projeto final de graduação de luan werneck richa

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE COMBATE A INCÊNDIO

DE UMA BASE DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS

Luan Werneck Richa

2019

ii



Luan Werneck Richa

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

dos requisitos necessários à obtenção do título de

Engenheiro.

Orientador: Prof. Reinaldo de Falco, Eng.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

DEZEMBRO DE 2019

iii

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ



Luan Werneck Richa

PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO MECÂNICO.

Aprovado por:

________________________________________________

Prof. Reinaldo de Falco, Eng.

________________________________________________

Prof. Fábio Luiz Zamberlan, DSc.

________________________________________________

Prof. Daniel Onofre de Almeida Cruz, DSc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

DEZEMBRO DE 2019

iv

Richa, Luan Werneck

Dimensionamento Do Sistema De Combate A Incêndio

De Uma Base De Armazenamento De Combustíveis/ Luan

Werneck Richa – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica,

2019.

XVI, 109 p.: il.; 29,7 cm.

Orientador: Reinaldo de Falco, Eng.

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso

de Engenharia Mecânica, 2019.

Referências Bibliográficas: p. 68-69.

1. Sistema de combate a incêndio. 2. Cálculo hidráulico.

3. Armazenamento de combustíveis líquidos. I. de Falco,

Reinaldo. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola

Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III.

Dimensionamento do sistema de combate a incêndio de uma

base de armazenamento de combustíveis.

v

"Your work is going to fill a large part of your life, and the only way to be truly satisfied

is to do what you believe is great work. And the only way to do great work is to love

what you do.”

Steve Jobs

vi

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à minha família, sempre presente, apoiando e incentivando.

Vocês foram a minha força nesse longo processo.

À Izadhora, minha noiva, por seu incentivo, paciência e suporte que são e serão

sempre minha maior motivação.

vii

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Ricardo Naveiro, pela orientação acadêmica durante os anos de

faculdade e pelas diversas oportunidades e ensinamentos que me proporcionou.

Ao Prof. Reinaldo de Falco, pela disposição e pela orientação no presente

trabalho.

A todos os amigos da Equipe Icarus UFRJ de Formula SAE, com quem

compartilhei dois anos de aprendizado, trabalho, conquistas e alegrias.

A todos os amigos e colegas de profissão com quem tive o prazer de compartilhar

essa longa caminhada.

viii

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica / UFRJ como parte dos

requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.

Dimensionamento Do Sistema De Combate A Incêndio De Uma Base De Armazenamento De

Combustíveis

Luan Werneck Richa

Dezembro/2019

Orientador: Reinaldo de Falco.

Curso: Engenharia Mecânica

Sistemas de combate a incêndio das instalações industriais contam com normas e

procedimentos rigorosos para garantir a segurança, evitando e combatendo focos de incêndio.

Em bases industriais voltadas para manipulação e armazenamento de combustíveis e

inflamáveis este fato é ampliado devido à grande capacidade térmica envolvida que resulta em

grandes impactos causados em caso de sinistro.

Este projeto é um estudo e dimensionamento de um sistema de combate a incêndio de uma base

de armazenamento de combustíveis. Foi realizado o dimensionamento dos equipamentos,

projeto dos dutos e a verificação dos requisitos hidráulicos da bomba, com objetivo de evitar e

minimizar os impactos de um sinistro.

Para a realização dos cálculos, foi desenvolvida uma ferramenta computacional em Visual Basic

for Applications contendo a equação de Hazen-Willians, o método de Hardy Cross e os

princípios básico da mecânica dos fluidos.

ix

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Engineer.

Fire Protection Design for a Liquids Combustible Storage Base.

Luan Werneck Richa

Dezembro/2019

Advisor: Reinaldo de Falco

Course: Mechanical Engineering

Industrial fire protection systems have strict standards and procedures to ensure safety by

preventing and fighting fire focus.

In industrial bases focused on storage and handling of combustible and flammables liquids this

fact is increased due to the large termal capacity involved resulting in large impacts caused by

hazards.

This project is a study and design of a fire protection system of a liquid combustible storage

base. Therefore, the equipment, the piping sistem and the hidraulic requirements of the pump

are designed to avoid and minimize the impacts of an hazard.

To perform the calculations, a computational tool was developed in Visual Basic for

Applications containing the Hazen-Willians equation, the Hardy Cross method and the basic

principles of fluid mechanics.

x

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 1

OBJETIVOS ................................................................................................................... 1

ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................... 2

2. INTRODUÇÃO A PREVENÇÃO E COMBATE A INCÊNDIO ................................. 3

SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIO .................................................................. 3

TIPOS DE PROTEÇÕES CONTRA INCÊNDIO ......................................................... 3

MÉTODOS DE EXTINÇÃO DO INCÊNDIO .............................................................. 3

RESFRIAMENTO ....................................................................................................... 4

ABAFAMENTO .......................................................................................................... 4

ISOLAMENTO ........................................................................................................... 4

QUEBRA DA REAÇÃO EM CADEIA ...................................................................... 4

CLASSES DE INCÊNDIO ............................................................................................. 5

CLASSE A ................................................................................................................... 5

CLASSE B ................................................................................................................... 5

CLASSE C ................................................................................................................... 6

CLASSE D ................................................................................................................... 6

CLASSE K ................................................................................................................... 6

VISÃO GERAL PARA BASES DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS

LÍQUIDOS ................................................................................................................................. 7

DESCRIÇÃO DA UNIDADE ........................................................................................ 8

SISTEMA FIXO DE COMBATE A INCÊNDIO .......................................................... 9

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 11

EQUAÇÕES BÁSICAS ............................................................................................... 11

FORMULAÇÃO DE PERDA DE CARGA ................................................................. 12

EQUAÇÃO DE DARCY-WEISBACH ....................................................................... 13

EQUAÇÕES EMPÍRICAS ........................................................................................... 15

xi

PERDAS DE CARGA LOCAIS .................................................................................. 16

CAVITAÇÃO E NPSH ................................................................................................ 16

ANÁLISES DE ESCOAMENTOS EM REGIME PERMANENTE ........................... 18

REDES DE TUBULAÇÕES COM CIRCUITO FECHADO E DIVERSOS

CONSUMIDORES ................................................................................................................... 18

4. CRITÉRIOS DE CÁLCULO – CONSIDERAÇÕES GERAIS ................................... 20

SIMULTANEIDADE E RISCO PREDOMINANTE .................................................. 20

TANQUES VIZINHOS, CONSIDERAÇÕES PARA CÁLCULO DE ESPUMA E

ÁGUA DE RESFRIAMENTO ................................................................................................. 20

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE RESFRIAMENTO E ESPUMA – TANQUES

HORIZONTAIS ....................................................................................................................... 21

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE RESFRIAMENTO E ESPUMA - TANQUES

VERTICAIS ............................................................................................................................. 22

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE ESPUMA – PLATAFORMAS DE

CARREGAMENTO ................................................................................................................. 24

SUBDIVISÃO DA BACIA DE CONTENÇÃO .......................................................... 25

VERIFICAÇÃO DAS BACIAS DE CONTENÇÃO ................................................... 26

ENTRADAS PARA CÁLCULO DO RISCO PREDOMINANTE ............................. 27

ANÁLISE DOS RISCOS PREDOMINANTES .......................................................... 29

TANQUE TQ-001 ..................................................................................................... 29

TANQUE TQ-002 ..................................................................................................... 30

TANQUE TQ-003 ..................................................................................................... 31

TANQUE TQ-004 ..................................................................................................... 32

TANQUE TQ-005 ..................................................................................................... 33

TANQUE TQ-006 ..................................................................................................... 34

TANQUE TQ-007 ..................................................................................................... 35

PLATAFORMA DE CARREGAMENTO ................................................................ 36

PLATAFORMA DE DESCARREGAMENTO ........................................................ 36

xii

RESERVAS E VAZÕES PARA OS CASOS CRÍTICOS ........................................ 36

SISTEMA FIXO – ENCAMINHAMENTO SIMPLIFICADO ................................... 37

VERIFICAÇÃO DA TUBULAÇÃO – DIÂMETRO MÍNIMO ................................. 38

HIDRANTES E CANHÕES MONITORES ................................................................ 40

CÂMARAS DE ESPUMA ........................................................................................... 42

PROPORCIONADORES DE ESPUMA ..................................................................... 44

MANGUEIRAS E ESGUICHOS PARA HIDRANTES E CANHÃO MONITOR .... 46

ANÉIS ASPERSORES ................................................................................................. 47

COMBATE UTILIZADO PARA CADA SINISTRO ................................................. 48

5. ANÁLISE DO SISTEMA E DETERMINAÇÃO DA BOMBA ................................. 50

REQUISITOS DO SISTEMA PROPOSTO ................................................................. 50

METODOLOGIA DE CÁLCULO ............................................................................... 54

CENÁRIOS DE RISCO ............................................................................................ 55

ATUALIZAÇÃO DAS VAZÕES NOS RAMAIS ................................................... 56

VERIFICAÇÃO E ATUALIZAÇÃO DOS DIÂMETROS DA TUBULAÇÃO ...... 56

CÁLCULO DA PERDA DE CARGA PARA CADA RAMAL, TRECHO E

EQUIPAMENTO ..................................................................................................................... 56

CÁLCULO DOS REQUISITOS MÍNIMOS PARA A BOMBA CONFORME

PERDAS DE CARGAS E VAZÕES ....................................................................................... 57

CÁLCULO DAS PRESSÕES DE CHEGADA NOS EQUIPAMENTOS ............... 57

CÁLCULO DAS NOVAS VAZÕES NOS EQUIPAMENTOS ............................... 57

ANÁLISE DO SISTEMA ............................................................................................ 57

VERIFICAÇÃO DO PONTO DE OPERAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ............. 57

DEFINIÇÃO DO PONTO DE OPERAÇÃO PARA RISCO PREDOMINANTE ... 58

BOMBAS DE INCÊNDIO ........................................................................................... 60

KSB MEGANORM 100-400 COM 1750 RPM ........................................................ 61

VERIFICAÇÃO DO SISTEMA DADA A BOMBA .................................................. 64

DEFINIÇÃO DAS PLACAS DE ORIFÍCIO ............................................................ 64

xiii

VERIFICAÇÃO DAS RESERVAS E VAZÕES PARA OS CASOS CRÍTICOS ... 65

6. CONCLUSÃO E SUGESTÕES ................................................................................... 67

7. BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 68

ANEXO A - CROQUI, DADOS DE ENTRADA E RESULTADOS ..................................... 70

ANEXO B – CÓDIGO VBA UTILIZADO PARA CÁLCULO ............................................. 98

xiv

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Tetraedro do fogo............................................................................................. 5

Figura 2 - Vista superior das plataformas e da bacia da base (cotas em centímetros) ..... 9

Figura 3 - Diagrama de Moody ...................................................................................... 15

Figura 4 - Modelo de rede fechada com diversos consumidores. .................................. 19

Figura 5 - Subdivisão das bacias de contenção .............................................................. 26

Figura 6 - Encaminhamento previsto da tubulação. ....................................................... 38

Figura 7 – Coluna de hidrante de referência................................................................... 41

Figura 8 - Localização dos hidrantes e canhões monitores para atendimento dos tanques

........................................................................................................................................ 41

Figura 9 - Canhão monitor de referência ........................................................................ 42

Figura 10 - Curva de perda de carga por vazão para o canhão monitor de referência. .. 42

Figura 11 - Câmara de espuma tipo MCS - Kidde ......................................................... 43

Figura 12 - Modelos e vazões de câmaras de espuma .................................................... 43

Figura 13 - Modelo de proporcionador em linha. ........................................................... 44

Figura 14 - Modelos de proporcionadores em linha do tipo PL - Kidde ........................ 45

Figura 15 - Curva de perda de carga para a mangueira. ................................................. 46

Figura 16 – Projeção horizontal do bico (abscissa) para um dado afastamento (ordenada)

........................................................................................................................................ 48

Figura 17 - Hidrantes mais desfavoráveis ...................................................................... 51

Figura 18 - Esquemático de divisão do sistema (onde h é a altura manométrica) ......... 52

Figura 19 - Distribuição de HEAD e vazão para os cenários (antes das modificações) . 59

Figura 20 - Distribuição de HEAD e vazão para os cenários (depois das modificações).

........................................................................................................................................ 60

Figura 21 - Catálogo da KSB, Meganorm com 1750 RPM e ponto de operação desejados.

........................................................................................................................................ 61

Figura 22 - Curva da bomba Meganorm 100-400 - 1750 RPM ..................................... 62

Figura 23 - Altura manométrica e vazão da bomba e dos cenários. ............................... 63

Figura 24 - NPSH requerido e disponível para o conjunto sistema e bomba. ................ 63

xv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Resumo dos tipos de combustíveis e classes de incêndio............................... 7

Tabela 2 - Resumo dos tanques da base ........................................................................... 8

Tabela 3 - Vazão de água de resfriamento para tanques vizinhos com base na distância

(para hidrantes e canhões monitores) ............................................................................. 22

Tabela 4 - Tempo de combate com base na capacidade útil de armazenamento (somatório

dos volumes dos tanques que constituem o maior risco predominante)......................... 23

Tabela 5 - Tempo de aplicação de espuma em bacias de tanques verticais ................... 23

Tabela 6 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em tanques verticais com

hidrocarbonetos (IT-25) .................................................................................................. 24

Tabela 7 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em tanques verticais com solventes

polares (IT-25) ................................................................................................................ 24

Tabela 8 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em plataforma .................................. 25

Tabela 9 - Nova distribuição de bacias de tanques ......................................................... 27

Tabela 10 - Relação de tanques vizinhos e distâncias .................................................... 28

Tabela 11 - Vazão para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio (l/min) ........................ 36

Tabela 12 - Vazões máximas nos anéis aspersores e nas câmaras de espuma ............... 36

Tabela 13 - Consumos críticos para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio ................ 37

Tabela 14 - Diâmetros requeridos e adotados de tubulação. .......................................... 39

Tabela 15 - Vazões e modelos adotados inicialmente por tanque .................................. 43

Tabela 16 - Estimativa de câmaras e vazões para os proporcionadores ......................... 46

Tabela 17 - Número de bicos para atendimento de cada tanque .................................... 48

Tabela 18 - Combate e resfriamento para cada caso de sinistro. (Vazão mínima – Vazão

real em l/min*) ............................................................................................................... 49

Tabela 19 - Perda de carga nos trechos de tubulação ..................................................... 53

Tabela 20 - Dados da bomba para os 10 cenário antes das modificações. ..................... 59

Tabela 21 - Dados da bomba para os 10 cenário depois das modificações. ................... 59

Tabela 22 - Atualização das câmaras de espuma e placas de orifício. ........................... 64

Tabela 23 – Atualização da vazão para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio (l/min) 65

Tabela 24 – Atualização das vazões máximas nas tubulações dos anéis aspersores e das

câmaras de espuma ......................................................................................................... 65

Tabela 25 - Consumos críticos para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio ................ 65

xvi

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

AA – Anel Aspersor

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

AFFF – Aqueous Film-Forming Foam concentrate.

B-100 – Combustível com 100% de concentração de Biodíesel.

CBM – Corpo de Bombeiros Militar.

CE – Câmara de espuma

CM – Canhão monitor.

FFFP – Film-Forming Fluroprotein Foam concentrate.

IT – Instrução Técnica.

LGE – Líquido Gerador de Espuma.

NBR – Norma Brasileira.

NFPA – National Fire Protection Association.

NPSH - Net Positive Suction Head.

PL – Proporcionador de espuma do tipo Proporcionador de Linha.

PPM – Parte por milhão.

RJ – Rio de Janeiro.

RO – Rondônia.

SFCI – Sistema Fixo de Combate a Incêndio.

S-10 – Óleo díesel com 10 ppm de enxofre.

S-500 – Óleo díesel com 500 ppm de enxofre.

Tip. – Típico.

TQ – Tanque.

TR – Trecho.

UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro.

VBA – Visual Basic for Application.

1

1. INTRODUÇÃO

Combustíveis fluidos, derivados do petróleo ou biocombustíveis, são as principais fontes

de energia da matriz energética contemporânea. Características como densidade

energética volumétrica e facilidade de queima fazem dos combustíveis líquidos quase

absolutos em modais de transporte.

Entretanto, o armazenamento e manuseio desses combustíveis em centros de distribuição

exigem atenção especial devido a periculosidade acentuada em virtude ao grande poder

calorífico. Por esta razão, são objeto de estudo de diversos institutos de pesquisas, além

de haver rígido controle pelos órgãos competentes.

Por essa criticidade e pela alta repetitividade do projeto e dos processos, diversas

características dessas bases de armazenamento são constantes alvos de normalização e

regulamentação, como aspectos construtivos dos componentes, processos e sistemas de

prevenção e combate a incêndios. Segundo a instrução técnica número 25 Parte I (Corpo

de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia, 2017), o sistema de combate a incêndio de

uma base são todos os componentes com objetivo de mitigar impactos causados pelo

incêndio, sendo eles materiais, humanos ou ambientais. Fazem parte deste sistema

componentes elétricos (botoeiras, sirenes, etc.), tubulação de incêndio e seus

componentes, reservatórios de água e líquidos geradores de espuma (LGE), equipamentos

de resfriamento e aplicação de espuma (hidrantes, canhões monitores, aspersores,

câmaras de espuma, etc.).

No Brasil, o foro nacional de normalização trata do armazenamento de líquidos

inflamáveis e combustíveis na norma NBR 17505, sendo esta composta por 7 partes.

Também estão presentes regulamentos técnicos estaduais produzidos pelo corpo de

bombeiros, sob o nome de Instrução Técnica (IT), tendo sido utilizada neste corrente

trabalho a Instrução Técnica n. 25 do Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia.

OBJETIVOS

O presente projeto visa efetuar o estudo e dimensionamento dos componentes de um

sistema de combate a incêndio, de acordo com as normas pertinentes e boas práticas da

engenharia, de uma base de armazenamento de combustíveis líquidos existente.

Este projeto terá como foco as áreas de risco predominante da base, ou seja, tanques e

suas bacias e plataformas de carregamento e descarregamento. Outras áreas de bases que

contém sistemas fixos de combate a incêndio devem ser também protegidas pelo sistema

2

fixo, porém estas áreas demandam menores vazões para o atendimento e, desta forma,

não constituem o risco predominante para dimensionamento.

Este projeto traz dois núcleos de estudo. O primeiro núcleo trata o estudo da demanda

hidráulica da base para o sistema de combate a incêndio, verificando as referências

normativas e projetando o sistema com os equipamentos para suprir tal demanda. O

segundo núcleo é o desenvolvimento de uma ferramenta para cálculo de um sistema

hidráulico contendo uma rede mista, ou seja, uma rede contendo malhas e ramificações.

ESTRUTURA DO TRABALHO

Este trabalho está organizado com uma estrutura para facilitar o entendimento e seguindo

as etapas normais para um projeto desse tipo.

O capítulo 2 traz uma introdução a sistemas de proteção contra incêndio e descrição da

base estudada, definindo, de forma preliminar, o tipo de combate a incêndio necessário

para a base.

O capítulo 3 revisa a bibliografia referente a sistemas hidráulicos e bombas.

O capítulo 4 verifica a base de armazenamento de combustíveis frente aos critérios

normativos, propõe alterações para a melhor proteção da base, o dimensionamento da

bacia de tanques, as demandas dos cenários de risco e a escolha preliminar dos

equipamentos e da tubulação de incêndio.

O capítulo 5 retrata o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o cálculo

do sistema hidráulico, faz a análise do sistema aplicando a ferramenta desenvolvida,

aponta ajustes no sistema para a melhora do mesmo e seleciona hidraulicamente a bomba

para o sistema.

O capitulo 6 traz as conclusões do trabalho e sugestões para um possível complemento

ao trabalho.

O Anexo A contém materiais complementares para o trabalho, como croquis dos cenários

de risco, dados de entrada no programa desenvolvido, resultados para cada cenário e

convergência.

O Anexo B contém o código do programa em Visual Basic for Applications.

3

2. INTRODUÇÃO A PREVENÇÃO E COMBATE A

INCÊNDIO

SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIO

Sistemas de proteção contra incêndio são sistemas planejados e aplicados para a

mitigação dos impactos destrutivos causados por incêndios. Para o correto

dimensionamento, é necessário o estudo prévio das classes de incêndio possíveis de

ocorrerem em cada edificação da instalação, bem como o correto entendimento das

dimensões e riscos envolvidos em possíveis incêndio e a brigada disponível para o

combate. Introdução à prevenção e combate a incêndio

TIPOS DE PROTEÇÕES CONTRA INCÊNDIO

Segundo a IT-25 (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia, 2017), sistemas

de proteção contra incêndio podem ser divididos em proteção passiva, rotas de fuga,

acessibilidade às viaturas do corpo de bombeiros, meios de aviso e alerta, sinalização e

os meios de combate a incêndio.

A proteção passiva engloba o isolamento do risco por meio de distânciamento de

segurança e por barreiras estanques, a compartimentação para conter o fogo no ambiente

de origem, a resistência ao fogo das estruturas e o revestimento dos materiais.

