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Exemplo completo de indústria

Exemplo completo de indústria. Engenheiro Plínio Tomaz. Previsão de consumo. Número de pessoas empregadas : 60 Área do piso interno = 3.000m 2 (Não vai para o esgoto público) Área do piso externo = 2.600m 2 Área do gramado e jardins = 5.000m 2 Número de dias de trabalho = 20 dias/mês

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Exemplo completo de indústria

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Presentation Transcript

  1. Exemplo completo de indústria Engenheiro Plínio Tomaz

  2. Previsão de consumo • Número de pessoas empregadas : 60 • Área do piso interno = 3.000m2 (Não vai para o esgoto público) • Área do piso externo = 2.600m2 • Área do gramado e jardins = 5.000m2 • Número de dias de trabalho = 20 dias/mês • Área do telhado em projeção= 3.000m2 • Precipitação média anual = 1.509mm

  3. Rega de gramados, pátio interno e externo • Taxa adotada = 2 L/m2 x dia ( 4mm golfe) Frequência = 2 vezes/semana Área total = 3.000m2+2.600m+ 5.000m2= 10.600m2 Volume mensal = 10.600m2 x 2 L/m2 x dia x 2 vezes/semana x 4 semanas/1000 = 170m3/mês

  4. Bacia Sanitária • Descarga em bacias sanitárias • Taxa adotada = 9 L/descarga(6,8 + perdas) Frequência = 5 vezes/dia Volume mensal = 60 func x 9 L/descarga/dia x 5 vezes x 20dias/1000= 54m3/mês • Anualmente = 648m3/ ano

  5. Resumo: água não potável • Descarga em bacias sanitárias 54 m3/mês • Rega de jardins e pisos 170 m3/mês • Total = 224m3/mês • Consumo anual: 224m3/mês x 12= 2.688m3/ano • Nota: vai para o esgoto público somente 54m3/mês (648m3/ano)

  6. Balanço Hídrico • Volume máximo que podemos aproveitar da água de chuva com o telhado existente. • Vaprov. Anual = 3.000m2 x (1.509mm/ano /1000) x 0,80= 3.622m3/ano • Consumo anual = 2.688m3/ano • Vaprov. anual ≥ Consumo anual • 3.622m3/ano > 2.688m3/ano OK

  7. Calhas e condutores: ABNT NBR 10.844/89

  8. Norma NBR 10.844/89considera a inclinação do telhado

  9. Norma NBR 10.844/89(área vertical:projeção =0)

  10. Área do telhado para um coletor vertical • Largura b=20m • Comprimento a= 15m • Altura do telhado h=1,5m (adotado) • Área A= ( a + h/2) b = (15+1,5/2) x 20= 315m2

  11. Área do telhado para toda a área • Largura b=100m • Comprimento a = 15m • Altura do telhado h=1,5m • Área ½ telhado =A = ( a + h/2) b = (15+1,5/2) x 100= 1.575m2 • Para telhado inteiro = 2 x 1.575m2=3.150m2

  12. Chuvas Intensas • Programa Pluvio2.1- Universidade Federal de Viçosa • www.ufv.br/dea/gprh/softwares.htm • I=intensidade da chuva (mm/h) • K. Tra • I = ------------------------ (mm/h) • (t+b) c • Tr= período de retorno ≥ 25anos • t= tempo de concentração = 5min

  13. Equação de chuva intensa da cidade de Mairiporã/ sp • Latitude: 23º 19´ 07”S Longitude: 46º 35´ 12”W • K=1096,165 a=0,136 b= 7,452 c=0,813 • 1096,165. Tr0,136 • I = ------------------------ (mm/h) • (t+7,452) 0,813 • Para Tr=25anos e t=tc=5min I= 219mm/h. • Adoto: I= 220mn/h

  14. Calha de beiral, Platibanda e Agua furtada

  15. Calha de concreto de platibandalargura=0,40m

  16. Vazão de pico no trecho da calha • Q= I . A/ 60 (NBR 10.844/89) • Sendo: • Q= vazão de pico na calha (L/min) • A= área do telhado (m2) • I= 220mm/h adotado • Q= 220mm/h x 315m2/60= 1155L/min=19,25 L/s

  17. Critério da ABNT para saída em aresta viva

  18. Condutor vertical minimo=75mmUsando critério da ABNT aresta viva • Entrando com: • Q= 1155 L/min= 19,25 L/s • L= pé-direito = 6,0m • Achamos • Altura do nível de água sobre o coletor: H=80mm • Diâmetro do coletor vertical • D=76mm=0,076m e • Adoto D=100mm • CONDUTOR VERTICAL D= 100mm

  19. Diâmetro do coletor verticalFrutuoso dantas, Pará • D= 116 . n (3/8) . Q (3/8) / to (5/8) • Sendo: • D= diâmetro interno do coletor vertical (mm) • n= coeficiente de rugosidade de Manning • Q= vazão de projeto no condutor vertical (L/s) • to= relação entre Se/S • Para garantir o escoamento anular, o condutor vertica, deve ser adotado com: ¼ ≤ to ≤ 1/3 to= 0,2915 (média) • Se= área da seção transversal da coroa circular (m2) • S= área da seção transversal do condutor vertical (m2)

