APOSTILHA INSTALACOES PREDIAIS LIVRO TEXTO

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TEMA 01
INSTALAÇÕES PREDIAIS
UNIDADE 1 - SISTEMAS PREDIAIS HIDRÁULICOS DE ÁGUA FRIA E QUENTE DE UMA EDIFICAÇÃO
Autora: Bianca Lopes de Oliveira
Revisor: Geraldo Oliveira Neto
Introdução
Segundo a definição de Ilha e Gonçalves (1994), um edifício pode ser considerado como um sistema composto por diversos subsistemas que se inter-relacionam. Esses subsistemas têm como objetivo servirem como suporte às atividades dos usuários, fornecendo os insumos necessários e propiciando os serviços requeridos, sendo denominados de sistemas prediais. Dentre esses, os sistemas prediais de água fria e água quente têm como finalidade distribuir a água em quantidade suficiente, sob a pressão adequada, promovendo condições favoráveis ao conforto e à segurança dos usuários. Entender os requisitos mínimos estabelecidos pelas normas técnicas é a base para o desenvolvimento do projeto das instalações hidráulicas de um edifício, de modo que haja desempenho técnico adequado. Nesta unidade, veremos as características das instalações hidráulicas de água fria e água quente e os critérios para seu correto dimensionamento.
1.1 Sistemas prediais – Generalidades
Segundo Ilha e Gonçalves (1994), o sistema edifício é composto de diversos subsistemas como:
· Estrutura ----- Fundações e superestrutura;
· Envoltória ----- Sob o nível do solo e sobre o nível do solo;
· Divisores de espaços externos e internos --- Verticais, horizontais e escadas;
· Serviços ------ 	 Suprimento e disposição de água, controle térmico e ventilação, suprimento de gás, suprimento de energia elétrica, telecomunicações, transporte mecânico e segurança e proteção.
O melhor desempenho desses subsistemas não envolve apenas a uma boa solução de cada parte isoladamente, mas na conjugação do todo, de modo a atender às funções às quais o edifício se destina.
As atividades de um edifício dependem do subsistema serviços , que se refere aos sistemas físicos denominados sistemas prediais . No desenvolvimento do projeto arquitetônico de um edifício, os sistemas prediais não devem ser adicionados à medida que forem necessários. Esse comportamento pode, conforme Salvador (2007), desconfigurar a arquitetura, desfragmentando o edifício e resultando em consequências indesejáveis ao usuário.
Assim, desde o início do desenvolvimento do projeto arquitetônico, o projetista deve ter os conceitos técnicos referentes aos sistemas prediais em seu repertório arquitetônico e urbanístico, promovendo a integração entre os elementos de modo harmonioso.
VOCÊ SABIA?
“Os cabos, tubos e condutores crescem dentro de nossos edifícios, e com eles os espaços que ocupam as exigências de acessibilidade [...] Parece que nós projetistas entendemos que isso não é arquitetura... que arquitetura trata de outras coisas. Até quando poderemos olhar para outro lado?’’ (PARÍCIO e FUMADO apud SALVADOR, 2007, p. 8).
Os sistemas prediais devem ser pensados para que tenham as seguintes características:
· Desempenho ----- Devem funcionar de modo adequado e permanecer em operação durante o tempo esperado (vida útil);
· Flexibilidade ----- Devem ser adaptáveis às evoluções funcionais do edifício.
No projeto dos sistemas prediais, o enfoque deve ser no desempenho de suas funções. A preocupação com o desempenho e a qualidade na construção é antiga, tendo registros sobre o assunto há mais de quatro mil anos no Código de Hamurabi. Um marco no desenvolvimento desse conceito foi a elaboração da ISO 6241, em 1984, que estabelecia uma listagem com os requisitos funcionais dos usuários de edificações. Essa norma foi substituída pela ISO 19208, que fornece a estrutura para a avaliação do desempenho de um edifício para satisfazer as necessidades do usuário e da sociedade (LEITNER, 2019, p. 40).
Evolução das normas sobre desempenho de sistemas prediais
· 1780 a.C. Código de Hamurabi: primeiras leis sobre qualidade na construção civil.
· 1953 d.C. Criação do Conselho Internacional de Construção
· 1984 Elaboração da ISO 6241: surge o conceito de desempenho das edificações e sua avaliação.
· 1987 Normas ISO 9000: requisitos para a gestão da qualidade.
· 1996 No Brasil, criação do PBQP-H (Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat).
· 2013 Entra em vigor a série de normas NBR 15575: Edificações Habitacionais – Desempenho.
· 2016 Substituição da ISO 6241 pela ISO 19208.
Os sistemas prediais podem ser:
Sistemas prediais de hidráulico-sanitários : tem como objetivo fornecer água para a edificação, coletar e afastar as águas pluviais e retirar o esgoto sanitário. É composto pelo sistema de suprimento de água fria, coleta de esgoto sanitário, sistema de água quente e sistema de coleta de águas pluviais;
Sistemas prediais de energia : devem fornecer energia suficiente, de modo seguro e confiável. É composto pelo sistema das instalações elétricas de baixa tensão e o sistema de gás combustível;
Sistemas prediais de ventilação e condicionamento térmico : são responsáveis por conceder conforto térmico aos usuários da edificação;
Sistemas prediais de comunicação : promovem a comunicação interna e externa dos usuários, podendo incluir os sistemas de interfone, telefone, som, televisão e dados;
Sistemas prediais de segurança : é composto pelo sistema para segurança patrimonial, sistemas de combate ao incêndio, sistemas de segurança contra descargas elétricas (SPDA);
Sistemas prediais de transporte : refere-se aos sistemas utilizados para circulação dos usuários de modo horizontal e vertical, com base em critérios de acessibilidade (elevadores, escadas, esteiras rolantes);
Automação : responsável pela função de automatismo das instalações, sendo suas principais funções o gerenciamento de energia, suprimento de água e gás, controle de iluminação, ventilação e condicionamento térmico, sistemas de água gelada, entre outros.
1.2 Instalações prediais de suprimento de água fria
As instalações prediais de água fria são projetadas de acordo com as exigências técnicas da NBR 5626, que envolvem preservar a potabilidade da água, garantir o fornecimento de água de forma contínua, com vazão e pressões adequadas e compatíveis com o funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e outros componentes. Estas instalações devem promover a economia de água e energia, possibilitar a manutenção de modo fácil e econômico e promover o conforto dos usuários.
1.2.1 Materiais e componentes
Os materiais e componentes utilizados nas instalações de água não podem colocar a potabilidade da água em risco, devem manter um bom desempenho, não sendo afetados pelas características partículas da água, nem pela ação do ambiente ou solicitações a que sejam submetidos quando em uso, conforme a NBR 5626.
Os materiais mais utilizados para tubos e conexões de um sistema predial de água fria são cloreto de polivinila (PVC rígido), aço carbono e ferro fundido. O Quadro 1 apresenta as vantagens e desvantagens do uso de tubos plásticos ou metálicos.
Quadro 1 – Vantagens e desvantagens de tubos plásticos e metálicos.
1.2.2 Dimensionamento e regulamentações de higiene e potabilidade
O abastecimento de água fria, em geral, é feito por distribuidor público. Pode ser, total ou parcialmente, feito por fonte particular, como poços e nascentes, desde que seja garantida a potabilidade da água. Os sistemas de distribuição podem ser diretos, indiretos sem bombeamento e indiretos com bombeamento.
SISTEMA DIRETO DE DISTRIBUIÇÃO : Nesse sistema, não há utilização de reservatório, sendo utilizado quando a pressão da rede pública é suficiente e que haja continuidade de abastecimento. O sistema de alimentação dos pontos é ascendente.
SISTEMA INDIRETO DE DISTRIBUIÇÃO SEM BOMBEAMENTO : Nesse sistema, há utilização de reservatório superior para garantir a continuidade do abastecimento. É utilizado quando a pressão é suficiente para o abastecimento do reservatório e o sistema de alimentação dos pontos é descendente. Comum em residências de até dois pavimentos.
SISTEMA INDIRETO DE DISTRIBUIÇÃO COM BOMBEAMENTO : Neste sistemahá utilização de reservatório superior e inferior para garantir a continuidade do abastecimento. É utilizado quando a pressão não é suficiente, sendo necessário o bombeamento . A distribuição é descendente e comum em grandes edifícios.
SISTEMA HIDROPNEUMÁTICO DE DISTRIBUIÇÃO : Nesse sistema, a rede de distribuição é pressurizada por meio de um tanque de pressão contendo ar e água, sendo dispensável o uso de reservatório superior . Sob a ação de uma bomba, a água pressiona o ar existente contra as paredes do reservatório, armazenando energia potencial para recalcar a água até os pontos de utilização. É uma instalação cara, utilizada em casos especiais como legislação limitando a altura do prédio, alívio na estrutura e ganho de espaço na cobertura.
