4 - Projeto de Instalações Prediais e HidrologiaSPRINT

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Instalações Prediais e Hidrologia - Projeto 
1. Marlon Marcos Lima dos Santos - RA - 251122021
Projeto de Instalações Prediais e Hidrologia 
CADERNO TÉCNICO
1. Acadêmico do curso de Engenharia Civil, Centro Universitário ENIAC. e-mail: 251122021@eniac.edu.br 
CADERNO TÉCNICO
sumário
Introdução, Hidráulica aplicada, Bombeamento e Sistema Hidráulico 
 ( SPRINT – 1 )
 
2. Máquina hidráulica para transformas energia em bombeamento ( SPRINT – 2 )
3. Tipos de escoamentos ( SPRINT – 3 ) 
4. Sistema hidráulico básico ( SPRINT – 4 ) 
1. Introdução, Hidráulica aplicada, Bombeamento e Sistema Hidráulico ( SPRINT – 1 ) 
 
Introdução 
A instalação hidráulica não se resume a um único sistema, mas sim a um conjunto de instalações em uma construção que trabalham promovendo o transporte, armazenamento, captação e escoamento de fluidos. 
Esses fluidos podem ser a água da caixa d’água, água de abastecimento de rede pública, esgoto ou da chuva.
Dentro desse sistema, podemos citar a instalação de água fria e água quente, rede de esgoto e rede de águas pluviais. Para o desenvolvimento das hidráulicas dependem-se da Hidrologia, que constitui-se num requisito básico indispensável para o engenheiro projetista de obras hidráulicas, sejam elas um simples bueiro ou uma barragem. É uma das bases da engenharia dos recursos hídricos e ferramenta fundamental no processo de planejamento ambiental de uma região
 
Hidráulica aplicada
Hidráulica Aplicada a Tubulações é o estudo do escoamento de fluidos através de tubulações. O escoamento está sujeito à viscosidade do fluido e à rugosidade da parede da tubulação, que influem na vazão do fluido que escoa.
A hidráulica de tubulações, apresenta aspectos práticos que envolvem a análise do escoamento de fluidos incompressíveis em condutos forçados e uniformes, em regime permanente levando em consideração as condições de escoamento que tratam de vazão, velocidade, diâmetro e perda de carga.
Entende-se por conduto forçado àquele no qual o fluido escoa à plena seção e sob pressão. Muitas vezes os condutos de seção circular são chamados de tubos ou tubulações. Um conduto é dito uniforme quando a sua seção transversal não varia com o seu comprimento. Se a vazão do fluido em qualquer seção do conduto não variar com o tempo, o regime de escoamento é dito permanente.
 
 
Bombeamento
Uma bomba de água ou bomba motorizada tem o mesmo funcionamento básico que pode ser encontrado em qualquer bomba hidráulica. Em essência, são equipamentos que convertem energia mecânica em energia cinética, ou seja, é necessário um determinado movimento dos líquidos a serem movimentados, por meio do mecanismo utilizado pela bomba d'água, para produzir com facilidade todo o processo de funcionamento da bomba.
 
As bombas de água operam por meio de mecanismo rotativo ou recíproco e consomem energia para realizar trabalhos mecânicos. As bombas de água que utilizam energia a gasolina ou diesel, utilizando um motor acoplado especial, são chamadas de motobombas e as que utilizam energia elétrica para seu funcionamento são chamadas de bombas elétricas. Existem outros tipos de bombas d'água que funcionam com motores externos ou certos mecanismos que funcionam com eixos e polias para poder receber a energia necessária para funcionar e facilitar o fluxo de líquido pelo seu aparelho.
 Motobomba mecanismo rotativo ou recíproco 
 
Assim, um sistema de bombeamento consiste em uma série de máquinas, peças e equipamentos que, em conjunto, trabalham para o transporte de um fluído de um reservatório inferior até um reservatório superior. 
Dessa forma, o principal equipamento de um sistema de bombeamento é a bomba.
Sistema Hidráulico
 
Ao considerarmos o sistema hidráulico, precisamos entender que trata-se de um subsistema de uma construção, o que engloba a captação, a armazenagem e o transporte de fluidos, sem que eles se misturem.
Dentro do subsistema do sistema hidráulico, existem as instalações de água fria e de água quente, de água pluvial (chuva), de esgoto sanitário e de sistemas de combate a possíveis incêndios.
 
