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INSTALAÇÕES PREDIAIS II. Sistemas Prediais de Suprimento de Água Fria – Tipos de Sistemas, Componentes e Dimensionamento. Prof a Eloisa Freire. Tipos de Sistemas de Distribuição O sistema de distribuição pode ser: Direto, Indireto, Hidropneumático ou Misto. Simbologias:

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Presentation Transcript
slide1

INSTALAÇÕES PREDIAIS II

Sistemas Prediais de Suprimento de Água Fria –

Tipos de Sistemas, Componentes e Dimensionamento

Profa Eloisa Freire

slide6
Tipos de Sistemas de Distribuição

O sistema de distribuição pode ser:

  • Direto,
  • Indireto,
  • Hidropneumático
  • ou Misto.

Simbologias:

R – Rede

SD-S – Sistema Direto simples

SD-B – Sistema Direto com Booster

SI-G – Sistema Indireto por gravidade

SI-H – Sistema Indireto Hidropneumático

SM- Sistema Misto

RI – Reservatório Inferior

RS – Reservatório Superior

TP – Tanque de pressão

slide7

de Distribuição

(ascendente)

O principal inconveniente da distribuição direta no Brasil é a irregularidade no abastecimento público e a variação da pressão ao longo do dia provocando problemas no funcionamento de aparelhos como os chuveiros.

slide8

(descendente)

SEM BOMBEAMENTO

COM BOOSTER

COM BOMBEAMENTO

Neste caso existe a descontinuidade do abastecimento e a falta pressão suficiente é suprida com a colocação do booster.

Quando a pressão for suficiente, mas houver descontinuidade no abastecimento, há necessidade de se prever um reservatório superior e a alimentação do prédio será descendente

Quando a pressão for insuficiente para levar água ao reservatório superior, deve-se ter dois reservatórios: um inferior e outro superior. Do reservatório inferior a água é encaminhada ao superior através do uso de conjuntos moto bomba de recalque

slide9

Dispensa o uso de reservatório superior, mas segundo Creder ), sua instalação e manutenção é cara, sendo recomendada somente em casos especiais para aliviar o carregamento da estrutura, ou quando a sua instalação está limitada pelo código de obras.

sistema misto sm
Sistema misto - SM

O sistema de distribuição misto é aquele no qual existe distribuição direta e indireta ao mesmo tempo, como se pode perceber na Figura abaixo

Sistema de distribuição misto.

R

slide11
Vazão
  • Considera-se vazão hidráulica o volume de água a ser transportado que atravessa uma determinada seção (tubo, calha, etc) na unidade de tempo.
  • No sistema prático de unidades, a vazão é expressa em m3/ h, podendo ser expressa também em l/s.
  • A vazão também pode ser denominada de descarga hidráulica.
  • Em um projeto de instalações hidráulicas prediais, são dimensionadas vários tipos de vazões a saber: dos de utilização, do alimentador predial, do barrilete e colunas de distribuição, dos ramais e sub-ramais, do reservatório superior e da instalação hidropneumática, se houver.
slide12
Pressão

A pressão é o resultado de uma força aplicada a uma superfície que lhe ofereça oposição. Normalmente confundem pressão com força. A pressão leva em conta dois fatores, a força aplicada e a superfície na qual ela é aplicada.

Sendo

P = pressão

F = força

A = área

As medidas mais utilizadas em relação a pressão são:

  • kgf / cm2 ;
  • mca (metro de coluna d’água),
  • lb / pol2
  • N / m2 (Newton por metro quadrado) ou Pascal (Pa)

Podemos então afirmar que: 1kgf/cm2 = 10 mca = 98.100 Pa

P = F

A

slide13
Pressão em um Tubo

P = F

A

Sendo:

F = peso da água =  . V

V = volume do cilindro = A . h

Então substituindo temos

P =  . A . h =  . h = 1. h = h em mca

A

Obs: 1kgf/cm2 = 10mca = 100.000Pa

h

F

V

A

P

slide14

Pressão nas canalizações de um Prédio

  • Desta forma, em Hidráulica Predial a água contida em um tubo contém, peso, o qual exerce uma determinada pressão nas paredes desse tubo.
  • A pressão que a água exerce sobre uma superfície qualquer só depende da altura do nível as água até essa superfície. É o mesmo que dizer: a pressão não depende do volume de água contido no tubo.
  • Na maioria das vezes, no dimensionamento das tubulações em Hidráulica Predial, a pressão considerada é devida a ação exclusiva da gravidade.
  • Nos prédios, o que ocorre com a pressão exercida pela água nos diversos pontos das canalizações, só depende da altura do nível da água, desde um ponto qualquer da tubulação, até o nível água do reservatório.
slide15

Pressão nas canalizações de um Prédio

Nível da água no reservatório superior

Quanto maior for esta altura (h) maior será a pressão. Então podemos concluir que, nos andares mais baixos terão maior pressão comparados aos que estão situados mais próximos ao reservatório.