Para se iniciar o dimensionamento das instalações prediais de água fria, deve-se prever o consumo que acontecerá na edificação. O consumo é calculado de acordo com a população do edifício. Em edifícios residenciais estima-se que cada quarto social é ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. Em edifícios públicos ou comerciais, pode-se estimar a população conforme apresentado na Tabela 1. O cálculo do consumo (C) é feito pelo produto entre a população (P) do edifício e o consumo per capita (q).
Tabela 1 – População para edifícios comerciais ou públicos
A Tabela 2 exemplifica a média de consumo de água fria para alguns tipos prediais.
Tabela 2 – Consumo de água fria per capita.
Fonte: Adaptado de CREDER, 2018, p. 9.
O ramal predial, abrigo e hidrômetro são dimensionados a partir de parâmetros estabelecidos pelas concessionárias , com base no consumo diário do edifício. O alimentador predial é dimensionado conforme o consumo diário. É recomendado que a velocidade máxima no alimentador predial seja de 1 m/s.
A partir do cálculo do consumo, também se define a capacidade dos reservatórios . A capacidade usual utilizada para os reservatórios é de dois dias de consumo diário, sendo que três quintos desse valor é reservado no reservatório inferior e dois quintos no reservatório superior. A reserva de incêndio é definida de acordo com as leis e instruções técnicas vigentes, sendo em média 15 a 20% do consumo diário (CREDER, 2018).
VOCÊ SABIA?
O uso do sistema direto de distribuição depende de se ter um suprimento continuamente disponível e confiável. No Brasil, o fato de que em quase todas as localidades brasileiras há deficiência no abastecimento público de água, por eventuais interrupções, não se utiliza o sistema direto de distribuição.
Para exemplificar, podemos calcular as capacidades dos reservatórios de um edifício de sete pavimentos, com seis apartamentos por andar. Cada apartamento possui dois dormitórios sociais e nenhum de serviço. No edifício, ainda há o apartamento do zelador, de dois dormitórios. Calculando a população do edifício, tem-se:
Cada apartamento tem dois quartos, ou seja, quatro moradores;
O apartamento do zelador tem dois quartos, ou seja, quatro pessoas;
População total: 24 x 7 + 4 = 172 pessoas.
Conforme a Tabela 2, apartamentos tem consumo per capita de 200 L/dia. Assim, o consumo diário do edifício será o produto entre a população (172 pessoas) e o consumo por pessoa (200 litros/dia), ou seja, 34.400 litros. Ao se calcular o armazenamento de água para dois dias de desabastecimento, tem-se 68.800 litros. Assim, o reservatório inferior deve ter três quintos desse valor, ou seja, cerca de 41.300 L e o reservatório superior deve ter 27.500 L.
Para o dimensionamento das tubulações , deve-se utilizar as vazões previstas de cada peça de utilização do sistema. Salvo em situações em que os horários de funcionamento são rígidos, como escolas e quartéis, o dimensionamento deve utilizar o conceito de consumo máximo provável, ou seja, as peças nunca devem funcionar simultaneamente por razões de economia. De acordo com a NBR 5626, calcula-se a vazão do sistema, conforme o método de pesos relativos, utilizando-se a equação:
‍
De acordo com aNBR 5626, calcula-se a vazão do sistema, conforme o método de pesos relativos,utilizando-se a equação:
					C=  0,3  .  √(∑P)
Onde Q é a vazão em litros por segundo do trecho e ΣP é a somatória dos pesos de todas as peças de utilização alimentadas pelo trecho analisado. Os pesos e vazões de cada peça de utilização estão listados na Tabela 3.
Tabela 3 – Valores dos pesos e vazões de peças de utilização.
Peça de utilização
Vazão (L/s)
Peso
Bacia sanitária com caixa de descarga
0,15
0,30
Bacia sanitária com válvula de descarga
1,90
40,0
Banheira
0,30
1,0
Bebedouro
0,05
0,1
Bidê
0,10
0,1
Chuveiro
0,20
0,5
Lavatório
0,20
0,5
Máquina de lavar pratos ou roupas
0,30
1,0
Mictório autoaspirante
0,50
2,8
Mictório de descarga contínua, por metro ou aparelho
0,075
0,2
Mictório de descarga descontínua
0,15
0,3
Pia de despejo
0,30
1,0
Pia de cozinha
0,25
0,7
Tanque de lavar roupa
0,30
1,0
Fonte: CREDER, 2018, p. 10.
No desenvolvimento do projeto das instalações de água fria, deve-se levar em consideração os valores mínimos e máximos de pressão na tubulação, de acordo com a NBR 5626.
Para pressões estáticas, a pressão máxima admissível é de 400 kPa ou 40 mca. Caso ocorra, pode-se introduzir válvulas redutoras de pressão. Também não deve ocorrer sobrepressão que supere 20 mca (200 kPa) a pressão estática em um ponto da rede quando for feito o fechamento de qualquer peça de utilização.
As pressões mínimas dinâmicas (quando há o escoamento), segundo a NBR 5626, é de 0,5 mca (5 kPa) em todos os pontos da rede, para se evitar pressão negativa que possa contaminar a água. Além disso, as pressões mínimas nas peças de utilização devem estar de acordo com a descrição da Tabela 4.
Tabela 4 – Pressões estáticas e dinâmicas em pontos de utilização.
Pressão máxima
Aparelho
Aquecedor elétrico de alta pressão
Aquecedor elétrico de baixa pressão
Pressão Mínima
Estática
Dinâmica
Estática
Dinâmica
40,0
40,0
1,0
0,5
5,0
4,0
1,0
0,5
–
5,0
–
1,0
–
40,0
–
1,0
–
40,0
–
2,0
–
40,0
–
2,0
–
40,0
–
1,0
–
40,0
–
0,5
–
40,0
–
1,5
–
40,0
–
0,5
–
40,0
–
0,5
–
6,0
2,0
1,2
–
15,0
–
3,0
–
40,0
–
10,0
Válvula de descarga 1” (25 mm)
Aquecedor a gás (baixa pressão)
Aquecedor a gás (alta pressão)
Bebedouro
Chuveiro de 1/2” (15 mm)
Chuveiro de 3/4” (20 mm)
Torneira
Torneira-boia de caixa de descarga de 1/2” (15 mm)
Torneira-boia de caixa de descarga de 3/4” (20 mm)
Torneira-boia para reservatório
Válvula de descarga 1 1/2” (38 mm)
Válvula de descarga 1 1/4” (32 mm)
Fonte: CREDER, 2018, p. 16.
Com a vazão definida, o dimensionamento da tubulação do ramal pode ser feito por meio da equação da continuidade, considerando que a velocidade do escoamento máxima recomendada é de 2,5 m/s. Limitar a velocidade do escoamento reduz ruídos da tubulação, possibilidade de corrosão e controla o golpe de aríete. O diâmetro pode ser calculado como:
Onde Q é a vazão de projeto (m³/s), A ᵐᶦ é a área mínima da seção transversal do tubo (m²), v ᵐᵃ́ˣ é a velocidade máxima de escoamento no tubo e D ᵐᶦⁿ é o diâmetro interno mínimo (m).
Para facilitar o dimensionamento é possível usar o ábaco ilustrado na Figura 1. A partir do valor da somatória dos pesos, obtém-se o valor da vazão em L/s e do diâmetro correspondente.
Figura 1 – Vazões e diâmetros em função dos pesos (ramais).
Fonte: CREDER, 2018, p. 12.
Como exemplo, pode-se citar a vazão de um ramal que abastece um banheiro no qual estão instalados três vasos sanitários com caixa acoplada, três lavatórios e um chuveiro. Assim, é necessário definir os pesos de cada uma dessas peças.
Com base na Tabela 4, tem-se:
· Peso de cada vaso sanitário com caixa acoplada = 0,3;
· Peso de cada lavatório = 0,5;
· Peso de cada chuveiro = 0,5;
· Somatória de pesos: 3 x 0,3 + 3 x 0,5 + 0,5 = 2,9.
Para esse exemplo, o cálculo para a vazão é:
Q=  0,3.  √∑ P= 0,3.  √2,9=0,51L/s
Utilizando o ábaco da Figura 1, pode-se considerar o diâmetro do ramal como 20 mm (3/4”). A NBR 5626 estabelece os diâmetros mínimos dos sub-ramais de acordo com as peças de utilização.