Os meios de combate a incêndio podem ser extintores portáteis / extintores sobre rodas,

hidrantes / canhões monitores, mangotinhos, chuveiros automáticos (“sprinklers”),

sistema de espuma mecânica, sistema fixo de CO2. Em muitos casos, se utiliza uma

combinação de alguns dos sistemas acima, de forma a atender toda a gama de

possibilidades e risco presente na edificação.

MÉTODOS DE EXTINÇÃO DO INCÊNDIO

Para que o incêndio se mantenha, são necessários quatro elementos (Corpo de Bombeiros

Militar do Estado de Goiás, 2019), sendo eles comburente, combustível, reação em cadeia

e calor, formando o tetraedro mostrado na figura 1. Os métodos de extinção do incêndio

devem se basear no combate de um ou mais dos quatro componentes supracitados,

observando-se o mais simples de eliminar.

São comumente utilizados alguns dos seguintes métodos:

4

RESFRIAMENTO

O resfriamento consiste na aplicação de um agente extintor que absorva mais calor que o

incêndio é capaz de produzir, reduzindo a temperatura do combustível. Este método de

combate é o mais utilizado, principalmente devido a utilização de água como agente

extintor.

ABAFAMENTO

O abafamento objetiva a interrupção do fornecimento de comburente, impedindo ou

diminuindo a reação de combustão. Para tal, são utilizados diversos agentes extintores,

como terra, areia, vapor de água, espumas, pós e gases especiais.

Este método não é efetivo contra combustíveis e elementos que liberem oxigênio durante

a queima e não necessitam de comburente externo, como peróxidos orgânicos e fósforo

branco.

ISOLAMENTO

O isolamento é a extração do combustível da reação, seja retirando o combustível da

região do incêndio ou possíveis combustíveis de regiões próximas, onde poderia haver

um foco de incêndio via um dos processos de propagação.

É um dos métodos mais simples de combater um incêndio, podendo ser feita por um

fechamento de válvula, interrupção de vazamento ou retirada de combustível já presente

no local.

QUEBRA DA REAÇÃO EM CADEIA

A quebra da reação em cadeia (outrossim conhecido como extinção química) ocorre com

a introdução de substâncias inibidoras da capacidade reativa do comburente com o

combustível.

Essas substâncias inibidoras, quando sob ação do calor, agem sobre a área das chamas e

reagem com os radicais liberados da oxidação do combustível, impedindo que os mesmos

reajam com o comburente.

5

Figura 1 - Tetraedro do fogo

Fonte: Wikipédia 1

CLASSES DE INCÊNDIO

Os incêndios podem ser classificados em classes com base no material combustível

(National Fire Protection Association, 2017), com cada classificação tendo uma forma de

combate mais efetivo e usualmente mais utilizado.

CLASSE A

Os incêndios de classe A são combustíveis ordinários, sólidos e materiais fibrosos, como

madeira, papel, plástico, borracha, tecidos, cereais, etc. Como característica e diferencial,

estes combustíveis queimam em razão de seu volume e deixam resíduos após a sua

queima.

Para esta classe, o método mais indicado para extinção é o resfriamento, usualmente com

utilização de água.

CLASSE B

A classe B agrupa combustíveis do tipo inflamável, líquido ou gases, e os líquidos

combustíveis. Esta classe possui queima em superfície e não deixam resíduos em sua

queima.

1 - Disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Tetraedro_do_fogo_pt.svg, Acesso em Fev. 19

https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Tetraedro_do_fogo_pt.svg

6

O método mais utilizado para a extinção de incêndio em líquidos desta classe são

abafamento com espuma e quebra da reação em cadeia (pó químico). No caso de gases

desta classe, o mais utilizado é o isolamento com a regirada da fonte ou fechamento de

registros.

CLASSE C

A classe C engloba equipamentos que estão submetidos a energia elétrica. Nesta classe

fica vedada a utilização de água ou espuma tradicional, pois ambos conduzem corrente e

o uso do mesmo irá aumentar a proporção do incêndio.

Pode ser utilizado pó químico e outros agentes extintores não condutores de eletricidade.

No caso de ser desconectado (quando possível) da fonte de energia elétrica, o incêndio

pode ser combatido da forma padrão para aquele combustível (deixando de ser classe C).

CLASSE D

Incêndios de classe D ocorrem quando os combustíveis são metais pirofóricos e tem

diversas peculiaridades. Como características principais, irradiam luz forte e muito calor

e são muito difíceis de serem combatidos.

Para o combate, o método utilizado é o abafamento e a quebra da reação em cadeia através

de substâncias próprias para esse tipo de incêndio, jamais podendo ser utilizados água ou

espuma, pois podem causar explosões.

CLASSE K

Incêndios de classe K são incêndios com combustíveis voltados para o cozimento de

alimentos, como óleos, banha e gordura, vegetal ou animal.

Jamais pode ser combatido com água, pois o combustível aquecido em contato com a

água gera explosões com espalhamento do combustível.

O método mais indicado para o combate deste incêndio é por abafamento, existindo uma

unidade voltada especificamente para este princípio. Pode ser usado o pó químico para

extinguir o fogo, porém este não faz o resfriamento e há alta possibilidade de volta do

incêndio.

A tabela 1 abaixo resume as informações citadas acima.

7

Tabela 1 – Resumo dos tipos de combustíveis e classes de incêndio

CLASSE EXEMPLOS DE COMBUSTÍVEL TIPO DE COMBATE

A Madeira, papel, plástico, borracha,

tecidos, cereais, etc. Usualmente, resfriamento

B Combustíveis líquidos e gasosos Abafamento com espuma e/ ou quebra da

reação em cadeia com pó químico

C Equipamentos elétricos Quebra da reação em cadeia com pó

químico

D Metais pirofóricos

Abafamento e a quebra da reação em

cadeia (produto próprio para este tipo de

incêndio

K Óleos, banha e gordura, vegetal ou

animal

Abafamento (produto próprio para este

tipo de incêndio ou pó químico, sendo

este menos eficiente)

Fonte: Autor

Para o projeto e planejamento dos sistemas, é importante entender e definir quais os casos

de perigo e qual o tamanho da brigada que fará o combate, para o correto

dimensionamento e posicionamento do sistema, de forma que cada área e cada edificação

tenha posicionado sistemas de combate de acordo com a classe de combustível e a

quantidade de agente extintor necessário para o completo atendimento.

VISÃO GERAL PARA BASES DE ARMAZENAMENTO DE

COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Bases de armazenamento e distribuição de combustíveis podem contar diversas

edificações a depender dos serviços a serem executados. Entre essas edificações

encontram-se guaritas; prédios administrativos; salas de controles, almoxarifados, casas

de bombas de incêndio, armazéns, salas de análises, plataformas de carregamento e

descarregamento, casas de bombas de produto e bacias de tanques.

As plataformas de carregamento podem ser classificadas de acordo com o modal de

transporte a ser atendido, sendo os mais comuns o rodoviário, ferroviário e hidroviário.

Conforme a NBR 17505-7 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013), deve ser

previsto sistema fixo de combate a espuma para o atendimento das plataformas de

carregamento e descarregamento e para os tanques e suas bacias. Para as demais

edificações pode-se prever sistemas de combate a incêndio do tipo móvel, ou seja, por

extintores portáteis e extintores sobre rodas.

8

DESCRIÇÃO DA UNIDADE

A base de armazenamento escopo deste projeto situa-se em Rondônia, trabalhando apenas

com o modal rodoviário e fazendo operações de carregamento e descarregamento de

gasolina, etanol, diesel (S-10 e S-500), álcool e biodiesel B-100.

A base contém uma bacia de tanques, uma plataforma de carregamento de caminhões

tanque com duas posições de carregamento e uma plataforma de descarregamento de

caminhões tanque com uma posição de descarregamento. Ambas as plataformas contêm

canaletas de drenagem para impedir espalhamento do combustível em caso de vazamento.

A bacia de tanques é única e contém todos os tanques da base, sendo eles 4 (quatro)

tanques verticais, sendo 2 (dois) com capacidade de 559 m³ (TQ-001 e TQ-006) e dois

com capacidade de 874 m³ (TQ-005 e TQ-007) e 3 (três) tanques horizontais de 70 m³

(TQ-002, TQ-003 E TQ-004), todos contidos na mesma bacia e sem taludes

intermediários para separação e/ou isolamento em caso de vazamentos.

A Tabela 2 mostra um resumo dos tanques e suas características e a Figura 2 é uma

visualização da vista superior da base, onde a Plataforma de carregamento é representada

pelo número 1, a Plataforma de descarregamento é representada pelo 2, a bacia de tanques

pelo número 3 e o pátio de bombas pelo número 4. As cotas da figura se encontram em

centímetros.

Tabela 2 - Resumo dos tanques da base

TAG Produto Diâmetro

(m)

Altura / Comprimento

(m)

Capacidade

(m³)

TQ-001

(vertical) S-500 7,64 12,2 559

TQ-002

(horizontal) B-100 2,86 9,90 70

TQ-003

(horizontal) Etanol Anidro 2,86 9,90 70

TQ-004

(horizontal) S-10 2,86 9,90 70

TQ-005

(vertical) Gasolina 9,55 12,2 874

TQ-006

(vertical) S-10 7,64 12,2 559

TQ-007

(vertical) S-500 9,55 12,2 874

Fonte: Autor

9

Figura 2 - Vista superior das plataformas e da bacia da base (cotas em centímetros)

Fonte: Autor

SISTEMA FIXO DE COMBATE A INCÊNDIO

Conforme o item 2.4, o combate a incêndio em caso de líquidos combustíveis pode ser

feito através de abafamento com espuma e/ ou quebra da reação em cadeia com pó

químico.

A base utilizará um combinado de sistemas de proteção contra incêndio, sendo um

sistema fixo de combate a incêndio (SFCI) de espuma e água, de forma a abafar a chama

no tanque onde ocorre o sinistro, e um sistema de resfriamento com água, para resfriar a

superfície externa dos tanques próximos, visando a não propagação e não simultaneidade

de eventos.

O SFCI é composto por um tanque reservatório de água (TQ-501), com 264 m³ de

capacidade e líquido gerador de espuma (LGE). O LGE da base deve ser misturado em

uma proporção de 3% para hidrocarbonetos e 6% para solventes polares, conforme as

especificações da folha de dados de fabricantes e é encontrado em reservas de dois tipos,

sendo o primeiro um tanque com capacidade de 2000 litros de LGE responsável pela

espuma para as câmaras de espumas dos tanques verticais e o segundo tipo galões de LGE

que estão espalhados pela base, próximos aos canhões monitores e hidrantes.

Proporcionadores de espuma são responsáveis pela mistura de LGE e água na proporção

10

correta na saída dos hidrantes e na entrada da tubulação de espuma para a câmara de

espuma. Os canhões monitores contam com esguichos auto-edutores e não necessitam de

proporcionadores

O sistema de resfriamento do SFCI consistirá em aspersores nos tanques verticais e

hidrantes e canhões-monitores distribuídos pela base de modo a garantir o resfriamento

do tanque em chamas e seus vizinhos por dois pontos diferentes, de acordo com as normas

vigentes.

Os tanques verticais TQ-001, TQ-005, TQ-006 e TQ-007 contarão com um sistema de

aspersores de água para resfriamento do costado em caso de sinistro. O sistema será

alimentado por uma tubulação independente da tubulação de hidrantes e canhões-

monitores e serão disponibilizados hidrantes para estes tanques também, sendo o sistema

reserva em caso de falha do primeiro.

A tubulação de incêndio contará com um trecho na sucção das bombas, duas bombas de

incêndio a serem definidas pelo cálculo hidráulico, uma principal e uma reserva igual,

uma bomba do tipo Jockey.

As descargas das bombas serão feitas em um header de onde saem as tubulações

exclusivas para cada um dos anéis aspersores, para cada uma das câmaras de espuma e

uma tubulação para o anel de hidrantes em torno da bacia.

Além disso, será estudado um sistema de proteção passiva através do isolamento do risco

(subdivisões da bacia com novos taludes intermediários).

11

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os estudos da mecânica de fluidos são um ramo antigo da física e da engenharia, onde

grandes nomes como Newton, Bernoulli, Euler, Lagrange, Navier, Poisson e Stokes

fizeram estudos e avanços.

Os estudos hidráulicos de sistemas de tubulações se baseiam nos princípios básicos da

mecânica dos fluidos, como a segunda lei de Newton, a lei de conservação de massa e a

1ª lei da termodinâmica (Simões, Schulz, & Porto, 2017). Devido à baixa

compressibilidade dos líquidos presente na maior parte dos casos de estudo, também é

utilizada a premissa de fluídos incompressíveis.

Existe uma grande variedade de sistemas hidráulicos, sendo variações desde simples

linhas que ligam um reservatório a outro a redes malhadas e ramificadas de grandes

centros urbanos. Para os sistemas mais simples, soluções linearizadas podem ser

diretamente aplicadas, enquanto sistemas mais complexos são usualmente resolvidos por

soluções iterativas e métodos computacionais.

EQUAÇÕES BÁSICAS

O princípio mais básico utilizado em cálculos hidráulicos é o princípio da conservação de

massa. Para um determinado volume de controle V fechado por uma superfície S, a

equação geral de conservação de massa é conforme equação ( 1 ).

𝜕

𝜕𝑡∫ 𝜌𝑑𝑉

𝑉

+ ∫ 𝜌�� · ��𝑑𝑆𝑆

= 0 ( 1 )

Onde �� = é a velocidade no ponto e �� é o vetor unitário normal à superfície de saída S e

t é o tempo. O primeiro termo representa a acumulação de massa ao longo do tempo no

volume de controle, sendo zero para regimes permanentes. O produto �� · �� fornece o

componente de velocidade que atravessa a superfície, e o segundo termo computa a vazão

de fluido que atravessa a superfície de controle. Para regimes permanentes e fluidos

incompressíveis em uma tubulação, a conservação de massa pode ser simplificada para o

princípio da continuidade, conforme equação ( 2 ).

𝑄 = ∫ 𝑣 𝑑𝐴

𝐴

= 𝑉1𝐴1 = 𝑉2𝐴2 ( 2 )

Onde Q é a vazão volumétrica na seção transversal através da tubulação.

A segunda equação importante no estudo hidráulico de tubulações é a primeira lei da

termodinâmica, equação ( 3 ) abaixo. Quando aplicada a um volume de controle e para

12

regime permanente e unidirecional, entre os pontos 1 e 2, pode ser escrita na forma de

Head (altura manométrica) conforme equação ( 4 ).

𝑑𝑈 = 𝛿𝑄 − 𝛿𝑊 ( 3 )

ℎ1 +

𝑃1

𝛾+

𝑉12

2𝑔+

��

��𝑔= ℎ2 +

𝑃2

𝛾+

𝑉22

2𝑔+ ℎ𝑓 ( 4 )

Onde U é a energia interna no sistema, Q é a energia acrescentada ao sistema, W é o

trabalho realizado pelo sistema, V é a velocidade, P é a pressão, m é a massa, g é a

gravidade local, 𝛾 é o peso específico, h é a elevação e o termo relacionado a energia

potencial gravitacional, 𝑉2

2𝑔 é a energia cinética,

𝑃

𝛾 é a energia potencial devido à pressão,

ℎ𝑓 é a perda de carga entre 1 e 2.

Finalmente, outro princípio muito importante a ser considerado (Larock, Jeppson, &

Watters, 1999) é a conservação do momento linear, podendo ser escrita para redes

hidráulicas conforme equação ( 5 )

𝜕

𝜕𝑡∫ 𝜌 �� 𝑑𝑉

𝑉

+ ∫ �� (𝜌�� · 𝑛) 𝑑𝑆𝑆

= �� = ��𝑆 + ��𝐵 ( 5 )

Onde �� é o somatório de força líquida no volume de controle, podendo ser dividida em

duas forças, conforme a parte direita da equação acima, onde ��𝑆 é o fluxo de momento

linear deixando o volume de controle através da superfície de controle e ��𝐵 é o acúmulo

de momento dentro do volume de controle.

Para fluxo permanente, apenas o termo variante no tempo é zerado, enquanto para fluxo

permanente, incompressível e unidimensional a equação de momento linear na direção

do escoamento pode ser simplificado de ( 5 ) para ( 6 ).

�� = 𝜌𝑄 (𝑉2 − 𝑉1

) ( 6 )

Quando os diâmetros são iguais em 1 e 2, a equação terá resultado trivial �� = 0.

FORMULAÇÃO DE PERDA DE CARGA

A perda de carga é a perda de energia mecânica pelo sistema, sendo esta transformada em

energia térmica e não mais recuperada em forma de pressão ou energia potencial.

Existem dois principais fenômenos que induzem a perda de carga e consequentemente

dois campos de estudos, sendo eles perdas de cargas distribuída ao longo do comprimento

do tubo devido ao cisalhamento do fluido com a parede do tubo e a perda de carga local,

sendo esta devido a acidentes e equipamentos.

13

Para determinação de perdas distribuídas foram criadas diversas equações e modelos

empíricos, muitos dos quais utilizados até hoje pois atingem resultados muito precisos

para determinadas situações e condições.

Posteriormente, foi realizada modelagem analítica da perda de carga conforme os

principais fatores de interesse, conhecida como equação de Darcy-Weisbach, porém que

necessita de fatores de atrito empíricos e implícitos que podem acarretar em maior custo

para serem obtidos.

Existem muitas outras formulações além das citadas, porém as normas NBR 13714

(Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2000)) e a NFPA 13 (National Fire

Protection Association, 2019) citam estas como referências para este propósito.

EQUAÇÃO DE DARCY-WEISBACH

Uma primeira modelagem da perda de carga distribuída pode ser obtida aplicando a

conservação de momento linear a um volume de controle com escoamento uniforme e

uma entrada e uma saída, resultando na equação ( 7 ).

ℎ𝑓 =

4𝜏0

𝛾∙

𝐿

𝐷 ( 7 )

Onde D é o diâmetro hidráulico do conduto, L é o comprimento, 𝛾 é o peso específico e

𝜏0 é a tensão de cisalhamento. A equação ( 8 ) é relação da tensão de cisalhamento com

as grandezas usualmente aplicadas em estudos hidráulicos.

𝜏0 =

𝜌 𝑉2 𝑓

8 ( 8 )

Onde o termo 𝜌 é a massa específica do fluido, V é a velocidade do fluido e 𝑓 é a escrita

simplificada do fator de atrito, sendo 𝑓 = 𝐹(𝑉𝐷𝜌

𝜇,

𝑒

𝐷 ), 𝑒/𝐷 é o fator de rugosidade da

parede, 𝑉𝐷𝜌

𝜇 é o número de Reynolds.

Substituindo ( 8 ) em ( 7 ) temos a equação ( 9 ), que é a equação mais geral, funcional e

utilizada para cálculos de perda de carga em tubulações, conhecida como equação de

Darcy-Weisbach.

14

ℎ𝑓 = 𝑓

𝐿

𝐷

𝑉2

2𝑔 ( 9 )

Formas para a obtenção dos valores para o fator de rugosidade foram e são amplamente

estudados e tabelados, tendo atualmente duas fontes amplamente utilizadas, a equação de

Colebrook e o diagrama de Moody.

A equação de Colebrook reúne o equacionamento e experimentos de diversos autores,

destacando-se os trabalhos de Prandtl e seus alunos Blasius, Kàrmàn e Nikkuradse

(Simões, Schulz, & Porto, 2017), e tem sua forma implícita para a determinação fator de

atrito 𝑓 conforme mostrado na equação ( 10 ).

1

√𝑓= −2 log(

휀

3,71𝐷+

2,51

𝑅𝑒√𝑓 )

( 10 )

Apesar de muito robusta, a equação de Colebrook exige uso de métodos iterativos para a

obtenção do fator f, resultando em modelagens mais demoradas e custosas. Por conta

desta dificuldade, foram criadas diversas tabelas, ábacos e fórmulas explícitas, muito

utilizadas em determinadas condições de escoamento.

Dentre estas alternativas, uma das suas principais fontes é o diagrama de Moody, que

pode ser vista na Figura 3. O diagrama de Moody conta com valores bem estabelecidos

para diferentes tipos de regimes de escoamentos e é amplamente utilizado para cálculos

sem auxilio computacional.

15

Figura 3 - Diagrama de Moody

Fonte: Hydraulic of pipeline systems (Larock, Jeppson, & Watters, 1999)

EQUAÇÕES EMPÍRICAS

Equações empíricas para determinação de perda de carga é um campo de estudo antigo,

com as primeiras equações precedendo as formulações de Darcy. Muitas equações

empíricas continuam largamente utilizadas até hoje, seja por tradições de alguns

seguimentos, seja pela menor dificuldade para cálculo devido ao não uso de fórmulas

implícitas. Dentre as diversas fórmulas existentes, a mais amplamente utilizada é equação

de Hazen-Willians, que relaciona a perda de carga no escoamento de água em temperatura

ambiente e é mostrada em ( 11 ) nas unidades internacionais de medida.

16

ℎ𝑓 = 10,67 ×

𝑄1,85

𝐶1,85 × 𝐷4,87 × 𝐿 ( 11 )

Esta equação tem destaque especial em sistemas de combate a incêndio, redes de

distribuição de água e sistema de irrigação, campos em que é empregada com imensa

frequência pelas normas de referência.