A

hD

B

3

Pressão no ponto D = Altura do nível da água no reservatório até o ponto D.

C

2

D

TÉRREO

perda de carga
Perda de Carga

Considera-se a perda de carga a resistência proporcionada ao líquido, neste caso a água, em seu trajeto. Devido a vários fatores que são partes constituintes do conduto (tubo, calha, etc) a água perderá parte da sua energia (pressão) inicial. Esses fatores determinantes para que a água possa vencer a resistência em seu trajeto são:

  • Rugosidade do conduto (tubo, calha, etc)
  • Viscosidade e densidade do líquido conduzido
  • Velocidade de escoamento
  • Grau de turbulência do fluxo
  • Comprimento da tubulação (distância percorrida)
  • Mudança de direção
  • Dimensão da tubulação (diâmetro) – é o único fator que contribui para diminuir a perda de carga
perda de carga1
Perda de Carga

A Perda de Carga é dividida em 2 partes

  • Perda de Carga Normal:é devida ao comprimento da tubulação. As tubulações de cobre e de plástico (PVC) normalmente com grande emprego nas instalações, oferecem grande vantagem em relação as tubulações de ferro galvanizado ou ferro fundido no aspecto de perda de carga (energia) no trajeto do líquido, para a mesma seção e distância linear.
  • Perda de Carga Localizada ou acidental:são as perdas que ocorrem nas mudanças de direção, como por exemplo nas conexões (joelhos, reduções, tês), ou quando a água passa por dispositivos de controle, tipo registro. Portanto, quanto maior for o número de conexões de um trecho de tubulação, maior será a perda de pressão ou perda de carga nesse trecho, diminuindo a pressão ao longo da tubulação
linha piezom trica perda de carga
Linha Piezométrica – Perda de Carga

A

∆h

B

hA

hB

tubulação

R

  • Com registro fechado (R), a água sobe na tubulação vertical até o nível do reservatório (A).
  • Abrindo o registro, a água entra em movimento e o nível da pressão cai do ponto A para B, esta diferença é o que denominamos de perda de carga (∆h).
  • Tubulação de menor diâmetro oferece maior resistência à vazão ocasionando maior perda de carga.
  • Tubulação de maior diâmetro oferece menor resistência à vazão ocasionando menor perda de carga.
  • A pressão hA é a pressão estática neste ponto, ou seja, quando a água está parada.
  • A pressão hB é a pressão dinâmica neste ponto, ou seja, a água está em movimento.
principais terminologias
Principais Terminologias
  • Água potável: água que atende ao padrão de potabilidade determinado pela Portaria no 36 do Ministério da Saúde;
  • Água fria: água à temperatura dada pelas condições do ambiente;
  • Ramal Predial ou ramal externo: é a tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento (distribuidor público) e a instalação predial caracterizada pelo medidor público (hidrômetro) ou limitador de consumo, o qual é considerado como parte integrante do ramal externo.
  • Alimentador predial ou Ramal interno: é a tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico;
  • Torneira de bóia: válvula com bóia destinada a interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descargas quando se atinge o nível operacional máximo previsto.
  • Reservatório inferior: reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinado a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória.
slide20
Principais Terminologias
  • Reservatório superior: reservatório ligado a tubulação de recalque, destinado a alimentar a rede predial de distribuição.
  • Instalação elevatória: conjunto de tubulação, equipamentos e dispositivos destinado a levar a água para o reservatório superior
  • Tubulação de Recalque: tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório superior (de distribuição)
  • Tubulação de Sucção: tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba.
  • Barrilete: conjunto de tubulações que se origina no reservatório superior e do qual se derivam as colunas de distribuição
  • Colunas de distribuição: tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais
  • Sub-ramais: tubulação que liga ramal à peça de utilização
  • Ramal: tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub- ramais
slide21
Principais Terminologias
  • Nível de transbordamento: nível do plano horizontal que passa pela borda do reservatório, aparelho sanitário ou outro componente. No caso de haver extravasor associado ao componente, o nível é aquele do plano horizontal que passa pelo nível inferior do extravasor;
  • Plástico sanitário: expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas e outros ambientes do gênero, fabricados em material plástico. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas;
  • Ponto de utilização da água: extremidade à jusante do sub-ramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida. Qualquer parte da instalação predial de água fria, a montante desta extremidade, deve preservar as características da água para o uso a que se destina;
  • Rede predial de distribuição: conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização;
slide22
Principais Terminologias
  • Refluxo de água: escoamento de água ou outros líquidos e substâncias, proveniente de qualquer outra fonte, que não a fonte de abastecimento prevista, para o interior da tubulação destinada a conduzir água desta fonte. Inclui-se, neste caso, a retrossifonagem, bem como outros tipos de refluxo como, por exemplo, aquele que se estabelece através do mecanismo de vasos comunicantes;
  • Aparelho sanitário: componente destinado ao uso da água ou ao recebimento de dejetos líquidos e sólidos. Inclui-se nessa definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias, lavadoras de roupa, lavadoras de prato, banheiras etc;
  • Diâmetro nominal (DN): número que serve para designar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aos diâmetros definidos nas normas específicas de cada produto;
  • Dispositivo de prevenção ao refluxo: componente, ou disposição construtiva, destinado a impedir o refluxo de água em uma instalação predial de água fria, ou desta para a fonte de abastecimento;
  • Duto: espaço fechado projetado para acomodar tubulações de água e componentes em geral, construídos de tal forma que o acesso ao seu interior possa ser tanto ao longo de seu comprimento como em pontos específicos. Inclui também o shaft que é normalmente entendido como um duto vertical;
slide23
Principais Terminologias
  • Fonte de abastecimento: sistema destinado a fornecer água para a instalação predial de água fria. Pode ser a rede pública da concessionária ou qualquer sistema particular de fornecimento de água. No caso da rede pública, considera-se que a fonte de abastecimento é a extremidade à jusante do ramal predial; ;
  • Metal sanitário: expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas e outros ambientes do gênero, fabricados em liga de cobre. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas, bicas de banheira;
  • Registro de fechamento: componente instalado na tubulação e destinado a interromper a passagem da água. Deve ser utilizado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente empregam-se registros de gaveta ou de esfera. Em ambos os casos, o registro deve apresentar seção de passagem da água com área igual à da seção interna da tubulação onde está instalado;
  • Registro de utilização: componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais;
principais terminologias1
Principais Terminologias
  • Retrossifonagem: refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou de qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, devido à sua pressão ser inferior à atmosférica;
  • Separação atmosférica: separação física (cujo meio é preenchido por ar) entre o ponto de utilização ou ponto de suprimento e o nível de transbordamento do reservatório, aparelho sanitário ou outro componente associado ao ponto de utilização;
  • Sub-ramal: tubulação que liga o ramal ao ponto de utilização;
  • Tubulação de extravasão ou extravasor: tubulação destinada a escoar o eventual excesso de água de reservatórios onde foi superado o nível de transbordamento, sendo popularmente denominado de ladrão;
  • Tubulação de limpeza: tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir sua limpeza e manutenção.
simbologias
Simbologias

