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20 de julho de 2018 / Por / 0 Comentário

História dos chuveiros automáticos

Hoje os sistemas automáticos de chuveiros automáticos para proteção contra incêndios são considerados o mais importante sistema de proteção contra incêndio.

História dos chuveiros automáticos

Professor Carlos Fernandes*

A ideia de criação de sistemas automáticos adequados para combate a incêndios surgiu no século XVII, a partir da necessidade de proteção contra os desastres causados pelo fogo nos edifícios existentes, em virtude de suas deficiências em relação a segurança neste sentido. Nesta época o combate ao fogo restringia-se às ações de guardas especializados com recursos muito limitados para o combate ao fogo. Tradicionalmente conta-se que após o grande incêndio de Londres, uma das maiores catástrofes na história da capital britânica, tendo destruído as partes centrais da cidade de 2 a 5 de setembro (1666), o engenheiro inglês John Green projetou um pioneiro sistema automático de combate ao fogo (1673), mas hoje não se conhece registros desta patente.

A mais antiga patente de sistemas automáticos de combate a incêndios por sprinklers foi obtida (1723) pelo químico saxônico Ambrose Godfrey-Hanckwitz (1660-1741). Seu sistema era composto por sprinklers vedados por ampolas contendo pólvora que explodiam em contato com o fogo abrindo passagem para a água. No entanto os historiadores enfatizam que o desenvolvimento dos sistemas de chuveiros automáticos para combate a incêndios com uso e água teve o início efetivamente nos primeiros anos do século XIX, embora o aperfeiçoamento e o emprego mais amiúde dos vários tipos de sistemas e dos próprios chuveiros só tenha vindo a ocorrer a partir de meados do século seguinte.

Segundo registros históricos, o primeiro sistema de chuveiros automáticos usando água foi criado na Inglaterra (1806). Era um rústico sistema de tubos perfurados, plungers ou atuadores e fios calcináveis, conectados por tubos a um sistema de suprimento de água por gravidade desde um reservatório elevado. A coluna de distribuição de água continha uma válvula fechada conectada a um sistema de cordas e de pesos, que era arranjado de tal forma que as cordas ao serem queimadas abriam uma válvula por operação de um contrapeso liberando água para a extinção do fogo. Seu inventor foi o engenheiro britânico John Carey, na Inglaterra e, por isso, ele é considerado o pioneiro dos sistemas automáticos de proteção contra fogo com uso de água e o criador da estrutura dos sistema de tubos perfurados para combate a incêndios.

Alguns anos depois (1812) o engenheiro militar e inventor inglês nascido em Londres, Sir William Congreve (1772-1828) melhorou o sistema de Carey projetando um sistema de tubos perfurados com válvulas, que foi instalado no Teatro Real de Drury Lane. O sistema consistia de um reservatório de cerca de 95m³ que abastecia um rede de tubulações de 10” de diâmetro que se distribuía por todo o teatro, portando orifícios de ½”. O coronel substituiu os fios calcináveis por um tampão de cimento fundível capaz de atingir o ponto de fusão a 44°C e integrou ao seu sistema aquela que é considerada a primeira válvula de alarme, operacionável pela queda de um peso.

Os 50 anos seguintes da história dos sprinklers foram caracterizados por invenções pontuais sem sucesso comercial. Neste período os sistemas automáticos de proteção contra fogo com uso de água começaram a ser usados nas indústrias têxteis norte-americanas, especialmente por volta da terceira década daquele século. A partir de meados do século seu uso tornou-se mais intensivo e despertou particular interesse o criado pelo engenheiro hidráulico inglês naturalizado estadunidense, James Bicheno Francis (1815-1892), instalado (1852) na Plant of the Proprietors of the Locks and Canals, no Merrimack River, em Lowell, Massachusetts. Vários desses sistemas foram instalados pela Providence Steam and Gas Pipe Company em fábricas de Fall River, Massachusetts. No entanto, por causa da complexidade de manobras das válvulas e do excesso de danos causados pela água, o sistema, como os anteriores, também não teve sucesso comercial subsequente.

A década seguinte foi prolífica em invenções de tipos de chuveiros. O Major Stewart Marcison, engenheiro do First Engeneer London Volunteers, projetou (1864) um chuveiro automático considerado como o protótipo dos futuros sprinklers, pois apresentava um elemento termossensível que se fundia sob a ação do calor e permitia a descarga da água sob pressão em todas as direções acionando somente aqueles atingidos pela ação do calor.

A primeira patente de um sistema automático de proteção contra fogo com uso de água nos Estados Unidos foi obtida por Phillip Pratt, em Abington, Massachusetts (1872), considerado o inventor do sistema automático de chuveiros. Porém, foi Henry Parmelee (1846-1902), de New Haven, Connecticut, quando era o presidente de uma companhia, a Mathusek Piano Works, que criou e instalou o primeiro sistema automático de sprinklers com as características similares as hoje conhecidas, ou seja, um aparato com uma perfuração contendo uma válvula que permanece fechada contra a pressão de água. Feita de material de baixo ponto de fusão foi o primeiro irrigador anti-incêndio moderno incluindo o sistema de alarme acoplado. Na realidade seu sistema de chuveiros automáticos foi o primeiro a ser aceito comercialmente e também reconhecido pelas seguradoras.