As colunas de distribuição dos ramais são dimensionadastrecho por trecho, por meio do método de Hunter, baseado nas peças que não são atendidas em cada coluna. Segundo Creder (2018), em trechos longos, é preferível a criação de novas colunas. Também, para banheiros com válvulas de descarga é recomendado ter uma coluna exclusiva para seu abastecimento. A norma NBR 5626 sugere uma sequência de cálculo com a finalidade de auxiliar na soma do dimensionamento das colunas de distribuição.
Para explicar essa sequência de cálculo, segue um passo a passo para dimensionar a coluna de distribuição 1 de um edifício residencial de três pavimentos, como ilustrado na Figura 2, que abasteça um ramal por pavimento contendo as seguintes peças: aquecedor que alimenta chuveiro e lavatório, chuveiro, lavatório e vaso sanitário com caixa de descarga. Considera-se que o pé direito é de três metros e que a tubulação é de aço carbono. Antes de iniciar os cálculos, deve-se avaliar a pressão disponível na derivação do último pavimento. A diferença de cota entre o meio do reservatório e a derivação é 6,0 m. O comprimento dessa tubulação até a derivação no terceiro pavimento é de 12,0 m. O primeiro passo é numerar as colunas, seguido da nomeação dos trechos (Passo 2).
Figura 2 – Exemplo de cálculo.
Fonte: Elaborada pela autora, 2020.
Supondo-se que no trecho A e B tem as seguintes peças: registro de gaveta de 2 1/2” e um Tê de 2 1/2”. Calcula-se, então, os pesos de cada ramal (Passo 3), fazendo-se a somatória dos pesos das peças alimentadas em cada trecho (Passo 4).
A Tabela 5, sintetiza as informações desse exemplo.
Tabela 5 – Aplicação da planilha para dimensionamento dos trechos, a partir do exemplo.
1
COLUNA
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
TRECHO
PESO UNITÁRIO DE CADA RAMAL
PESO ACUMULADO
VAZÃO (L/s)
DIÂMETRO (mm)
VELOCIDADE (m/s)
COMPRIMENTOS
Pressão disponível Mca
Perda de carga
Pressão a jusante (mca)
Obs
REAL(m)
EQUIV.(m)
TOTAL(m)
1
Unitário (m/m)
Total
(m)
A-B
B-C
C-D
2,3
2,3
2,3
2,3
6,9
4,6
0,79
0,64
0,46
20
25
25
1,6
1,3
1,4
12
4,7
16,70
6,00
0,2
2,66
3,34
3
1,7
2,4
3
4,70
5,40
5,66
8,05
0,18
0,13
0,61
0,97
5,05
7,08
Fonte: Elaborado pelo autor, 2020.
Em seguida, deve-se considerar:
· Passos 5 e 6 : com base na Figura 1, determina-se a vazão de cada trecho e o diâmetro;
· Passo 7 : determinar a velocidade e perda de carga unitária, utilizando o diâmetro e vazão indicados na Figura 2;
· Passo 8 : inserir na tabela os comprimentos reais de cada trecho;
· Passo 9 : inserir as perdas localizadas no trecho, com base na Figura 3:
Trecho A-B: 0,4 + 4,3 = 4,7;
Trecho B-C: 1,7;
Trecho C-D: 1,7 + 0,7 = 2,4;
· Passo 10 : somar os comprimentos e determinar o comprimento total;
· Passo 11 : pressão disponível no ponto A é de 6,0 m, demais colocar a pressão a jusante acrescentado do desnível (desce +, sobe -);
· Passo 12 : inserir valor da perda de carga unitária, conforme o passo 7;
· Passo 13 : multiplicar a perda de carga unitária pelo comprimento total;
· Passo 14 : determinar a pressão a jusante (montante menos perda de carga total).
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Figura 3 – Ábacos para dimensionamento. A) Tubulações de aço galvanizado e ferro fundido; B) Tubulações de cobre e PVC.
Fonte: CREDER, 2018, p. 21 e 22.
Na Tabela 6, podemos ver os comprimentos equivalentes a perdas localizadas.
Tabela 6 – Comprimentos equivalentes a perdas localizadas. A) em metros, ferro galvanizado;
B) PVC rígido ou cobre.
Fonte: CREDER, 2018, p. 25 e 26. (Adaptado).
A ligação entre as colunas de distribuição e as duas câmaras do reservatório é feita pelo barrilete . Seu dimensionamento pode ser feito pelo uso do método de Hunter, fixando uma perda de carga de 8% e calculando a vazão como se metade da caixa atendesse à metade das colunas.
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Infográfico 1 – Barrilete ramificado e barrilete concentrado.
Fonte: CREDER, 2018, p. 25 e 26. (Adaptado).
Nos sistemas indiretos com bombeamento , é necessário dimensionar as tubulações de recalque, sucção e a bomba do sistema. Creder (2018) sugere que se adote a capacidade horária da bomba de 20% do consumo diário, de modo que a bomba funcione cinco horas por dia.
A tubulação de recalque é dimensionada pela equação:
D  =1,3.  √Q  .  ∜X
Onde D é o diâmetro (m), Q é a vazão (m³/s) e X é a razão entre as horas de funcionamento da bomba por 24 horas.
A tubulação de sucção é adotada como um diâmetro comercial acima do valor de recalque, ou seja, se a tubulação de recalque for 2”, a de sucção será 2 1/2”.A escolha da bomba de recalque de água é definida com base na vazão, altura manométrica e rendimento do conjunto motor-bomba (para instalações prediais, é da ordem de 40%). A altura manométrica é definida como a somatória da altura estática e das perdas de carga da tubulação de recalque. A potência requerida da bomba é:
Onde P é a potência da bomba em cavalos, Q é a vazão (m³/s), H Man é a altura manométrica (m) e η é o rendimento do conjunto motor-bomba. Após o cálculo do sistema de recalque, deve ser feita a verificação da altura de sucção a fim de se evitar a ocorrência de cavitação.
1.3 Instalações prediais de suprimento de água quente
Esse sistema é utilizado para fornecer água quente para uso em banhos, higiene, cozinhas, lavagem de roupas, finalidades industriais ou médicas. A NBR 7198 estabelece as exigências mínimas quanto à higiene, segurança, economia e ao conforto dos usuários, para que as instalações prediais de água quente sejam projetadas e executadas. Usualmente, as temperaturas para sistemas de água quente para banheiros é de 35 a 50 ºC, em cozinhas de 60 a 70 ºC, em lavanderias 75 a 85 ºC e para finalidades médicas, acima de 100 ºC.
1.3.1 Materiais e componentes
Os materiais mais utilizados para tubos e conexões de um sistema predial de água quente são cobre, cloreto de polivinila pós-clorado (CPVC), polipropileno randômico (PPR) e PEX.
O cobre tem como vantagens o fato de seu tubo ser totalmente modelável, durável, reciclável e por não propagar o fogo. No entanto, precisam da utilização de isolantes, pois possuem alta condutividade térmica. Os tubos e conexões de CPVC possuem as propriedades inerentes ao PVC, com o acréscimo da resistência à condução de líquidos sob pressões à altas temperaturas (CREDER, 2018). São vantagens da utilização desse material, sua montagem simples, ser um material resistente à corrosão, baixa condutividade térmica e baixo custo em comparação com tubulações metálicas. O PPR possui alta resistência à alta temperatura e à alta pressão e boa durabilidade. Seu sistema de conexão se dá por termofusão, ou seja, os tubos e conexões se fundem com o uso de termofusores, tornando-se uma tubulação contínua.
Os registros, válvulas e torneiras devem ser de bronze, latão ou outros materiais adequados, desde que obedeçam às especificações aprovadas para cada material. As tubulações de água quente devem ser isoladas termicamente a fim de se evitar as perdas de calor no sistema.
1.3.2 Dimensionamento
O sistema predial de água quente é separado do sistema de água fria e pode ser por aquecimento individual ou local, central privado ou do edifício.
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AQUECIMENTO INDIVIDUAL
AQUECIMENTO CENTRAL PRIVADO
AQUECIMENTO CENTRAL COLETIVO
O primeiro passo para o dimensionamento desse sistema é o cálculo do consumo de água quente necessário em função do número de pessoas e de aparelhos a serem alimentados. A Tabela 7 é um dos modelos utilizados para determinação de consumo em função do número de pessoas.
Tabela 7 – Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de pessoas.