Conforme NBR 5626

slide36

INSTALAÇÕES PREDIAIS II

Sistemas Prediais de Suprimento de Água Fria –

Dimensionamento

Profa Eloisa Freire

dimensionamento dos componentes do sistema predial de gua fria
Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predial de Água Fria

Estimativa das Vazões Diárias (Consumo Diário)

  • Para se estimar o consumo diário de água é necessário que se conheça a quantidade de pessoas (população) que ocupará a edificação.
  • Para o setor residencial, vários autores recomendam que se considere cada quarto social ocupado por 2 (duas) pessoas e cada quarto de serviço, por 1 (uma) pessoa.
  • Para efeitos didáticos, para prédios públicos ou comerciais, pode-se considerar as taxas de ocupação apresentadas na Tabela 1.1.
  • Conhecida a população do prédio, pode-se calcular o consumo diário de água do prédio. Para isso é necessário saber o consumo específico em função do tipo de prédio (consumo “per capita”). Caso o Código de Obra do Município não o forneça, pode-se utilizar os dados apresentados na Tabela 1.2.
slide38

Tabela – 1.2

Tabela – 1.1

capacidade dos reservat rios
Capacidade dos RESERVATÓRIOS
  • Segundo a NBR 5626/98 a reservação total, a ser acumulada nos reservatórios inferiores e superiores, não pode ser inferior ao consumo diário (Cd). Então recomenda-se a referida norma para os casos comuns a seguinte distribuição:

- reservatório inferior deve armazenar 3/5 do Cd (60%)

- reservatório superior deve armazenar 2/5 do Cd (40%)

É ainda necessário prever uma reserva nos reservatórios para combate a incêndio. Em muitos municípios = 20% do Cd

  • Entretanto, tendo em vista a intermitência do abastecimento da rede pública é de boa norma prever reservatórios para 2dias e meio, distribuídos da seguinte forma:

- reservatório inferior 1 dia e meio de Consumo Diário (Cd)

- reservatório superior 1 dia de Consumo Diário (Cd)

slide40

Dimensionar os reservatórios de um prédio multifamiliar de 6 pavimentos tipo, com 4 apartamentos por andar de: sala, cozinha, 2 quartos, área de serviço e 1 quarto de empregada.

