A caracterização de uma simulação no FDS é realizada atribuindo-se valores para as propriedades térmicas dos objetos e superfícies que compõem o modelo. Os elementos desprovidos de parâmetros termoquímicos são tratados como inertes pelo software. É possível modificar as condições do meio, tais como gravidade, pressão atmosférica, temperatura. Contudo, diferentemente dos objetos, a não atribuição de valores normalmente condiciona o software a utilizar valores padronizados e fisicamente aceitáveis para a maior parte dos casos.
A caracterização das condições de contorno envolve: (a) a descrição das fases do incêndio: ignição, crescimento, desenvolvimento e extinção; (b) o comportamento das chamas e de seus subprodutos e (c) a iteração desses com as variáveis ambientais e com os sistemas de proteção. Trata-se de um ponto crítico na simulação de incêndio, dada a quantidade de variáveis envolvidas. É preciso, portanto, selecionar um conjunto reduzido e manipulável de variáveis, dentre as possibilidades existentes. A ISO 16733 (ISO, 2006) recomenda que a metodologia empregada na seleção das condições de contorno seja adaptada aos objetivos do projeto de segurança contra incêndio: evacuação dos ocupantes, preservação do patrimônio ou preservação da construção.
Prasad et al. (2009) expõem a dificuldade em simular adequadamente a decomposição dos materiais em subprodutos gasosos, líquidos e sólidos durante o processo de combustão. Segundo os autores, essa dificuldade surge em função da pouca compreensão a respeito dos fenômenos físicos que ocorrem durante a decomposição, bem como da caracterização insipiente das propriedades fundamentais que controlam o processo de combustão.
A fiel reprodução de um incêndio exige que sejam atribuídas propriedades complementares, tais como: tempo de queima e fração do material transformada em fumaça. Mcgrattan; Hostikka e Floyd (2007) afirmam que a transferência de calor e de massa através da superfície do material é normalmente baseada em experimentos empíricos, entretanto, é possível manipular essa variável quando se realizam cálculos no modo DNS. É possível potencializar o estudo do comportamento da fumaça inserindo, no arquivo de entrada de dados, um material
que reage com a chama. Os trabalhos que utilizam o FDS na simulação de incêndio em edificações costumam empregar o ‘poliuretano padrão’ do programa para tal finalidade. Alves (2010, p. 206), por exemplo, defende a escolha desse material por considerá-lo representativo dos elementos frequentemente encontrados em escritórios. Apesar de também embasar a escolha desse material por sua capacidade de emitir bastante fumaça ao ser queimado, o autor não cita o valor atribuído à variável que determina a fração do composto transformada em fumaça15. Quanto à localização do queimador, o autor sugere o centro da sala, pois tal posição permite a observação da movimentação da fumaça em ambos os lados do pavimento.
A potência de incêndio é uma grandeza de relevante importância em uma simulação, responsável pelo aquecimento dos gases, dos objetos e das superfícies presentes. Logo, sua correta descriminação no arquivo de entrada de dados é decisiva na representatividade dos resultados obtidos. O FDS calcula a taxa de liberação de energia [HRR, na abreviação em inglês], por meio do produto das variáveis HRRPUA16 e a área da superfície queimante.
A IT 15-5/ 2011 (CBPMESP, 2011, p. 370) recomenda que no cálculo de dimensionamento dos sistemas de controle de fumaça em edificações térreas e sem proteção por chuveiros automáticos seja adotada a taxa de liberação de calor de 350 kW/m² em ocupações educacionais. Contudo, observou-se que o valor dessa variável variou significativamente dentre os autores pesquisados que trabalham com simulação de incêndio. Encontra-se o HRRPUA variando de 250 kW/m² (FAKURY; CALDAS e BRANCO, 2011) até 1000 kW/m² (ALVES, 2011). Ruschel (2011) arbitrou a HRRPUA em 5000 kW/m² na reconstituição de um incêndio ocorrido em um shopping center em Porto Alegre/RS. Contudo, de acordo com a autora, o valor da taxa de liberação de calor foi propositalmente majorado na ordem de 10² para que fosse acelerado o processo na simulação. Segundo Ruschel (2011): “(...) dada essa estratégia, as simulações de 2 min equivalem a aproximadamente 3:20h (sic) de incêndio real” (RUSCHEL, 2011, p. 79). Por sua vez, Cunha e Martinelli Jr. (In:
15No FDS, essa propriedade é determinada pelo parâmetro “SOOT_YIELD”. 16 HRRPUA é a abreviatura de ‘Heat Release Rate Per Unit Area’.
SEITO [coord.] et al., 2008) sugerem uma taxa de liberação de calor entre 60 e 500 kW/m² para a definição de projetos de sistema de controle e fumaça.
A posição inicial da chama dentro do ambiente é uma variável determinante na elaboração da simulação. Ao estabelecer procedimentos para a análise de incêndios, Pannoni e Silva (In: Ibid., 2008) afirmam que o número dos possíveis cenários de incêndio pode se tornar muito grande, mesmo em uma edificação simples. Contudo, é desnecessário conhecer todos eles, sendo o mais usual identificar pelo menos mais de um cenário crítico para uma avaliação detalhada. No caso de compartimentos isolados de pequena dimensão, o autor sugere identificar o cenário que representa claramente o pior caso.
Ainda sobre a caracterização das condições de contorno, é oportuno registrar a frequente omissão dentre os autores pesquisados em descrever as propriedades térmicas dos materiais empregados em suas simulações. A ausência de tais informações leva o leitor a pensar sobre duas hipóteses: (1) os autores caracterizam corretamente os materiais participantes da simulação, porém consideram irrelevante transcrever minuciosamente suas propriedades térmicas, ou (2) eles desconhecem a importância de caracterizar rigorosamente os elementos e as reações participantes do incêndio e adotam, involuntariamente, os padrões sugeridos pelo software.
A primeira suposição é admissível para fenômenos físicos simples, cujas variáveis são amplamente conhecidas. Seguramente esse não é o caso dos fenômenos físico-químicos envolvidos em um incêndio. Incorrer na segunda significa dizer que os autores conduziram suas simulações a partir de elementos e reações mal caracterizadas termicamente. Essa dedução é corroborada por um estudo conduzido por pesquisadores do NIST (PRASAD et al., 2009), que trata das dificuldades em simular a decomposição de elementos sólidos durante o processo de combustão.