Aula 05- IHS

Prévia do material em texto

INSTALAÇÕES DE ÁGUA 
FRIA 
Dimensionamento do sistema de distribuição 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
HIDRÔMETRO 
 Com relação aos hidrômetros, as vazões máximas são mostradas na 
tabela: 
 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
Qmáx (m
3/h) 
Diâmetro Nominal DN 
(mm) 
1,5 15 e 20 
3 15 e 20 
5 20 
7 25 
10 25 
20 40 
30 50 
SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO 
 A distribuição de água para um prédio, partindo de um reservatório 
superior de acumulação, é feita por meio de um sistema de tubulações 
que compreendem: 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
Tubulações 
após 
reservatório 
superior 
Barrilete de 
distribuição 
Colunas de 
alimentação 
Ramais 
Sub-Ramais 
SUB-RAMAIS 
 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 São tubulações que ligam os ramais às peças de utilização ou aos 
aparelhos sanitários, ou ainda, pode ser definido como um trecho que 
alimenta um único ponto de utilização. 
 
 
201 
301 
401 
SUB-RAMAIS 
 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Os sub-ramais são dimensionados pela tabela a seguir: 
 
Peças de Utilização 
Diâmetro Nominal 
DN (diâmetro nominal) 
(mm) 
(referência) 
(Pol) 
Aquecedor de baixa pressão 20 ¾ 
Aquecedor de alta pressão 15 ½ 
Bacia sanitária com caixa de descarga 15 ½ 
Bacia sanitária com caixa de descarga de DN 20 mm (3/4) 32 1 ¼ 
Bacia sanitária com caixa de descarga de DN 25 mm (1) 32 1 ¼ 
Bacia sanitária com válvula de descarga de DN 32 mm (1 ¼ ) 40 1 ½ 
Bacia sanitária com válvula de descarga de DN 38 mm (1 ½ ) 40 1 ½ 
Banheira 15-20 ½ - ¾ 
Bidê, Filtro de pressão, lavatório, bebedouro, mictório de 
descarga contínua por metro ou por aparelho 
15 ½ 
Chuveiro, máquina de lavar pratos e de lavar roupas, mictório 
autoaspirante, pia de cozinha, tanque de lavar roupa 
20 ¾ 
SUB-RAMAIS 
 
 
 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Em geral, os fabricantes dos aparelhos fornecem em seus catálogos os 
diâmetros que recomendam para os sub-ramais. 
 Essas informações são importantes, principalmente no caso de 
equipamentos especiais como os de cozinhas, lavanderias, laboratórios, 
instalações hospitalares e industriais. 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 São tubulações derivadas da coluna de alimentação e que servem a 
conjuntos de aparelhos. 
Podem ser: 
Ramais 
Ramal de 
Alimentação 
(RA) 
Trecho entre a coluna de distribuição 
e à montante do hidrômetro 
Ramal de 
distribuição 
principal (RDP) 
Trecho a jusante do hidrômetro sem 
ramificação 
Ramal de 
distribuição 
secundário 
(RDS) 
Trecho que alimenta dois ou mais 
pontos de utilização e sub-ramal 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Para o dimensionamento são feitas duas suposições: 
 
Ramais de 
alimentação 
Admitir que há consumo simultâneo de 
todos os aparelhos (Máximo consumo 
Possível) 
Considerar o consumo simultâneo 
máximo provável dos aparelhos 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo POSSÍVEL: 
 Admite-se que os diversos aparelhos pelo ramal sejam utilizados 
simultaneamente, de modo que a descarga total no início do ramal será a 
soma da descargas em cada um dos sub-ramais. 
 Essa hipótese ocorre em instalações cm horários rigorosos para utilização 
de água, principalmente de chuveiros e lavatórios, como fábricas, 
colégios, faculdades e quartéis. 
 Para fácil escolha do diâmetro, toma-se como base ou unidade o tubo de 
15 mm (1/2”) de tal modo que a seção do ramal em cada trecho seja 
equivalente, sob o ponto-de-vista de escoamento hidráulico, à soma das 
seções dos sub-ramais por ele alimentados. 
 Máximo consumo possível: 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
Diâmetro do encanamento N° de encanamentos de 15 mm 
(½”) com a mesma capacidade 
mm Polegadas 
15 ½ 1 
20 ¾ 2,9 
25 1 6,2 
32 1 ¼ 10,9 
40 1 ½ 17,4 
50 2 37,8 
60 2 ½ 65,5 
75 3 110,5 
100 4 189,0 
150 6 527,0 
200 8 1.200,0 
 