 
O sistema hidráulico é utilizado, principalmente, para geração, transmissão e controle de energia por meio de líquidos pressurizados; assim, eles proporcionam alta precisão e força, além de possuírem controle de velocidade e sentido do deslocamento. Tudo isso, graças a hidráulica que mantém a pressão exercida igual nos lados de entrada e saída.
Portanto, tubulações, bombas, válvulas, registros e outros materiais de instalações hidráulicas prediais ou residenciais formam uma grande rede, abastecendo, distribuindo e escoando água e fluidos em pontos estratégicos com eficiência.
 
2. Máquina hidráulica para transformas energia em bombeamento ( SPRINT – 2 )
 
Máquinas Hidráulicas (BOMBAS)
São dispositivos que transformam energia mecânica em energia hidráulica, energia de cinética (movimento) e pressão (força), com o objetivo de ceder energia suficiente ao fluído para que haja o bombeamento a fim recirculá-lo ou de transportá-lo de um ponto a outro.
As bombas hidráulicas são classificadas como positivas (fluxo pulsante ou hidrostática) e não positivas (fluxo contínuo ou hidrodinâmicas).
As bombas hidrostáticas tem como finalidade fornecer uma determinada quantidade de fluido, que varia de acordo com a rotação fornecida, produzindo fluxos de forma pulsativa sem variação de pressão.
 
As bombas POSITIVAS se dividem em dois grupos. São eles:
Alternativas:
Pistão
Este modelo de bomba possui uma configuração diferenciada pois permite que durante a ação de bombeamento aja movimentação dos pistões dentro do um tambor cilíndrico. Geralmente são utilizadas para mover líquidos ou comprimir gases, um exemplo disso é que bastante empregada no setor agrícola. Essas bombas podem ser:
Axiais;
Radiais;
Fixas;
Variáveis.
Bomba Pistão
Embolo
Muito parecido com o modelo anterior, no entanto, este possui um pistão alongado que desliza sobre a vedação de alta pressão. Esta configuração permite suportar pressões mais elevadas.
 
Diafragma (Membrana)
Neste sistema o bombeamento é gerado através do acionamento, por ar ou líquido, de uma membrana ou diafragma com movimento alternativo.
 
Rotativas:
Engrenagens
São formadas por carcaça, engrenagens, canais de entrada e saída. O fluido entra na bomba e é conduzido a passar pelo mecanismo de bombeamento, que são as engrenagens, e por fim a sair pelo canal de saída. Os principais tipos dessa bomba são:
Bomba de engrenagem interna;
Bomba de engrenagem externa;
Bomba rotativa.
Lóbulos
Muito parecido com a configuração do modelo de bombas de engrenagens, pois o fluído é conduzido a passar pelos lóbulos. Se diferenciam por seu baixo cisalhamento e, portanto, fornece um bombeamento suave.
Parafuso
O sistema consiste num eixo envolto por uma chapa helicoidal, no formato de um parafuso, dentro de um cilindro. O fluido é transportado de um ponto a medida em que o eixo gira.
 
As bombas NÃO POSITIVAS se dividem em três grupos. São eles:
 
 Centrífugas
Bomba Parafuso
 
Este modelo de bomba transforma a energia cinética de rotação em energia de pressão. A energia cedida ao fluido permite que aja a elevação, pressurização e transferência do mesmo. São ideias para fornecer carga elevada ao fluido no entanto sua vazão é relativamente baixa.
As bombas centrifugas podem ser:
Fluxo Axial
O fluído é descarregado axialmente e, portanto, é utilizado para altas vazões e baixas pressões.
Fluxo Radial
Descarrega o fluido na periferia radialmente e , portanto, é utilizado para baixas vazões e altas pressões.
Fluxo Misto ou Diagonal
É a centrífuga propulsora, no qual o líquido sai do rotor na direção inclinada (diagonal) ao eixo de rotação.
 