PERDAS DE CARGA LOCAIS

Perdas de carga locais são perdas devido a efeitos localizados causados por equipamentos

e acessórios, como válvulas, curvas, orifícios, tees e outros. Este efeito ocorre em um

espaço finito onde o regime deixa de ser constante e homogêneo devido aos acidentes,

sendo convencionado a ser considerado pontual.

As equações que descrevem esses fenômenos são usualmente experimentais, devido à

natureza complexa do fenômeno. Desta forma, usualmente os acidentes são descritos

conforme equação ( 12 ) para equipamentos e junções em geral e conforme equação

( 13 ) para reduções e ampliações.

ℎ𝐿 = 𝐾 𝑉2

2𝑔 ( 12 )

ℎ𝐿 = 𝐾 (𝑉1 − 𝑉2)2

2𝑔 ( 13 )

O coeficiente de perda K é disponível e catalogado em diversas literaturas e, para

equipamentos mais complexos, usualmente disponível pelo fabricante como um K

constante ou como uma curva ℎ𝑓 𝑋 𝑄.

Uma outra forma de considerar as perdas de carga locais é em forma de comprimento

equivalente de tubulação, ou seja, considerar o comprimento de trecho reto que geraria

uma perda de carga equivalente à perda de carga local considerada.

Comparando as equações ( 9 ) com a equação ( 12 ), encontra-se a relação para o

comprimento equivalente, mostrada na equação ( 14 ).

𝐿 = 𝐾𝐷

𝑓 ( 14 )

CAVITAÇÃO E NPSH

O estudo e o entendimento da cavitação são extremamente importantes nos projetos de

bombas. Segundo (de Mattos & de Falco, 1998), quando o líquido bombeado atinge a

pressão crítica, próxima a pressão de vapor do fluido, há o surgimento de bolhas

17

macroscópicas que, quando posteriormente o líquido alcançar outra região com pressão

absoluta acima do ponto de vapor, essas bolhas retornam a fase líquida resultando no

surgimento de ondas de choque durante a liquefação do fluido, devido ao volume

específico do estado líquido ser menor.

É fundamental o estudo para evitar a cavitação pois, quando ocorre, causa diversos

aspectos negativos, dentre os quais barulho, vibração, alteração na curva característica e

danos aos componentes da bomba.

O equacionamento adotado para mensurar o fenômeno da cavitação chama-se NET

POSITIVE SUCTION HEAD (NPSH), que pode ser dividido entre dois termos, NPSH

disponível (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑) e NPSH requerido (𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟). O 𝑁𝑃𝑆𝐻 relaciona a pressão mínima

no olho do impelidor com a pressão disponível no sistema a montante da bomba e

isolando os termos que se referem ao sistema dos termos relacionados às bombas. Desta

forma, o termo relacionado às bombas, conhecido como 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 (lado direito da equação

( 15 ) e o termo relacionado ao sistema, conhecido como 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 (lado esquerdo da

equação ( 15 ).

ℎ𝑠 +

𝑃𝑎 − 𝑃𝑣

𝛾= ℎ𝑓𝑖 +

𝑉12

2𝑔+

𝜆 𝑉𝑟12

2𝑔 ( 15 )

Onde ℎ𝑠 é a altura manométrica na sucção, ℎ𝑓𝑖 é a perda de carga do flange ao olho do

impelidor, 𝑃𝑎 é a pressão atmosférica local, 𝑃𝑣 é a pressão de vapor, 𝑉1 é a velocidade

absoluta no olho do impelidor, 𝑉𝑟1 é a velocidade relativa no olho do impelidor,

O 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑, por ser um termo do projeto do sistema, deve ser calculado conforme o sistema

se apresentar e deve ser pensado para ser o maior possível (através da atuação sobre o ℎ𝑠,

seja aumentando a pressão a montante da bomba, seja aumentando o nível relativo entre

reservatório e o impelidor ou diminuindo a perda de carga a montante da bomba.

O 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 usualmente é obtido através de testes da bomba e disponibilizado por

fornecedores em forma de curva 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 x Vazão.

O termo 𝑁𝑃𝑆𝐻 é equalizado para o ponto em que a pressão atinge a pressão de vapor do

fluido, porém sabe-se que a cavitação começa próxima mas não exatamente na pressão

de vapor. Desta forma, utiliza-se como premissa para cálculo uma margem de segurança,

usualmente sendo valores absolutos (e.g. 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 − 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟 ≥ 0,6 𝑚) ou relativos (e.g.

𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑

𝑁𝑃𝑆𝐻𝑟≥ 1,15). Este projeto adotará o valor de 0,6 m e 1,15 para a margem do NPSH.

18

ANÁLISES DE ESCOAMENTOS EM REGIME PERMANENTE

As análises de tubulações em regime permanente podem ser divididas em duas aplicações

(Larock, Jeppson, & Watters, 1999) com diferentes metodologias de cálculo, sendo o caso

de tubulações em série e tubulações em paralelo.

Quando tubulações são consideradas em série, o princípio da continuidade é garantidor

de vazão constante ao longo da tubulação. Neste caso, a vazão será igual em todos os

trechos de tubulação, enquanto a perda de carga em cada trecho deve ser somada para

obter-se a perda de carga total do sistema.

Em tubulações em paralelo a vazão total do trecho em paralelo será a soma das vazões

nas tubulações em paralelo devido ao princípio da continuidade. Além disso, a perda de

carga em todas as tubulações em paralelo no trecho deve ser igual segundo a primeira lei

(para um dado estado 1 no começo do trecho e um dado estado 2 no final, conserva-se a

energia apenas se a perda de carga entre 1 e 2 for igual a diferença de energia entre 1 e

2).

Como a modelagem de tubulações em paralelo resultam em modelos mais custosos de

serem resolvidos, pode-se utilizar o conceito de tubulações equivalentes, onde o conjunto

de tubos em paralelo são substituídos por uma tubulação que resulte em uma mesma perda

de carga para a mesma vazão do conjunto inicial, permitindo um menor uso de iterações

para resolver o problema. Este conceito não foi utilizado pois, neste caso estudado,

existem pontos de interesse em regiões das tubulações em paralelo, necessitando um

estudo mais detalhado.

REDES DE TUBULAÇÕES COM CIRCUITO FECHADO E

DIVERSOS CONSUMIDORES

Um caso específico a ser abordado são as redes de tubulações com circuitos fechados e

com equipamentos consumidores de água ou ramificações em diferentes nós dentro da

rede, conforme mostrado na Figura 4. Esta configuração de rede com trechos em paralelo

com ponto em comum a jusante tem como característica a necessidade de um método

iterativo para a obtenção do equilíbrio de energia (somatório da perda de carga sendo

iguais nos trechos em paralelo) por ser uma análise de equações não lineares, pois

raramente a condição é obtido já na primeira estimativa de vazão (de Mattos & de Falco,

1998). Neste caso com um “anel” fechado, como as tubulações em paralelo devem ter a

19

mesma perda de carga, pode-se estipular que a vazão que percorre o anel no sentido

horário será positiva e a que escoa no sentido anti-horário será negativa, bem como a

perda de carga. Desta forma, o somatório da perda de carga no anel deve ser 0 para que a

primeira lei seja atendida.

Figura 4 - Modelo de rede fechada com diversos consumidores.

Fonte: Autor

Portanto, quando a condição de não equilíbrio é obtida para o somatório de perda de carga,

deve-se aplicar uma correção (ΔQ) no sistema. A correção deve ser aplicada em cada

trecho da malha, tal que a vazão seja conforme equação ( 16 )

𝑄 = 𝑄0 + ΔQ ( 16 )

Onde 𝑄0 seria a vazão anterior e ΔQ a correção de vazão a ser aplicada.

Dentre os métodos propostos para o cálculo desta correção, o primeiro e mais utilizado

método para aproximações sucessivas (Justino & Nogueira, 2013) é o método de Hardy

Cross. A correção para o método é feito segundo equação ( 17 ).

ΔQ =

∑ ℎ𝑓

𝑛 ∑ℎ𝑓

𝑄

( 17 )

Conforme discutido por (Columna, 2009), outros métodos como Teoria Linear e

Newton-Haphson podem ser mais eficientes se tratando de convergência para sistemas

malhados complexos, resultando em análises com menor custo computacional. Apesar

disso, foi adotado o método de Hardy Cross pois continua sendo o mais utilizado e

aceito entre as normas e regulamentos.

20

4. CRITÉRIOS DE CÁLCULO – CONSIDERAÇÕES

GERAIS

SIMULTANEIDADE E RISCO PREDOMINANTE

Conforme as normas NBR 17505-7 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013) e

a IT-25 parte II (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia, 2017), projetos de

sistemas de proteção contra incêndio por água e espuma devem considerar dois conceitos

fundamentais:

a) dimensionamento pelo maior risco predominante quanto à demanda de água e à

condição de maior demanda de espuma;

b) não simultaneidade de eventos, isto é, o dimensionamento deve ser feito com base na

ocorrência de apenas um evento.

Ou seja, para o cálculo do risco predominante, serão avaliados separadamente a reserva

de água de resfriamento e para espuma, vazão de água de resfriamento, vazão de espuma

e reserva de espuma. Adicionalmente, para os casos onde as normas divergiam quanto ao

valor a ser considerado, será utilizado o maior valor.

TANQUES VIZINHOS, CONSIDERAÇÕES PARA CÁLCULO

DE ESPUMA E ÁGUA DE RESFRIAMENTO

Tanques vizinhos, para efeito das normas vigentes, são os tanques próximos ao tanque

em chamas e sujeitos ao calor gerado devido ao sinistro.

Em caso de sinistro em tanques verticais são considerados vizinhos os tanques que

estiverem a menos de uma vez e meia o diâmetro do tanque ou 15 metros, o maior entre

ambos. Neste caso, deve-se aplicar espuma no tanque vertical e fazer o resfriamento dos

tanques horizontais e verticais vizinhos.

Em caso de sinistro em tanques horizontais são considerados vizinhos os tanques cujo

costado fique a menos de 15 metros da parede externa da bacia de contenção deste tanque

e, para abafamento e resfriamento, deve-se considerar duas situações distintas, a primeira

onde o tanque fica em incêndio sem colapso e a segunda onda há colapso do tanque

horizontal, com vazamento do combustível para a bacia. No primeiro caso deve-se fazer

21

o resfriamento dos tanques vizinhos, no segundo caso deve-se apenas aplicar espuma em

toda a área da bacia.

Para o cálculo de vazão e reserva para bacias de tanques, deve-se considerar o maior risco

predominante considerando duas situações, conforme a NBR 17505-7 (Associação

Brasileira De Normas Técnicas, 2013).

a) Resfriamento do tanque atmosférico vertical em chamas, dos seus tanques

vizinhos (horizontais ou verticais), aplicação de espuma no tanque vertical em

chamas e aplicação de espuma em sua bacia de contenção.

b) Aplicação de espuma na bacia de contenção do tanque horizontal em chamas, e

resfriamento dos tanques (horizontais ou verticais) considerados vizinhos.

Nota: Em casos com diversos tanques vizinhos, a norma permite que o resfriamento seja

uma fração do indicado abaixo, diminuindo a demanda total em caso de sinistro. Esta

opção não foi adotada por ser uma opção menos conservadora, tendo sido utilizado o pior

caso de vazão e reserva de água.

Para as plataformas de carregamento e descarregamento, a norma NBR 17505-7

(Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013) define que deve ser utilizado, além

de extintores, sistema fixo de espuma, devendo ter aplicação de duas posições distintas,

sendo considerada como área a ser protegida a área contida pelas canaletas de captação,

quando aplicável, como o é o caso corrente.

Para o presente projeto, foram adotadas câmaras de espuma para aplicação de espuma em

tanques verticais, anéis aspersores para o resfriamento de tanques verticais, linhas

manuais para resfriamento e aplicação de espuma em tanques horizontais e canhões

monitores para as plataformas de carregamento.

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE RESFRIAMENTO E ESPUMA

– TANQUES HORIZONTAIS

Segundo a NBR 17505-7 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013), a aplicação

da solução de espuma em ocorrências em tanques horizontais deve ser feita com base na

área da bacia que contém o tanque, devendo ser calculada na vazão de 6,5 litros por

minuto por metro quadrado. Além disso, a reserva deve atender a esta vazão durante 20

minutos para líquidos de classe II e 30 minutos para líquidos de classe I.

O resfriamento de tanques horizontais quando vizinhos a tanques em chamas deve ser

baseada em suas projeções horizontais, sendo a vazão de resfriamento dada pela distância

22

do costado do tanque vizinho ao costado do tanque em chamas, conforme a Tabela 3 e o

tempo de combate depende do somatório do volume dos tanques que constituem o risco

(o tempo mostrado acima com base no produto para tanques horizontais ou o tempo

conforme explicado abaixo para tanques verticais), e devendo também atender o disposto

na Tabela 4 conforme volume dos tanques constituintes do risco predominante.

Tabela 3 - Vazão de água de resfriamento para tanques vizinhos com base na distância (para

hidrantes e canhões monitores)

Fonte: Autor com base na NBR 17505–7

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE RESFRIAMENTO E ESPUMA

- TANQUES VERTICAIS

Tanques verticais exigem diferentes formas de combate a incêndio de acordo com seus

aspectos construtivos, como presença de solda fragilizada entre costado e teto e se há uso

de teto ou selo flutuante. Na base em questão, todos os tanques verticais presentes têm

teto fixo com solda fragilizada entre o teto e o costado e o tanque TQ-005 contém selo

flutuante devido ao armazenamento de gasolina.

Quando se trata de tanques verticais na NBR 17505-7, a aplicação da solução de espuma

em ocorrências em tanques verticais deve com base na área de superfície do líquido

contido no tanque, devendo ser calculada na vazão de 4,1 litros por minuto por metro

quadrado para hidrocarbonetos e 6,0 litros por minuto por metro quadrado para solventes

polares. Além disso, a reserva deve atender a esta vazão durante, no mínimo, 30 minutos

para líquidos de classe II e 55 minutos para líquidos de classe I e para solventes polares,

e devendo também atender o disposto na Tabela 4 conforme volume dos tanques

constituintes do risco predominante.

Por outro lado, a IT-25 parte II (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia,

2017) exige que a taxa de aplicação e tempo mínimo de espuma em tanques verticais

sejam conforme o tipo de aplicador de espuma e que o tempo seja ainda conforme o tipo

de produto armazenado. A Tabela 6 mostra as exigências para hidrocarbonetos e a Tabela

7 para os solventes polares. Adicionalmente, a IT-25 exige que seja previsto um canhão

monitor como método complementar às câmaras de espuma para o caso destas serem

danificadas com uma possível explosão no tanque.

Distância entre costados - d

(m)

Taxa de aplicação

(L/min/m²)

d ≤ 8 5

8 < d ≤ 12 3

d ˃ 12 2

23

Além da aplicação de espuma diretamente no tanque, a norma define que devem ser

previstos, para bacias com tanques com diâmetros menores que 36 metros, dois

aplicadores de espuma na bacia de tanques verticais, com 200 litros por minuto por

aplicador e eles devem ser posicionados de forma a aplicar em áreas distintas da bacia. O

tempo de aplicação em bacias com tanques verticais é definido pela NBR 17505-7 com

base no diâmetro do maior tanque, sendo mostrado na Tabela 5.

O resfriamento de tanques verticais quando vizinhos a tanques em chamas deve ser

baseada em sua área do costado, tendo uma vazão de 2 litros por minuto por metro

quadrado (para o caso de uso de aspersores, conforme caso corrente) e o tempo de

combate depende do somatório do volume dos tanques que constituem o risco (o tempo

com base no produto para tanques horizontais ou o tempo conforme explicado acima para

tanques verticais), e devendo também atender o disposto na Tabela 4 conforme volume

dos tanques constituintes do risco predominante

Tabela 4 - Tempo de combate com base na capacidade útil de armazenamento (somatório dos

volumes dos tanques que constituem o maior risco predominante).

Fonte: Autor com base na NBR 17505–7

Tabela 5 - Tempo de aplicação de espuma em bacias de tanques verticais

Fonte: Autor com base na NBR 17505-7

Capacidade útil de armazenamento

de produtos do maior risco - C

(m³)

Tempo

(h)

C ≥ 40000 6

40000 ˃ C ≥ 10000 4

10000 ˃ C ≥ 1000 2

1000 ˃ C ≥ 120 1

120 ˃ C ≥ 50 0.75

50 ˃ C ≥ 20 0.5

Diâmetro do maior tanque - D

(m)

Tempo

(min)

D ≤ 10.5 10

10.5 < D ≤ 28.5 20

D ˃ 28.5 30

24

Tabela 6 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em tanques verticais com hidrocarbonetos (IT-25)

Fonte: Autor com base na IT-25 parte II

Tabela 7 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em tanques verticais com solventes polares (IT-25)

Fonte: Autor com base na IT–25 parte II

CRITÉRIOS DE CÁLCULO DE ESPUMA – PLATAFORMAS

DE CARREGAMENTO

As plataformas de carregamento e descarregamento devem contar com sistemas fixos de

proteção contra incêndio para aplicação de espuma, dois pontos de aplicação distintos de

espuma, podendo ser por aplicação manual, canhão monitor ou aspersor, sendo

considerada como área a ser protegida a área contida pelas canaletas de captação. O

cálculo de vazão de espuma e o tempo de aplicação devem seguir o exposto na Tabela 8,

sendo no mínimo 400 L/min segundo a IT-25 parte IV (Corpo de Bombeiros Militar do

Estado de Rondônia, 2017).

Classe I Classe II Classe III

Câmara de espuma

com aplicação suave 6.5 30 20 15

Câmara de espuma

com defletor4.1 55 30 25

Linhas manuais ou

canhões monitores6.0 65 50 45

Tipo de aplicaçãoTaxa de aplicação

(L/min/m²)

Tempo de aplicação por classe do produto

armazenado

(min)

Tipo de aplicaçãoTaxa de aplicação

(L/min/m²)

Tempo de aplicação para

solventes polares

(min)

Câmara de espuma

com aplicação suave 6.9 30

Câmara de espuma

com defletor6.9 55

Linhas manuais ou

canhões monitores9.8 65

25

Tabela 8 - Taxa e tempo de aplicação de espuma em plataforma

Fonte: Autor com base na NBR 17505–7.

SUBDIVISÃO DA BACIA DE CONTENÇÃO

Conforme NBR 17505-2 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013), uma bacia

de contenção deve ser capaz de conter um volume igual ao volume do maior tanque cheio,

contendo ainda uma sobre altura destinada a movimentação de líquidos.

Devido a um menor custo na alocação de diversos tanques na mesma bacia pois é

necessária menor área total pavimentada, é uma pratica recorrente ter uma bacia única

para diversos tanques verticais.

Por outro lado, tanques horizontais necessitam que seja previsto estoque de LGE e água

para aplicação em toda a bacia que contém o tanque, para caso de colapso no mesmo.

Portanto, para tanques horizontais, a melhor solução para menor gasto de LGE e água são

subdivisões nas bacias resultando em bacias individuais que os contenham, de forma a

restringir a área em caso de vazamentos e fornecer uma proteção passiva via isolamento.

Desta forma, a bacia existente na base foi subdividida na região dos tanques horizontais,

de forma aos mesmos ficarem contidos em bacias próprias. Os tanques verticais por sua

vez contam com o grande distanciamento para buscar uma proteção do tipo passiva

através da separação.

Tipo de espumaTaxa de aplicação

(L/min/m²)

Tempo de aplicação

(min)Produto armazenado

Proteínica e

fluorproteínica6.5 15 Hidrocarbonetos

AFFF e FFFP 4.1¹ 15 Hidrocarbonetos

Espuma para

solventes polares6.0 15

Líquidos inflamáveis ou

combustíveis que

requeiram empuma para

solventes polares

1 - Se houver possibilidade de formação de uma camada de líquido armazenado superior

a 2.5 cm, a taxa deverá ser 6.5

26

Figura 5 - Subdivisão das bacias de contenção

Fonte: Autor

VERIFICAÇÃO DAS BACIAS DE CONTENÇÃO

Para que haja completa contenção do líquido armazenado, conforme a norma NBR

17505-2 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013), as alturas das muretas

podem ser calculadas de forma que o volume total contido da bacia seja igual ao volume

do maior tanque mais o volume deslocado por outros tanques e muretas intermediárias

mais 200 mm para deslocamento de líquidos. Portanto, os cálculos serão:

BACIA 1

- Área interna da bacia:

A = 1967 m²

- Volume do maior tanque:

𝑉𝑇𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 = 874 m³ (TQ-005)

- Área dos outros tanques:

O deslocamento de líquidos ocorre devido a região ocupada pelos demais tanques da bacia

e deve ser descontada da área total disponível na bacia. No caso corrente, a área projetada

dos tanques TQ-001, TQ-006 e TQ-007.

𝐴𝑇𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸𝑆 =(𝜋 × (9,552 + 2 ∗ 7,642))

4 ⁄ = 343 m²

27

- Cálculo da altura H do muro:

Para cálculo da altura mínima do muro, temos que a capacidade líquida de contenção da

bacia deve ser igual a capacidade do maior tanque, no caso o TQ-05, igual a 874 m³, mais

o volume a ser deslocado pelos tanques. A seguinte fórmula é utilizada:

(𝐴 − 𝐴𝑇𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸𝑆) × 𝐻 = 𝑉𝑇𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 → 𝐻 =(874)

1967−343= 0,54 𝑚

A altura mínima interna da Bacia 1, considerando 200 mm para a movimentação de

líquidos, será de H = 0,74 m

BACIAS 2, 3 E 4

A bacia atual foi subdividida em 4 partes, dando origem às bacias 2, 3 e 4. Sendo assim,

muretas deverão ser locadas entre os tanques da bacia, na direção transversal a mesma.