 Dimensionar um ramal alimentando 5 chuveiros e cinco lavatórios 
de um colégio interno: 
 Para colégios usa-se o critério do máximo consumo possível. 
 Pela tabela de sub-ramais, encontramos ½” para diâmetro dos sub-
ramais dos lavatórios e ¾” para diâmetro dos sub-ramais dos 
chuveiros. 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Portanto, o diâmetro do ramal será de 40 mm. 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 
3/4 3/4 3/4 3/4 3/4 
Ramal 
5 chuveiros 
5 lavatórios 
1 
2,9 
1 
1 1 1 1 
2,9 2,9 2,9 2,9 
19,5 16,6 13,7 10,8 7,9 5 4 3 2 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
 Baseia-se no fato de ser pouco provável o funcionamento simultâneo dos 
aparelhos de um mesmo ramal e na probabilidade de o funcionamento 
simultâneo diminuir com o aumento do número de aparelhos. 
 Com base no cálculo das probabilidades e em observações realizadas em 
grande número de instalações em perfeito funcionamento, pode-se 
estabelecer um fator de utilização para o ramal, pelo qual multiplicando-
se o valor do consumo máximo possível, se possa obter o consumo 
máximo provável dos aparelhos funcionando simultaneamente. 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
 Evidentemente, a seção hidráulica do ramal será inferior à soma dos 
correspondentes aos sub-ramais. 
 A dificuldade reside na falta de informações seguras sobre a máxima 
provável utilização dos aparelhos para certos tipos de prédios. 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
1º) Atribuem-se pesos às várias peças de utilização para definir suas 
demandas. 
 
Aparelhos sanitários e peças de utilização 
Vazão de 
projeto (L/s) 
Peso P 
Bacia sanitária com caixa de descarga 0,15 0,3 
Bacia sanitária com válvula de descarga 1,70 40,0 
Banheira (misturador – água fria) 0,30 1,0 
Bebedouro com registro de pressão 0,10 0,1 
Bidê (misturador – água fria) 0,10 0,1 
Chuveiro (misturador – água fria) 0,20 0,5 
Lavatório (torneira ou misturador) 0,15 0,5 
Chuveiro elétrico 0,10 0,1 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
1°) Atribuem-se pesos às várias peças de utilização para definir suas 
demandas. 
 
Aparelhos sanitários e peças de utilização 
Vazão de 
projeto (L/s) 
Peso P 
Máquina de lavar roupas ou pratos 0,30 1,0 
Mictório cerâmico com válvula de descarga 0,50 2,8 
Mictório de descarga descontínua tipo calha (por metro) 0,15 0,3 
Pia / Torneira ou misturador (água fria) 0,25 0,7 
Pia / Torneira elérica 0,10 0,1 
Tanque de lavar – Torneira 0,25 0,7 
Torneira de jardim ou lavagem em geral 0,20 0,4 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
2°) Somam-se os pesos das diversas peças de utilização. 
 
 
3°) Calcula-se a raiz quadrada da soma dos pesos. 
 
 
4º) Multiplica-se o resultado anterior por um coeficiente de descarga C, 
sendo C = 0,30 s-1, para se ter a descarga em L/s. 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
OBS: 
 O peso é função apenas da demanda; 
 Nunca se somam vazões, apenas pesos. Depois se calculam as vazões; 
 Os aparelhos sanitários, bem como suas instalações e canais internos, não 
podem provocar retrossifonagem (refluxo de águas servidas, poluídas ou 
contaminadas, para o sistema de consumo, devido a pressões negativas). 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
 Se, entretanto, houver aparelhos que possam provocar retrossifonagem, 
pode-se adotar uma das seguintes soluções: 
a) Instalar esses aparelhos em coluna, barrilete e reservatório independentes, 
exclusivamente para abastecê-los; 
b) Instalar os referidos aparelhos em coluna, barrilete e reservatório comuns a 
outros aparelhos ou peças, desde que seu sub-ramalesteja protegido por 
dispositivo quebrador de vácuo; 
c) Instalar os referidos 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. 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL: 
 Os fabricantes de válvulas de descarga modernas cujo êmbolo fecha 
tanto a favor quanto contra o fluxo da água afirmam não haver qualquer 
risco de retrossifonagem com o emprego das mesmas, o que, se for 
comprovado, dispensa qualquer das providências anteriores. 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL (Algoritmo): 
1º) Marca-se o número de cada coluna d’água; 
2º) Indicam-se os trechos compreendidos entre cada dois ramais, a partir da 
primeira derivação, que é a do barrilete; 
3º) Somam-se os pesos; 
4º) Calculam-se os pesos acumulados, contados de baixo para cima; 
5º) Calculam-se as vazões correspondentes aos pesos acumulados, usando a 
fórmula: 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL (Algoritmo): 
6º) Com os valores das vazões, recorre-se ao ábaco de Fair-Whipple-Hsiao 
para a escolha dos diâmetros e verificação das perdas de carga unitárias 
(Ju); para isso, procura-se manter as velocidades abaixo dos limites da tabela 
da norma. 
 