Tipos de escoamentos SPRINT - 3
 
Escoamento Laminar
Escoamento laminar é o tipo defluxo onde existe um mínimo de agitação das várias camadas do fluido. É também chamado de um escoamento laminar ou um escoamento que está num regime laminar.
As diferentes secções do fluido se deslocam em planos paralelos, ou em círculos concêntricos coaxiais (quando num tubo cilíndrico), sem se misturar com outros elementos. Um fluxo laminar é definido como um fluxo em que o vector velocidade é aproximadamente constante em cada ponto do fluido. Num fluxo laminar as linhas de corrente não se cruzam, tal como descrito pela figura.
No regime laminar o fluido se move em camadas sem que haja mistura de camadas e variação de velocidade. As partículas movem-se de forma ordenada, mantendo sempre a mesma posição relativa.
É o regime de escoamento que segue linhas de fluxo, pode ser definido como aquele no qual o fluido se move em camadas ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular (calor).
Um regime laminar é até visivelmente sereno, as partículas componentes do fluido descrevem trajetórias invariáveis e repetitivas. Este tipo de regime somente se estabelece em velocidades relativamente baixas. Um bom exemplo desse tipo de escoamento é a água escoando de uma torneira, formando um "fio" contínuo e sem turbulência alguma.
 
Hipertensão arterial - o principio do fluxo laminar silencioso é utilizado para determinar a fase 4 dos sons de Korotkoff. Nesta fase o fluxo é silencioso e a pressão arterial do início desta fase é considerada como a pressão arterial diastólica no método auscultatório de medida de pressão arterial.
Um regime ou escoamento dito turbulento (algumas vezes regime turbilhonar), em contrapartida, é aquele que não segue uma linha de fluxo, aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido, as partículas do fluido descrevem trajetórias que variam de instante a instante. Um exemplo é a fumaça de um cigarro em sua parte superior quando ela inicia a trocar significativamente calor com o meio. Este tipo de regime se estabelece em velocidades relativamente altas.
 
Fluxo laminar natural
O fluxo laminar definido como natural, em engenharia aeronáutica, é o fluxo de ar ao longo de uma porção de uma asa de uma aeronave tal que a pressão diminui na direção do fluxo e o fluxo na camada limite é laminar em vez de turbulento. Neste fluxo o arrasto sobre a aeronave é bastante reduzido, conduzindo a um baixo consumo de combustível.
 
Escoamento turbolento
Em mecânica dos fluidos, designa-se por escoamento turbulento, fluxo turbulento ou simplesmente turbulência o escoamento de um fluido em que as partículas se misturam de forma não linear, isto é, de forma caótica com turbulência e redemoinhos, em oposição ao fluxo laminar. Neste caso não se aplica a Lei de Poiseuille. Este tipo de fluxo é ruidoso. No âmbito da hidráulica é definido como um fluxo no regime turbulento.
Um escoamento é dito turbulento nas ondas mais altas quando o transporte de momento por convecção é importante e as distribuições de pressão, densidade, velocidade (etc.) apresentam uma componente aleatória de grande variabilidade (no espaço e/ou no tempo).
O problema da turbulência é um dos fenómenos ainda por serem resolvidos na física moderna, sendo que falta uma boa teoria que dê coerência e previsibilidade a uma série de descrições estatísticas e fenomenológicas. As nuvens de chuva são as causas mais comuns de turbulência.
 
Um fluxo sob regime turbulento pode dar-se em variadas situações, tanto em superfícies livre como em escoamentos confinados, sendo esta habitual em situações de elevado caudal. O parâmetro mais utilizado para a verificação da existência deste regime é o número de Reynolds. Usualmente, caso o valor deste seja superior a 2 500, o regime é considerado turbulento. Contudo, este limite pode variar dependendo das situações e dos autores.
 