  • Consumo diário “per capita” prédio de apartamentos - 200 l/dia
  • População do prédio
    • Por apartamento = (2 pessoas por quarto social) x 2 + 1 pessoa QE = 5
    • População Total do prédio = 5 x 4 x 6 = 120 pessoas
  • Consumo Diário (Cd)
    • 120 x 200 = 24.000 l
  • Reserva Técnica de Incêndio (20% do consumo diário)
    • 0,20 x 24.000 = 4.800 l
  • Volume Total de Reservação
    • 24.000 + 4.800 = 28.800 l
  • Dimensionamento dos Reservatórios - Segundo a NBR 5626
    • Reservatório Inferior - 3/5 Cd ou 60% Cd
      • 3/5 x 28.800 = 17.280 l = 17,28 m3
    • Reservatório Superior – 2/5 Cd ou 40% Cd
      • 2/5 x 28.800 = 11.520 l = 11,52 m3
slide41
Dimensionamento dos Reservatórios - Segundo ao Uso Corrente.
  • Volume total de Reservação
    • Consumo Diário (Cd) = 24000 l
    • Pelo Uso Corrente é utilizado: 2 dias e meio = 2,5 x Cd

2,5 x 24000 = 60.000 l

    • Reserva Técnica de Incêndio (20% do consumo diário)
      • 0,20 x 24.000 = 4.800 l
    • Volume Total de Reservação
      • 60.000 + 4.800 = 64.800 l
  • Reservatório Inferior - 3/5 Cd ou 60% de Cd
      • 0,60 x 64.800 = 38.880 l = 38,88 m3
  • Reservatório Superior – 2/5 Cd ou 40% de Cd
      • 0,40 x 64.800 = 25.920 l = 25,92 m3
dimensionamento do ramal predial e alimentador predial
Dimensionamento do Ramal Predial e Alimentador Predial
  • Mínimo de ¾”

A NB-92 prevê a vazão mínima para o ramal predial = ao consumo diário divido por 86400 (60x60x24h) e considerando a velocidade máxima de 1 m/s

slide44

Ligação a Rede Pública

  • Registro de derivação – fica junto ao distribuidor público
  • Registro de passeio ou de fecho – permite ao Serviço de águas da municipalidade efetuar o corte de água para o edifício. Para isso, há uma caixa de passeio, com tampa, que permite acesso ao registro de passeio por meio de chave de haste e cruzeta.
  • LIGAÇÃO
  • Rede Nova – após construção do prédio – ligação pode ser feita com a colocação de um T na própria rede, utilizando a máquina da Mueller Co.
  • A rede já existe antes da construção do prédio – e c/ o encanamento em carga - usando a máquina Mueller que fura, abre rosca e adapta o registro de derivação. Pode-se fazer a derivação até 21/2”.
  • A rede já existe antes da construção do prédio - Com encanamento em carga, porém sem nele abrir rosca para inserir o registro de derivação – utiliza-se, então, o colar de tomada, também chamado bridge ou colar de luneta. Este dispositivo permite fazer a colocação do registro de derivação também sem necessitar interromper o abastecimento de água na rede pública.. O colar de luneta é uma espécie de calha ou braçadeira com furo rosqueado para adaptação do registro de derivação.
dimensionamento da tubula o
Dimensionamento da tubulação
  • 10Passo–Dimensionamento dos SUB-RAMAIS

Através da tabela abaixo são obtido os diâmetros

mínimos dos sub-ramais

slide47

- sub-ramais

(VASO SANITÁRIO)

(VASO SANITÁRIO)

dimensionamento da tubula o1
Dimensionamento da tubulação
  • 2o Passo - Dimensionamento dos RAMAIS

Para se garantir a suficiência do abastecimento de água, deve-se determinar a vazão em cada trecho da tubulação corretamente.

Isso pode ser feito através de dois critérios:

  • pelo consumo máximo possível
  • pelo consumo máximo provável
slide50

CONSUMO MÁXIMO POSSÍVEL

CONSUMO MÁXIMO PROVÁVEL

dimensionamento dos ramais
Dimensionamento dos Ramais
  • Critério Consumo Máximo Possível
  • Este critério se basea na Hipótese que os diversos aparelhos servidos pelo ramal sejam utilizados simultaneamente.
  • O uso simultâneo ocorre em geral em instalações onde o regime de uso determina essa ocorrência, como por exemplo, em fábricas, escolas, quartéis, instalações esportivas etc. onde todas as peças podem estar em uso simultâneo em determinados horários. Macintyre recomenda que se utilize esse critério para casas em cuja cobertura exista apenas um ramal alimentando as peças dos banheiros, cozinha e área de serviço, pois é possível que, por exemplo, a descarga do vaso sanitário, a pia da cozinha e o tanque funcionem ao mesmo tempo.
  • O Dimensionamento é feito através do Método da Seção Equivalentes que consiste em expressar o diâmetro de cada trecho da tubulação em função da vazão equivalente obtida com diâmetro de 15 mm (1/2”). Tabela 1.4 apresentar esta correspondência.
slide53
Dimensionamento dos RamaisTabela 1.4Correspondência de tubos de diversos diâmetros com equivalente de 15 mm
slide54