  20. Diâmetro do coletor vertical • Exemplo com cálculo: • Q= 19,25 L/s n=0,012 to= 0,2915 • D= 116 . n (3/8) x Q (3/8) / to (5/8) • D= 116x 0,012 (0,375) x 19,25(0,375) / 0,2915(0,625) • D=145mm • Adoto D=150mm

  21. Vazão de pico na calha • Fórmula de Manning • Q= A.(1/n) . R (2/3) x S 0,5 • Q= vazão de pico (m3/s) • A= área da seção molhada (m2) • n= coeficiente de rugosidade de Manning • R= A/ P= raio hidráulico (m) • P= perímetro molhado (m) • S= declividade da calha (m/m) Mínimo:0,005m/m

  22. Vazão de pico na calha • Q= A.(1/n) . R (2/3) . S 0,5 • S=0,005m/m • n=0,015 (concreto) • Altura sobre o coletor vertical = 0,08m • B= Base da calha (m) • A= B . 0,08 P= B + 2x 0,08 R=A/P • Q= 0,01925m3/s Por tentativas: B= 0,36m • Adoto B=0,40m: comprimento mínimo Tabela adiante • Altura da calha = 0,08m + 0,10m= 0,18m. • Adoto 0,20m • Ficou: 0,40m x 0,20m

  23. Dimensão mínima da calha em função do comprimento do telhado Tabela 4.5

  24. CALHA DE PLATIBANDAnotar o coletor vertical e o buzinote Calha 400mm Buzinote 120mm 75mm 80mm Condutor Vertical 150mm

  25. Condutor horizontal • Q= I . A/ 60 (NBR 10.844/89) • Sendo: • Q= vazão de pico na calha (L/min) • A= 1.575m2 (meio telhado) • I= 220mm/h adotado • Q= 220mm/h x 1.575m2/60= 5.775 L/min • =96,25 L/s=0,09625m3/s

  26. Tabela da NBR 10.844/89 Condutor horizontal a 2/3 da secção

  27. Dimensionamento na altura máxima da lâmina de 2/3=0,67 (NBR 10.844/89)Valores de K´ para seção circular Metcalf&Eddy, 1981K´=0,246

  28. Diâmetro da tubulação • d/D= 0,67 ( Norma 10.844/89: 2/3=0,67) • Q= (K´ /n) D 8/3 . S ½ • D= [(Q.n) / (K´. S ½ ) ] 3/8 • Q=0,09625m3/s n=0,015 S=0,005m/m K´=0,246 • D= [( 0,09625 x 0,015) / (0,246x 0,005 ½ ) ] 3/8 • D=0,393m • Adoto D=0,40m

  29. Elementos da seção circularseção parcial e plena (p/velocidade)

  30. Velocidade na tubulação • Entramos com d/D= 0,67 na ordenada na Figura anterior para área molhada e achamos 0,70 na abscissa. • Amolhada/A total=0,70 • Atotal= PI . D2/4= 3,1416 x 0,402/4=0,126m2 • Amolhada= 0,126m2 x 0,70= 0,0882m2 • Q= A.V portanto V=Q/A= 0,09625m3/s / 0,0882m2= 1,09m/s >0,75m/s OK

  31. Diâmetro da tubulação • d/D= 0,67 ( Norma 10.844/89) (2/3) x D • Q= 2 x 0,09625= 0,1925m3/s • Q= (K´ /n) D 8/3 . S ½ • K´= (Q.n) / [D 8/3 . S ½] • D= [( Q.n) / (K´. S ½ ) ] 3/8 • Q=0,1925m3/s n=0,015 S=0,005m/m K´=0,246 • D= [( 0,1925 x 0,015) / (0,246x 0,005 ½ ) ] 3/8 • D=0,51m • Adoto D=0,60m

  32. Dimensionamento do condutor horizontal • D=0,40m para metade do telhado • D=0,40m para outra metade • D=0,60m para todo o telhado

  33. Calhas e condutores: ABNT NBR 10.844/89

  34. Observações sobre calhas e condutores • São para vazão de pico • No dimensionamento para aproveitamento de água de chuva usamos a projeção horizontal e não a área inclinada. • Ilha de Calor (cidade >100.000hab) usar Tr≥25anos.

