Blog Skop

Coletor de calor é permitido por norma? O artigo definitivo sobre este dispositivo

No mercado de prevenção contra incêndio, é comum encontrarmos soluções “criativas”, e até muito bem intencionadas, para contornar desafios de instalação. Uma das mais persistentes é o uso do chamado coletor de calor (ou chapéu de calor).

É uma solução que vez por outra vem à tona quando o bico de sprinkler está posicionado fora dos limites de distância do teto, recomendados. Esse dispositivo promete acelerar o acionamento do bulbo, mas veremos que o efeito é o oposto.

Mas a pergunta que não quer calar entre os profissionais do segmento é: seu uso é permitido por norma? A resposta é curta e objetiva: Não.

Entenda agora a história, os fundamentos técnicos e normativos por trás dessa proibição. Boa leitura!

Base histórica, resumida, do coletor de calor: aviso da Comissão de Reguladora Nuclear dos EUA (2002)

Em 2002, a U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) publicou o Information Notice 2002-24 para alertar operadores industriais e nucleares sobre potenciais problemas associados ao uso de heat collectors (coletores de calor) instalados em sprinklers automáticos e detectores térmicos. O documento não impunha novos requisitos regulatórios, mas recomendava a avaliação crítica dessas soluções em sistemas existentes, pois após inspeções foram identificadas dúvidas quanto ao desempenho de dispositivos que tentam acelerar artificialmente a ativação térmica dos sprinklers.

Carta de recomendação da Comissão Reguladora Nuclear dos EUA (NRC) – 2002.

• Princípio de funcionamento do sprinkler

O funcionamento adequado de um sprinkler depende da dinâmica natural do incêndio. O calor convectivo ascende até o teto, formando o ceiling jet (jato térmico de teto), responsável por conduzir gases quentes horizontalmente até os sprinklers mais próximos do foco. Quando instalados corretamente junto ao teto, os sprinklers permanecem imersos na camada superior aquecida, garantindo tempo de resposta compatível com os ensaios de certificação e permitindo o desenvolvimento correto do padrão de descarga de água.

• O surgimento dos Coletores de Calor na Engenharia de Incêndio

A utilização de coletores de calor surgiu historicamente como tentativa de compensar instalações abaixo do teto, porém essa prática contraria os princípios físicos que governam a ativação térmica dos sistemas automáticos, como veremos mais à frente.

O documento da NRC nos informa que no final dos anos 1970 e início dos anos 1980, parte dos projetistas de sistemas de sprinklers e engenheiros de proteção contra incêndio passou a defender a instalação de sprinklers em níveis mais baixos que o teto, desde que fossem utilizados coletores de calor acima dos equipamentos para auxiliar sua ativação durante um incêndio. A justificativa técnica era que o calor da pluma poderia provocar evaporação precoce das gotas de água antes que elas penetrassem adequadamente no incêndio, além de que grandes distâncias entre o sprinkler e os materiais combustíveis poderiam dificultar a aplicação da densidade de água necessária ao controle do fogo. Assim, os coletores foram adotados como tentativa de aproximar os sprinklers da carga combustível localizada ao nível do piso.

Exemplos de Coletores de calor aplicados em casos reais.

Paralelamente, outros profissionais argumentavam que a elevada quantidade de interferências no teto (obstruções) — como bandejas de cabos, tubulações, dutos e conduítes — dificultava a instalação ideal dos sprinklers junto à cobertura.

Exemplos de sprinkler instalado com distância excessiva do teto.

Como alternativa, passaram a posicionar os equipamentos abaixo dessas obstruções, acreditando que essa configuração permitiria o desenvolvimento adequado do padrão de descarga, mesmo fora da posição tradicional de ativação, próxima ao teto.