Tipo de edifício
Água quente necessária, a 60 ºC
Consumo nas ocasiões de pico (L/h)
Duração do pico – horas de carga
Capacidade do reservatório, em função do consumo diário
Capacidade horária de aquecimento em função do uso diário
Residência, apartamento, hotéis
50 L por pessoa/dia
1/7
4
1/5
1/7
Edifícios de escritórios
2,5 L por pessoa/dia
1/5
2
1/5
1/6
Fábricas
Restaurante – três refeições por dia
6,3 L por pessoa/dia
1/3
12/5
1/8
1/10
8
Restaurantes
3ª classe
2ª classe
1ª classe
1,9 L por refeição
3,2 L por refeição
5,6 L por refeição
1/10
1/10
1/5
1/10
Restaurante – uma refeição por dia
1/5
2
2/5
1/6
Fonte: CREDER, 2018, p. 81.
Como exemplo, pode-se calcular o consumo de água quente de uma residência com oito moradores. Conforme a Tabela 7, o consumo per capita para residências é de 50 L por dia. Assim, o consumo diário de água quente é: 50 x 8 = 400 L. Nas ocasiões de pico, a vazão é 1/7 do consumo diário: 400 x 1/7 = 57 L/s. A capacidade do reservatório deve ser de 1/5 do consumo diário: 400 x 1/5 = 80 L, enquanto a capacidade do aquecimento por horário deve ser de 1/7 do consumo diário: 400 x 1/7 = 57 L/s.
O próximo passo para o dimensionamento do sistema de água quente é a determinação do modo de aquecimento da água, que pode ser feito por meio de energia elétrica, utilização da queima de combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos, por energia solar, água resultante da condensação de sistemas de ar condicionado, entre outros. Em edifícios, os aquecedores mais comuns são os elétricos, a gás, a óleo ou carvão e solar.
O aquecimento elétrico da água é feito pela transferência de calor de resistências metálicas imersas na água. Para a determinação da potência elétrica, utiliza-se a equação:
Q  =  mc  .  (t₂ -  t₁)
Onde Q é a quantidade de calor necessário em kcal, m é a quantidade de água (L), c é o calor específico da água (kcal/kgºC), t ₁ é a temperatura inicial (ºC) e t ₂ é a temperatura final (ºC). O calor específico da água é 1 kcal/kgºC.
O reservatório de água quente, ou boiler, deve manter a temperatura da água quente por um longo tempo. Desse modo, é importante que seja isolado termicamente, assim como as tubulações. Esse isolamento pode ser feito com lã de vidro, Eucatex, isopor etc. Segundo Creder (2018), o boiler com bom isolamento térmico pode manter a temperatura da água por um período de cerca de 12 horas, sem consumo.
O aquecimento a gás é feito baseado na norma NBR 15526. O aquecedor é, geralmente, instalado na cozinha ou banheiro. Em seu interior, há uma serpentina de água que recebe o calor pelo contato direto com a chama ou gases quentes, sendo que consta um pequeno bico de gás (piloto) que é acionado quando se abre a torneira ou registro. O rendimento médio desse tipo de aquecedor é de 70% e considera-se que é consumido cerca de 1 m³ de gás para produzir 4.000 kcal (CREDER, 2018).
Os sistemas de aquecimento central em edifício são utilizados quando economicamente viáveis. Nesse caso, há necessidade de reservação de água para o suprimento das diversas unidades a serem abastecidas e são utilizadas, em geral, caldeiras a gás combustível e eletricidade. Os sistemas podem ser com circulação (termossifão) ou sem circulação. A diferença básica dos sistemas é o tempo até a água quente sair pela torneira. Em sistemas com circulação, a água quente sai quase que imediatamente da torneira, enquanto nos sistemas sem circulação demora um pouco para a água quente sair pela torneira. Os sistemas podem ser:
· Ascendente sem circulação;
· Ascendente com circulação;
· Descendente com bombeamento;
· Sistema misto, com ramos ascendentes e descendentes.
Para o dimensionamento das tubulações de água quente do sistema descendente, segue-se os mesmos cálculos utilizados no sistema de água fria. No dimensionamento de um sistema ascendente, as considerações são semelhantes, sendo que as vazões diminuem de baixo para cima e as tubulações aumentam de diâmetro de baixo para cima. Para um sistema de aquecimento central privativo, deve-se prever uma coluna de distribuição exclusiva do sistema de abastecimento de água fria para os aquecedores.
1.4 Sistemas de aquecimento solar
No Brasil, o uso de aquecimento solar é cada vez mais utilizado. As vantagens do uso desse sistema é que a fonte de energia é considerada inesgotável, não é poluidora, é autossuficiente e silenciosa (CREDER, 2018). Seu uso, em geral, é complementado com o aquecimento elétrico ou a gás nos dias em que não há sol.
Hoje, além da utilização no aquecimento solar, pode-se utilizar a energia solar em sistemas fotovoltaicos, tornando a energia obtida do sol em energia elétrica.
O sistema convencional de aquecimento solar envolve o uso de coletores solares, ou seja, painéis ou captores, que recebem a radiação solar e as convertem em calor, transferindo esse calor a um fluido circundante (água). A água aquecida vai para o boiler e abastece os pontos de utilização.
Segundo Creder (2018), os coletores, nos países do hemisfério Sul, devem ser voltados para o Norte e devem ser instalados, quando fixos, com inclinação com relação horizontal de um ângulo igual a soma da latitude do local com cinco ou dez graus. A instalação pode ser por circulação natural em circuito aberto ou fechado ou por circulação forçada em circuito aberto ou fechado, conforme o infográfico a seguir. Essa escolha dependerá dos custos, disponibilidade de espaço, frequência da utilização e da intensidade local de radiação solar.
Infográfico 2 – Tipos de instalações - Aquecimento solar.
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01. Coletor com circulação natural em circuito aberto
02. Coletor com circulação natural em circuito fechado
03. Coletor em circulação forçada em circuito aberto
04. Coletor com circulação forçada em circuito fechado
Fonte: CREDER, 2018, p. 89 e 90. (Adaptado).
Para se dimensionar o coletor de radiação solar, pode-se utilizar a equação:
Onde S é a área do coletor (m²), Q é a quantidade de calor (kcal/dia), I é a intensidade de radiação solar (kWh/m² ou kcal.h/m²) e η é o rendimento do painel (adota-se 50%). Nesse dimensionamento, de acordo com Creder (2018), é prático se adotar que cada metro quadrado de coletor fornece de 50 a 65 L de água quente.
Síntese
Neste capítulo, aprendemos sobre os sistemas prediais que fazem parte do sistema edifício. O desempenho e qualidade dos sistemas instalados são responsáveis pelo conforto do usuário. Dentre esses sistemas, os sistemas de água fria e quente têm como função distribuir a água em quantidade suficiente, sob a pressão adequada, promovendo condições favoráveis ao conforto e à segurança dos usuários. Os requisitos mínimos de higiene, potabilidade e de dimensionamento desses sistemas são estabelecidos pelas normas técnicas da ABNT, NBR 5626 e NBR 7198. Para o aquecimento da água quente, podem ser utilizados vários tipos de aquecimento e de instalação. Destacando-se o sistema de aquecimento solar que tem se tornado uma excelente opção de energia limpa, não poluidora e de custo acessível.
Referências bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626 : instalação de água fria. Rio de Janeiro, 1998.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7198 : projeto e execução de instalações prediais de água quente. Rio de Janeiro, 1993.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 9000-1 . Normas de gestão da qualidade e garantia da qualidade, Parte 1: Diretrizes para seleção e uso. Rio de Janeiro, 1994.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575-1 : Edifícios habitacionais - Desempenho: Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2013.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15526 : Redes de distribuição interna para gases combustíveis em instalações residenciais — Projeto e execução. Rio de Janeiro, 2012.
CREDER, H. Instalações hidráulicas e sanitárias . 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
ILHA, M. S. O.; GONÇALVES, M. G. Sistemas prediais de água fria . São Paulo: EPUSP, 1994. Disponível em: < http://www.pcc.usp.br/files/text/publications/TT_00008.pdf >. Acesso em: 20 mai. 2020.
ILHA, M. S. O.; GONÇALVES, M. G.; KAVASSAKI, Y. Sistemas prediais de água quente . São Paulo: EPUSP, 1994. Disponível em: < http://www.pcc.usp.br/files/text/publications/TT_00009.pdf >. Acesso em: 20 mai. 2020.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Performance standards in buildings: principles for their preparation and factors to be considered. ISO 6241. London, 1984.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Framework for Specifying Performance in Buildings . ISO 19208. Geneva, Switzerland, 2016.
LEITNER, D. S. Avaliação de desempenho em edificação de interesse social em Light Wood Frame : estudo de caso na região metropolitana de Curitiba com avaliação pré-ocupação do desempenho térmico, acústico, lumínico e qualidade do ar. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Construção Civil) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba. Disponível em: < https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/62314 >. Acesso em 20 mai. 2020.