  35. Reservatório de auto-limpeza • First flush adotado: 2mm (NBR 15.527/07) • 2mm = 2 Litros/m2 • Área do telhado em projeção = 3.000m2 • Volume = 2 L/m2 x 3.000m2= 6.000 L= 6m3

  36. Dissipador de energia: desnível de 4,50m 600mm Escada hidráulica Desnível 4500mm Altura da parede lateral Caixa de first flush 600mm

  37. Escolha do dissipador de energia • Dissipador de energia Tipo VI do USBR (adotado) • Escada Hidráulica (usando skimming flow)

  38. Escada hidráulica com escoamento tipo Skimming flow

  39. Escada hidráulica com Chanson, 2002h= altura (espelho) L= l (ele minúsculo)= patamar=b (m)dc= altura crítica (m)

  40. Escada hidráulica • Q= 0,1925m3/s Desnível 4,5m • Largura da escada adotada B= 0,70m • Altura crítica dc • dc= [(Q2/(g.B2)] (1/3) • dc= [( 0,19252/(9,81x 0,72)] (1/3) • dc= 0,20m • Escolha da altura 1 < dc/h < 3,2 • h está entre 0,20m e 0,2/3,2= 0,063m • Adoto h=0,15m • Desnível/ 0,15m= 4,5/0,15= 30 degraus • Largura do patamar do degrau=b=0,40m

  41. Escada hidráulica • Chanson, 2002 Skimming flow SK1 • Condições: • h/b < 0,3 a 0,5 • e • dc/h > 1,2 -0,325 x h/b • Verificações: • Primeira verificação • h/b= 0,15/ 0,40= 0,38 < 0,5 Portanto, OK • Segunda verificação • A= dc/h =0,20/ 0,15= 1,33 • B= 1,2 – 0,325 x h/b= 1,2 – 0,325 x 0,15/0,40=1,08 • Como A>B então OK

  42. Escada hidráulica Ângulo de inclinação da escada Tanθ = h/b =0,15/0,40= 0,375 θ=20,55º Número de Froude F= (Q/B)/ (g . sen(θ ) . h3) 0,5= F= (0,1925/0,70)/ (9,81 x sen(20,55º) x 0,153) 0,5= 2,6 Altura da água d1 d1= 0,4 . h . F 0,6= 0,4 x 0,15 x 2,6 0,6= 0,11m Velocidade na ponta dos degraus V= Q/A = Q/ (B . d1)= 0,1925/ (0,7 x 0,11)= 2,5m/s <4m/s OK Altura da parede da escada hidráulica Fb= (K . d1) 0,5 K varia de 0,87 a 1,4 para 0,5m3/s a 85m3/s Adoto K=0,87 Fb= (0,87 x 0,11) 0,5= 0,31m H1= d1 + Fb= 0,11 + 0,31 = 0.42m (altura da parede da escada hidráulica)

  43. Escada hidráulica • Dissipação de energia (Ghare et al, 2002 in Khatsuria, 2005 • ∆H/ Hmax= -0,0209 LN (dc/h)+ 0,9055 • ∆H/ Hmax= -0,0209 LN (0,173/0,15)+ 0,9055=0,91 • Perda de energia de 91% OK • Bacia de dissipação de fundo plano Tipo do USBR • y1= d1 • F1= V/(g . y1) 0,5= • F1= 2,5/(9,81 x 0,11) 0,5= 2,4 > 1,7 Precisa dissipador de fundo plano.

  44. Escada hidráulica • Dissipador de energia BasinTipo I do USBR • y1=0,11m • y2/y1 = 0,5 . [(1 + 8. F12) 0,5 -1] • y2/y1 = 0,5 . [(1 + 8. 2,42) 0,5 -1] • y2/y1= 2,93 • y2= 2,93 x y1= 2,93 x 0,11=0,32m • Altura da parede lateral no Basin Tipo I= 0,32+0,31= 0,63m • Subramanya, 2009 cita a equação de Elevatorski para o cálculo de L sem usar o gráfico de Peterka. • L= 6,9 . (y2 – y1) • L= 6,9 x (y2-y1)= 6,9 (0,32-0,11) = 1,45m

  45. Escada hidráulica+ dissipador de fundo plano “Tipo I” do Peterka (USBR) Escada Hidráulica Dissipador de fundo plano Tipo I 0,40m 0,40m 0,15m 1,45m

  46. Dimensões da caixa de auto-limpeza(ESVAZIA EM 10 min) D=0,60m 2,00m 1,00m 0,10m 3,00m

  47. Diâmetro do orifício • Orifício • Q= Ao x Cd x (2.g .h)0,5 • Q= vazão que passa no orifício (m3/s) • Cd= coeficiente de descarga = 0,62 • Ao= área da seção transversal do orifício (m2) • g= aceleração da gravidade = 9,81m/s2 • H= altura do nível médio da água desde o meio da seção do orifício (m)

  48. Orifício cálculos • Altura h= 1,00m/2= 0,50m (cuidado !!!) • g=9,81m/s2 • Cd=0,62 • Q= Volume/ (10min x 60s) =6m3/600s=0,01m3 /s • Q= Ao x Cd x (2.g .h)0,5 • 0,01= Ao x 0,62 x (2x9,81 x0,50)0,5 • Ao= 0,0052m2 Ao= π x D2/4 • D=0,08m Adoto D=0,10m (4”)

  49. Dimensionamento da reservatório • Há 5 métodos básicos + bom senso: tudo junto • 1-Método de Rippl(Método Determinístico) • 2- Método Gould Gamma (Método Estocástico) • 3- Método da Análise da simulação • 4- Dias contínuos sem chuva • 5- Custos (payback), Confiabilidade no suprimento

  50. Dimensionamento de reservatórios • Métodos Determinístico: Rippl • Método Estocástico: Gould-Gamma (falhas;riscos)

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