• O que a NFPA falava sobre coletor de calor em 2002

A análise normativa realizada pela NRC demonstrou que a NFPA 13 nunca reconheceu formalmente o uso de heat collectors (coletores de calor) como alternativa válida ao posicionamento adequado dos sprinklers. Nas versões históricas da norma, dispositivos semelhantes eram classificados como baffles (defletores) ou shields (escudos), cuja função é proteger o sprinkler contra danos mecânicos ou evitar o fenômeno de cold soldering (“solda a frio” ou resfriamento prematuro por descarga de água). Esses componentes não têm a finalidade de acelerar a atuação térmica, muito pelo contrário, têm a função de proteger o sprinkler em níveis inferiores, da projeção de água provocada pela ativação de sprinklers em níveis superiores com consequente retardamento de ativação, reforçando o entendimento de que o desempenho do sistema, bem como a ativação do sprinkler, deve depender do comportamento natural da pluma térmica do incêndio.

• Por que o uso do coletor de calor pode comprometer a ativação térmica e a confiabilidade dos sistemas de proteção contra incêndio?

Ainda segundo o documento, ensaios experimentais e inspeções de campo analisados pela NRC indicaram que os coletores de calor podem produzir efeitos opostos aos pretendidos. Certos formatos geram dead air space (zona de ar estagnado) abaixo do dispositivo, aumentando o tempo de resposta ou impedindo a ativação quando o incêndio não ocorre diretamente sob o sprinkler. Também foram observadas instalações capazes de interferir no padrão de descarga de água, reduzindo a eficiência do controle do incêndio.

• A conclusão da carta do NRC (EUA)

Como conclusão, o aviso técnico destacou que sprinklers instalados afastados do teto e dependentes de coletores de calor apresentam desempenho não comprovado e podem comprometer a confiabilidade da proteção contra incêndio.

Outro estudo que comprova a ineficiência do coletor de calor

Há um estudo chines, o Analysis of the effectiveness of heat-collection plate (Análise da eficácia da placa de coleta de calor) que conclui resumidamente o seguinte:

• Há influência do coletor de calor no tempo de resposta do sprinkler;
• A coleta de calor pode ocorrer se o princípio de incêndio ocorrer exatamente sob o local de instalação do sprinkler com o dispositivo;
• A probabilidade de a origem do incêndio estar sob a placa coletora de calor é mínima, cerca de 2,4%;
• A eficácia da placa coletora de calor é baixa; não recomendamos seu uso generalizado na prática de engenharia, pois pode fazer com que o sistema de sprinklers automáticos perca eficácia.

Com base na primeira conclusão, onde identificou-se influência no tempo de resposta do sprinkler, é importante dizer que o sistema de proteção por sprinkler não é projetado para ativar o quanto antes possível, mas sim no tempo ideal, podendo haver impacto tanto no controle da evolução do incêndio (se a ativação do sprinkler for retardada) como também na sobrecarga no consumo de água, exaurindo a Reserva Técnica de Incêndio (RTI) em tempo menor do que o projetado (se o sprinkler abrir rápido demais e em quantidade maior que a calculada). Por isso existem diferentes tempos de respostas e aplicações distintas para cada um deles.

Leia também: Variações de bulbos nos sprinklers: temperaturas, tempos de resposta, exemplos de aplicação e curiosidades.

O que diz a ABNT NBR 10897?

Diferente do que muitos pensam, essa não é uma restrição recente. Desde a versão de 2007 da ABNT NBR 10897, o uso de coletores de calor em instalações de chuveiros automáticos não é admitido.

Por curiosidade, verificamos o que dizia a versão anterior (de 1990) da Norma NBR10897, sobre os coletores de Calor. Veja:

Norma ABNT NBR 10897:1990, sobre o coletor de calor.

Contudo, ao que tudo indica, o dispositivo foi desconsiderado nas versões posteriores da Norma 2007, 2014 e 2020.

Assim como as normas internacionais, a norma brasileira é clara ao estabelecer as distâncias máximas e mínimas entre o defletor e o teto, bem como os critérios para tratamento de obstruções. O coletor de calor tenta “simular” um teto onde ele não existe, mas essa simulação não possui eficiência comprovada em ensaios laboratoriais controlados, como já vimos anteriormente.

Vale lembrar também que esta “solução” aparecia em versões antigas de Literaturas Técnicas de referência para o setor de Proteção Contra Incêndio brasileiro.

Coletor de calor proibido no Brasil desde a ABNT NBR10897:2007.

Portanto, instalar esse acessório é colocar todo o projeto em uma condição de não conformidade normativa e reprovação em vistorias do Corpo de Bombeiros.