- Área interna da menor bacia (bacia 2)

A = 122 m²

- Volume dos TQ 002 / 003 / 004

𝑉𝑇𝐴𝑁𝑄𝑈𝐸 = 70 m³

- Altura interna calculada do muro das Bacia 2, 3 e 4

𝐻 =70

122= 0,57 m

- Altura interna mínima das Bacia 2, 3 e 4, considerando 200 mm para a movimentação

de líquidos, será de H = 0,57 + 0,2 = 0,77 m

A Tabela 9 mostra um resumo das quatro bacias.

Tabela 9 - Nova distribuição de bacias de tanques

BACIA MAIOR

TANQUE

MAIOR

DIÂMETRO

POSSUI TANQUE

HORIZONTAL ÁREA (m²)

Bacia 1 TQ-05 9,55 NÃO 1967

Bacia 2 TQ-02 2,86 SIM 122

Bacia 3 TQ-03 2,86 SIM 125

Bacia 4 TQ-04 2,86 SIM 127

Fonte: Autor

ENTRADAS PARA CÁLCULO DO RISCO PREDOMINANTE

Tendo a definição da locação dos tanques e a verificação das bacias, inicia-se o processo

do cálculo de risco predominante através da identificação dos tanques vizinhos e das

distâncias entre os tanques, mostrado na Tabela 10.

28

Tabela 10 - Relação de tanques vizinhos e distâncias

TANQUE

(TAG)

DIÂMETRO

(m)

PARÂMETROS Tanques

Vizinhos

Distância

entre costados

(m) 1,5 Diâmetro

(m) 15 m

TQ-001 7,56 11,4 15,00

TQ - 002 6,84

TQ - 003 7,18

TQ - 004 11,85

TQ - 006 10,34

TQ-002 2,86 - 15,00

TQ - 001 6,84

TQ - 003 7,18

TQ - 004 13,9

TQ-003 2,86 - 15,00

TQ - 001 7,18

TQ - 002 5,5

TQ - 004 5,6

TQ-004 2,86 - 15,00

TQ - 001 11,85

TQ – 002 13,9

TQ - 003 5,6

TQ - 005 10,1

TQ-005 9,55 14,4 15,00 TQ - 004 10,1

TQ - 007 9,8

TQ-006 9,55 14,4 15,00 TQ - 001 10,3

TQ-007 7,56 11,4 15,00 TQ - 005 9,8

Fonte: Autor

29

ANÁLISE DOS RISCOS PREDOMINANTES

TANQUE TQ-001

SISTEMA DE RESFRIAMENTO

ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

VAZÃO DE RESFRIAMENTO DO

COSTADO 292,82 2 585,64 120 70,28

TANQUES VIZINHOS – RESFRIADOS

POR ANEL ASPERSOR 366,03 2 732,05 120 87,85


POR CANHÕES MONITOR E

HIDRANTES COM DISTANCIA ATÉ 8

METROS

62,92 5 314,60 120 37,75



HIDRANTES COM DISTANCIA

ENTRE 8 E 12 METROS

31,46 3 94,38 120 11,33



HIDRANTES COM DISTANCIA

ACIMA DE 12 METROS OU TANQUE

HORIZONTAL

0,00 2 0,00 120 0,00

CONSUMO DE ÁGUA DO SISTEMA DE RESFRIAMENTO EM CASO DE EVENTO NO

TANQUE (m³): 207,20

SISTEMA DE ESPUMA

BACIA DESTE TANQUE: Bacia 1

ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO DE

ÁGUA +

LGE(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

VAZÃO DE

ESPUMA PARA

O TANQUE

45,84 4,1 187,96 30 3% 5,47 169,16

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

1967,18 - 400,00 10 3% 3,88 120,00

CONSUMO TOTAL DE LGE PARA O TANQUE (m³) 0,17

CONSUMO TOTAL DE ÁGUA (m³) 217

CONSUMO TOTAL DE LGE PARA A BACIA (m³) 0,12

30

TANQUE TQ-002


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

TANQUES VIZINHOS –

RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

292,82 2 585,64 60 35,14


RESFRIADOS POR CANHÕES

MONITOR E HIDRANTES COM

DISTANCIA ABAIXO DE 8 m

31,46 5 157,30 60 9,44




DISTANCIA ACIMA DE 12 m

31,46 2 62,92 60 3,78


TANQUE (m³): 48,35

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO DE

ÁGUA +

LGE(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

122,40 6,5 795,58 20 3% 15,43 477,35




31

TANQUE TQ-003


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)


RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

292,82 2 585,64 60 35,14




DISTANCIA ABAIXO DE 8 m

62,92 5 314,60 60 18,88


TANQUE (m³): 54,01

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO DE

ÁGUA +

LGE(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

124,99 6,5 812,41 30 6% 22,91 1462,35




32

TANQUE TQ-004


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)


RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

658,85 2 1317,70 120 158,12



MONITOR E HIDRANTES

COM DISTANCIA ATÉ 8

METROS

31,46 5 157,30 120 18,88




DISTANCIA ACIMA DE 12 m

31,46 2 62,92 120 7,55


TANQUE (m³): 184,55

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO DE

ÁGUA +

LGE(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

126,61 6,5 822,94 20 3% 15,96 493,76




33

TANQUE TQ-005


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO DE

ÁGUA (m³)

VAZÃO DE RESFRIAMENTO

DO COSTADO 366,03 2 732,05 120 87,85


RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

292,82 2 585,64 120 70,28



MONITOR E HIDRANTES

COM DISTANCIA ENTRE 8 E 12

METROS

31,46 3 94,38 120 11,33


TANQUE (m³): 169,45

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO DE

ÁGUA +

LGE(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

VAZÃO DE

ESPUMA PARA

O TANQUE

71,63 4,1 293,68 55 3% 15,67 484,58

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

1967,18 - 400,00 10 3% 3,88 120,00




34

TANQUE TQ-006


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA (m³)


DO COSTADO 366,03 2 732,05 120 87,85


RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

292,82 2 585,64 120 70,28


TANQUE (m³): 158,12

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO

DE

ÁGUA +

LGE

(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE

(L)

VAZÃO DE

ESPUMA PARA

O TANQUE

71,63 4,1 293,68 30 3% 8,55 264,32

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

1967,18 - 400,00 10 3% 3,88 120,00




35

TANQUE TQ-007


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

L/min

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

CONSUMO

DE ÁGUA (m³)


DO COSTADO 292,82 2 585,64 120 70,28


RESFRIADOS POR ANEL

ASPERSOR

366,03 2 732,05 120 87,85


TANQUE (m³): 158,12

SISTEMA DE ESPUMA


ITEM ÁREA

(m²)

TAXA DE

ÁGUA +

LGE

APLICADA

(L/min/m²)

VAZÃO

DE

ÁGUA +

LGE

(L/min)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE

(L)

VAZÃO DE

ESPUMA PARA

O TANQUE

45,84 4,1 187,96 30 3% 5,47 169,16

VAZÃO DE

ESPUMA NA

BACIA DE

CONTENÇÃO

1967,18 - 400,00 10 3% 3,88 120,00




36

PLATAFORMA DE CARREGAMENTO

TIPO DE

ESPUMA

ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

Vazão

(L/min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

AFFF 180 6,5 15 1170 6% 16,50 1053,00

PLATAFORMA DE DESCARREGAMENTO

TIPO DE

ESPUMA

ÁREA

(m²)

TAXA

APLICADA

(L/min/m²)

TEMPO DE

APLICAÇÃO

(min)

Vazão

(L/min)

TAXA DE

LGE NA

MISTURA

(%)

CONSUMO

DE ÁGUA

(m³)

CONSUMO

DE LGE (L)

AFFF 70 6,5 15 455 6% 6,42 409,50

RESERVAS E VAZÕES PARA OS CASOS CRÍTICOS

Conforme observado nos itens anteriores, podemos verificar que os valores críticos de

vazão de água e LGE podem ser resumidos conforme Tabela 11 e Tabela 12.

Tabela 11 - Vazão para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio (l/min)

Vazão Máxima

na tubulação

dos hidrantes

Vazão Máxima

no Header

Principal

1000 L / min 2336 L / min

Fonte: Autor

Tabela 12 - Vazões máximas nos anéis aspersores e nas câmaras de espuma

VAZÕES MÁXIMAS PARA ANÉIS ASPERSORES

TQ-001 TQ-005 TQ-006 TQ-007

586 L / min 732 L / min 732 L / min 586 L / min

VAZÕES MÁXIMAS PARA CÂMARAS DE ESPUMA

TQ-001 TQ-005 TQ-006 TQ-007


Fonte: Autor

37

O consumo total de água e LGE também pode ser calculado com base nas vazões e tempos

dos itens anteriores, podendo ser resumidos conforme Tabela 13.

O corpo de bombeiros militar do estado de Rondônia também define valores mínimos

para a reserva de água de incêndio com base no tipo e tamanho da área, porém os valores

são inferiores aos mostrados na Tabela 13.

Tabela 13 - Consumos críticos para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio

Consumo total de água Consumo de LGE do tanque Consumo de LGE dos galões

217 m³ 0,48 m³ 1,47 m³

Fonte: Autor

SISTEMA FIXO – ENCAMINHAMENTO SIMPLIFICADO

A tubulação que alimenta o sistema de combate a incêndio tem por objetivo o

abastecimento do sistema de resfriamento e do sistema de espuma.

O sistema tem início no tanque reservatório de água de incêndio, onde será feita a

captação de água. A água é levada às bombas de incêndio (no mínimo duas bombas,

segundo a norma, sendo uma bomba principal e bomba reserva). A bomba considerada

na análise será do tipo centrífuga, conforme NBR 13714 (Associação Brasileira De

Normas Técnicas, 2000), e alimentada por motor de combustão interna a diesel.

Estas bombas fazem a descarga da água pressurizada no header principal, onde há as

captações para as tubulações dos anéis aspersores, das câmaras de espuma, da tubulação

do anel de hidrantes/ canhões monitores e para demais necessidades (como sprinklers ou

mangotinhos, quando aplicáveis).

A tubulação de cada anel aspersor segue diretamente para o mesmo a partir do header

principal, sendo linhas individuais para cada tanque.

A tubulação para as câmaras segue para um proporcionador de espuma tão logo sai do

header principal, sendo misturado na proporção correta com o LGE proveniente do tanque

de LGE, gerando a espuma. Essa espuma segue para a câmara de espuma para que haja

aplicação da mesma no tanque, passando antes em uma placa de orifício (para que o

líquido chegue na pressão correta na câmara de espuma para a vazão desejada).

A tubulação dos hidrantes segue para a bacia de tanques, onde forma um anel em torno

da mesma. Neste anel são conectados os hidrantes e contém válvulas do tipo gaveta entre

hidrantes, sendo possível fazer o seccionamento do anel e manutenção do mesmo sem

comprometimento do sistema inteiro.

38

O tanque reservatório de água contém uma válvula do tipo gaveta em sua saída e entrada

e as bombas contam com válvula gaveta na entrada e válvulas gaveta e de retenção na

saída.

Os hidrantes e canhões monitores contam com galões de LGE posicionados próximos, de

forma que possa ser conectado ao edutor e gerada a mistura para aplicação manual de

espuma. Os canhões monitores são auto indutores, podendo ter a alimentação de LGE

conectado diretamente ao mesmo. Já a saída manual do hidrante precisa de edutores para

geração de espuma.

A Figura 6 mostra um encaminhamento previsto para cálculo hidráulico (sem hidrantes e

canhões monitores que terão seus posicionamentos ainda definidos) da tubulação de

incêndio.

Figura 6 - Encaminhamento previsto da tubulação.

Fonte: Autor

VERIFICAÇÃO DA TUBULAÇÃO – DIÂMETRO MÍNIMO

Segundo os itens 5.3.9 e 5.3.10 da norma ABNT NBR 13714 (Associação Brasileira De

Normas Técnicas, 2000), a velocidade máxima de escoamento da água na tubulação de

incêndio não deve exceder 3 m/s na sucção da bomba e 5 m/s nos demais trechos e deve

ser calculada de acordo com a equação ( 18 ).

39

𝑉 = 𝑄/𝐴 ( 18 )

Onde:

V – Velocidade da água (m/s)

Q – Vazão de água (m³/s)

A – Área interna da tubulação (m²)

Porém, conforme o livro Tubulações industriais - Cálculo (Silva Telles, 1999), é

recomendado o uso de uma velocidade de 3 m/s para tubulações com água. Desta forma,

o diâmetro da tubulação requerido e adotado para cada trecho pode ser verificado

conforme Tabela 14. Para o diâmetro interno adotado, foram utilizadas as tabelas do livro

Tubulações industriais - Tabelas e gráficos para projetos de tubulações industriais (Silva

Telles, 2011) com classe de pressão 150 psi. Cabe ressaltar que o critério de 3 m/s foi

utilizado como guia inicial, porém não será considerado uma restrição durante o cálculo

do sistema, sendo aceita velocidades acima deste valor, desde que abaixo dos 5 m/s da

referência normativa.

Tabela 14 - Diâmetros requeridos e adotados de tubulação.

Vazão

(m³/s)

Diâmetro

requerido

norma (mm)

Diâmetro

requerido Silva

Telles (mm)

Especificação

adotada

Diâmetro

adotado

(mm)

Sucção da bomba 0,0389 128,5 128,5 6” Sch 40 161,4

Header principal 0,0389 99,6 128,5 6” Sch 40 161,4

Alimentação do

anel 0,0300 87,4 112,8 6” Sch 40 161,4

Anel dos

hidrantes 0,0180 67,6 87,3 4” Sch 40 108,2

Anel TQ-001 0,0098 49,9 64,4 3” Sch 40 82,8

Anel TQ-005 0,0122 55,7 72,0 3” Sch 40 82,8

Anel TQ-006 0,0122 55,7 72,0 3” Sch 40 82,8

Anel TQ-007 0,0098 49,9 64,4 3” Sch 40 82,8

Câmara TQ-001 0,0031 28,2 36,5 2.1/2” Sch 40 62,7

Câmara TQ-005 0,0049 35,3 45,6 2.1/2” Sch 40 62,7

Câmara TQ-006 0,0049 35,3 45,6 2.1/2” Sch 40 62,7

Câmara TQ-007 0,0031 28,2 36,5 2.1/2” Sch 40 62,7

Fonte: Autor

40

HIDRANTES E CANHÕES MONITORES

Segundo o Corpo de Bombeiros (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia,

2017), para proteção de tanques verticais, linhas manuais, para proteção por resfriamento

ou de espuma, devem estar situados à distância de 1,5 vez (uma vez e meia) a altura do

tanque a partir do seu costado, para aqueles com diâmetro até 9 m e de 15 m a 75 m dos

costados para os tanques com diâmetros superiores a 9 m. Ou seja, os tanques TQ-001 e

TQ-007 necessitam de aplicadores posicionados a 17,1 m de distância de seu costado

enquanto os tanques TQ-005 e TQ-006 permitem hidrantes posicionados entre 15 e 75

metros de seu costado. Além disso, a norma exige que sejam previstos hidrantes e canhões

monitores como sistema secundário de resfriamento, sendo ao menos 2 para o tanque em

sinistro e 1 para o tanque considerado vizinho.

Para tanques horizontais não são informadas distancias, apenas existe a exigência de que

a bacia do tanque seja inteiramente protegida e que ao menos dois aplicadores manuais

de espuma sejam utilizados, devendo estes ter alimentação independente e fazer aplicação

de duas posições distintas. Desta forma, será utilizada a distância mínima de 15 metros,

como de verticais.

Para a locação dos hidrantes e Canhões monitores, foram considerados modelos com duas

saídas para linhas manuais e uma para canhão monitor, mostrado na Figura 7.

Adicionalmente, será considerado o distanciamento segundo a IT-22, onde hidrantes

devem ser posicionados de forma que possa ser feito o atendimento do sinistro

considerando apenas o comprimento da mangueira (utilizando o encaminhamento real da

mangueira) mais uma distância do jato igual a 10 metros. No caso estudado, o

comprimento da mangueira será de 60 metros, conforme norma.

Para atendimento das distâncias do tanque citadas acima, foram locados 6 hidrantes

conforme a Figura 8, onde a linha tracejada mostra as distâncias de referência (mínima

para os tanques TQ-005 e TQ-006 e exata para os TQ-001 e TQ-007. Estes hidrantes

também irão atender aos tanques horizontais, plataforma de descarregamento e pátio de

bombas.

41

Figura 7 – Coluna de hidrante de referência

Fonte: Site da Kidde2

Figura 8 - Localização dos hidrantes e canhões monitores para atendimento dos tanques

Fonte: Autor

O canhão monitor utilizado para este projeto será do tipo fixo, conforme o modelo 8593

da KIDDE, recomendado para utilização em áreas com o serviço a ser atendido.

A curva de perda de carga do canhão monitor pode ser verificada na Figura 10.

2 - Disponível em http://www.kidde.com.br/Documents/coluna%20de%20hidrante.pdf Acessado em

outubro de 2019.

http://www.kidde.com.br/Documents/coluna%20de%20hidrante.pdf

42

Figura 9 - Canhão monitor de referência


Figura 10 - Curva de perda de carga por vazão para o canhão monitor de referência.


CÂMARAS DE ESPUMA

As câmaras de espuma são integrantes comuns a sistemas de combate a incêndio de

líquidos combustíveis e são instalados ao final da linha de espuma destinada ao

atendimento de tanques. Segundo a IT-02 (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de

Rondônia, 2017), são aceitos sistemas de espuma contendo uma câmara de espuma

externa ao tanque com um defletor fixado internamente para desviar a espuma para a

parede do tanque.

Como referência, foi adotada a câmara de espuma do tipo MCS da Kidde, sendo esta linha

do tipo citado acima e sendo mostrada na Figura 11. Seus sistemas são constituídos de

uma placa de orifício em sua entrada (permitindo o controle da pressão e vazão de

3 - Disponível em http://www.kidde.com.br/Documents/coluna%20de%20hidrante.pdf Acessado em

outubro de 2019. 4 - Disponível em http://www.kidde.com.br/Documents/canhao_fixo_8593.pdf Acessado em outubro de

2019.

http://www.kidde.com.br/Documents/coluna%20de%20hidrante.pdf

http://www.kidde.com.br/Documents/canhao_fixo_8593.pdf

43

chegada no tanque), um aerador, uma câmara de espuma onde a espuma tem a expansão

adequada, e o defletor que direciona a espuma para o local de atendimento.

Figura 11 - Câmara de espuma tipo MCS - Kidde


Figura 12 - Modelos e vazões de câmaras de espuma

Fonte: Site da Kidde³

Segundo a NBR 17505-7 (Associação Brasileira De Normas Técnicas, 2013), os tanques

com capacidade conforme a considerada neste estudo precisam de apenas uma câmara de

espuma cada. Os modelos escolhidos são da Kidde conforme a Figura 12, onde para a

escolha da câmara deve-se considerar a vazão necessária para o atendimento ao tanque.

A Tabela 15 resume as câmaras necessárias por tanque com base na vazão.

Tabela 15 - Vazões e modelos adotados inicialmente por tanque

Tanque Vazão necessária Modelo escolhido

TQ-001 187,96 MCS-09

TQ-005 293,68 MCS-09

TQ-006 293,68 MCS-09

TQ-007 187,96 MCS-09

Fonte: Autor

5 - Disponível em http://www.kidde.com.br/Documents/camaramcs.pdf. Acessado em agosto de 2019.

44

O diâmetro da placa de orifício será definido durante o cálculo hidráulico, quando houver

informação da pressão de chegada, pois depende da mesma conforme equação ( 19 )

informada pelo fabricante

𝒅 = √𝑸

𝟏𝟖, 𝟐 𝒙 √𝑷 ( 19 )

Onde:

Q = Vazão (gpm)

P = Pressão (PSI)

d = Diâmetro da placa de orifício (polegadas).

PROPORCIONADORES DE ESPUMA

Proporcionadores de espuma são equipamentos responsáveis pela mistura de água e LGE

na proporção correta de acordo com o tipo de LGE adotado. Para o presente projeto, foram

utilizados proporcionadores de linha tipo PL, baseados no sistema venturi, por ser uma

solução barata em sistemas onde há vazão constante de operação. Foi utilizado o catálogo

da fabricante Kidde, que contém produtos para pressões de 5,3 a 14 kgf/cm². Este modelo

de proporcionados recupera, na saída, 65% da pressão da entrada, segundo a fabricante.

Figura 13 ilustra o modelo de referência e a Figura 14 disponibiliza as informações dos

equipamentos para escolha.

Figura 13 - Modelo de proporcionador em linha.

Fonte: Site da Kidde

45

Figura 14 - Modelos de proporcionadores em linha do tipo PL - Kidde


Para o cálculo da vazão, utiliza-se o valor de pressão na chegada do proporcionador,

conforme equação do fabricante ( 20 ).

