela operação de quatro aspersores simultaneamente.
3. A vantagem do método “proteção por sprinkler único” é a maior probabilidade de o incêndio ser extinto por um sprinkler.
4. As desvantagens incluem:

• são necessários mais sprinklers para proteger as instalações;
• para o funcionamento da instalação de extinção de incêndio será necessária significativamente mais água, em alguns casos a sua quantidade pode aumentar várias vezes;
• o fornecimento de grandes volumes de água acarreta um aumento significativo no custo de todo o sistema de extinção de incêndio;
• falta de uma metodologia clara que explique os princípios e regras para a colocação de sprinklers na área protegida;
• falta de dados necessários sobre a real intensidade de irrigação dos aspersores, o que impede a execução precisa dos cálculos de engenharia do projeto.

Literatura

1 GOST R 51043-2002. Água e extinção de incêndio de espuma automático. Aspersores. São comuns requerimentos técnicos. Métodos de teste.

2ISO/FDIS6182-1. Proteção contra incêndio - Sistemas automáticos de sprinklers - Parte 1: Requisitos e métodos de teste para sprinklers.

3 http://www.sprinklerreplacement.com/

4 SP 6. Sistema proteção contra fogo. Normas e regras de design. Automático alarme de incêndio e extinção automática de incêndio. Anteprojeto final No.171208.

5 NPB 88-01 Sistemas de extinção e alarme de incêndio. Normas e regras de design.

6 GOST R 50680-94. Sistemas automáticos de extinção de incêndio por água. Requisitos técnicos gerais. Métodos de teste.

7 Projeto de água e espuma instalações automáticas extinção de incêndio LM Meshman, SG. Tsarichenko, V.A. Bylinkin, V.V. Aleshin, R.Yu. Gubin; Sob edição geral N.P. Kopilova. – M.: VNIIPO EMERCOM da Federação Russa, 2002.