Escoamento transitório 
 O escoamento transitório é aquele em que há algumas flutuações intermitentes do fluido em um escoamento laminar, embora não seja suficiente para caracterizar um escoamento turbulento
 
4. Sistema hidráulico básico ( SPRINT – 4 )
 
1 – Projeto hidráulico e arquitetônico
Estes dois projetos costumam andar praticamente de mãos dadas. É no projeto arquitetônico que serão definidos os pontos de água, a localização dos registros, pias, chuveiros, ralos, duchas, tanque, grelhas, máquina de lavar, vasos sanitários, fornecimento de água quente para chuveiros e torneiras, dentre outros elementos que fazem parte do sistema. Já o projeto hidráulico analisa os aspectos técnicos presentes na instalação hidráulica. É nele que serão definidos os caminhos e posições das tubulações e suportes da caixa d’água, bem como dimensões e conexões destas tubulações. Porém, por ser considerado como um projeto auxiliar, isto faz com que a maioria das obras acabe não contando com ele, mas isto acaba trazendo consequências futuras com gasto de materiais, manutenções e reformas. O ideal aqui é a contratação de um bom encanador para executar estes serviços e, como as instalações hidráulicas se iniciam desde o começo da obra, o recomendado é que este encanador participe da construção como um todo, do inicio ao fim.
 
2 – Rede de distribuição de água fria e quente
A água fria presente em um projeto hidráulico é toda aquela água que você utiliza diariamente, seja para lavar um prato ou matar a sede. Com isto em mente, tubulações de água fria são aquelas que trazem até você a água potável proveniente da rede pública, ou da caixa d’água, para vasos sanitários, pias, chuveiros, torneiras, tanque, e para o que mais você a utilizar.
 
Neste sistema a água sai da caixa d’água, descendo pelas colunas de distribuição, passando pelas conexões e tubulações (geralmente feitos de PVC) até atingir os pontos de uso, espalhados por toda a residência.
Observe que nos pontos de uso são usadas conexões azuis feitas de PVC roscável. Tais conexões possuem uma rosca interna de latão, e são usadas para conectar as os registros e torneiras dos pontos de consumo com base roscável.
Foquemos agora na água quente, responsável por abastecer pias e chuveiros. Mas claro, este tipo de sistema é encontrado em casa com aquecedores, geralmente solares, a gás ou elétricos. Podemos dividir estes aquecedores em duas categorias, os de passagem e os por acumulação.
Os de passagem são pequenos, e eles aquecem a água conforme ela passa por dentro deles. Sua desvantagem reside no fato deles atenderem poucos pontos por vez.
Já os por acumulação são os chamado boilers, onde a água será aquecida em um reservatório. A vantagem aqui é que a água quente será disponível prontamente.
Agora, se tratando dos solares, sua popularidade tem aumentado bastante nos últimos tempos, devido a sua redução de preço e economia no consumo de energia. E claro, aqui você precisará dispor de um espaço para a exposição solar, sendo que ele é normalmente instalado nos telhados. O CPVC, um tipo mais resistente de PVC que resiste a temperaturas elevadas, é o maus utilizado em tubulações de água quente. Além dele, o cobre, PEX e PPR também são materiais bastante utilizados para este tipo de tubulação. Tubos de PVC não podem ser usados aqui, devido ao fato de não resistirem bem ao calor, podendo trazer problemas para a obra.
 
3 – Caixa d´água
A caixa d´água é parte presente em todas as construções, sendo ela a responsável por abastecer toda sua residência.
Seu projeto deve ser calculado a parte, desde o peso que ela acarreta para a laje que a suporta, até o cálculo próprio para caixa d’água. Entretanto, para o projeto hidráulico não é este o tipo de cálculo mais importante.
Aqui é importante entendermos as tubulações que compõem uma caixa d´água, de modo a não ter nenhum tipo de dúvidas quando for analisar o projeto hidráulico para sua construção.
 
Alimentação
A tubulação de alimentação da caixa é aquelaresponsável por encher sua caixa d´água com a água potável do sistema público, sendo seu nível controlado pela boia.
Boia
A boia é responsável por controlar o nível máximo de sua caixa d’água, sendo que quando sua caixa está cheia é a boia a responsável por interromper o fluxo de alimentação quando a caixa estiver cheia, ou permitir que a alimentação trabalhe quando a caixa estiver “vazia”.
Ladrão/Extravasador
Caso a boia falhe por algum motivo, o ladrão entrará em ação para impedir que sua caixa transborde, o que pode acabar gerando até mesmo infiltrações na laje.
Abastecimento
Esta é a tubulação que irá levar a água da sua caixa para os demais pontos de sua residência.
Ventilação
Tem como intuito retirar o ar de dentro do sistema sempre que o nível de água abaixa, ou então quando a caixa se esvazia e acaba entrando ar na tubulação.