𝑸 = 𝒌 √𝑷 ( 20 )

Onde:

Q = Vazão (gpm)

P = Pressão (PSI)

k = fator da coluna a direita na Figura 14.

6 - Disponível em http://www.kidde.com.br/Documents/proporcionador%20pl.pdf. Acessado em outubro

de 2019.

http://www.kidde.com.br/Documents/proporcionador%20pl.pdf

46

Conforme as vazões calculadas para o sistema de espuma no tanque, os modelos

estimados para os cálculos serão conforme Tabela 16:

Tabela 16 - Estimativa de câmaras e vazões para os proporcionadores

Proporcionador Modelo Vazão mínima (L/min) Vazão atuante* (L/min)

PL-01 (TQ-001) PL-250 188 284

PL-02 (TQ-005) PL-350 294 379

PL-03 (TQ-006) PL-350 294 379

PL-04 (TQ-007) PL-250 188 284

Fonte: Autor

*A ser confirmado nos cálculos de acordo com a pressão de chegada

MANGUEIRAS E ESGUICHOS PARA HIDRANTES E

CANHÃO MONITOR

Conforme IT-22 (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia, 2017), mangueiras

em hidrantes externos devem possuir, no máximo, 60 metros. Desta forma, este foi o

critério utilizado para dimensionamento dos componentes.

Para análise da perda de carga na mangueira, foi considerada como referência a curva de

perda de carga do modelo Sintex Dupla Capa (Tipo 3), da KIDDE, mostrado na Figura

15.

Figura 15 - Curva de perda de carga para a mangueira.


Para o esguicho manual utilizado na ponta da mangueira, foi considerado o modelo

VR95-250 Ø2.1/2” da fabricando Kidde, com sistema de ajuste automático de vazão,

7Disponível em htt-p://www.kidde.com.br/Documents/mangueirasintexduplatp32011.pdf, acessado em

09/2019.

http://www.kidde.com.br/Documents/mangueirasintexduplatp32011.pdf

47

possibilitando a escolha da faixa da vazão desejada, e com uma faixa de vazão de 360

litros por minuto até 950 litros por minuto, permitindo melhor adaptabilidade a demanda

variável do sistema e permitindo trabalho com água ou espuma.

Finalmente, o esguicho utilizado para o canhão monitor será do tipo auto regulável e auto

edutor, modelo 235K da KIDDE, com ajuste automático para as vazões de 950, 1400 e

1900 litros por minuto.

ANÉIS ASPERSORES

O sistema de anel aspersor em tanques verticais é utilizado para arrefecimento de tanques

durante sinistro no tanque ou em seus vizinhos. O arrefecimento no tanque atendido por

anel aspersor é mais uniforme.

Deve ser previsto ao menos um anel no encontro do teto com o costado e podendo ser

previstos anéis intermediários ao longo da altura do costado. Para os tanques presentes

neste estudo foram utilizados sistemas com anel único devido ao baixo volume e à baixa

altura do tanque.

O anel aspersor é composto por um Header circular em torno do tanque, onde são fixos

bicos projetores de água, devendo ser espaçados de forma que haja superposição dos jatos

de cada bico com o mais próximo. Segundo a IT-25 Parte II (Corpo de Bombeiros Militar

do Estado de Rondônia, 2017) a superposição deve ser de 10% da dimensão linear coberta

por cada projetor.

Conforme a NFPA 13 (National Fire Protection Association, 2019), a vazão de projeto

do sistema deve ser entre 100% e 120% da vazão necessária demandada para o sistema.

Além disso, a pressão mínima de trabalho dos projetores deve ser 2,1 kgf/cm².

Como modelo de referência para os cálculos, foi utilizado o bico spray Kidde modelo

MV, disponível para diversos fatores k e diversos ângulos de descarga.

Desta forma, para o dimensionamento dos bicos projetores, deve-se considerar dois

fatores, sendo o primeiro o atendimento de todo o costado do tanque baseado na projeção

horizontal do projetor escolhido e o segundo é o dimensionamento da performance

hidráulica do projetor, verificando se a pressão de chegada está acima do mínimo de 2,1

kgf/cm² (conforme NFPA 13) e abaixo de 5,0 kgf/cm² (conforme fabricante, acima desta

pressão a formação de neblina, mudando a forma de descarga) e se a pressão de chegada,

juntamente com o fator k do equipamento escolhido, resultam em vazão suficiente para

atendimento do tanque.

48

Inicialmente para o cálculo, foi considerado o modelo MV-15-95º, com um ângulo de

descarga de 95º e o menor k disponível, de 25,7 𝑙𝑝𝑚 / (𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚²)1

2⁄ . Desta forma, para

um afastamento teórico de aproximadamente 1000 mm entre o costado e a posição do

projetor, a projeção horizontal do cone de água seria de 2200 mm, conforme mostrado na

Figura 16.

Figura 16 – Projeção horizontal do bico (abscissa) para um dado afastamento (ordenada)

Fonte: Catálogo da Kidde (Kidde Brasil, 2004)

Com o ângulo escolhido, o resfriamento dos tanques por meio de anel aspersor fica

conforme Tabela 17.

Tabela 17 - Número de bicos para atendimento de cada tanque

Tanque Diâmetro

(m)

Comprimento

do anel (m)

Atendimento por

bico¹ (m)

Número total de

bicos

TQ-001 7,56 23,8 1,98 13

TQ-005 9,55 30,0 1,98 16

TQ-006 9,55 30,0 1,98 16

TQ-007 7,56 23,8 1,98 13

Fonte: Autor

Nota1 - Já fora retirado 10% referente a superposição dos perfis de água

COMBATE UTILIZADO PARA CADA SINISTRO

Com base nas vazões necessárias para atendimento dos sistemas, conforme verificado no

item 4.9 e nos sistemas descritos nos itens posteriores, pode-se montar a Tabela 18

reunindo o atendimento para cada um dos sistemas.

As vazões reais que serão utilizadas serão muitas vezes superiores às vazões mínimas

exigidas devido à exigência de disponibilidade de uma vazão superior à 900 litros por

49

minuto no esguicho do hidrante e à exigência de uma pressão de operação para o hidrante

entre 52,5 mca e 87,3 mca, conforme a NBR 13714 (Associação Brasileira De Normas

Técnicas, 2000).

Tabela 18 - Combate e resfriamento para cada caso de sinistro. (Vazão mínima – Vazão real em

l/min*)

Sinistro Combate / resfriamento Espuma para a

bacia

Tanque

vizinho

Resfriamento do tanque

vizinho

TQ-001 Câmara de espuma (188) /

anel aspersor (586)

H-02 (200-360) e

H-05 (200-360)

TQ-002 H-02 (157,3-360) OU

H-06 (157,3-360)

TQ-003 H-03 (157,3-360) OU

H-06 (157,3-360)

TQ-004 H-03 (94,4-360) OU

H-05 (94,4-360)

TQ-006 Anel aspersor (732)

TQ-002 - H-01 (398-475) e

H-05 (398-475)


TQ-003 H-02 (157,3-360) OU

H-06 (157,3-360)

TQ-004 H-02 (62,9-360) OU

H-06 (62,9-360)

TQ-003 - H-03 (407-475) e

H-06 (407-475)


TQ-002 H-02 (157,3-360) OU

H-06 (157,3-360)

TQ-004 H-03 (157,3-360) OU

H-05 (157,3-360)

TQ-004 - H-03 (412-475) e

H-05 (412-475)


TQ-002 H-02 (62,9-360) OU

H-06 (62,9-360)

TQ-003 H-03 (157,3-360) OU

H-06 (157,3-360)


TQ-005 Câmara de espuma (294)/

anel aspersor (732)

H-03 (200-360) e

H-06 (200-360)

TQ-004 H-03 (94,4-360) OU

H-06 (94,4-360)


TQ-006 Câmara de espuma (294)/

anel aspersor (732)

H-01 (200-360) e

H-04 (200-360) TQ-001 Anel aspersor (586)

TQ-007 Câmara de espuma (188) /

anel aspersor (586)

H-01 (200-360) e

H-05 (200-360) TQ-005 Anel aspersor (732)

Plataforma de

carregamento

CM-01(585-950) e

CM-03 (585-950) - - -

Plataforma de

descarregamento

CM-01(228-950) e

CM-03 (228-950) - - -

*A vazão real é o menor ajuste que atenda e esteja disponível no esguicho escolhido, sendo o menor valor

disponível no esguicho que seja superior ao mínimo necessário.

50

5. ANÁLISE DO SISTEMA E DETERMINAÇÃO DA

BOMBA

REQUISITOS DO SISTEMA PROPOSTO

Visando um sistema funcional, diversas referências normativas abordam requisitos

mínimos e máximos para o sistema. Neste sistema proposto para este estudo, contendo

hidrantes, anéis aspersores e câmaras de espumas, os requisitos são:

1. Para correto funcionamento dos equipamentos (bicos aspersores, proporcionadores e

câmaras de espuma) a pressão de chegada deve ser tal que induza uma vazão

(conforme catálogo do equipamento) conforme a calculada no item 4.9 deste trabalho;

2. Para o sistema de hidrantes, a Instrução técnica nº 22 (Corpo de Bombeiros Militar do

Estado de Rondônia, 2017) define que a vazão e a pressão de chegada na válvula do

hidrante devem ser, no mínimo, 600 L/min e 60 mca, respectivamente. Estes valores

devem ser verificados para os dois hidrantes mais desfavoráveis hidraulicamente

operando em simultâneo.

3. Ainda para sistema de hidrantes, a NBR 13714 (Associação Brasileira De Normas

Técnicas, 2000) define que deve-se obter uma vazão de 900 L/min no esguicho da

mangueira dos hidrantes, novamente considerando dois hidrantes mais desfavoráveis

sendo utilizados em paralelo.

4. De forma complementar, a NBR 17505–7 (Associação Brasileira De Normas

Técnicas, 2013) define que a pressão nos hidrantes durante operação devem estar entre

520 kPa e 862 kPa (52,5 mca e 87,3 mca)

Os hidrantes mais desfavoráveis hidraulicamente encontram-se destacados na Figura 17.

Para analisar as curvas do sistema para as diferentes situações demandadas citadas acima,

o sistema foi subdividido em trechos não ramificados conforme Figura 18 abaixo. Na

figura, os trechos independentes indicados foram nomeados de TR-01 a TR-22, sendo o

número um sequencial para os trechos. Os proporcionadores de espuma, as câmaras de

espuma e os anéis aspersores receberam também um sequencial de 1 a 4 para diferenciar.

O cálculo do sistema foi desenvolvido utilizando como interface planilhas de Microsoft

Excel complementados com módulos de cálculo executados através do Microsoft Visual

Basic for Applications.

51

Figura 17 - Hidrantes mais desfavoráveis

Fonte: Autor

As perdas de carga locais nos trechos de tubulação foram consideradas através do método

do comprimento equivalente, utilizando as tabelas disponíveis no livro Bombas

Industriais (de Mattos & de Falco, 1998). Para o cálculo da perda de carga utilizou-se o

valor da constante C de Hazen Willians de 90, valor de referência para água em

tubulações de aço soldado em uso (de Mattos & de Falco, 1998). Foi utilizado valor de

aço em uso pois espera-se que o sistema atenda a condição mais restritiva mesmo após o

envelhecimento da tubulação.

As perdas de carga em equipamentos foram considerados de acordo com os catálogos dos

fabricantes de referência conforme citados do item 4.12 ao item 4.16.

52

Figura 18 - Esquemático de divisão do sistema (onde h é a altura manométrica)

Fonte: Autor

53

Tabela 19 - Perda de carga nos trechos de tubulação

Fonte: Autor

8 10 TR-01 TR-02 TR-03 TR-04 TR-05 TR-06 TR-07 TR-08 TR-09 TR-10 TR-11 TR-12 TR-13 TR-14 TR-15

1.0 2.0 0.5 0.5 0.5 0.5 12.2 12.2 12.2 12.2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

6.0 6.0 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0

161.4 161.4 62.7 62.7 62.7 62.7 62.7 62.7 62.7 62.7 161.4 161.4 161.4 161.4 161.4

22 3 5 3 4 4 102 102 112 139 129 33 32 17 38

0 0 0 0 0 0 4 4 4 4 0 0 0 0 0

3 1 1 1 1 1 5 5 5 5 2 1 0 0 1

1 0 8 5 7 6 0 0 0 0 0 0 1 1 0

1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1

2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0Saída do tanque

Valvula Gaveta

Valvula Esfera

Ampliação 6" x 4"

Redução 6" x 4"

Redução 4" x 3"

Redução 4" x 2.1/2"

Valvula Retenção

Valvula Globo 45º

Altura (m)

Diâmetro (pol)

Diâmetro int. (mm)

Trecho reto (m)

R = 1,5D

R = 1,5D

54

Tabela 19 - Perda de carga nos trechos de tubulação (continuação).

Fonte: Autor

METODOLOGIA DE CÁLCULO

A metodologia de cálculo empregada para o estudo do sistema visava a garantia do

atendimento dos requisitos mínimos de todos os equipamentos e atendimento das normas.

Desta forma, adotou-se um sistema de cálculo iterativos em 6 passos, a saber:

1) Atualização das vazões nos ramais;

2) Verificação e atualização dos diâmetros da tubulação;

3) Cálculo da perda de carga para cada ramal, trecho e equipamento;

4) Cálculo dos requisitos mínimos para a bomba conforme perdas de cargas e vazões;

5) Cálculo das pressões de chegada nos equipamentos;

6) Cálculo das novas vazões nos equipamentos;

8 10 TR-16 TR-17 TR-18 TR-19 TR-20 TR-21 TR-22 TR-H TR-CMTR-

MANG

Leq

(2,5")

Leq

(3")

Leq

(4")

Leq

(6")

1.0 1.0 1.0 12.2 12.2 12.2 12.2 2.0 2.5 2.0

6.0 6.0 6.0 3.0 3.0 3.0 3.0 4.0 4.0 2.5

161.4 161.4 161.4 82.8 82.8 82.8 82.8 108.2 108.2 62.7

17 36 69 117 128 140 144 4 2 1

0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0.61 0.76 1.07 1.53

0 0 0 4 4 4 4 1 0 0 1.22 1.52 2.13 3.05

1 1 1 4 1 2 3 0 0 0 1.22 1.52 2.13 3.05

0 0 0 2 2 2 2 1 0 0 3.96 4.88 6.10 9.15

1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0.84 1.07 1.37 1.98

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.22 1.52 1.98 3.05

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 9.15 11.59 14.63 21.95

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8.23 10.67 13.72 19.82

0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1.22

0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0.91

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1.22

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.22

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1Saída do tanque

Valvula Gaveta

Valvula Esfera

Ampliação 6" x 4"

Redução 6" x 4"

Redução 4" x 3"

Redução 4" x 2.1/2"

Valvula Retenção

Valvula Globo 45º

Altura (m)

Diâmetro (pol)

Diâmetro int. (mm)

Trecho reto (m)

R = 1,5D

R = 1,5D

55

Houve a necessidade de cálculos iterativos por duas razões de não linearidades, a primeira

devido a algumas das vazões dependerem da pressão, a pressão dependendo da perda de

carga e a perda de carga dependendo da vazão. A segunda foi devido ao anel de hidrantes

e canhões monitores, um sistema em paralelo com vazões intermediárias de saída que

precisa de cálculos iterativos para verificar a vazão por cada um dos ramais.

Desta forma, como o sistema conta com um sistema auto compensatório para baixas

pressões, aumentando a altura manométrica na bomba para os casos de baixa pressão de

chegada, foram adotados diversos critérios que deveriam ser adotados para que o

programa tivesse convergência, sendo eles:

1) Pressões e vazões de chegada nos equipamentos serem maiores ou iguais às pressões

e vazões mínimas para cada equipamento.

2) Variação máxima de pressão e vazão para cada equipamento sendo de 0,5% entre

iterações.

3) Somatório de perdas de carga no anel de hidrantes sendo de no máximo 0,1 metros

(ideal que seja o menor possível, foi utilizado valor menor que 0,2% a pressão nos

hidrantes).

4) Correção de vazão no trecho do hidrantes ser menor que 10 l/min (ideal que seja o

menor possível, foi utilizado valor que dará aproximadamente 0,5% da vazão

esperada para o trecho dos hidrantes, conforme Tabela 14).

Os resultados completos para a simulação (valores de vazão e pressão em cada

equipamento, valores verificados para convergência do anel e NPSH, altura manométrica

e vazão para a bomba) estão presentes no ANEXO A - CROQUI, DADOS DE

ENTRADA E RESULTADOS Deste trabalho, bem como o código utilizado está no

ANEXO B – CÓDIGO VBA UTILIZADO PARA CÁLCULO.

CENÁRIOS DE RISCO

Devido aos diversos casos de sinistro demandarem diferentes vazões de cada

equipamento, foram verificados os 9 cenários de sinistro discutidos no item 4.9 e,

adicionalmente, 1 cenário de atendimento à norma conforme 5. Desta forma, foram

analisados 10 cenários, conforme listados abaixo.

Cenário 1 – Sinistro no tanque TQ-001.




56




Cenário 8 – Sinistro na plataforma de carregamento.

Cenário 9 – Sinistro na plataforma de descarregamento.

Cenário 10 – Verificação dos dois hidrantes mais desfavoráveis.

O ANEXO A - CROQUI, DADOS DE ENTRADA E RESULTADOS disponibiliza

desenhos complementares para facilitar o entendimento de cada cenário analisado e

mostra os dados de entrada utilizados e resultados dos cálculos para os cenários finais.

ATUALIZAÇÃO DAS VAZÕES NOS RAMAIS

A atualização das vazões nos ramais é feita com base nas vazões nos equipamentos,

começando do final do sistema e regredindo no sentido da bomba, garantindo o princípio

da conservação de massa e garantindo vazões suficientes em todos os equipamentos.

Para a região malhada (anel de hidrantes e canhões monitores), verifica-se também neste

passo do cálculo (a partir da segunda iteração) qual a correção de vazão deve ser aplicada

conforme o método de Hardy-Cross.

VERIFICAÇÃO E ATUALIZAÇÃO DOS DIÂMETROS DA

TUBULAÇÃO

Foi feita uma sub-rotina de cálculo visando verificar a velocidade do escoamento em cada

trecho e, caso a velocidade estivesse acima dos 5 m/s estabelecido por norma, o diâmetro

adotado para o trecho seria trocado por diâmetro comercial diretamente acima. Porém,

durante os cálculos, em nenhum momento houve necessidade desta modificação, exceto

para o anel dos hidrantes.

CÁLCULO DA PERDA DE CARGA PARA CADA RAMAL, TRECHO

E EQUIPAMENTO

Neste passo são calculadas as perdas de carga para cada um dos equipamentos conforme

curvas, tabelas ou equações de perda de carga definidas pelos fabricantes.

Adicionalmente, foram calculadas as perdas de carga para cada um dos ramais conforme

formulação de Hazen-Willians.

57

Cabe ressaltar que, conforme recomendado pelas normas vigentes, a perda de carga no

escoamento nos trechos quem continham mistura de água e LGE foi calculado como se o

líquido fosse água pura.

CÁLCULO DOS REQUISITOS MÍNIMOS PARA A BOMBA

CONFORME PERDAS DE CARGAS E VAZÕES

Definidas as perdas de carga e com os dados de entrada para as alturas dos equipamentos

e do reservatório e para a pressão mínima de chegada nos equipamentos, este passo

verifica qual a altura manométrica mínima que deve estar disponível na bomba para

atendimento do sistema, qual a vazão na bomba e qual o NPSH disponível no sistema

para a bomba.

CÁLCULO DAS PRESSÕES DE CHEGADA NOS EQUIPAMENTOS

Com a definição da altura manométrica na bomba e da perda de carga nos ramais e

equipamentos, verifica-se qual a pressão de chegada no final de cada um dos trechos da

tubulação e qual a pressão de chegada nos equipamentos.

CÁLCULO DAS NOVAS VAZÕES NOS EQUIPAMENTOS

Nesta etapa do cálculo verifica-se qual seria a vazão efetiva do equipamento com a

pressão de chegada. Cabe ressaltar que como as câmaras de espuma contarão com placas

de orifício para definir a vazão para a dada pressão e como os esguichos são do tipo auto

compensadores e reguláveis, sem grandes variações de vazão para pequenas variações de

pressão, não foi considerada variação de vazão destes dois. Desta forma, apenas haverá

variações consideráveis de vazão no aspersor pois conta com k fixo. Para o

proporcionador de espuma verifica-se, com base na pressão de chegada, se o mesmo está

apto para operar naquela vazão, porém quem delimita a vazão máxima da linha do

proporcionador é a câmara de espuma devido aos dois estarem em série.

ANÁLISE DO SISTEMA

VERIFICAÇÃO DO PONTO DE OPERAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS

Durante os cálculos para definição das vazões e pressões mínimas (riscos predominantes),

verificou-se duas possíveis modificações para melhorar o sistema, sendo estas melhorias

adotadas ao sistema e listadas abaixo:

58

1. O diâmetro da tubulação do anel de hidrantes e canhões levava em consideração os

valores nominais da norma. Conforme os valores necessários pelos equipamentos

adotados e os valores obtidos na análise do sistema, percebeu-se uma vazão muito

alta na tubulação, com velocidade acima dos 5 m/s da norma e causando grande perda

de carga. Desta forma, a tubulação de 4” sch 40 foi substituída por uma de 6” sch 40

para todo o anel.