J

I

H

G

F

E

D

C

B

A

CHUV CHUV CHUV VSCD VSCD VS CD PIA PIA PIA

Exercício 1.4. Dimensionar, através do critério do consumo máximo possível, os trechos do ramal de alimentação do banheiro feminino de uma escola conforme abaixo representado.

dimensionamento dos ramais1
Dimensionamento dos Ramais

Critério do consumo máximo provável

  • Este critério se baseia na hipótese de que o uso simultâneo dos aparelhos de um mesmo ramal é pouco provável e na probabilidade do uso simultâneo diminuir com o aumento do número de aparelhos. Este critério conduz a diâmetro menores do que o dimensionamento adotado pelo critério anterior.
  • Existem diferentes métodos que poderiam ser utilizados para a determinação dos diâmetros das tubulações através desse critério. O método recomendado pela NBR 5626:1998, e que atende ao critério do consumo máximo provável, é o Método da Soma dos Pesos.
dimensionamento dos ramais2
Dimensionamento dos Ramais

Critério do consumo máximo provável (cont.)

  • O Método da Soma dos Pesos é de fácil aplicação para o dimensionamento de ramais, colunas de alimentação e barrilete, é baseado na probabilidade de uso simultâneo dos aparelhos e peças.
  • O método da soma dos pesos consiste nas seguintes etapas:
    • 1º Verificar o peso relativo de cada aparelho sanitário conforme indicado na Tabela 1.5.
    • 2º Somar os pesos dos aparelhos alimentados em cada trecho de tubulação.
    • 3º Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da equação 1.1.

Q= 0,3 √ P

    • A vazão também pode ser obtida do ábaco mostrado na Figura 1.5.
    • 4º Determinar o diâmetro de cada trecho da tubulação através do ábaco mostrado na Figura 1.5.
slide57

ou 40

ou 0,5

ou 0,5

ou 1,0

slide59

Exercício 1.3. Dimensionar, através do critério do consumo máximo provável, o ramal de alimentação do banheiro da suite de um apartamento, coluna 1, sabendo-se que o prédio tem 14 pavimentos tipo, conforme abaixo representado.

CH

RP

LAV

BI

VSCD

COL 1

  • Verificar o peso de cada aparelho:
  • LAV - BI - VSCD - CH
  • 0,3 - 0,1 - 0,3 - 0,1
  • 2. Somar os pesos dos aparelhos alimentados pelo ramal
  •  P = 0,3 + 0,1 + 0,3 + 0,1 = 0,8
  • 3. Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da equação - Q= 0,3 √ P
  • Q = 0,3 √ 0,8 = 0,27 l/s
  • 4. A partir dos valores do somatório dos pesos ou da vazão determinar o diâmetro da tubulação através do ábaco mostrado na Figura 1.5 .
  • 0,8 ou 0,27 l/s ábaco 1.5 Diâmetro do Ramal – ¾” ou 20 mm
dimensionamento da coluna
Dimensionamento da Coluna
  • Procedimento de cálculo de Coluna após dimensionamento dos sub-ramais e ramais:
  • Coluna (1): Indica-se a coluna que está sendo dimensionada;
  • Coluna (2): Indica-se o trecho que está sendo dimensionado;
  • Coluna (3): Indica-se o peso de cada banheiro;
  • Coluna (4): É a soma acumulada dos pesos nos diversos trechos de baixo para cima;
  • Coluna (5): Em função do somatório dos pesos em cada trecho, determina-se a vazão correspondente de cada trecho através da equação:

Q = 0,3 √P ou do ábaco da Figura 1.5;

  • Coluna (6): Em função do somatório dos pesos em cada trecho ou da vazão, determina-se o diâmetro correspondente através do ábaco da Figura 1.5;
  • Coluna (7): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a velocidade correspondente através dos ábacos das Figuras 1.6 e 1.7;
  • Coluna (8): Indica-se o comprimento de cada trecho da tubulação (dado de projeto);
dimensionamento da coluna1
Dimensionamento da Coluna
  • Coluna (9): Indica-se o comprimento equivalente das conexões em cada trecho (obtido das Tabelas respectivas);
  • Coluna (10): É a soma das colunas 9 e 10;
  • Coluna (11): Obter a Pressão Disponível que corresponde a altura que parte do fundo do reservatório superior até a 1ª derivação (entrada do 1 ramal)
  • Coluna (12): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a perda de carga unitária correspondente através da equação 1.4 ou 1.5 ou dos ábacos das Figuras 1.6 e 1.7;
  • Coluna (13): É a multiplicação dos valores das colunas 10 e 12, ou seja, H = J x LT;
  • Coluna (14): A Pressão Final (dinâmica) é a pressão disponível (Pdisp) menos a perda de carga total (H)
  • Obs: a Pressão Disponível dos trechos posteriores será PFinal do trecho anterior + o pé direito
golpe de ariete
Golpe de Ariete
  • É um fenômeno que ocorre nas instalações hidráulica quando a água, ao descer com velocidade elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida, ficando os equipamentos da instalação sujeitos a golpes de grande intensidade (elevada pressão).
  • Se um líquido, ao passar por uma calha, tiver sua corrente bruscamente interrompida, seu nível subirá rapidamente, passando a escorrer pelos lados. Se tal fenômeno for observado dentro do tubo, o liquido, não tendo por onde sair, provocará um aumento de pressão contra as paredes do tubo, causando sérias conseqüências na instalação.
  • Nas instalações prediais, alguns tipos de válvulas de descarga e registro de fechamento rápido provocam o efeito do golpe de ariete, que tem como principal conseqüência, danos nos equipamentos da instalação = prejuízo.
golpe de ariete1
Golpe de Ariete