SALVADOR, D. S. Os sistemas prediais como um dos princípios estruturadores do projeto arquitetônico : as determinantes no aspecto morfológico através das relações funcionais de um edifício. 2007. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo. Disponível em: < http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/2609 >. Acesso em: 20 mai. 2020.
TEMA 02
INSTALAÇÕES PREDIAIS
UNIDADE 2 - INSTALAÇÕES HIDRÁULICOS-SANITÁRIAS E DE PREVENÇÃO E COMBATE A INCÊNDIO
Autora: Bianca Lopes de Oliveira
Revisor: Geraldo Oliveira Neto
Introdução
A importância dos sistemas prediais na construção civil está relacionada não apenas à higiene e saúde, mas também à evolução de noções de conforto impostas pelo comportamento social. Além disso, os projetos dos sistemas prediais têm sido cobrados quanto ao seu desempenho não apenas no edifício, devendo também promover a sustentabilidade do ambiente. Sendo assim, segundo Santos (2002), o projetista deve sempre atualizar seus conhecimentos para que os princípios teóricos possam atender os anseios sociais e ambientais dos usuários. Desse modo, nesta unidade, iremos entender os princípios para o dimensionamento de sistemas prediais de esgoto sanitário, águas pluviais, instalações de água gelada e sistemas de prevenção e combate a incêndio.
2.1 Instalações prediais de esgoto sanitário
As instalações prediais de esgoto sanitário têm como função básica coletar e conduzir o esgoto a uma rede pública de coleta ou a um sistema particular de tratamento, garantindo que a água de consumo não seja contaminada e que os gases provenientes do interior do sistema predial de esgoto sanitário não atinjam áreas de utilização.
Os materiais utilizados nos sistemas prediais de esgoto sanitário devem ser especificados em função do tipo de esgoto conduzido, da sua temperatura, dos efeitos químicos, físicos e dos esforços ou solicitações mecânicas a que possam ser submetidas as instalações.
Os materiais mais utilizados para tubos e conexões utilizadas em sistemas prediais de esgoto sanitário são PVC rígido e o ferro fundido. O PVC rígido deve obedecer às especificações da NBR 5688 e NBR 7362, ou seja, devem ser protegidos contra choques, esforços de compressão e não serem expostos a temperaturas não recomendadas pelos fabricantes.
VOCÊ SABIA?
O sistema de esgoto sanitário deve ter separação absoluta em relação ao sistema predial de águas pluviais. Isso se deve porque a vazão relativa à água da chuva sobrecarrega o sistema de esgoto, podendo levar ao rompimento das tubulações. Todas essas informações estão documentadas com mais detalhes na NBR 8160 (ABNT).
2.1.1 Componentes do sistema predial de esgoto sanitário
O subsistema de coleta e transporte de esgoto é composto pelos aparelhos sanitários, tubulações e acessórios destinados a coletar o esgoto e conduzi-lo a um destino apropriado. A seguir, são descritos os principais componentes para coleta e transporte do esgoto.
· aparelhos sanitários : equipamentos utilizados para a coleta do esgoto, como bacia sanitária, lavatório, banheira, mictório, bacias sanitárias com caixas de descarga acopladas ou com válvulas de descarga, máquina de lavar roupas e a máquina de lavar louças;
· desconectores :  dispositivos utilizados para vedar a passagem dos gases oriundos das tubulações de esgoto para o ambiente. Isso é possível devido ao seu fecho hídrico. São exemplos de desconectores o ralo sifonado, a caixa sifonada e os sifões;
· conexões : têm a função de interligar os tubos, tubos e aparelhos sanitários, tubos e equipamentos e promover mudanças de direção e diâmetro de tubulação, como tês, cotovelos, curvas, dentre outras;
· caixa de gordura : dispositivo utilizado para reter as substâncias gordurosas contidas no esgoto. Podem ser de material plástico (pré-fabricadas) ou feitas com argamassa;
· dispositivos de inspeção : caixas de inspeção utilizadas para se ter acesso ao sistema, permitindo inspeções e desobstruções eventuais;
· subsistema de ventilação : é composto pelo conjunto de tubulações e dispositivos utilizados para assegurar os fechos hídricos, conduzindo os gases para a atmosfera e impedindo sua passagem para os ambientes utilizados. A ventilação primária é composta pelo prolongamento do tubo de queda, além da cobertura do edifício, denominado ventilador primário. A ventilação secundária é composta por ramais e colunas de ventilação;
· subcoletor : tubulação horizontal que recebe os efluentes dos tubos de queda e/ou ramais de esgoto;
· coletor : tubulação horizontal que se inicia a partir da última inserção do subcoletor e estende-se até o coletor público.
Segundo Creder (2018), o projeto das instalações prediais de esgoto sanitário deverá definir os pontos de recepção do esgoto e os pontos de destino (definição do coletor predial). Devem definir, localizar e dimensionar as tubulações de condução do esgoto e de ventilação, além das especificações de materiais, dispositivos e equipamentos a serem utilizados.
A NBR 8160 (ABNT, 1999) recomenda que todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores ventilados, os quais podem atender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos do mesmo ambiente. As caixas sifonadas podem ser utilizadas para a descarga do esgoto de conjuntos de aparelhos sanitários (lavatórios, bidês, chuveiros) de um mesmo ambiente, além de lavagem de pisos (grelhas). No entanto, as bacias sanitárias já possuem internamente desconector, sendo ligadas diretamente ao tubo de queda.
Os tubos de queda devem, sempre que possível, ser instalados em um único alinhamento. Devem ser previstos tubos de queda com ventilação primária, descarregando em caixa de gordura, nas pias de cozinha e máquinas de lavar louça.
As colunas de ventilação ou o tubo ventilador primário devem estar elevadas pelo menos 30 centímetros acima da cobertura. Quando a cobertura for utilizada para outros fins, essa elevação deve prolongar-se por no mínimo dois metros. Na extremidade da tubulação, deve haver um terminal (Tê ou outro dispositivo) que impeça a entrada de águas pluviais diretamente no tubo. Devem ser previstos dispositivos de inspeção nos desvios de tubulações enterradas.
O Infográfico 1 exemplifica os elementos básicos de um sistema predial de esgoto sanitário.
Infográfico 1 – Componentes do sistema predial de esgoto sanitário
Fonte: CREDER, 2018, p. 240. (Adaptado).
2.1.2 Dimensionamento
Segundo a NBR 8160 (ABNT, 1999), o dimensionamento das tubulações do sistema predial de esgoto sanitário é feito pelo método das unidades de Hunter de contribuição (UHC). A unidade UHC se refere a um fator numérico que representa a contribuição em função da utilização habitual de cada tipo de aparelho sanitário, conforme mostra a Tabela 1.
Tabela 1 – Unidades de Hunter de contribuição
APARELHO SANITÁRIO
UHC
DIÂMETRO NOMINAL MÍNIMO DO RAMAL DE DESCARGA DN
Bacia sanitária
6
100 (1)
Banheira de residência
2
40
Bebedouro
0,5
40
Bidê
1
40
Chuveiro residencial
2
40
Chuveiro coletivo
4
40
Lavatório de residência
1
40
Lavatório de uso geral
2
40
Mictório com válvula de descarga
6
75
Mictório com caixa de descarga
5
50
Mictório com descarga automática
2
40
Mictório de calha
2 (2)
50
Pia de cozinha residencial
3
50
Pia de cozinha industrial
preparação
3
50
Pia de cozinha industrial
lavagem de panelas
4
50
Tanque de lavar roupas
3
40
Máquina de lavar louças
2
50 (3)
Máquina de lavar roupas
3
50 (3)
(1)O diâmetro nominal (DN) mínimo para o ramal de descarga de bacia sanitária pode ser reduzido para DN 75, caso justificado pelo cálculo de dimensionamento efetuado pelo método hidráulico apresentado no Anexo B e somente depois da revisão da norma NBR 6452:1985 (aparelhos sanitários de material cerâmico), pelo qual os fabricantes devem confeccionar variantes das bacias sanitárias com saída própria para ponto de esgoto de DN 75, sem necessidade de peça especial de adaptação.
(2) Por metro de calha – considerar como ramal de esgoto.
(3) Devem ser consideradas as recomendações dos fabricantes.
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 16.
Os ramais de descarga devem ser dimensionados adotando, no mínimo, os diâmetros da Tabela 1. Se o aparelho sanitário ligado a ele não estiver relacionado na tabela, devem ser estimadas as UHC de acordo com NBR 8160. Os ramais de esgoto são dimensionados de acordo com os diâmetros da Tabela 2, somando os UHC de seu trecho. Tanto os ramais de descarga quanto os ramais de esgoto devem obedecer às declividades mínimas de 2% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou inferior a 75 e 1% para tubulações com DN igual ou superior a 100.