2. As câmaras de espuma MCS-09 adotadas para os tanques TQ-005 e TQ-006

demandavam uma pressão maior por ter maior vazão que as câmaras dos tanques TQ-

001 e TQ-007 e, consequentemente, exigiam uma bomba com altura manométrica

muito maior que os demais equipamentos, causando uma sobre pressão nos demais

equipamentos e linhas. Desta forma, as câmaras foram alteradas para o modelo MCS-

17, com vazão ligeiramente superior ao mínimo exigido por norma (mínimo para

equipamento de 303 l/min contra 294 l/min do mínimo requerido, conforme Tabela

15.

Desta forma, adotadas estas modificações, foram verificadas as pressões de chegada em

todos equipamentos, que se encontraram sempre entre as pressões máximas e mínimas

para os equipamentos, as vazões do sistema, que se encontraram sempre iguais ou maiores

que a vazão mínima (e, para os aspersores, no máximo 20 % superiores às vazões

nominais calculadas conforme normas). Desta forma, o sistema modificado atende

plenamente às demandas, podendo ser considerados os cenários para o dimensionamento

das bombas de incêndio.

DEFINIÇÃO DO PONTO DE OPERAÇÃO PARA RISCO

PREDOMINANTE

Conforme as instruções técnicas do corpo de bombeiros e as normas de referência da

ABNT, o sistema deve ser dimensionado para atendimento do risco predominante.

Os valores demandados para a bomba pelo sistema se encontram na Tabela 20 e na Figura

19 para os cenários antes das modificações e na Tabela 21 e na Figura 20 (para os cenários

pós modificações).

59

Tabela 20 - Dados da bomba para os 10 cenário antes das modificações.

Fonte: Autor

Figura 19 - Distribuição de HEAD e vazão para os cenários (antes das modificações)

Fonte: Autor

Tabela 21 - Dados da bomba para os 10 cenário depois das modificações.

Fonte: Autor

NPSH D HEAD (m) VAZÃO (m³/h)

CENÁRIO 1 6.0 75.0 204.2

CENÁRIO 2 8.0 72.3 149.6

CENÁRIO 3 8.0 70.6 148.9

CENÁRIO 4 6.4 74.1 194.9

CENÁRIO 5 6.7 103.8 187.9

CENÁRIO 6 7.4 104.4 167.9

CENÁRIO 7 8.3 69.0 137.8

CENÁRIO 8 8.3 69.0 137.8

CENÁRIO 9 8.2 74.1 141.5

CENÁRIO 10 9.0 80.3 114.0

NPSH D HEAD (m) VAZÃO (m³/h)

CENÁRIO 1 6.0 75.0 204.2

CENÁRIO 2 8.0 68.7 148.2

CENÁRIO 3 8.0 68.4 148.1

CENÁRIO 4 6.4 72.3 193.4

CENÁRIO 5 7.3 77.1 170.9

CENÁRIO 6 7.9 77.9 151.0

CENÁRIO 7 8.3 69.0 137.8

CENÁRIO 8 8.3 69.0 137.8

CENÁRIO 9 8.2 74.1 141.5

CENÁRIO 10 9.0 75.1 114.0

60

Figura 20 - Distribuição de HEAD e vazão para os cenários (depois das modificações).

Fonte: Autor

Neste caso, o risco predominante será o cenário 1. Adicionalmente, o NPSH requerido no

ponto de operação do cenário 1 deve ser inferior ao NPSH disponível com a margem de

segurança estipulada no item 3.6 deste projeto (1m para o critério absoluto, 1,15 para o

critério relativo).

BOMBAS DE INCÊNDIO

As bombas de incêndio têm como objetivo o fornecimento de água de incêndio suficiente

para atendimento das condições de projeto previstas. As bombas devem ser do tipo

centrífuga, com motor a combustão ou elétrico, (podendo ser duas a combustão, uma com

motor a combustão e outra com motor elétrico ou duas com motor elétrico com

alimentação independente e sistema gerador em uma das duas), sendo uma bomba

principal e outra reserva (Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia, 2017).

Desta forma, apenas uma bomba estará trabalhando e deverá atender integralmente a

necessidade do sistema.

As bombas de incêndio devem ser preferencialmente instaladas em condições de sucção

positiva, podendo estar, no máximo, 2 metros acima do nível de liquido do reservatório.

Conforme a NFPA 20 (National Fire Protection Association, 2019), bombas centrífugas

de combate a incêndio devem atender aos seguintes requisitos:

As bombas devem ser capazes de fornecer no mínimo 150% da vazão nominal a

não menos que 65% do Head nominal.

61

A altura manométrica do Shutoff não deve ser superior a 140% da altura

manométrica nominal.

A linha e fabricante de referência adotados para as bombas foi a linha MEGANORM da

KSB, indicada pela própria KSB como sendo para este tipo de aplicação.

Conforme a altura manométrica e vazão necessários para o sistema, pode-se notar na

Figura 21 que os pontos de operação desejados estão entre os modelos 100-400 e 125-

400. Será necessária uma verificação se a bomba 100-400 (menor das duas) irá atender

ao sistema conforme requisitos da NFPA 20. Caso não, será estudada em sequência a

bomba 125-400.

Figura 21 - Catálogo da KSB, Meganorm com 1750 RPM e ponto de operação desejados.

Fonte: Adaptado do catálogo KSB

8

KSB MEGANORM 100-400 COM 1750 RPM

Conforme o catálogo9 da KSB, o modelo Meganorm 100-400 com rotor de 401 mm conta

com curva capaz de atender ao ponto de operação, sendo capaz de fornecer uma altura

manométrica de 77 metros para a vazão de 151 m³/h, enquanto o sistema demanda 75

metros para a mesma vazão, conforme pode ser visto na Figura 22. Considerando a

8 Disponível em http://www.ksb.com.br/ksb-br-pt/tipos.php?codtipo=1, acessado em 11/2019.

http://www.ksb.com.br/ksb-br-pt/tipos.php?codtipo=1

62

tolerância de ±2% no altura manométrica para a aceitação das flutuações nos testes de

desempenho de bombas (de Mattos & de Falco, 1998), a altura manométrica mínimo

disponível pela bomba será 75,4m, enquanto o requerido é 75m, estando de acordo o

modelo escolhido.

Figura 22 - Curva da bomba Meganorm 100-400 - 1750 RPM

Fonte: Adaptado do catálogo KSB

Conforme pode ser notado na Figura 22, a altura manométrica nominal será de 77 metros

enquanto a de Shutoff seria de 84 metros, 109% da nominal (abaixo dos 140% exigidos

como o máximo, conforme norma). Já a altura manométrica disponível a 150% da vazão

nominal será de 63 metros, 82% da nominal (acima dos 65% exigidos como o mínimo

pela norma). Desta forma, esta bomba atende ao ponto de operação conforme requisitos

da norma para a curva da bomba em relação a altura manométrica e vazão do ponto

nominal.

Para verificar os demais casos aplicáveis (demais cenários do projeto), utilizou-se o excel

para plotar a curva (com ajuste polinomial de ordem 5) da bomba a partir de pontos

levantados no catálogo juntamente com a distribuição de pontos dos cenários, resultando

na Figura 23 e Figura 24. Pode-se notar que a bomba atendeu integralmente os cenários

estudados, estando apta hidraulicamente a suprir o sistema, sendo dimensionada para o

risco predominante e atendendo a todos os demais cenários.

Adicionalmente, a bomba operará com grande folga no NPSH, com uma diferença

absoluta de quase 4 metros entre o requerido e a disponível relativa de quase 3, estando

63

muito acima das margens de segurança tomadas como premissa para este projeto, mesmo

sendo considerada a premissa do tanque reservatório apenas meio metro acima da bomba.

Figura 23 - Altura manométrica e vazão da bomba e dos cenários.

Fonte: Autor

Figura 24 - NPSH requerido e disponível para o conjunto sistema e bomba.

Fonte: Autor

64

VERIFICAÇÃO DO SISTEMA DADA A BOMBA

Entrando com a curva da bomba no lugar da sub-rotina para secionar a bomba e

novamente verificando a bomba para todos os cenários, verificou-se que todos os

equipamentos continuaram operando conforme as condições previstas, exceto os anéis

aspersores dos tanques TQ-001 e TQ-007, que com a nova pressão disponível pela bomba

acabaram por ter uma vazão que ultrapassava os 20% de margem em relação a vazão

nominal. Desta forma, os projetores foram alterados para estes tanques sendo utilizados

18 projetores MV-10, com k de 17.2, no lugar dos 13 projetores MV-15 com k de 25.7

inicialmente previstos. Com esta alteração, a sobre vazão ficou dentro da margem de 20%,

com todo o sistema operando conforme premissas adotadas.

Os valores de entrada e resultados para esta simulação encontram-se no ANEXO A.

DEFINIÇÃO DAS PLACAS DE ORIFÍCIO

Conforme levantado no item 4.13, as câmaras de espuma são dotadas de placas de orifício

para controle da vazão dada a pressão de chegada no equipamento com a equação ( 19 )

tratando a relação entre o diâmetro adotado e a pressão de entrada no equipamento com

a vazão obtida.

Conforme a alteração na câmara de espuma dos tanques TQ-005 e TQ-006, são desejadas

as menores vazões possíveis para estas câmaras, pois o mínimo já atenderá a vazão

necessária. Desta forma, para estas câmaras foi adotado o menor valor de placa de orifício.

Desta forma, a Tabela 22 retrata a nova distribuição de placas de câmaras de espuma para

os tanques, com o modelo escolhido, a pressão de chegada com a bomba selecionada e a

placa de orifício adotada.

Tabela 22 - Atualização das câmaras de espuma e placas de orifício.

Tanque Vazão necessária

(l/min)

Modelo

escolhido

Pressão de chegada

(kgf/cm²)

Orifício da placa

(mm)

Vazão obtida

(l/min)

TQ-001 187,96 MCS-09 2,80 16,69 188

TQ-005 293,68 MCS-17 2,39 23,01 329

TQ-006 293,68 MCS-17 2,46 23,01 331

TQ-007 187,96 MCS-09 3,23 16,13 188

Fonte: Autor

65

VERIFICAÇÃO DAS RESERVAS E VAZÕES PARA OS CASOS

CRÍTICOS

Conforme atualizações nos itens do sistema, podemos verificar os valores finais para os

cenários críticos para vazão de água e LGE, atualizando o estudado de forma preliminar

no item 4.9.10. Estes valores podem ser resumidos conforme Tabela 23 e Tabela 24.

Tabela 23 – Atualização da vazão para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio (l/min)

Vazão Máxima

na tubulação

dos hidrantes

Vazão Máxima

no Header

Principal

1900 L / min 3389 L / min

Fonte: Autor

Tabela 24 – Atualização das vazões máximas nas tubulações dos anéis aspersores e das câmaras de

espuma

VAZÕES MÁXIMAS PARA ANÉIS ASPERSORES

TQ-001 TQ-005 TQ-006 TQ-007


VAZÕES MÁXIMAS PARA CÂMARAS DE ESPUMA

TQ-001 TQ-005 TQ-006 TQ-007


Fonte: Autor

O consumo total de água e LGE também precisa ser atualizado com base nas vazões e

tempos dos itens anteriores, podendo ser resumidos conforme Tabela 25.

O corpo de bombeiros militar do estado de Rondônia também define valores mínimos

para a reserva de água de incêndio com base no tipo e tamanho da área, porém os valores

são inferiores aos mostrados na Tabela 25.

Tabela 25 - Consumos críticos para o Sistema Fixo de Combate a Incêndio

Consumo total de água Consumo de LGE do tanque Consumo de LGE dos galões

311 m³ 0,5 m³ 1,70 m³

Fonte: Autor

66

Desta forma, o consumo total de água excede a capacidade do tanque reservatório

(descrito no item 2.7), devendo haver um aumento da capacidade armazenada na base.

O LGE armazenado no tanque supre a demanda de consumo para as câmaras de espuma,

não necessitando de alterações. Já para o armazenamento móvel (galões), devem ser

previstos galões suficiente para suprir a demanda supracitada.

67

6. CONCLUSÃO E SUGESTÕES

Neste trabalho foi obtido êxito no dimensionamento de um sistema de combate a incêndio

para uma base de distribuição de combustíveis. O estudo ocorreu através da análise de

normas vigentes e referências bibliográficas sobre dimensionamento e cálculo desses

sistemas, resultando em grande aprendizado sobre metodologias e critérios para estas

aplicações.

O sistema resultante do presente projeto tem demandas equilibradas para os diversos

cenários, garantindo assim o combate de forma mais eficiente. Sistemas equilibrados são

extremamente importantes para garantir a operação dos equipamentos nos pontos de

operação desejados e para garantir o suprimento em combates prolongados.

Foi também desenvolvido um programa para os cálculos iterativos da rede malhada e dos

sistemas não-lineares. Este programa, disponível no Anexo B, reúne conhecimentos de

engenharia hidráulica e de computação básica necessários para cálculos de sistemas não

lineares de redes malhadas.

O programa desenvolvido para este estudo funciona através de planilhas de Excel e

código de Visual Basic for Application que atua no Excel, tendo sido desenvolvido única

e exclusivamente para este trabalho, com esta configuração e arranjo de sistema de

combate a incêndio, sendo de difícil adaptação para outras configurações e arranjos sem

conhecimento avançado do usuário. Seria um interessante trabalho futuro o rearranjo

deste programa para que houvesse maior adaptabilidade para diversas configurações e

arranjos de bases de armazenamento de combustíveis.

68

7. BIBLIOGRAFIA

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2000). NBR 13714 - Sistemas de Hidrantes

e de Mangotinhos para Combate a Incêndio. Rio de Janeiro: ABNT.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2013). NBR 17505-2: Armazenamento de

líquidos inflamáveis e combustíveis Parte 2: Armazenamento em tanques, em

vasos e em recipientes portáteis com capacidade superior a 3 000 L. Rio de

Janeiro: ABNT.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2013). NBR 17505-7: Armazenamento de

líquidos inflamáveis e combustíveis Parte 7: Proteção contra incêndio para

parques de armazenamento com tanques estacionários. Rio de Janeiro: ABNT.

Columna, R. J. (2009). Desenvolvimento de um Software Para Dimensionamento e

Balanço Hidráulico de Redes de Combate a Incêndio. Rio de Janeiro:

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO.

Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás. (10 de 02 de 2019). Fundamentos do

combate a incêndio. Fonte: Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás:

https://www.bombeiros.go.gov.br/wp-content/uploads/2015/12/cbmgo-

1aedicao-20160921.pdf

Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia. (2017). INSTRUÇÃO TÉCNICA n.

02 – Conceitos básicos de segurança contra incêndio. Porto Velho.


25 - Segurança contra incêndio para líquidos combustíveis e inflamáveis – Parte

I – Generalidades. Porto Velho.


25 - Segurança contra incêndio para líquidos combustíveis e inflamáveis – Parte

II – Armazenamento em tanques estacionários. Porto Velho.


25 – Segurança contra incêndio para líquidos combustíveis e inflamáveis – Parte

IV - Manipulação. Porto Velho.

Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Rondônia. (2017). Instrução Técnica número

22 - Sistema de Hidrantes e Mangotinhos para Combate a Incêndio. Porto Velho.

de Mattos, E. E., & de Falco, R. (1998). Bombas Industriais, 2 ed. Rio de Janeiro:

Interciência.

69

Justino, J. D., & Nogueira, É. (2013). Estudo e análise de um sistema de distribuição de

água: aplicação do método de Hardy Cross utilizando a equação universal de

Darcy-Weisbach e o método de Hazen-Williams. Cadernos UniFOA, 25-35.

Kidde Brasil. (2004). Projetor MV. Vinhedo, São Paulo, Brasil.

Larock, B. E., Jeppson, R. W., & Watters, G. Z. (1999). Hydraulics of pipeline systems.

Boca Raton: CRC Press.

National Fire Protection Association. (2017). Standard for Portable Fire Extinguishers.

Quincy: NFPA.

National Fire Protection Association. (2019). NFPA 13 - Installation of Sprinkler

Systems. Quincy: NFPA.

National Fire Protection Association. (2019). NFPA 20 - Standard for the Installation of

Stationary Pumps for Fire Protection. Quincy: NFPA.

Silva Telles, P. C. (1999). Tubulações industriais - Cálculo. Rio de Janeiro: Livros

Tecnicos e Cientificos Editora S.A.

Silva Telles, P. C. (2011). Tabelas e gráficos para projetos de tubulações industriais. Rio

de Janeiro: Interciencia.

Simões, A. L., Schulz, H. E., & Porto, R. d. (2017). Métodos Computacionais em

Hidráulica. Salvador: EDUFBA.

70

ANEXO A - CROQUI, DADOS DE ENTRADA E

RESULTADOS

Este anexo tem como objetivo fornecer desenhos complementares para facilitar o

entendimento de cada cenário analisado e mostrar os dados de entrada utilizados e

resultados dos cálculos para os cenários finais, com todas as alterações do sistema e a

definição da bomba.

Foram analisados 10 cenários no total que aqui estarão expostos, conforme descrito no

item 5 deste projeto, sendo 7 cenários de sinistro nos tanques, 2 cenários de sinistro nas

plataformas de carregamento e descarregamento e 1 cenário de teste dos hidrantes mais

desfavoráveis, conforme exigência normativa.

As figuras mostradas abaixo são complementares a Figura 18, onde a anterior mostrava

um esquemático geral do sistema estudado neste projeto e as figuras abaixo destacaram

em vermelho, neste esquemático citado, quais serão os equipamentos e trechos acionados

em cada cenário.

As tabelas com os dados de entrada mostram as vazões e pressões necessárias para cada

equipamento que, consequentemente, resultarão em vazões para as linhas que os

alimentam. Nesta tabela, a seguinte notação pode ser notada:

H-01 a H-06 – Primeira saída para os hidrantes H-01 a H-06.

H2-01 a H2-06 – Segunda saída para os hidrantes H-01 a H-06.

CM-01 a CM-06 – Canhão-monitor para os hidrantes H-01 a H-06.

CE-01 a CE-04 – Câmara de espuma para os tanques TQ-01, TQ-05, TQ-06 e TQ-07.

AA-01 a AA-04 – Anel aspersor para os tanques TQ-01, TQ-05, TQ-06 e TQ-07.

PL-01 a PL-04 – Proporcionador de espuma para atendimento de CE-01 a CE-04.

Os campos em vermelho são resultados que ainda não convergiram segundo algum dos

critérios adotados (para mais informações sobre os critérios, vide item 5.2). Cabe ressaltar

que a convergência não é verificada nas duas primeiras iterações, desta forma os itens

sempre permanecem sem preenchimento.