Já existem algumas válvulas de descarga que possuem dispositivos anti-golpe de ariete, os quais fazem com que o fechamento da válvula se torne mais suave.

perda de carga2
Perda de Carga

A Perda de Carga Total de cada trecho é obtida através da fórmula

Abaixo:

H = J X LT

Onde:

H = Perda de Carga Total (mca)

J = Perda de Carga Unitária maca /m – ou seja por metro de tubulação

LT = Comprimento Total da tubulação (também chamado

comprimento virtual – LVIRTUAL)

Sendo

LT = LVIRTUAL = Lequi + LR

Lequi. = comprimento equivalente (devido as conexões)

LR = comprimento real (medido em planta)

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Perda de Carga comprimento equivalente em metro de canalização – Aço Galvanizado

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Perda de Carga comprimento equivalente em metro de canalização – Aço Galvanizado

slide76

Dimensionamento da ColunaPressão dinâmica mínima nos pontos de utilização identificados em função do parelho sanitário e da peça de utilização. Obs: 5 kPa = 0,5 mca

slide78
Dimensionar, segundo a NBR 5626, os ramais e a coluna de alimentação de uma área de serviço, para um edifício multifamiliar com 2 pavimentos tipo, conforme e figura abaixo:

Obs:

As tubulações dos ramais e da coluna serão de PVC.

Dimensionar as tubulações dos ramais pelo método do consumo máximo provável (NBR 5626)

Fórmulas: Q = 0.3  P; Lvirtual = Leq + Lr; H = LT x J; PF = Pdisps – H

slide79

Procedimento de cálculo de Coluna após dimensionamento dos sub-ramais e ramais:

Coluna (1): Indica-se a coluna que está sendo dimensionada;

Coluna (2): Indica-se o trecho que está sendo dimensionado;

Coluna (3): Indica-se o peso de cada banheiro;

Coluna (4): É a soma acumulada dos pesos nos diversos trechos de baixo para cima;

Coluna (5): Em função do somatório dos pesos em cada trecho, determina-se a vazão correspondente de cada trecho através da equação Q = 0,3 P ou do ábaco da Figura 1.5;

Coluna (6): Em função do somatório dos pesos em cada trecho ou da vazão, determina-se o diâmetro correspondente através do ábaco da Figura 1.5;

Coluna (7): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a velocidade correspondente através dos ábacos das Figuras 1.6 e 1.7;

Coluna (8): Indica-se o comprimento de cada trecho da tubulação (dado de projeto);

Coluna (9): Indica-se o comprimento equivalente das conexões em cada trecho (obtido das Tabelas respectivas);

Coluna (10): É a soma das colunas 9 e 10;

Coluna (11): Obter a Pressão Disponível que corresponde a altura que parte do fundo do reservatório superior até a 1ª derivação (entrada do 1 ramal)

Coluna (12): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a perda de carga unitária correspondente através da equação 1.4 ou 1.5 ou dos ábacos das Figuras 1.6 e 1.7;

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Coluna (13): É a multiplicação dos valores das colunas 10 e 12, ou seja, H = J x LT;

Coluna (14): A Pressão Final (dinâmica) é a pressão disponível (Pdisp) menos a perda de carga total (H)

Obs: a Pressão Disponível dos trechos posteriores será PFinal do trecho anterior + o pé direito

Sub–ramaisT - MLR

¾” ¾”

Ramais T - MLR

P = 0,7 + 1,0

Q = 0,3  1,7 = 0,39 l/s

Comprimentos

Trechos AB

LR = 1+ 6+1,5 = 8,5

Lequiv = RG 25 mm = 0,3

2 J 90 25 mm = 2 x 1,5 = 3

1 TPD 25mm = 0,9

4,2

LT = 8,5 + 4,2 = 12,7

Trechos BC

LR = 2,8

Lequiv = 1 J 90 20 mm = 1,2

LT = 2,8 + 1,2 = 4

4 passo barrilete
4º Passo - Barrilete
  • Método de Hunter

- Fixamos a perda de carga em 8% = J = 0,08

- a Vazão Total no último pavimento – QB

QB = 0,3 P

sendo P = ao somatório dos pesos acumulados de todas as

colunas no último pavimento

Então entramos no ábaco de Fair-Whipple-Hsiao, determina-se o diâmetro do barrilete.