Tabela 2 – Dimensionamento dos ramais de esgoto
DIÂMETRO NOMINAL DO TUBO (DN)
NÚMERO MÁXIMO DE UHC
40
3
50
6
75
20
100
160
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 17.
Os tubos de queda devem ser dimensionados de acordo com a Tabela 3, com base na somatória de UHC dos ramais de esgoto ligados a ele. Se o tubo de queda apresentar desvio superior a 45º com a vertical, deve-se dimensioná-lo da seguinte forma: a parte do tubo de queda acima do desvio fica como um tubo de queda independente, com base nos UHC contribuintes acima do desvio e de acordo com a Tabela 3. A parte horizontal do desvio, por sua vez, fica de acordo com a Tabela 4, tratando esse trecho horizontal como um subcoletor. O trecho abaixo do desvio deve ser dimensionado com base no número de UHC de todos os aparelhos que descarregam nesse tubo de queda, de acordo com a Tabela 3, não se adotando diâmetro inferior ao adotado para o trecho horizontal do desvio.
Tabela 3 – Dimensionamento dos ramais de esgoto
DIÂMETRO NOMINAL DO TUBO (DN)
NÚMERO MÁXIMO DE UHC
PRÉDIO DE ATÉ TRÊS PAVIMENTOS
PRÉDIO COM MAIS DE TRÊS PAVIMENTOS
40
4
8
50
10
24
75
30
70
100
240
500
150
960
1900
200
2200
3600
250
3800
5600
300
6000
8400
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 18.
Os coletores e subcoletores devem ser dimensionados conforme a Tabela 4, com base na somatória de UHC, sendo que o coletor deve ter diâmetro mínimo igual a 100. Em edifícios residenciais, deve ser considerado na somatória de UHC apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro. Nos demais casos, considera-se todos os aparelhos contribuintes no cálculo do UHC.
Tabela 4 – Dimensionamento dos subcoletores e coletor predial
DN DO TUBO
NÚMERO MÁXIMO DE UHC EM FUNÇÃO DAS DECLIVIDADES MÍNIMAS (%)
0,5
1
2
4
100
-
180
216
250
150
-
700
840
1000
200
1400
1600
1920
2300
250
2500
2900
3500
4200
300
3900
4600
5600
6700
400
7000
8300
10000
12000
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 18.
De acordo com a NBR 8160 (ABNT, 1999), as caixas sifonadas devem ter fecho hídrico com altura mínima de 20 centímetros. Seu dimensionamento deve obedecer aos seguintes critérios:
· DN 100 : quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 6 UHC;
· DN 125 : quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 10 UHC;
· DN 150 : quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 15 UHC.
As caixas de gordura são dimensionadas de acordo com o número de cozinhas atendidas. Para a coleta de uma única cozinha, pode ser utilizada uma caixa de gordura pequena. Construções com duas cozinhas devem utilizar a caixa de gordura simples ou dupla. De três a doze cozinhas, utiliza-se a caixa de gordura dupla. Para a coleta de mais de 12 cozinhas ou em casos especiais, como restaurantes, cozinhas de escolas e hospitais, deve-se instalar caixas de gordura especiais, dimensionadas para o número de refeições previsto. As dimensões mínimas dessas caixas de gordura são especificadas na NBR 8160 (ABNT, 1999).
Outros dispositivos complementares do sistema de coleta e transporte do esgoto sanitário são: caixas de inspeção, caixas de passagem e instalação de recalque.
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CAIXAS DE INSPEÇÃO
Destinadas a permitir a limpeza, inspeção, desobstrução de canalizações, junção de coletores e mudança de declividade.
CAIXAS DE PASSAGEM
Permitem a inspeção, limpeza e desobstrução das canalizações, possuindo uma única entrada e uma saída. Não devem receber despejos fecais. Se receberem despejos de pias de cozinhas e mictórios, é necessário o uso de tampa hermética (CREDER, 2018).
INSTALAÇÃO DE RECALQUE
Quando a instalação está abaixo do nível da rede pública, acumula-se o esgoto em caixas coletoras por gravidade, sendo que a partir dela é recalcado o esgoto, por meio de bombeamento, para o coletor predial. Deve-se prever que o tempo de detenção máximo do esgoto na caixa seja inferior a 30 minutos.
O subsistema de ventilação é dimensionado com base em tabelas. Os ramais de ventilação são dimensionados conforme a Tabela 5.
Tabela 5 – Dimensionamento de ramais de ventilação
GRUPO DE APARELHOS SEM BACIAS SANITÁRIAS
GRUPO DE APARELHOS COM BACIAS SANITÁRIAS
UHC
DN do ramal de
ventilação
UHC
DN do ramal de
ventilação
Até 12
40
Até 17
50
13 a 18
40
18 a 60
70
19 a 36
50
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 21.
A colunas de ventilação têm seu diâmetro em função da somatória de UHC e do comprimento medido desde a extremidade superior da coluna até seu encontro com o tubo de queda, de acordo com a Tabela 6.
Tabela 6 – Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilação
DN DO TUBO DE QUEDA OU RAMAL DE ESGOTO
UHC
DN MÍNIMO DO TUBO DE VENTILAÇÃO
40
50
75
100
150
200
250
300
COMPRIMENTO PERMITIDO (M)
40
8
40
-
-
-
-
-
-
-
40
10
30
-
-
-
-
-
-
-
50
12
23
60
-
-
-
-
-
-
50
20
15
46
317
-
-
-
-
-
75
21
10
33
247
-
-
-
-
-
75
53
8
26
207
-
-
-
-
-
75
102
8
26
189
-
-
-
-
-
100
43
-
11
76
299
-
-
-
-
100
140
-
8
61
299
-
-
-
-
100
320
-
7
52
195
-
-
-
-
100
530
-
6
46
177
-
-
-
-
150
500
-
-
10
40
305
-
-
-
150
1100
-
-
8
31
238
-
-
-
150
2000
-
-
7
26
201
-
-
-
150
2900
-
-
6
23
183
-
-
-
200
1800
-
-
-
10
73
286
-
-
200
3400
-
-
-
7
57
219
-
-
200
5600
-
-
-
6
49
186
-
-
200
7600
-
-
-
5
43
171
-
-
250
4000
-
-
-
-
24
94
293
-
250
7200
-
-
-
-
18
73
225
-
250
11000
-
-
-
-
16
60
192
-
250
15000
-
-
-
-
14
55
174
-
300
7300
-
-
-
-
9
37
116
287
300
13000
-
-
-
-
7
29
90
219
300
20000
-
-
-
-
6
24
76
186
300
26000
-
-
-
-
5
22
70
152
Fonte: ABNT NBR 8160,1999, p. 12.
Para um melhor entendimento, vamos dimensionar alguns componentes do sistema predial de esgoto sanitário de um edifício residencial com 15 pavimentos e pé direito de três metros. O banheiro, analisado a seguir, possui um lavatório, um chuveiro e um vaso sanitário, conforme mostra a Figura 1.
Figura 1 – Sistema de esgoto de um banheiro.
Fonte: Elaborado pela autora, 2020.
Ramal de descarga: de acordo com a Tabela 1, temos os diâmetros:
· Ramal de descarga do lavatório: 1 UHC - DN 40.
· Ramal de descarga do chuveiro (ralo seco): 2 UHC - DN 40.
· Caixa sifonada: 1 UHC + 2 UHC = 3 UHC – DN 100.
Ramal de esgoto : ramal de esgoto entre caixa sifonada e ramal de esgoto da bacia sanitária: 3 UHC – DN 50, conforme Tabela 2.
· Ramal de esgoto da bacia sanitária (Tabela 1): 6 UHC – DN 100.
Tubo de queda (considerando cinco pavimentos em única prumada) :
· UHC por banheiro: 1 + 2 + 6 = 9 UHC.
· Total: 9 ∙ 15 pavimentos = 135 UHC
Observação: como se trata de um projeto residencial, na somatória entra apenas o valor do aparelho de maior UHC. Logo, não será 90 UHC. Será 6 ∙ 15 = 90 UHC, que corresponde, de acordo com a Tabela 3 a DN 100.
Ramal de ventilação : banheiro possui 9 UHC, conforme mostra a Tabela 5 no campo “grupo de aparelhos com bacia sanitária”. Dessa forma, o DN corresponde a 50.