71

CENÁRIO 1

72

EQUIPAMENTO H-02 H-03 H-05 H2-02 H2-05 CE-01 AA-01 AA-03 PL-01

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 360 360 360 360 188 586 732 188

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 21 30.8 31.7 39

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 87.3 87.3 87.3 70 51 51 120

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 360 360 360 360 360 188 663.94 787.6 188

HEAD (m) 61.5 62.008 61.655 61.5 61.655 28.589 45.989 36.686 69.24


HEAD (m) 60.459 60.905 60.666 60.459 60.666 27.8 41.417 32.251 68.026


HEAD (m) 61.196 61.649 61.397 61.196 61.397 28.293 43.678 35.869 68.783


HEAD (m) 60.68 61.132 60.883 60.68 60.883 27.954 42.411 33.012 68.261


HEAD (m) 61.053 61.505 61.256 61.053 61.256 28.197 43.203 35.229 68.636


HEAD (m) 60.775 61.227 60.978 60.775 60.978 28.016 42.664 33.519 68.357


HEAD (m) 60.984 61.436 61.187 60.984 61.187 28.152 43.051 34.831 68.567


HEAD (m) 60.825 61.277 61.028 60.825 61.028 28.048 42.764 33.825 68.407


HEAD (m) 60.946 61.398 61.149 60.946 61.149 28.127 42.979 34.596 68.529


HEAD (m) 60.854 61.305 61.056 60.854 61.056 28.067 42.816 34.006 68.436


HEAD (m) 60.925 61.376 61.127 60.925 61.127 28.113 42.94 34.457 68.507


HEAD (m) 60.87 61.322 61.073 60.87 61.073 28.078 42.845 34.112 68.453


HEAD (m) 60.912 61.363 61.114 60.912 61.114 28.105 42.918 34.376 68.494


HEAD (m) 60.88 61.332 61.083 60.88 61.083 28.084 42.862 34.174 68.462


HEAD (m) 60.904 61.356 61.107 60.904 61.107 28.1 42.905 34.329 68.487

73

Dados da bomba Convergência do anel

NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 6.24 77.1 3306.1 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 5.92 76.5 3439.5 0.3161 -135.4526

ITERAÇÃO 3 6.12 76.9 3356.5 -0.0351 16.4214

ITERAÇÃO 4 5.98 76.6 3413.8 0.0106 -4.9198

ITERAÇÃO 5 6.08 76.8 3372.7 -0.002997318 1.391077672

ITERAÇÃO 6 6.01 76.7 3403.3 0.000863659 -0.400499381

ITERAÇÃO 7 6.07 76.8 3380.3 -0.000247343 0.114726045

ITERAÇÃO 8 6.02 76.7 3397.8 7.09613E-05 -0.032912061

ITERAÇÃO 9 6.06 76.8 3384.5 -2.03482E-05 0.009437719

ITERAÇÃO 10 6.03 76.7 3394.7 5.83568E-06 -0.002706643

ITERAÇÃO 11 6.05 76.7 3386.9 -1.67355E-06 0.000776211

ITERAÇÃO 12 6.03 76.7 3392.9 4.79947E-07 -0.000222604

ITERAÇÃO 13 6.05 76.7 3388.3 -1.3764E-07 6.38389E-05

ITERAÇÃO 14 6.04 76.7 3391.8 3.94728E-08 -1.83079E-05

ITERAÇÃO 15 6.04 76.7 3389.1 -1.13201E-08 5.25037E-06

74

CENÁRIO 2

75

EQUIPAMENTO H-01 H-02 H-05 H2-02 AA-01

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 475 360 475 360 586

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 52.5 52.5 30.8

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 87.3 87.3 51

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 549.96 360 549.96 360 724.53

HEAD (m) 69.506 70.613 69.616 70.613 54.767


HEAD (m) 65.948 68.085 65.334 68.085 46.381


HEAD (m) 66.878 69.013 66.817 69.013 49.993


HEAD (m) 66.218 68.353 66.156 68.353 48.154


HEAD (m) 66.806 68.941 66.745 68.941 49.341


HEAD (m) 66.25 68.384 66.188 68.384 48.397


HEAD (m) 66.295 68.43 66.234 68.43 48.751


HEAD (m) 66.278 68.413 66.216 68.413 48.618

76


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 8.41 82.1 2256.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 7.88 80.8 2544.5 0.6345 -259.7072

ITERAÇÃO 3 7.99 81.5 2486.7 0.0782 -33.0798

ITERAÇÃO 4 7.95 81.0 2512.2 0.0006 -0.2715

ITERAÇÃO 5 7.97 81.5 2499.3 4.30653E-08 -1.85194E-05

ITERAÇÃO 6 7.95 81.0 2507.6 4.996E-16 -2.14843E-13

ITERAÇÃO 7 7.97 81.0 2501.0 6.93889E-17 -2.98393E-14

ITERAÇÃO 8 7.96 81.0 2503.5 -3.60822E-16 1.55165E-13

77

CENÁRIO 3

78

EQUIPAMENTO H-02 H-03 H-05 H-06 AA-01

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 475 360 475 586

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 52.5 52.5 30.8

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 87.3 87.3 51

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 360.00 549.96 360.00 549.96 724.53

HEAD (m) 71.74 70.34 70.95 69.69 54.77


HEAD (m) 68.49 66.13 68.70 66.26 46.38


HEAD (m) 69.47 67.08 69.05 66.63 49.99


HEAD (m) 68.83 66.43 68.83 66.41 48.15


HEAD (m) 69.41 67.02 68.98 66.56 49.34


HEAD (m) 68.86 66.47 68.86 66.44 48.40


HEAD (m) 68.90 66.51 68.90 66.49 48.75

ITERAÇÃO 8 VAZÃO (L/min) 360 549.96 360 549.96 682.66

HEAD (m) 68.886 66.494 68.886 66.468 48.618

79


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 8.41 82.1 2256.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 7.88 80.8 2544.5 -0.6809 529.6794

ITERAÇÃO 3 7.99 81.5 2486.7 0.1930 -88.2081

ITERAÇÃO 4 7.95 81.0 2512.2 0.0301 -14.5474

ITERAÇÃO 5 7.97 81.5 2499.3 -0.0001577 0.07716869

ITERAÇÃO 6 7.95 81.0 2507.6 0.00032963 -0.1613028

ITERAÇÃO 7 7.97 81.0 2501.0 2.3027E-08 -1.127E-05

ITERAÇÃO 8 7.96 81.0 2503.5 3.0608E-16 -1.498E-13

80

CENÁRIO 4

81

EQUIPAMENTO H-02 H-03 H-05 H2-03 AA-01 AA-02

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 475 475 360 586 732

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 52.5 52.5 30.8 31.7

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 87.3 87.3 51 51

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 360 549.96 549.96 360 683.95 836.12

HEAD (m) 65.186 63.473 64.301 64.785 48.803 41.346


HEAD (m) 61.664 58.811 58.735 61.113 41.405 32.538


HEAD (m) 63.014 60.159 60.52 62.462 45.163 39.053


HEAD (m) 62.129 59.275 59.635 61.577 43.042 34.326


HEAD (m) 62.725 59.87 60.23 62.173 44.335 37.704


HEAD (m) 62.311 59.457 59.817 61.759 43.496 35.299


HEAD (m) 62.599 59.744 60.104 62.047 44.059 37.003

ITERAÇÃO 8 VAZÃO (L/min) 360 549.96 549.96 360 647 777.99

HEAD (m) 62.396 59.542 59.902 61.844 43.672 35.796


HEAD (m) 62.539 59.684 60.044 61.986 43.941 36.649


HEAD (m) 62.438 59.584 59.944 61.886 43.752 36.046


HEAD (m) 62.509 59.655 60.015 61.957 43.885 36.472


HEAD (m) 62.459 59.605 59.965 61.907 43.792 36.171


HEAD (m) 62.494 59.64 60 61.942 43.858 36.384


HEAD (m) 62.469 59.615 59.975 61.917 43.811 36.234

82


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 6.97 78.7 2988.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 6.16 77.0 3340.0 0.5081 -264.0538

ITERAÇÃO 3 6.51 77.7 3191.6 0.0342 -20.1840

ITERAÇÃO 4 6.28 77.2 3290.5 0.0003 -0.1626

ITERAÇÃO 5 6.44 77.5 3224.1 1.7768E-08 -1.06535E-05

ITERAÇÃO 6 6.33 77.3 3270.3 6.245E-17 -3.74444E-14

ITERAÇÃO 7 6.41 77.5 3238.2 -1.94289E-16 1.16494E-13

ITERAÇÃO 8 6.35 77.3 3260.8 1.59595E-16 -9.56913E-14

ITERAÇÃO 9 6.39 77.4 3244.9 -1.94289E-16 1.16494E-13

ITERAÇÃO 10 6.36 77.4 3256.1 1.59595E-16 -9.56913E-14

ITERAÇÃO 11 6.38 77.4 3248.2 -1.94289E-16 1.16494E-13

ITERAÇÃO 12 6.37 77.4 3253.8 1.59595E-16 -9.56913E-14

ITERAÇÃO 13 6.38 77.4 3249.9 -1.94289E-16 1.16494E-13

ITERAÇÃO 14 6.37 77.4 3252.6 1.59595E-16 -9.56913E-14

83

CENÁRIO 5

84

EQUIPAMENTO H-03 H-06 H2-03 CE-02 AA-02 AA-04 PL-02

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 360 360 303 732 586 303

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 52.5 21 31.7 30.8 57

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 87.3 70 51 51 120

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 360 360 360 303 862.84 686.64 303

HEAD (m) 70.121 70.326 70.121 24.579 44.03 49.188 73.376


HEAD (m) 67.879 68.17 67.879 23.145 34.576 41.796 71.171


HEAD (m) 69.514 69.799 69.514 24.206 41.746 46.283 72.803


HEAD (m) 68.72 69.006 68.72 23.691 36.744 43.752 72.009


HEAD (m) 69.236 69.521 69.236 24.026 40.189 45.246 72.525


HEAD (m) 68.892 69.177 68.892 23.802 37.824 44.324 72.181


HEAD (m) 69.121 69.407 69.121 23.951 39.44 44.91 72.41


HEAD (m) 68.966 69.252 68.966 23.85 38.337 44.528 72.255


HEAD (m) 69.071 69.356 69.071 23.918 39.088 44.78 72.36


HEAD (m) 69 69.285 69 23.872 38.577 44.612 72.289


HEAD (m) 69.048 69.333 69.048 23.904 38.924 44.725 72.337


HEAD (m) 69.015 69.301 69.015 23.882 38.688 44.649 72.304


HEAD (m) 69.038 69.323 69.038 23.897 38.849 44.7 72.327

85


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 7.58 80.3 2701.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 7.09 78.9 2932.5 -0.0522 84.2218

ITERAÇÃO 3 7.42 80.0 2780.6 0.0043 -6.0115

ITERAÇÃO 4 7.19 79.6 2889.2 0.0000 -0.0315

ITERAÇÃO 5 7.34 79.9 2818.8 6.20432E-10 -8.66923E-07

ITERAÇÃO 6 7.24 79.7 2865.9 7.63278E-17 -1.06652E-13

ITERAÇÃO 7 7.30 79.8 2834.5 -3.46945E-17 4.84782E-14

ITERAÇÃO 8 7.26 79.7 2855.7 -4.85723E-17 6.78695E-14

ITERAÇÃO 9 7.29 79.8 2841.4 8.32667E-17 -1.16348E-13

ITERAÇÃO 10 7.27 79.7 2851.1 -2.42861E-17 3.39347E-14

ITERAÇÃO 11 7.28 79.8 2844.6 -4.85723E-17 6.78695E-14

ITERAÇÃO 12 7.27 79.7 2849.0 8.32667E-17 -1.16348E-13

ITERAÇÃO 13 7.28 79.8 2846.0 -2.42861E-17 3.39347E-14

86

CENÁRIO 6

87

EQUIPAMENTO H-01 H-04 CE-03 AA-01 AA-03 PL-03

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 360 303 586 732 303

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 21 30.8 31.7 57

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 70 51 51 120

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 360 360 303 721.44 872.28 303

HEAD (m) 74.159 73.83 25.131 54.299 44.999 75.812


HEAD (m) 71.805 71.846 23.693 46.025 34.268 73.599


HEAD (m) 73.434 73.279 24.74 50.328 42.729 75.209


HEAD (m) 72.171 72.171 23.918 47.659 36.052 73.945


HEAD (m) 73.258 73.258 24.624 49.615 41.402 75.032


HEAD (m) 72.299 72.299 24.001 48.018 37.022 74.072


HEAD (m) 73.184 73.184 24.576 49.424 40.705 74.958


HEAD (m) 72.358 72.357 24.039 48.139 37.525 74.131


HEAD (m) 73.149 73.148 24.553 49.349 40.348 74.922


HEAD (m) 72.387 72.387 24.058 48.193 37.782 74.16


HEAD (m) 72.629 72.628 24.215 48.811 39.663 74.402


HEAD (m) 72.462 72.462 24.107 48.443 38.293 74.235

ITERAÇÃO 13 VAZÃO (L/min) 360 360.0 303 683.09 815.02 303

HEAD (m) 72.579 72.6 24.183 48.68 39.286 74.352


HEAD (m) 72.495 72.5 24.128 48.519 38.568 74.269


HEAD (m) 72.555 72.6 24.167 48.632 39.086 74.329


HEAD (m) 72.512 72.5 24.139 48.552 38.712 74.286


HEAD (m) 72.543 72.543 24.16 48.609 38.982 74.317


HEAD (m) 72.521 72.521 24.145 48.568 38.787 74.294


HEAD (m) 72.537 72.537 24.155 48.597 38.928 74.31

88


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 8.26 81.9 2341.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 7.74 80.6 2616.7 -0.2956 228.9934

ITERAÇÃO 3 8.07 81.6 2448.4 0.0394 -23.4921

ITERAÇÃO 4 7.84 80.8 2567.5 0.0031 -1.8878

ITERAÇÃO 5 8.01 81.5 2479.6 3.59563E-06 -0.00220163

ITERAÇÃO 6 7.88 80.8 2549.3 5.00658E-12 -3.06557E-09

ITERAÇÃO 7 7.98 81.5 2492.6 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 8 7.89 80.9 2540.9 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 9 7.97 81.5 2498.8 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 10 7.90 80.9 2536.7 -6.93889E-17 4.24875E-14

ITERAÇÃO 11 7.97 81.0 2501.9 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 12 7.92 80.9 2525.9 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 13 7.95 81.0 2509.1 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 14 7.93 80.9 2521.1 -6.93889E-17 4.24875E-14

ITERAÇÃO 15 7.95 81.0 2512.5 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 16 7.93 80.9 2518.7 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 17 7.94 80.9 2514.2 -6.93889E-17 4.24875E-14

ITERAÇÃO 18 7.94 80.9 2517.5 2.77556E-17 -1.6995E-14

ITERAÇÃO 19 7.94 80.9 2515.1 2.77556E-17 -1.6995E-14

89

CENÁRIO 7

90

EQUIPAMENTO H-01 H-05 CE-04 AA-02 AA-04 PL-04

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 360 360 188 732 586 188

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5 21 31.7 30.8 39

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3 70 51 51 120


HEAD (m) 74.668 74.724 32.925 47.472 52.629 78.335


HEAD (m) 72.575 72.451 31.544 36.104 43.999 76.21


HEAD (m) 74.083 74.082 32.524 44.24 48.824 77.717


HEAD (m) 73.419 73.419 32.093 38.819 46.3 77.054


HEAD (m) 73.829 73.828 32.359 42.391 47.681 77.463


HEAD (m) 73.568 73.568 32.19 40.044 46.889 77.203


HEAD (m) 73.734 73.733 32.297 41.579 47.36 77.368


HEAD (m) 73.627 73.627 32.228 40.576 47.072 77.262


HEAD (m) 73.696 73.695 32.273 41.23 47.251 77.33


HEAD (m) 73.651 73.651 32.244 40.803 47.137 77.286


HEAD (m) 73.68 73.68 32.262 41.081 47.21 77.315


HEAD (m) 73.662 73.661 32.25 40.9 47.163 77.296

91


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 8.46 82.2 2226.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 7.94 80.9 2514.2 0.0555 -41.8031

ITERAÇÃO 3 8.26 81.9 2338.7 0.0016 -1.2873

ITERAÇÃO 4 8.05 81.6 2457.0 0.0000 -0.0009

ITERAÇÃO 5 8.18 81.8 2384.4 5.977E-13 -4.742E-10

ITERAÇÃO 6 8.10 81.7 2430.7 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 7 8.15 81.7 2401.3 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 8 8.12 81.7 2420.2 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 9 8.14 81.7 2408.0 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 10 8.13 81.7 2415.9 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 11 8.13 81.7 2410.8 -1.084E-18 8.602E-16

ITERAÇÃO 12 8.13 81.7 2414.1 -1.084E-18 8.602E-16

92

CENÁRIO 8

93

EQUIPAMENTO CM-01 CM-03

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 585 585

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3

ITERAÇÃO 1 VAZÃO (L/min) 949.8 949.8

HEAD (m) 79.454 79.638


HEAD (m) 73.669 73.793


HEAD (m) 74.184 74.184


HEAD (m) 74.231 74.232


HEAD (m) 74.233 74.234


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Shf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 9.89 84.0 1170.0 0.0000 0.0000

ITERAÇÃO 2 8.98 83.2 1899.6 0.7358 -469.9261

ITERAÇÃO 3 8.98 83.2 1899.6 0.8292 -415.6774

ITERAÇÃO 4 8.98 83.2 1899.6 0.0932 -61.5171

ITERAÇÃO 5 8.98 83.2 1899.6 0.0034 -2.4526

94

CENÁRIO 9

95

EQUIPAMENTO CM-01 CM-03

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 227.5 227.5

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3


HEAD (m) 82.458 82.79


HEAD (m) 74.093 74.104


HEAD (m) 74.225 74.226


HEAD (m) 74.233 74.234


HEAD (m) 74.233 74.234


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Σhf

(m) dQ

(L/min)

ITERAÇÃO 1 10.40 84.0 455.0 0.0034 0.0000

ITERAÇÃO 2 8.98 83.2 1899.6 0.0931 160.1248

ITERAÇÃO 3 8.98 83.2 1899.6 0.2453 -149.0505

ITERAÇÃO 4 8.98 83.2 1899.6 0.0156 -11.0089

ITERAÇÃO 5 8.98 83.2 1899.6 9.6252E-05 -0.068780602

96

CENÁRIO 10

97

EQUIPAMENTO H-01 H-04

DADOS DE ENTRADA

VAZÃO (L/min) 900 900

HEAD MÍN (m) 52.5 52.5

HEAD MÁX (m) 87.3 87.3


HEAD (m) 64.993 61.497


HEAD (m) 61.211 62.818


HEAD (m) 61.965 61.206


HEAD (m) 62.155 62.162


HEAD (m) 62.158 61.215


HEAD (m) 62.159 62.158


HEAD (m) 62.159 62.158


NPSH D (m)

HEAD (m)

VAZÃO (L/MIN)

Σhf (m)

dQ (L/min)

ITERAÇÃO 1 9.13 83.3 1800 9.6252E-05 0

ITERAÇÃO 2 8.98 83.2 1899.6 -2.816 1449.183

ITERAÇÃO 3 8.98 83.2 1899.6 1.438 -339.647

ITERAÇÃO 4 8.98 83.2 1899.6 0.394 -101.353

ITERAÇÃO 5 8.98 83.2 1899.6 0.006 -1.548

ITERAÇÃO 6 8.98 83.2 1899.6 0.001 -0.370

ITERAÇÃO 7 8.98 83.2 1899.6 1.22E-07 -3.28E-05

98

ANEXO B – CÓDIGO VBA UTILIZADO PARA CÁLCULO

Public index1 As Integer, index2 As Integer, index3 As Integer, index4(3) As Integer, indexiteration As

Integer, indexformat As Integer, index5 As Integer

Public P_CE(1 To 4) As Double

Public Pmin_CE(1 To 4) As Double

Public Q_CE(1 To 4) As Double

Public P_AA(1 To 4) As Double

Public Pmin_AA(1 To 4) As Double

Public Q_AA(1 To 4) As Double

Public P_PL(1 To 4) As Double

Public Pmin_PL(1 To 4) As Double

Public Q_PL(1 To 4) As Double

Public P_H(1 To 6) As Double

Public Pmin_H As Double

Public Q_H(1 To 6) As Double

Public P_H1(1 To 6) As Double

Public Pmin_H1(1 To 6) As Double

Public Q_H1(1 To 6) As Double

Public P_H2(1 To 6) As Double

Public Pmin_H2(1 To 6) As Double

Public Q_H2(1 To 6) As Double

Public P_CM(1 To 6) As Double

Public Pmin_CM(1 To 6) As Double

Public Q_CM(1 To 6) As Double

Public Q_TR(1 To 22) As Double

Public DP_TR(22) As Double

Public PF_TR(1 To 22) As Double

Public H_TR(1 To 22) As Double

Public H_H As Double, H_CM As Double, H_Mangueira As Double, H_AA As Double, H_CE As Double,

H_PL As Double, H_Reservatorio As Double

Public DP_TR_H(1 To 6) As Double

Public DP_TR_H1(1 To 6) As Double

Public DP_TR_H2(1 To 6) As Double

Public DP_TR_CM(1 To 6) As Double

Public Leq_TR_H As Double, Leq_TR_CM As Double, Leq_TR_Mangueira As Double

Public Leq_TR(1 To 22) As Double

Public Din_TR(1 To 22) As Double, Din_TR_H As Double, Din_TR_Mangueira As Double

Public Dmin_TR(1 To 22) As Double

Public C_HazenWillians As Integer

Public Headbomba As Double

Public TesteQ As Double, TesteP As Double, ToleranciaQ As Double, ToleranciaP As Double

Public teste As String

Public NPSHD As Double

Public DNom_TR(1 To 22) As Double, DNom_TR_H As Double, DNom_TR_Mangueira As Double

Public Velocity(1 To 22) As Double

Public Ultimo_H(1 To 4) As Integer

Public Denominador_HC As Double

Public dQ_anel As Double

99

Public Sub Calcularsistema()

'Macro base para recalcular com novas bombas

'Dados básicos da tubulação

For index3 = 1 To 22

Leq_TR(index3) = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(20, 15 + index3)

Din_TR(index3) = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 15 + index3)

H_TR(index3) = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(2, 15 + index3)

DNom_TR(index3) = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 15 + index3)

Next

dQ_anel = 0

Pmin_H = 52.5

Din_TR_H = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 38)

DNom_TR_H = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 38)

Leq_TR_H = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(20, 38)

Leq_TR_CM = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(20, 39)

Din_TR_Mangueira = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 40)

DNom_TR_Mangueira = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 40)

Leq_TR_Mangueira = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(20, 40)

H_H = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(2, 38)

H_CM = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(2, 39)

H_Mangueira = Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(2, 40)

H_AA = 12.2

H_CE = 12.2

H_PL = 0.5

H_Reservatório = 1

For index1 = 1 To 6

Q_H1(index1) = ActiveSheet.Cells(3, 3 + index1) / 60000

Pmin_H1(index1) = ActiveSheet.Cells(4, 3 + index1)

Q_H2(index1) = ActiveSheet.Cells(3, 9 + index1) / 60000

Pmin_H2(index1) = ActiveSheet.Cells(4, 9 + index1)

Q_CM(index1) = ActiveSheet.Cells(3, 15 + index1) / 60000

Pmin_CM(index1) = ActiveSheet.Cells(4, 15 + index1)

Q_H(index1) = Q_CM(index1) + Q_H2(index1) + Q_H1(index1)