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Dimensionar um barrilete, segundo a NBR 5626, que alimenta as 4 colunas de distribuição, conforme desenho e quadro abaixo:
  • Qb = 0.3  P e J = 8%
  • P = (2 X 5,6) + (2X3,9) = 19
  • QB = 0,3 √19 = 1,31 l/s tubulação em PVC – ábaco 1.6 – 1 ½ ”
  • J = 0,08
ventila o na instala o hidr ulica
Ventilação na Instalação Hidráulica

Por que ventilar ?

Caso não haja ventilação, podem ocorrer dois problemas:

  • A primeira seria a possibilidade de contaminação devida ao fenômeno da RETROSSIFONAGEM (pressões negativas na rede, que causam a entrada (refluxo) de água com germes, através do sub-ramal do vaso sanitário, bidê ou banheira).

Pode ocorre quando se fecha o registro no início de uma coluna e se dá descarga a um ou mais vasos, a água, ao esvaziar o trecho superior da coluna, provoca uma rarefação (vácuo), de modo que, se não houver válvula adequada, a água poderá sair do vaso e seguir para a coluna de alimentação, onde se formou o vácuo

NBR – 92/80

Os aparelhos sanitários, bem como, sua instalações e canais internos, devem ser de tal forma que não provoquem retrossifonagem.

Nos casos de instalações que contenham válvulas de descarga, a coluna de distribuição deverá ser ventilada conforme última solução descrita a seguir

fen meno da retrossifonagem solu o
Fenômeno da Retrossifonagem - Solução

Solução:

- Instalar estes aparelhos em coluna, barrilete e reservatório independentes, previstos com a finalidade exclusiva de abastecê-los

-Instalar estes aparelhos em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que seu sub-ramal esteja protegido por dispositivo quebrador de vácuo

-Instalar estes aparelhos em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que a coluna logo abaixo do registro correspondente em sua parte superior seja dotada de tubulação de ventilação, executada com as seguintes características:

- ter diâmetro igual ou superior ao da coluna de onde deriva;

- ser ligada à coluna, a jusante (após) do registro de passagem (gaveta) que a serve

- ter sua extremidade livre acima do nível máximo admissível do reservatório superior

Obs: instrução da norma

ventila o na instala o hidr ulica1
Ventilação na Instalação Hidráulica

2. O outro problema, é que, nas tubulações, sempre ocorrem bolhas de ar, que normalmente acompanham o fluxo de água, causando a diminuição das vazões das tubulações. Se existir o tubo ventilador (suspiro), essas bolhas serão expulsas, melhorando o desempenho final das peças de utilização.

Também, em caso de esvaziamento da rede por falta de água, pode ocorrer acúmulo de ar e, quando voltar a mesma a encher, o ar fica “preso”, dificultando a passagem da água. Nesse caso, a ventilação permitirá a expulsão do ar acumulado

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5ºPasso - Dimensionamento da tubulação de Recalque e Sucção

O recalque é a tubulação que vai da bomba ao reservatório superior e a tubulação de sucção vai da válvula de pé no reservatório inferior até a bomba.

Segundo a NBR 5626 a capacidade horária mínima da bomba é de 15% do Consumo Diário, ou seja no máximo 6,66 h/24 horas de funcionamento da bomba.

1 h - 15% Cd

X - 100% Cd

X = 100 ÷ 15 = 6,66 h/24 h

Na prática adota-se para a capacidade horária da bomba 50% do Consumo Diário, o que obriga a bomba funcionar apenas durante 2 horas para recalcar o consumo diário.

1 h - 50% Cd

X - 100% Cd

X = 100 ÷ 50 = 2 h/24 h

Adota-se para a tulação de sucção um diâmetro imediatamente superior ao da tubulação de recalque.

D SUC > D RECAL

recalque e suc o
Recalque e Sucção

O dimensionamento das tubulações de recalque e sucção ficará sujeito a confirmação, após dimensionamento da bomba recalque

O diâmetro do EXTRAVASSOR é no mínimo 2 bitolas comerciais acima da tubulação de recalque

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Dimensionar as tubulações de recalque e sucção para um prédio multifamiliar de 06 pavimentos com 4 apartamentos por andar com 1 sala, 2 quartos, cozinha e dependência de empregada. Considerar vazão horária da bomba igual a 50% do consumo diário (ou seja 2 horas de funcionamento da bomba) e o consumo diário “per capita” de 200l/dia .