 
RAMAIS 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 Máximo consumo PROVÁVEL (Algoritmo): 
Considerações: 
 A cada pavimento, de cima para baixo, a pressão aumenta devido à 
maior altura de queda da água. 
 O bom funcionamento das peças de utilização aconselha pressão de 
serviço máxima de 40 mca (40 kPa). 
 Deve-se partir do seguinte princípio: manter a velocidade em torno de 2,0 
a 3,0 m/s e, nessa faixa, dimensionar a tubulação. Define-se: 
 Pressão Dinâmica (de serviço): Pressão no ponto considerado. 
 Pressão Estática: Desnível da água no reservatório superior em relação à 
cota onde se acha a peça considerada. 
 
 
 
 
 Consideremos a coluna em ferro galvanizado, correspondente à 
um prédio de 12 pavimentos, com 12 vasos providos de válvulas de 
descarga e dimensione-o de acordo com a NBR 5626:1998. 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
 
1º) Peso dos aparelhos: 
Como são 12 vasos sanitários com válvula de descarga, cada qual 
com peso P = 40, temos P = 40x12 = 480 
 
2º) Escolha do diâmetro e cálculo da velocidade: 
Se usarmos um tubo de 2 ½”, a velocidade será 2,2 m/s: 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
Qbc = 0,30 𝑃 Qbc = 0,30 480 Qbc = 6,57 L/s 
Q = A . v 0,00655 = (p.0,62/4).v VBC = 2,2 m/s
 
 
3º) Cálculo da perda de carga unitária: 
 
 
 
4º) Comprimento equivalente: 
Lbc = 15,00 m 
5º) Perda de carga total: 
0,20 x 15 = 3,00 m 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
Q = 27,113 . J0,632 . D2,596 0,00657 = 27,113 . J0,632 . 0,0602,596 
Ju = 0,20 m/m
 
 
6º) Pressão disponível no ponto C: 
3,80 – 3,00 = 0,80 mca. 
OBS: A pressão neste caso está muito baixa e insuficiente, pois é 
preciso uma pressão de 2mca para a válvula do ponto C. Deve-se 
portanto aumentar o diâmetro para 75mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
 
Para o diâmetro de 75 mm o comprimento equivalente será de 
22,30m. 
Assim: 
 
 
Logo Jbc = 0,045 m/m x 22,30 m = 1,00 m 
A pressão disponível para funcionar a válvula será 3,80 m – 1,00 m = 
2,80 m. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
Q = 27,113 . J0,632 . D2,596 0,00655 = 27,113 . J0,632 . 0,0752,596 Ju = 0,045 m/m
 
OK! 
 
Exercício: Terminar de calcular o restante da tubulação do exemplo 
anterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
 
Dimensionar segundo a NBR 5626 uma coluna de alimentação de um 
banheiro completo com caixa de descarga para um edifício de 
apartamentos com 12 pavimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
MÁXIMO CONSUMO PROVÁVEL 
Prof. Arthuro Munay Dantas da Silveira 
EXEMPLO 
co
lu
n
a 
trecho 
Pesos Vazão Diâmetro Veloc. Comprimentos Pressão 
Disponível 
Perda de Carga 
Pressão Jusante 
Unit. Acum. (L/s) (mm) (pol) (m/s) 
Real Equiv. Total Unit. Total 
(m) (m) (m) (mca) (mca/m) (mca) (mca) (kPa) 
1 
BC 40 480 6,55 75 3 1,4 15,00 7,30 22,30 3,80 0,045 1,00 2,80 28,0 
CD 40 440 6,30 60 2 ½ 2,2 3,15 1,30 4,45 2,80 0,140 0,62 5,33 53,3 
DE 40 400 6,00 60 2 ½ 2,1 3,15 1,30 4,45 5,33 0,120 0,53 7,95 79,5 
EF 40 360 5,69 60 2 ½ 2,0 3,15 1,30 4,45 7,95 0,100 0,445 10,65 106,5 
FG 40 320 5,26 60 2 ½ 1,9 3,15 1,30 4,45 10,65 0,305 1,36 14,36 143,6 
GH 40 280 5,02 50 2 2,5 3,15 1,10 4,25 14,36 0,274 1,16 16,35 163,5 
HI 40 240 4,65 50 2 2,37 3,15 1,10 4,25 16,35 0,243 1,03 18,47 184,7 
IJ 40 200 4,24 50 2 2,16 3,15 1,10 4,25 18,47 0,210 0,892 20,73 207,3 
JK 40 160 3,79 50 2 1,93 3,15 1,10 4,25 20,73 0,176 0,748 23,132 231,32 
KL 40 120 3,29 40 1 ½ 2,50 3,15 0,90 4,05 23,13 0,351 1,422 24,86 248,6 
LM 40 80 2,68 40 1 ½ 2,14 3,15 0,90 4,05 24,86 0,255 1,033 26,977 2697,7 
MN 40 40 1,90 30 1 ¼ 2,50 3,15 1,10 4,45 26,97 0,480 2,04 28,087 2808,7