Next

For index2 = 1 To 4

Q_CE(index2) = ActiveSheet.Cells(3, 21 + index2) / 60000

Pmin_CE(index2) = ActiveSheet.Cells(4, 21 + index2)

Q_AA(index2) = ActiveSheet.Cells(3, 25 + index2) / 60000

Pmin_AA(index2) = ActiveSheet.Cells(4, 25 + index2)

Q_PL(index2) = ActiveSheet.Cells(3, 29 + index2) / 60000

Pmin_PL(index2) = ActiveSheet.Cells(4, 29 + index2)

Next

'Critérios de cálculo

C_HazenWillians = ActiveSheet.Cells(3, 36)

ToleranciaQ = ActiveSheet.Cells(4, 39)

ToleranciaP = ActiveSheet.Cells(4, 38)

'Loop de cálculo, testes de convergência e formatação.

indexiteration = 0

teste = False

Headbomba = 0

Do While teste = False And indexiteration <= 100

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3) = "VAZÃO (L/min)"

ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 3) = "HEAD (m)"

100

ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 45) = "PERDA DE CARGA"

ActiveSheet.Cells(4 + 4 * indexiteration, 45) = "PRESSÃO DE SAÍDA"

ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 45) = "VAZÃO"

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 45) = "DIÂMETRO INTERNO"

Call Atualizarramais

Call Atualizardiametros

Call CalculardH

Call Bombaksb100400

Call CalcularPressãoSaida

Call AtualizarQ

teste = True

If indexiteration <= 1 Then

teste = False

indexiteration = indexiteration + 1

Else


If ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3 + index5) <> 0 Then

TesteQ = Abs(ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3 + index5) - ActiveSheet.Cells(6 + 2 *

(indexiteration - 1), 3 + index5)) / ActiveSheet.Cells(6 + 2 * (indexiteration - 1), 3 + index5)

If ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3 + index5) < ActiveSheet.Cells(3, 3 + index5) Then

teste = False

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3 + index5).Interior.Color = vbRed

End If

If TesteQ > ToleranciaQ Then

teste = False


End If

End If

If ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 3 + index5) <> 0 Then

TesteP = Abs(ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 3 + index5) - ActiveSheet.Cells(7 + 2 *

(indexiteration - 1), 3 + index5)) / ActiveSheet.Cells(7 + 2 * (indexiteration - 1), 3 + index5)

If ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 3 + index5) < ActiveSheet.Cells(4, 3 + index5) Then

teste = False


End If

If TesteP > ToleranciaP Then

teste = False


End If

End If

Next

If Abs(DP_TR(0)) > ActiveSheet.Cells(7, 38) Then

teste = False

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 100).Interior.Color = vbRed

End If

If Abs(dQ_anel) > ActiveSheet.Cells(7, 39) / 60000 Then

teste = False

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 101).Interior.Color = vbRed

End If

If teste = True Then

Exit Do

101

Else

indexiteration = indexiteration + 1

End If

End If

Loop

End Sub

Public Sub Calcularbomba()

'Calcular vazão, NPSHD e Head da bomba

Dim MaiorHeadanel(0 To 6) As Double

Dim MaiorHeadCE(0 To 4) As Double

Dim MaiorHeadAspersor As Double

MaiorHeadanel(1) = WorksheetFunction.Max(DP_TR_CM(1) + H_CM + Pmin_CM(1), DP_TR_H1(1) +

H_H + Pmin_H1(1), DP_TR_H2(1) + H_H + Pmin_H2(1), Pmin_H + H_H) + DP_TR_H(1) + DP_TR(14) +

DP_TR(13) + DP_TR(12)



DP_TR(12)


H_H + Pmin_H1(3), DP_TR_H2(3) + H_H + Pmin_H2(3), Pmin_H + H_H) + DP_TR_H(3) + DP_TR(12)



DP_TR(16) + DP_TR(15)



DP_TR(15)


H_H + Pmin_H1(6), DP_TR_H2(6) + H_H + Pmin_H2(6), Pmin_H + H_H) + DP_TR_H(6) + DP_TR(15)

MaiorHeadanel(0) = DP_TR(11) + WorksheetFunction.Max(MaiorHeadanel(1), MaiorHeadanel(2),

MaiorHeadanel(3), MaiorHeadanel(4), MaiorHeadanel(5), MaiorHeadanel(6))

For index2 = 1 To 4

MaiorHeadCE(index2) = DP_TR(2 + index2) + WorksheetFunction.Max((DP_TR(6 + index2) +

Pmin_CE(index2) + H_CE) / 0.65, H_PL + Pmin_PL(index2))

Next

MaiorHeadCE(0) = WorksheetFunction.Max(MaiorHeadCE(1), MaiorHeadCE(2), MaiorHeadCE(3),

MaiorHeadCE(4))

MaiorHeadAspersor = H_AA + WorksheetFunction.Max(DP_TR(19) + Pmin_AA(1), DP_TR(20) +

Pmin_AA(2), DP_TR(21) + Pmin_AA(3), DP_TR(22) + Pmin_AA(4))

If indexiteration < 5 Then

Headbomba = DP_TR(1) + DP_TR(2) + (WorksheetFunction.Max(MaiorHeadanel(0), MaiorHeadCE(0),

MaiorHeadAspersor)) - H_Reservatorio

ElseIf indexiteration >= 5 Then

Headbomba = (Headbomba + (DP_TR(1) + DP_TR(2) + WorksheetFunction.Max(MaiorHeadanel(0),

MaiorHeadCE(0), MaiorHeadAspersor)) - H_Reservatorio) / 2

End If

NPSHD = 0.5 - DP_TR(1) + (101325 - 3200) / 9800

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 95) = NPSHD

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 96) = Headbomba

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 97) = Q_TR(1)

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 98) = Q_TR(1) * 60000

End Sub

102

Public Sub CalcularPressãoSaida()

'Calcula pressão de saída com Head estimado da bomba

PF_TR(1) = 0.5 - DP_TR(1)

PF_TR(2) = Headbomba + PF_TR(1) - DP_TR(2) - (H_TR(2) - H_TR(1))

PF_TR(3) = PF_TR(2) - DP_TR(3) - (H_TR(3) - H_TR(2))




PF_TR(7) = 0.65 * PF_TR(3) - DP_TR(7) - (H_TR(7) - H_TR(3))







If PF_TR(12 + Ultimo_H(1)) > PF_TR(15 + Ultimo_H(2)) Then




For index1 = 0 To Ultimo_H(2)

PF_TR(16 + index1) = PF_TR(15 + index1) - DP_TR(16 + index1) - (H_TR(16 + index1) - H_TR(15 +

index1))

Next

For index1 = Ultimo_H(2) + 1 To 2

PF_TR(16 + index1) = PF_TR(15 + index1) + DP_TR(16 + index1) - (H_TR(16 + index1) - H_TR(15 +

index1))

Next

ElseIf PF_TR(12 + Ultimo_H(1)) < PF_TR(15 + Ultimo_H(1)) Then




PF_TR(13 + index1) = PF_TR(12 + index1) - DP_TR(13 + index1) - (H_TR(13 + index1) - H_TR(12 +

index1))

Next


PF_TR(13 + index1) = PF_TR(12 + index1) + DP_TR(13 + index1) - (H_TR(13 + index1) - H_TR(12 +

index1))

Next

PF_TR(18) = PF_TR(14) + DP_TR(18) - (H_TR(18) - H_TR(14))

End If







P_H(1) = PF_TR(14) - DP_TR_H(1) - (H_H - H_TR(14))




103



For index2 = 1 To 4

If DP_TR(index2 + 2) = 0 Then

PF_TR(index2 + 2) = 0


End If

If DP_TR(index2 + 18) = 0 Then


End If

P_PL(index2) = PF_TR(2 + index2)

P_CE(index2) = PF_TR(6 + index2)

P_AA(index2) = PF_TR(18 + index2)

Next


If Q_TR(index3) = 0 Then

PF_TR(index3) = 0

End If

Next

For index1 = 1 To 6

If DP_TR_H(index1) = 0 Then

P_H(index1) = 0

End If

If DP_TR_H1(index1) = 0 Then

P_H1(index1) = 0

Else

P_H1(index1) = P_H(index1) - DP_TR_H1(index1)

End If

If DP_TR_H2(index1) = 0 Then

P_H2(index1) = 0

Else

P_H2(index1) = P_H(index1) - DP_TR_H2(index1)

End If

If DP_TR_CM(index1) = 0 Then

P_CM(index1) = 0

Else

P_CM(index1) = P_H(index1) - DP_TR_CM(index1)

End If

Next

'Atualizar as pressões de chegada nos equipamentos.


ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 45 + index3) = DP_TR(index3)

ActiveSheet.Cells(4 + 4 * indexiteration, 45 + index3) = PF_TR(index3)

Next

For index1 = 1 To 6

ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 67 + index1) = DP_TR_H(index1)

ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 85 + index1) = DP_TR_CM(index1)

ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 73 + index1) = DP_TR_H1(index1)

ActiveSheet.Cells(3 + 4 * indexiteration, 79 + index1) = DP_TR_H2(index1)

ActiveSheet.Cells(4 + 4 * indexiteration, 67 + index1) = P_H(index1)

ActiveSheet.Cells(4 + 4 * indexiteration, 85 + index1) = P_CM(index1)

ActiveSheet.Cells(4 + 4 * indexiteration, 73 + index1) = P_H1(index1)


Next

End Sub

104

Public Sub CalculardH()

'Calcula a perda de carga para os trechos considerados


DP_TR(index3) = Leq_TR(index3) * ((10.67 * ((Abs(Q_TR(index3))) ^ 1.852) / (((C_HazenWillians) ^

1.852) * ((Din_TR(index3) / 1000) ^ 4.8704))))

Next

For index1 = 1 To 6

DP_TR_H(index1) = Leq_TR_H * ((10.67 * ((Q_H(index1)) ^ 1.852) / (((C_HazenWillians) ^ 1.852) *

((Din_TR_H / 1000) ^ 4.8704))))

If DP_TR_H(index1) = 0 Then

DP_TR_CM(index1) = 0

DP_TR_H1(index1) = 0

DP_TR_H2(index1) = 0

Else

For index4(1) = 0 To 13

If Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 23 + index4(1)) >= Q_CM(index1) Then

Exit For

End If

Next


If Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 23 + index4(2)) >= Q_H1(index1) Then

Exit For

End If

Next


If Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 23 + index4(3)) >= Q_H2(index1) Then

Exit For

End If

Next

DP_TR_CM(index1) = Leq_TR_CM * (10.67 * ((Q_CM(index1)) ^ 1.852) / (((C_HazenWillians) ^

1.852) * ((Din_TR_H / 1000) ^ 4.8704))) + Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 50 + index4(1))

+ ((Q_CM(index1) - Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 50 + index4(1))) * (Worksheets("Coef

de Perda de Carga").Cells(4, 51 + index4(1)) - Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 50 +

index4(1))) / (Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(3, 51 + index4(1)) - Worksheets("Coef de

Perda de Carga").Cells(3, 50 + index4(1))))

DP_TR_H1(index1) = Leq_TR_Mangueira * ((10.67 * ((Q_H1(index1)) ^ 1.852) / (((C_HazenWillians)

^ 1.852) * ((Din_TR_Mangueira / 1000) ^ 4.8704)))) + Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 50 +

index4(2)) + ((Q_H1(index1) - Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 50 + index4(2))) *

(Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(8, 51 + index4(2)) - Worksheets("Coef de Perda de

Carga").Cells(8, 50 + index4(2))) / (Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 51 + index4(2)) -

Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 50 + index4(2))))

DP_TR_H2(index1) = Leq_TR_Mangueira * ((10.67 * ((Q_H2(index1)) ^ 1.852) / (((C_HazenWillians)

^ 1.852) * ((Din_TR_Mangueira / 1000) ^ 4.8704)))) + Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(4, 50 +

index4(3)) + ((Q_H2(index1) - Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 50 + index4(3))) *

(Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(8, 51 + index4(3)) - Worksheets("Coef de Perda de

Carga").Cells(8, 50 + index4(2))) / (Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 51 + index4(3)) -

Worksheets("Coef de Perda de Carga").Cells(7, 50 + index4(3))))

End If

Next

105

End Sub

Public Sub AtualizarQ()

'Atualiza a vazão com base na pressão de chegada no equipamento

'Anel de hidrantes e canhões monitores

For index1 = 1 To 6

If P_H1(index1) <> 0 Then

If Q_H1(index1) <= 0.006 Then

Q_H1(index1) = 0.006

ElseIf Q_H1(index1) <= 0.007916 Then

Q_H1(index1) = 0.007916


Q_H1(index1) = 0.009166


Q_H1(index1) = 0.0125


Q_H1(index1) = 0.01583

Else

Q_H1(index1) = 0.01583


End If

ElseIf P_H1(index1) = 0 Then

Q_H1(index1) = 0

End If



Q_H2(index1) = 0.006


Q_H2(index1) = 0.007916


Q_H2(index1) = 0.009166


Q_H2(index1) = 0.0125


Q_H2(index1) = 0.01583

Else

Q_H2(index1) = 0.01583


End If


Q_H2(index1) = 0

End If



Q_H1(index1) = 0.006


Q_H1(index1) = 0.007916


Q_H1(index1) = 0.009166


Q_H1(index1) = 0.0125


106

Q_H1(index1) = 0.01583

Else

Q_H1(index1) = 0.01583


End If


Q_H1(index1) = 0

End If

If P_CM(index1) <> 0 Then

If Q_CM(index1) <= 0.01583 Then

Q_CM(index1) = 0.01583

ElseIf Q_CM(index1) <= 0.023333 Then

Q_CM(index1) = 0.023333

ElseIf Q_CM(index1) <= 0.0316666 Then

Q_CM(index1) = 0.0316666

Else

Q_CM(index1) = 0.0316666


End If

ElseIf P_CM(index1) = 0 Then

Q_CM(index1) = 0

End If

Q_H(index1) = Q_CM(index1) + Q_H2(index1) + Q_H1(index1)

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 3 + index1) = Q_H1(index1) * 60000

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 9 + index1) = Q_H2(index1) * 60000

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 15 + index1) = Q_CM(index1) * 60000



ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 15 + index1) = P_CM(index1)

Next

'Câmaras e proporcionadores e aneis aspersores

For index2 = 1 To 4

If P_PL(index2) <> 0 Then

If index2 = 1 Or index2 = 4 Then

Q_PL(index2) = (3.7854118 * (6.7 * Sqr(P_PL(index2) / 0.7030889359))) / 60000

ElseIf index3 = 2 Or index2 = 3 Then

Q_PL(index2) = (3.7854118 * (8.9 * Sqr(P_PL(index2) / 0.7030889359))) / 60000

End If

Else

Q_PL(index2) = 0

End If

If P_AA(index2) <> 0 Then

If index2 = 1 Or index2 = 4 Then

Q_AA(index2) = 18 * ((17.2 * Sqr(P_AA(index2) / 10))) / 60000

ElseIf index2 = 2 Or index2 = 3 Then

Q_AA(index2) = 16 * ((25.7 * Sqr(P_AA(index2) / 10))) / 60000

End If

Else

Q_AA(index2) = 0

End If

If Q_PL(index2) > Q_CE(index2) Then

Q_PL(index2) = Q_CE(index2)

Else

Q_CE(index2) = Q_PL(index2)

End If

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 21 + index2) = Q_CE(index2) * 60000

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 25 + index2) = Q_AA(index2) * 60000

107

ActiveSheet.Cells(6 + 2 * indexiteration, 29 + index2) = Q_PL(index2) * 60000

ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 21 + index2) = P_CE(index2)

ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 25 + index2) = P_AA(index2)

ActiveSheet.Cells(7 + 2 * indexiteration, 29 + index2) = P_PL(index2)

Next

End Sub

Public Sub Atualizarramais()

If indexiteration = 1 Then

Ultimo_H(1) = 0

Ultimo_H(2) = 0

For index1 = 0 To 2

If Q_TR(12 + index1) = 0 Then

Ultimo_H(1) = index1 - 1


Exit For

Else

Ultimo_H(1) = 2

End If

Next

If Q_TR(15) = 0 Then

Ultimo_H(2) = -4

Else

For index1 = 1 To 2

If Q_TR(15 + index1) = 0 Then


Exit For

Else

Ultimo_H(2) = 2

End If

Next

End If

End If

If indexiteration >= 1 Then

Denominador_HC = 0

If PF_TR(12 + Ultimo_H(1)) > PF_TR(15 + Ultimo_H(2)) Then

DP_TR(0) = DP_TR(12) + DP_TR(13) + DP_TR(14) + DP_TR(18)


DP_TR(0) = DP_TR(0) - DP_TR(15 + index1)

Next


DP_TR(0) = DP_TR(0) + DP_TR(15 + index1)

Next

ElseIf PF_TR(12 + Ultimo_H(1)) < PF_TR(15 + Ultimo_H(2)) Then

DP_TR(0) = -DP_TR(15) - DP_TR(16) - DP_TR(17) - DP_TR(18)


DP_TR(0) = DP_TR(0) + DP_TR(12 + index1)

Next


DP_TR(0) = DP_TR(0) - DP_TR(15 + index1)

Next

End If

For index1 = 0 To 6

If Q_TR(12 + index1) <> 0 Then

Denominador_HC = Denominador_HC + 1.852 * (DP_TR(12 + index1) / Q_TR(12 + index1))

End If

Next

108

dQ_anel = -DP_TR(0) / Denominador_HC

End If

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 101) = dQ_anel * 60000

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 100) = DP_TR(0)

Q_TR(18) = Q_TR(18) + dQ_anel

Q_TR(14) = Q_H(1) + Q_TR(18)

Q_TR(17) = Q_H(4) - Q_TR(18)

Q_TR(13) = Q_H(2) + Q_TR(14)

Q_TR(16) = Q_H(5) + Q_TR(17)

Q_TR(12) = Q_H(3) + Q_TR(13)

Q_TR(15) = Q_H(6) + Q_TR(16)

Q_TR(11) = Abs(Q_TR(15)) + Q_TR(12)

Q_TR(22) = Q_AA(4)

Q_TR(21) = Q_AA(3)

Q_TR(20) = Q_AA(2)

Q_TR(19) = Q_AA(1)

Q_TR(10) = Q_CE(4)

Q_TR(6) = Q_TR(10)

Q_TR(9) = Q_CE(3)

Q_TR(5) = Q_TR(9)

Q_TR(8) = Q_CE(2)

Q_TR(4) = Q_TR(8)

Q_TR(7) = Q_CE(1)

Q_TR(3) = Q_TR(7)

Q_TR(2) = Q_TR(11) + Q_TR(22) + Q_TR(21) + Q_TR(20) + Q_TR(19) + Q_TR(6) + Q_TR(5) + Q_TR(4)

+ Q_TR(3)

Q_TR(1) = Q_TR(2)

'Atualizar as vazões na planilha.


ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 45 + index3) = Abs(Q_TR(index3))

Next

For index1 = 1 To 6

ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 67 + index1) = Q_H(index1)

ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 85 + index1) = Q_CM(index1)

ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 73 + index1) = Q_H1(index1)

ActiveSheet.Cells(5 + 4 * indexiteration, 79 + index1) = Q_H2(index1)

Next

End Sub

Public Sub Atualizardiametros()


Velocity(index3) = 4 * Q_TR(index3) / (3.1415 * (Din_TR(index3) / 1000) ^ 2)

If Velocity(index3) > 5 Then


Dmin_TR(index3) = 1000 * Sqr(4 * Q_TR(index3) / (3.1415 * Velocity(index3)))

If Dmin_TR(index3) < 62.7 Then

Din_TR(index3) = 62.7

DNom_TR(index3) = 2.5

ElseIf Dmin_TR(index3) < 82.8 Then


DNom_TR(index3) = 3



DNom_TR(index3) = 4

109



DNom_TR(index3) = 6



DNom_TR(index3) = 8

End If

End If

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 45 + index3) = DNom_TR(index3)

Next

For index1 = 1 To 6

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 67 + index1) = DNom_TR_H

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 85 + index1) = DNom_TR_H

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 73 + index1) = DNom_TR_Mangueira

ActiveSheet.Cells(6 + 4 * indexiteration, 79 + index1) = DNom_TR_Mangueira

Next

End Sub

Public Sub Bombaksb100400()

'Calcular vazão, NPSHD e Head da bomba

For indexbomba = 0 To 14

If Q_TR(1) * 3600 < Sheets("BOMBAS").Cells(5 + indexbomba, 20) Then

Exit For

End If

Next

Headbomba = Sheets("BOMBAS").Cells(3 + indexbomba, 21) + ((Q_TR(1) * 3600) -

Sheets("BOMBAS").Cells(3 + indexbomba, 20)) * (Sheets("BOMBAS").Cells(4 + indexbomba, 21) -

Sheets("BOMBAS").Cells(3 + indexbomba, 21)) / (Sheets("BOMBAS").Cells(4 + indexbomba, 20) -

Sheets("BOMBAS").Cells(3 + indexbomba, 20))

NPSHD = 0.5 - DP_TR(1) + (101325 - 3200) / 9800

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 95) = NPSHD

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 96) = Headbomba

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 97) = Q_TR(1)

ActiveSheet.Cells(4 + indexiteration, 98) = Q_TR(1) * 60000

End Sub