Coluna de ventilação : o número de UHC do tubo de queda é igual a 90 UHC e o diâmetro do tubo de queda é 100.O comprimento do tubo (15 pavimentos multiplicado por três metros, ou seja, 15 ∙ 3 = 45 m). Fazendo a comparação com a Tabela 6, chegamos no DN 75.
Em locais nos quais não há redes de esgotos públicas, é necessário o uso de instalações para a depuração biológica e bacteriana do esgoto. Um exemplo é a fossa séptica.
Fonte: Elaborado pela autora, 2020.
2.2 Instalações prediais de águas pluviais
Os sistemas prediais de águas pluviais têm como função garantir que as águas pluviais que precipitam sobre os edifícios, incluindo as coberturas, paredes inclinadas e verticais, sacadas, marquises e rampas, sejam coletadas e conduzidas a locais adequados, como ao sistema público de águas pluviais (sarjeta), sem produzir ruídos excessivos, garantindo a resistência às variações térmicas, intempéries e choques mecânicos (quando previstos). O projeto destas instalações tem seus requisitos técnicos estabelecidos pela NBR 10844 (ABNT, 1989).
VOCÊ SABIA?
As águas pluviais podem ser armazenadas em determinados casos, como para reutilização de água em determinados fins no edifício e para a redução da vazão máxima de contribuição à rede pública de drenagem com o objetivo de reduzir a onda de cheia da drenagem urbana, como no caso da cidade de São Paulo (chamadas piscininhas).
Os materiais mais utilizados para os componentes dos sistemas de águas pluviais são:
· calha: chapas de aço galvanizado, chapas de cobre, aço inoxidável, alumínio, PVC rígido, dentre outros;
· condutores verticais e horizontais: ferro fundido, PVC rígido, fibrocimento, aço galvanizado, dentre outros.
2.2.1 Dimensionamento
Para o adequado dimensionamento das instalações de águas pluviais, a primeira determinação necessária é a intensidade pluviométrica utilizada para a determinação da vazão do sistema. Essa intensidade pluviométrica é obtida a partir da definição da duração da precipitação e do período de retorno adequado, de acordo com as características da área a ser drenada. Esse valor é característico da localidade do projeto. A NBR 10844 (ABNT, 1989) estabelece, em seu anexo, valores de intensidade pluviométrica (mm/h) para chuvas de cinco minutos nas principais cidades do Brasil. Para construções de até 100 m² de área de projeção, pode-se adotar uma intensidade pluviométrica de 150 mm/h.
De acordo com a NBR 10844 (ABNT, 1989), os períodos de retorno são:
· um ano para áreas pavimentadas nas quais empoçamentos sejam tolerados;
· cinco anos para coberturas ou terraços;
· 25 anos para coberturas ou áreas nas quais não possam ocorrer empoçamentos ou extravasamento.
A vazão de projeto será:
Q representa a vazão de projeto em litros/min, i equivale à intensidade pluviométrica em mm/h e A é a área de contribuição em m². Essas áreas de contribuição podem ser calculadas de acordo com as indicações de cálculos da NBR 10844 (ABNT, 1989).
A norma estabelece que as superfícies horizontais das lajes, além de calhas de beiral ou platibanda, devem ter declividade mínima de 0,5%, garantindo o escoamento das águas pluviais até os pontos de drenagem.
Para o dimensionamento das calhas de beiral ou platibanda, é utilizada a equação de Manning-Strickler:
Em que Q é a vazão de projeto em litros/min, S é a área molhada em m², n é o coeficiente de rugosidade (para plástico, aço, cobre, alumínio e latão, ele equivale a 0,011), Rh é o raio hidráulico em m (relação entre a área molhada e perímetro molhado), d é a declividade da calha em m/m. Quando a saídas das calhas estiverem a menos de quatro metros de uma mudança de direção, deve-se corrigir o valor da vazão multiplicando pelos fatores da Tabela 7.
Tabela 7 –  Fatores de correção da vazão de projeto da calha
TIPO DE CURVA
TIPO DE CURVA A MENOS DE 2 METROS DA SAÍDA CURVA
CURVA ENTRE 2 E 4 METROS DA SAÍDA
Canto reto
1,2
1,1
Canto arredondado
1,1
1,05
Fonte: CREDER, 2018, p. 273.
Os coletores verticais de água pluvial devem ser projetados em uma prumada, sendo que, nos desvios, devem ser utilizados curvas de 90º raio longo ou curvas de 45º. Seu diâmetro mínimo é de 70 mm e seu dimensionamento deve ser feito a partir de dois ábacos para dois tipos de saídas: aresta viva e em funil. O valor do diâmetro será retirado do ábaco a partir dos valores da vazão de projeto (l/min), altura da lâmina d’água na calha, em mm ( H ), e o comprimento do condutor vertical, em m ( L ). Os ábacos estão representados no Gráfico 1.
O procedimento de utilização dos ábacos é: entrar no eixo horizontal com o valor da vazão. Levantar uma vertical até encontrar as curvas de H e L . Se não houver curvas, deve-se interpolar as existentes. A interseção mais alta entre essas curvas e a linha vertical deve ser transportada até o eixo D para a determinação do diâmetro, lembrando que deve ser, no mínimo, 70 mm.
Gráfico 1 – Ábacos para dimensionamento de diâmetros de condutores verticais
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Fonte: CREDER, 2018, p. 274.
Os condutores horizontais de água pluviais devem possuir declividade mínima de 0,5%, sendo seu dimensionamento feito de acordo com a Tabela 8, em função da vazão de projeto do trecho. De acordo com Creder (2018), devem ser instaladas inspeções nas tubulações aparentes sempre que houver conexões, mudança de declividade, mudanças de direção e a cada trecho de 20 m retilíneo.
Tabela 8 – Capacidade de condutores horizontais de seção circular para materiais com n = 0,011 (vazões em l/min)
DN/DECLIVIDADE (%)
0,5
1
2
4
50
32
45
64
90
63
59
84
118
168
75
95
133
188
267
100
204
287
405
575
125
370
521
735
1040
150
602
847
1190
1690
200
1300
1820
2570
3650
250
2350
3370
4660
6620
300
3820
5380
7590
10800
Fonte: CREDER, 2018, p. 276.
Para entender melhor, vamos dimensionar as calhas e os coletores verticais de um sistema de águas pluviais. A calha recebe a vazão de uma área de 600 m² de telhado e possui um coletor vertical com 6 m de comprimento que recebe sua vazão. Consideremos que o local do projeto é na cidade de São Paulo, com intensidade pluviométrica é de 172 mm/h.
A vazão do projeto será:
A calha é de chapas de aço galvanizado ( n = 0,011), retangular, tem declividade mínima de 0,5% e trabalha conforme Figura 3, em que B é o dobro de A .
Figura 3 –  Seção da calha. Fonte: Elaborado pela autora, 2020.
A área molhada dessa seção será:
A = 2 ∙ A ∙ A = 2 ∙ A².
O perímetro molhado é:
P = 2 ∙ A + A + A = 4A.
O raio molhado é a razão entre A e P, ou seja,
Para se determinar o lado A:
Se considerarmos uma borda livre de 8 cm, a calha terá altura de 20 cm por 24 cm de largura.
O coletor vertical é dimensionado de acordo com o ábaco do Gráfico 1. Se considerarmos entrada por aresta viva, entrando com a vazão de 1720 l/min e traçando uma vertical e assumindo que L = 6 m e H = 120 mm, não conseguiremos encontrar a curva de H , mas intersecionaremos a curva L . Indo até o eixo D , obteremos o diâmetro de 100 mm. Sendo assim, o coletor vertical possuirá DN 100.
2.3 Instalações prediais de água gelada
O sistema predial de água potável gelada utilizada para consumo pode ser feito por instalação central ou por instalação individual.
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INSTALAÇÃO CENTRAL
Neste sistema, a água gelada é reservada e distribuída nos pontos de consumo por tubulações devidamente isoladas.
INSTALAÇÃO INDIVIDUAL
São instalados bebedouros elétricos nos locais de consumo, sendo estes abastecidos pelo sistema de água fria. Indicado para pequenas instalações de até dez bebedouros.
Para se determinar o consumo de água gelada e a quantidade mínima de bebedouros, pode-se utilizar a Tabela 9.
Nas instalações individuais, são instalados bebedouros elétricos. Essa instalação é simples, bastando que esteja previsto no ponto o abastecimento de água fria partindo do barrilete. O dimensionamento das tubulações segue o princípio das instalações de água fria, sendo utilizado no cálculo o máximo consumo provável em um bebedouro com peso de 0,1 ou vazão de 0,05 l/s. Também deve-se prever a instalação de um dreno de 1” interligado ao esgoto, ligado ao tubo de esgoto secundáriopor meio de ralo simples ou ralo sifonado, além da instalação do ponto elétrico para seu funcionamento.