Parmelee criou e usou seu dispositivo para proteção da Mathusek Piano Works, por causa das exorbitantes taxas de seguro. Patenteou a ideia (1874) que chamou de extintor automático de incêndio e obteve relevante sucesso com sua invenção. Com prestígio em alta fundou a Parmelee Sprinkler Company e associou-se com a Providence Steam and Gas Pipe Company para instalar novos sistemas. Continuou trabalhando no aperfeiçoamento de seu aparato e no ano seguinte (1875) apresentou seu segundo modelo.

Viajou para a Europa para vender sua invenção como um modo eficiente de debelar um fogo em um edifício antes de tudo ser destruído (Figura 1). Seu propósito, no entanto, não foi bem sucedido e os europeus não se interessaram pela instalação da novidade. Como não via boas perspectivas em vender e montar sozinho seus próprios sistemas, ele resolveu investir no convencimento de companhias de seguros sobre a eficiência de seu sistema, especialmente como ele reduziria os prêmios e a economia de dinheiro para as indenizações.

FIGURA-1-Os-primeiros-chuveiros-automáticos-modernos-de-Parmelee

FIGURA 1 – Os primeiros chuveiros automáticos modernos de Parmelee

(Fonte: Dana, G. – Automatic Sprinkler Protection, Wiley, New York, 1919)

Nesta direção contou com o apoio de dois homens ligados a indústria de segurança. O primeiro deles foi Major Hesketh que, além de ser um tecelão de algodão de grande sucesso em Bolton, era o Presidente da Bolton Cotton Trades Mutual Insurance Company. Os Diretores desta Companhia e mais particularmente seu secretário, o jovem Peter Kevan, interessou-se pelo invento de Parmelee. Através destes, Parmelee conseguiu seu primeiro contrato para as instalações de sprinklers na Cotton Spinning Mills of John Stones & Company, em Astley Bridge, Bolton, e logo depois na Alexandra Mills que pertencia a Mr. John Butler, na mesma cidade.

Depois do apoio da Mutual Insurance, que não era uma companhia muito conhecida fora de Bolton, ele buscou apoio fora e desta vez foi fundamental a influência de James North Lane, o Gerente da Mutual Fire Insurance Corporation, de Manchester. Curiosamente esta companhia havia sido fundada (1870) pelas Textile Manufacturers’ Associations, de Lancashire e Yorkshire, em protesto contra as altas taxas de seguro. Inicialmente os sócios da Textile Manufacturers tiveram muita desconfiança como o novo sistema e, assim, lentamente as fábricas foram aderindo à sua instalação apesar da política incentivadora de administração da associação.

Fredrick Grinnell

Patenteou seu quinto modelo (1878) incluindo um distribuidor rotatório e no mesmo ano vendeu os direitos de produção das suas patentes a Providence Steam & Gas Pipe Co, presidida pelo engenheiro, inventor e industrial ferroviário nascido em New Bedford, Massachusetts, Frederick Grinnell (1836-1905). Grinell passou a pesquisar modificações para a invenção de Parmelee e incluiu melhoramentos no novo modelo e juntos desenharam, fabricaram e instalaram cerca de 200.000 sprinklers durante os anos seguintes (1878-1881).

FIGURA 2 - Sistemas patenteados comprados pela Providence Steam & Gas Pipe Co

FIGURA 2 – Sistemas patenteados comprados pela Providence Steam & Gas Pipe Co

(Fonte: Dana, G. – Automatic Sprinkler Protection, Wiley, New York, 1919)

Com a entrada no mercado (1881) de uma versão mais nova e mais efetiva do extintor automático de Parmelee, produzida por Fredrick Grinnell, que ficou conhecida como o irrigador de Grinnell, os sprinklers deram um passo decisivo como sucesso comercial. O sprinkler melhorado era mais barato e podia resistir pressões mais altas e distribuir água mais uniformemente. Grinnell aumentou a sensibilidade removendo a junta de fusível do contato com a água através de um engenhoso método combinando válvula de alívio, diafragma flexível e pressão de água, com capacidade de suportar maiores pressões e de distribuir a água mais uniformemente. Com essa patente ele também levou sua invenção para Europa onde obteve um sucesso muito maior que o sistema de Parmelee, principalmente após uma demonstração bem sucedida em Bolton, England (1881), organizada pelo próprio irmão de Henry, George Parmelee. Grinnell batizou seu sistema de sprinklers como o Fireman That Never Sleeps

Dez anos depois de Parmelee, um engenheiro hidráulico de West Bridgton, Maine, John Ripley Freeman (1855-1932), deu início a verdadeira era dos chuveiros automáticos (1885). Ele desenvolveu extensivos testes com sistemas de irrigadores anti-incêndio e em mais dez anos (1895) os representantes de seguradoras reuniram-se em Nova Iorque para estabelecer padrões de proteção contra incêndio. Assim os historiadores do assunto afirmam que esta foi a década (1885-1895) da afirmação dos sistemas de chuveiros automáticos. No ano seguinte (1896) a National Fire Protection Association – N.F.P.A. deu formado oficial e publicou os primeiros códigos para sistemas de proteção contra incêndio e, consequentemente, para instalação de sprinklers automáticos, o National Fire Codes, origem da hoje NFPA 13 Standards for the Installation of Sprinklers Systems.

