Cálculo de Espessura para Resistência ao Fogo em Chapas de Aço
Nesse contexto, a caldação é um processo bem amplamente utilizado em diversas indústrias, como aeroespacial, automotiva, construção civil, metalomecânica entre outras. A resistência ao fogo é um fator extremamente importante para preservar a integridade do material e evitar situações de emergência. São exigências rigorosas tanto de segurança quanto ambientalmente. A técnica de cálculo de espessura para resistência ao fogo em chapas de aço apresenta-se como método otimizado para analisar a capacidade da alma de resistir aos tempos de exposição e garantir a segurança dos meios e pessoas envolvidas no processo.
Temos como objetivo, pois, apresentar uma técnica de cálculo de espessura para resistência ao fogo em chapas de aço, utilizando-se do coeficiente de calor específico para determinar a espessura necessária para atendimento as normas de calhação. Essa método auxiliará os profissionais no cálculo da necessária espessura em ordens de grandeza, estipulando-se assim regras claras de prevenção de incêndios e garantizando, assim, a segurança.
Características da Cálculo de Espessura para Resistência ao Fogo em Chapas de Aço
1. Base da Cálculo
O cálculo da espessura para resistência ao fogo em chapas de aço parte da compreensão de como o material age nas condições de incêndio. A temperatura e o calor gerados pelo fogo influem diretamente na flexibilização e deformação das chapas, tornando difícil distinguir entre a resistência interna e externa.
O cálculo considera também os parâmetros de estagnação do fogo, tais como a velocidade e a temperatura do gás de combustão, que aumenta a pressão nos prédios e torna mais difícil a resistência contra o fogo.
- Velocidade do fogo, que afeta diretamente a temperatura e a pressão externa;
- Temperatura interna, que afeta diretamente a resistência interno da chapa e a sua capacidade para resistir ao fogo.
- Pressão externa, causada pela velocidade e tamanho do fogo.
2. Fatores de segurança
O cálculo considera também fatores de segurança para garantir a integridade da estrutura e do materiais utilizados. Isto inclui a verificação da resistência mecânica da chapa à contração e à distorção, bem como à análise da capacidade para resistir à pressão em case de ruptura da mesma.
- Resistência contra a contração e à distorção, que afeta directamente a capacidade para aguentar a pressão decorrente do fogo.
- Velocidade de ruptura e capacidade para suportar a pressão em caso de falha da chapa.
- Requisitos de segurança contra lesões e danos que possam ocorrer a pessoas e bens nos estabelecimentos.
3. Análise Termoaerodinâmica
A análise termoaerodinâmica é utilizada para estudar a interação entre os gases de combustão, ar e chapa em que trabalha. Isto consiste em analisar ofluxo de calor e a retenção de calor pela chapa, bem como a perda de temperaturas e a resistência thermica.
- Fluxo de calor e perda de temperaturas decorrentes do fogo, o que afeta diretamente na resistência da chapa a fogo.
- Capacidade para reter calor pela chapa, que afeta sua capacidade para suportar a pressão externa no fogo.
- Resistência Térmica, que é vital para a resistência a combustão e a resistência thermica.
4. Níveis de Proteção
Finalmente, o cálculo é adaptado para atender diferentes requisitos de proteção. Segundo a norma Abras, os produtos finais devem ser classificados para diferentes níveis de proteção para garantir a segurança.
- Níveis de proteção contra danos e lesões: Grade 1, Grade 2 e Grade 3.
- Níveis de proteção contra incêndio classe A, B e C.
No entanto, é importante salientar que a escolha da medida de proteção depende muitas vezes do tipo de utilizador, do local e das aplicação específicas da infraestrutura.
Cálculo de Espessura para Resistência ao Fogo em Chapas de Aço
Fundamento do Cálculo
O cálculo da espessura de uma chapa de aço para resistência ao fogo é baseado na capacidade da chapa em manter sua integridade estrutural e evitar a propagação de incêndios durante um período determinado. Isso é mediado pela resistência térmica da chapa, que é afetada pela sua espessura, composição química e temperatura de trabalho.
Fórmula de Cálculo
A fórmula para cálculo da espessura de uma chapa de aço para resistência ao fogo é dada por:
t = √(A / (2 * ρ * β * ΔT))
onde:
- t é a espessura da chapa (mm)
- A é a área de calor transferido (W/m²)
- ρ é a densidade do material (kg/m³)
- β é o coeficiente de expansão térmica (K⁻¹)
- ΔT é a temperatura de trabalho (°C)
Passo a Passo para Aplicação da Fórmula
- Definição das variáveis: Os valores de A, ρ, β e ΔT devem ser definidos com base nas características do material e do ambiente de trabalho.
A = 100 W/m² (por exemplo, a área de calor transferido por um incêndio)
ρ = 7850 kg/m³ (por exemplo, a densidade do aço)
β = 1.3 × 10⁻⁵ K⁻¹ (por exemplo, o coeficiente de expansão térmica do aço)
ΔT = 800 °C (por exemplo, a temperatura de trabalho durante um incêndio)
- Substituição dos valores: Substitua os valores definidos nas variáveis na fórmula:
t = √(100 / (2 * 7850 * 1.3 × 10⁻⁵ * 800))
- Cálculo da espessura: Faça o cálculo da raiz quadrada e obtém o valor da espessura:
t ≈ 2.64 mm
Portanto, para manter a resistência ao fogo durante um período determinado, uma chapa de aço com uma espessura de aproximadamente 2.64 mm é necessária.
É importante lembrar que essa é uma fórmula simplificada e que outros fatores, como a composição química do material e as condições de trabalho, devem ser considerados para obter um resultado mais preciso.
Erros Comuns e Dicas para o Cálculo de Espessura para Resistência ao Fogo em Chapas de Aço
Os erros comuns no cálculo da espessura para resistência ao fogo em chapas de aço incluem o desconhecimento da temperatura de ignição do material, a falta de consideração da velocidade de propagação do fogo e a ignorância da resistência ao fogo do material. Além disso, é comum também se esquecer de considerar os efeitos da dilatação térmica e a possibilidade de deformação durante o processo de incandescência. Para evitar esses erros, é recomendável utilizar fatores de segurança adequados, como demonstrado abaixo:
- Fator de segurança contra a ignição: 1,5 a 2;
- Fator de segurança contra a propagação do fogo: 1,2 a 1,5;
- Fator de segurança contra a resistência ao fogo: 1,1 a 1,3;
- Fator de segurança contra a deformação: 1,1 a 1,2;
Concluindo
O cálculo de espessura para resistência ao fogo em chapas de aço é um processo importante para garantir a segurança de estruturas e edifícios. A fórmula utilizada para calcular a espessura necessária considera a temperatura de ignição, a velocidade de propagação do fogo e a resistência térmica da chapa de aço. Além disso, a legislação e regulamentações específicas para o setor devem ser observadas para garantir a conformidade.
A análise dos resultados do cálculo permite identificar a espessura mínima necessária para a chapa de aço resistir ao fogo e evitar danos ou perdas. A utilização de chapas de aço com espessura adequada é fundamental para garantir a segurança de pessoas e bens, bem como para evitar danos ambientais e econômicos.
Em resumo, o cálculo de espessura para resistência ao fogo em chapas de aço é um processo crucial para garantir a segurança e a durabilidade de estruturas e edifícios.