O que diz a referência internacional, NFPA 13?

Para reforçar a segurança global, a norma americana NFPA 13, referência mundial que baliza os maiores fabricantes e seguradoras do planeta, também não ampara o uso do coletor de calor. Veja o que ela diz já em seu Hand Book na versão de 2019:

Tradução Livre:

9.5.4.1.4* Os coletores de calor não devem ser usados ​​como meio para auxiliar a ativação de um sprinkler.

A.9.5.4.1.4 Devem ser seguidas as regras que descrevem a distância máxima permitida para sprinklers abaixo do forro. O conceito de colocar um pequeno “coletor de calor” acima de um sprinkler para auxiliar na ativação não é apropriado, nem está contemplado nesta norma. Há evidências de que objetos acima de um sprinkler podem atrasar sua ativação em incêndios que não estejam diretamente abaixo dele (mas ainda dentro de sua área de cobertura). Um dos objetivos da norma é resfriar o teto próximo aos elementos estruturais com a água pulverizada por um sprinkler próximo, o que não é alcançado por um sprinkler muito distante do teto, e um coletor de calor não ajudará nessa situação.

O que diz a FM Global?

A FM Global estabelece critérios que indiretamente tornam certas soluções inviáveis, como os coletores de calor. Analisando os pontos-chave dos Property Loss Prevention Data Sheets é possível perceber que, quando lidos em conjunto, deixam clara a posição técnica da FM. De certa forma, através dos critérios existentes no Data Sheet 2-0 (Installation Guidelines for Automatic Sprinklers) podemos abstrair conceitos gerais que colidem frontalmente com a instalação de coletores de calor. Tais como:

• sprinklers devem ser instalados livres de interferências/obstruções;
• não devem existir dispositivos que alterem a resposta térmica do sprinkler.

Percebemos que estes também são conceitos técnicos presentes em outras Normas de referência e com isso é possível atestar a consonância entre as mesmas.

Resumindo: por que o coletor de calor é um risco real?

A tentativa de “ajudar” o sprinkler com um coletor de calor traz perigos invisíveis:

Atraso no acionamento:

O sprinkler é projetado para “ler” a temperatura da camada de fumaça que se acumula no teto. Testes descritos na carta do NRC, detectaram que um coletor pode criar uma zona de ar estagnado que impede o calor de atingir o bulbo no tempo exato. Isso vale também para detectores de incêndio que atuam por princípio de detecção de temperatura.

Prejuízo ao padrão de descarga

No momento em que o sprinkler atua, o coletor de calor pode interferir fisicamente no jato de água, impedindo que o defletor distribua a água conforme o seu design original, inclusive impedindo que parte da água seja direcionada ao teto, como ocorre nos sprinklers do tipo spray, para resfriar tetos combustíveis e proteger partes estruturais.

Falsa sensação de segurança

O instalador acredita estar corrigindo um erro de altura de tubulação, quando na verdade está criando um ponto cego no sistema.

Comparativo técnico: mito X realidade

Então, qual é a solução técnica correta?

Se o sprinkler está fora dos limites de distância do teto, a solução nunca será um acessório não homologado. A análise técnica correta exige:

• Ajuste da tubulação: Reposicionar o ramal para que o bico respeite as distâncias normativas do teto e das obstruções;
• Uso de modelos específicos: Em casos de áreas com obstruções ou telhados específicos, consultar os critérios da NBR 10897, ou de outra Norma aplicada ao projeto, para tipos de construção obstruída.
• Aplicação de rebaixamento por forro ao nível do sprinkler

Dúvidas? Fale com a Skop!

A segurança contra incêndio não aceita “ajustes” que não tenham sido testados exaustivamente em laboratório. O coletor de calor é um dispositivo proibido que compromete a eficiência do sistema.

Ao projetar ou instalar, lembre-se: a qualidade da proteção está no cumprimento rigoroso das normas. Escolher sprinklers certificados e seguir as diretrizes da NBR 10897 é a única garantia de que o sistema funcionará quando cada segundo contar.

Ficou com dúvida sobre o posicionamento dos seus bicos? Fale com nossa engenharia agora!