Investindo no ramo dos sprinklers Grinnell fundou a General Fire Extinguisher Co. (1892), que após sua morte (1905), já com prestígio internacional, passou a se chamar de Grinnell Co. Posteriormente seria comprada pela International Telephone & Telegraph (1969) tornou-se ITT Grinnell e ainda passaria por outras transformações e proprietários e hoje a original Grinnell Fire Protection Co é uma parte da Tyco International Ltd.

A Grinnell lançou (1922) um sprinkler com ampola de vidro que tinha a finalidade de eliminar os problemas de corrosão gerados nos modelos de metal. As pesquisas continuaram no sentido de aperfeiçoar e, consequentemente, melhorar a eficiência desse sistema, principalmente dentro da própria Grinnell Co.

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FIGURA 3 – Sprinklers de Grinnell: 1881 (à esquerda) e 1890 (à direita)

(Fonte: Pepi, Jerome S. – The Early History of Grinnell Corporation and the Fire Sprinkler Industry, 1996)

Até a década da II Guerra Mundial o sistema de proteção com chuveiros automáticos restringiu-se a edifícios comerciais e industriais. A partir de meados do século XX os sistemas automáticos de sprinklers passaram a ser empregados mais frequentemente em edifícios públicos como hospitais, escolas, hotéis etc. E também requeridos como instalações obrigatórias pelas legislações específicas para quaisquer tipos e usos de edificações, dependendo de um certo grau de complexidade de riscos de incêndios e combate ao fogo.

A invenção de tipos de chuveiros automáticos tem sido prodigiosa ao longo dos últimos 150 anos. Desde 1872 foram registradas mais de 450 patentes nos Estados Unidos e certamente outro significativo número não foi patenteado. Muitos destes não tiveram sucesso, ouros tiveram largo uso durante algum e depois foram aos poucos sumindo do mercado. Na verdade apenas 5 ou 6 permaneceram fazendo sucesso depois de criados e são comercializados e instalados em larga escala pelo mundo afora.

No decorrer desta história muitos outros engenheiros e inventores sobressaíram-se com sua inventividades e pesquisas. Entre eles são citados ainda por Gorham Dana, os pioneiros inventos dos britânicos (1852) William Macbay, (1855) John Smith, (1861) Lews Rougton, (1863) Roger Dawson, (864) Stewart Harrison e dos norte-americanos (1872) Philip Pratt, (1873) J.C.Meehan, (1873) Charles Buell, (1879) Charles Barnes, seguido por vários outros nomes com criações curiosas e importantes.

FIGURA-4-Alguns-tipos-de-chuveiros-patenteados-não-automáticos

FIGURA 4 – Alguns tipos de chuveiros patenteados não automáticos

(Fonte: Dana, G. – Automatic Sprinkler Protection, Wiley, New York, 1919)

Hoje os sistemas automáticos de chuveiros automáticos para proteção contra incêndios são considerados o mais importante sistema de proteção contra incêndio. Em grandes cidades os próprios códigos de obras locais estabelecem a obrigatoriedade da utilização dos sistemas de sprinklers para determinadas classes de edifícios com características peculiares, grandes áreas construídas e alturas significativas, além da natureza da ocupação de cada um deles.

* Engenheiro Civil e Sanitarista, Professor de Instalações Hidráulicas Prediais aposentado pela Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba e Engenheiro projetista de instalações de combate a incêndios da THC Projetos de Engenharia, Campina Grande, PB . 

O Professor Carlos Fernandes acompanha nosso Blog e nos enviou, de forma colaborativa e espontânea, esse conteúdo a fim de contribuir e multiplicar esse conhecimento.

BIBLIOGRAFIA

  1. DANA, GorhamAutomatic Sprinkler Protection, Wiley, New York, 1919 (em https://archive.org/stream/automaticsprink02dana-goog#page/n84/mode/2up).
  2. JONES JR, A. MauriceFire Protection Systems, Delmar Cengage Learning, 2010 (em https://books.google.com.br/)
  3. N.F.P.A.– National Fire Protection Association – History of Fire Protection Engineering, Quincy, MA, NFPA, 2003 (em https://books.google.com.br/).
  4. PEPI, Jerome S.The Early History of Grinnell Corporation and the Fire Sprinkler Industry, Cranston, RI, 1996.
  5. Catálogos de fabricantes de chuveiros da WEB
eBook: Sprinklers: O guia essencial
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