Uso Corrente

Cd 10 Exercício 24.000l

Vazão Bomba para 2 h - 24000 / 2 = 12.000 l/h = 12 m3 = 12.000 / 3600 = 3,33 l/s

Ábaco – dR = 1 ½” e dS = 2”

Pela NBR

Cd 10 Exercício 24.000l

Vazão Bomba para 6,66 h - 24.000 / 6,66 = 3.603,6 l/h = 3,61 m3 = 3.603,6 / 3600 = 1,0 l/s

Ábaco – dR = 1 ¼ ” e dS = 1 ½ ”

bomba recalque
Bomba Recalque

Potência da moto-bomba

P= Q.Hman

75.R

  • Onde:
  • P é a potência necessária para a moto-bomba (CV);
  • Q é a vazão de recalque (litros/s);
  • Hman é a altura manométrica dinâmica (m);
  • R é o rendimento da moto-bomba (adimensional) – 60%.
  • O rendimento da moto-bomba é dado pela equação.

R=Pa

Pm

Onde:

Pa é a potência aproveitável;

Pm é a potência nominal.

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Exercício

Especificar uma bomba recalque para um edifício residencial com os dados abaixo e conforme Fig.1.58.

Cd – 70.600 l

Vazão – Q = 35,3 m3/ h ou 9,84 l/s

Diâmetro recalque = 2 ½”

Diâmetro sucção = 3”

Tubulação de Aço Galvanizado

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ALTURA MANOMÉTRICA DE SUCÇÃO

  • Altura estática de sucção: HSUC = 2,3 mca (retirada da fig. 1.58)
  • Altura devida as perdas na SUCÇÃO
  • Comprimento Real do encanamento com diâmetro de 3”
  • LR = 2,4+ 1,6+ 1,2=5,2 m
  • b) Comprimento Equivalente (LEQ)
  • 01 válvula de pé com crivo de 3” - 20,00 m
  • 01 joelho de 900 de 3” - 2,82 m
  • 02 registro de gaveta (RG) de 3” – (2 x 0,50) = 1,0 m
  • 02 Tês de saída lateral de 3” – (2 x 4,99) = 9,98 m
  • 33,80 m
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c) Comprimento Total ( LT)

  • LT = LR + LEQ = 5,2 + 33,8 = 39 m
  • d) Perdas de Carga Unitária (J)
  • Ø = 3” e Q = 9,81 l/s  Ábaco fig. 1.8 J = 0,095 e V = 2,2 m/s
  • e) Altura manométrica devido as perdas (∆ HSUC)
  • ∆ HSUC = 39 x 0,095 = 3,71 mca
  • f) ALTURA MANOMÉTRICA DE SUCÇÃO
  • H SUCMAN = HSUC + ∆ HSUC = 2,3 + 3,71 = 6,01 mca
  • II) ALTURA MANOMÉTRICA DE RECALQUE
  • Altura Estática de Recalque: HREC = 43,60 mca
  • b) Comprimento Real da Tubulação de Recalque (LR)- Ø = 2 ½”
  • LR = 0,5+1,4+1,1+5,5+1,3+39,4+10,8+3,75+1,6+0,4 = 65,75 m
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c) Comprimento Equivalente (LEQ)

01 Registro de Gaveta (RG) 2 ½” - 0,4 m

01 Válvula de Retenção pesada 2 ½” - 8,1 m

01 Joelho de 45 2 ½ ” - 1,08 m

07 Joelho de 90 2 ½ “ – 7 x 2,35 = 16,45 m

01 Tê de 45 de saída lateral 2 ½ “ - 2,19

28,22

d) Comprimento Total (LT )

LT = LR + LEQ = 65,75 + 28,22 = 93,97m

e) Perda de Carga UNITÁRIA (J)

Ø = 2 ½ “ e Q= 9,81 l/s Ábaco Fig. 1.8  J = 0,24 e V = 3,0 m/s

f) Altura devida as perdas no Recalque (∆ HREC)

∆HREC = L x J = 93,97 x 0,24 = 22,55 mca

g) ALTURA MANOMÉTRICA NO RECALQUE (HRECMAN)

HRECMAN = HREC + ∆ HREC = 43,60 + 22,55= 66,15 mca

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III) ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (HMAN)

HMAN = HSUCMAN + HRECMAN = 6,01 + 66,15 = 72,16 mca

IV) ESCOLHA DA BOMBA

P= Q.Hman

75.R

Onde:

P = potência – CV

Q = 9,81 l/s

HMAN = 72, 16 mca

R = rendimento bomba = 50% = 0,5

P = 72,16 x 9,81

75 x 0,5

P = 18,88 ~ 20 cv

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Referências Bibliográficas

  • CREDER, Hélio – “Instalações Hidráulicas e Sanitárias”- Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. 5 Edição. Rio de Janeiro, 1999.
  • MACINTYRE, Joseph A. – “Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais ”- Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. 3 Edição. Rio de Janeiro, RJ, 2000.
  • LYRA, Paulo – “Sistemas Prediais” – Departamento de Hidráulica – Universidade São Paulo / USP – 2000.
  • ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Instalações Prediais de Água Fria. Rio de Janeiro, 1998. Publicada como NBR 5626.