A instalação central de água gelada e filtrada pode ser dimensionada de acordo com o consumo máximo provável, ou consumo máximo possível. As velocidades da água gelada devem variar entre 0,30 e 1 m/s. Considera-se o consumo por bebedouro de 2 l/min e um pré-dimensionamento para as colunas, segundo Creder (2018):
· até oito bebedouros: tubulação de ¾”;
· Entre 8 e 16 bebedouros: tubulação de 1”;
· Entre 17 e 40 bebedouros 1 ¼’.
Tabela 9 – Consumo de água gelada e quantidade mínima de bebedouros
CONSUMO DE ÁGUA GELADA
LOCALIZAÇÃO
TEMPERATURA (ºC)
CONSUMO
Escritórios
10
1 l/pessoa/8h
Escolas (internatos)
10 a 13
2 l/aluno/dia
Escolas (externatos)
10 a 13
1 l/aluno/dia
Hospitais
7 a 10
2l/dia/leito
Hotéis
10
2 l/quarto/dia de 14h
Lojas
10
4 l/100 fregueses/h
Indústria leve
10 a 13
0,8 l/h/pessoa
Indústria pesada
10 a 13
1 l/h/pessoa
Sorveteria
7 a 10
2 l/h/cadeira
Restaurante
7 a 10
0,4 l/pessoa/h
Teatros e cinemas
10
4 l/100 lugares/h
QUANTIDADE DE BEBEDOUROS EM FUNÇÃO DO USO E POPULAÇÃO
LOCALIZAÇÃO
NÚMERO DE BEBEDOUROS
Cinemas e teatros
1 por 250 lugares
Escolas
1 por 75 alunos
Escritórios
1 por 75 pessoas
Edifícios públicos
1 por 75 pessoas e no mínimo 1 por pavimento
Indústrias
1 por 75 pessoas e no mínimo 1 por pavimento
Fonte: CREDER, 2018, p. 108.
Usualmente, utiliza-se a capacidade do reservatório como sendo a metade do consumo diário de água gelada. Para dimensionar o equipamento de refrigeração, deve ser calculada a carga térmica que será extraída pelo equipamento. Ela é composta da quantidade de calor a ser retirado da água e da quantidade de calor que entra pelo reservatório e tubulações por condução: o calor retirado da água pode ser calculado da seguinte forma:
Em que Q é a quantidade de calor necessário, medido em kcal/h, m é a quantidade de água (litros/hora), c é o calor específico da água (kcal/kgºC), t¹ é a temperatura inicial, medida em graus celsius (25 ºC), e t² é a temperatura final em graus celsius (7 ºC). O calor específico da água é 1 kcal/kgºC.
O calor adquirido no reservatório, por sua vez, pode ser calculado por meio da fórmula a seguir:
Q = A ∙ K ∙ D
Em que Q é a quantidade de calor (kcal/h), A é a área da superfície exposta do reservatório, medida em m², K representa o coeficiente de transmissão de calor, medido em kcal/h/m²/ºC (para cortiça prensada de 2” de espessura colocada do lado externo, o valor é de 0,58) e D é a diferença de temperatura, medida em ºC, considerando um acréscimo nesse valor de 10º se o reservatório for exposto ao sol.
Para o calor adquirido nas tubulações, é possível dizer que a condução de calor deve ser mínima. Sendo assim, elas devem ser isoladas. Os materiais mais utilizados no isolamento térmico são lã de vidro, asbesto e lã de rocha. Para cada material e de acordo com a temperatura da água, do exterior e seu diâmetro, são determinadas perdas de calor em kcal/h por metro de tubulação.
Para entender melhor, vamos determinar as características de um sistema central de água gelada para uma indústria pesada (galpão térreo) que funciona durante 24 horas. Nessa indústria, há 250 funcionários. De acordo com a Tabela 9, que determina a quantidade de bebedouros por pessoa que determinado local precisa instalar, é necessário instalar um bebedouro para cada 75 pessoas. Desse modo, 250÷75 = 3,33, ou seja, no mínimo quatro bebedouros aproximadamente.
Ainda pela Tabela 9, o consumo de uma indústria pesada é de 1 l/h/pessoa. Considerando seu funcionamento por 24 horas e uma população máxima de 300 pessoas, tem-se:
Consumo= 300 ∙ 1 ∙ 24 = 7200litrosO reservatório de água gelada deverá ter volume de, pelo menos, metade o valor do consumo, ou seja, 3.600 litros.
Consideremos que a instalação esteja em um local com média de temperatura de 32 ºC, que o reservatório tenha dimensões de 2 x 1 x 1 m, que esteja isolado por 2” de cortiça prensada e esteja localizado na sombra, tendo apenas as paredes e teto expostos ao sol. As tubulações estão isoladas com 1” de asbesto e possuem a máxima extensão até o último bebedouro de 35 m. Para determinar a carga térmica, é necessário realizar os cálculos a seguir:
· Calor a ser extraído da água :
Considerando vazão de 3.600 litros em 24 horas (150 l/h), tem-se:
‍
Q = m ∙ c(t 2 - t 1 ) = 150 ∙ 125 - 7 = 2700 kcal/h
· Calor por condução do reservatório :
Área exposta (considerando paredes e teto): 2∙2 ∙1 + 2∙1∙1 + 2∙1 = 8 m²
‍
Q = A ∙ K ∙ D = 8 ∙ 0,58(32 - 7) = 116 kcal/ ‍
· Calor a ser extraído da água :
De acordo com o pré-dimensionamento de oito a 16 bebedouros e considerando que a tubulação até o bebedouro terá 1”, que o calor conduzido para uma tubulação isolada com 1” de asbesto é de 70,9 kcal/h e que a tubulação tem extensão de 35 m, tem-se:
‍
Q = 70,9 ∙ 35 = 2481,5 kcal/h
Assim, o calor total a ser retirado pelo equipamento é:
2700 + 116 + 2481,5 = 5297,5 kcal/h
O dimensionamento do equipamento é feito com um acréscimo de carga devido à bomba de circulação de água gelada de 5% (CREDER, 2018). A partir do valor da capacidade térmica, prevemos a capacidade do equipamento:
Q = 5297,5 + 5% = 5562 kcal/h
2.4 Instalações de prevenção e combate a incêndio e catástrofes
As instalações de prevenção e combate ao incêndio tem como objetivo, de acordo com a Instrução Técnica n. 02, emitida pela Polícia Militar do Estado de São Paulo em 2019, proteger a vida dos ocupantes da edificação e áreas de risco em caso de incêndio; dificultar a propagação do incêndio, reduzindo os danos ao patrimônio e meio ambiente; dar condições de acesso para as operações do corpo de bombeiros; proporcionar a continuidade dos serviços nas edificações e promover meios de controlar e extinguir os incêndios.
O fogo é um fenômeno que consiste na reação de oxidação com emissão de calor e luz, sendo resultante de quatro componentes: combustível, comburente, calor e reação em cadeia . Para se extinguir o fogo, deve-se promover a inibição de um destes componentes.
O calor e os incêndios podem se propagar por:
· condução , ou seja, por meio de um material sólido indo da temperatura mais elevada para a mais baixa;
· convecção , ou seja, por meio de um fluido (gás ou líquido) entre dois corpos submersos no fluido ou entre um fluido e o corpo;
· radiação , ou seja, por meio de um gás ou vácuo na forma de energia radiante.
Segundo Federal Fire Council, citado por Creder (2018), os incêndios podem ser classificados em classe A, B e C. A classe A se refere a incêndios nos quais os materiais deixam brasas, como materiais feitos de celulose e materiais carbonáticos. A classe B se refere aos incêndios causados por óleos minerais, óleos vegetais e óleos animais. Por fim, a classe C se refere a incêndios em equipamentos elétricos, quando eletrificados.
É previsto um tipo de extintor para cada tipo de incêndio. O extintor portátil é um aparelho manual, constituído de recipiente e acessório, que contém o agente extintor com a finalidade de extinguir o foco de incêndio. O tipo carreta, ou sobre rodas, possui capacidade de agente extintor em maior quantidade. Podem ser de:
· água : aplicável em incêndios classe A;
· espuma mecânica : aplicável em incêndios classe A;
· pó químico seco : aplicável a incêndios das classes B e C;
· dióxido de carbono : extingue o fogo pela fumaça que produz. Aplicável aos incêndios de classe B e C e, às vezes, aos de classe A;
· compostos halogenados : aplicável nas classes A, B e C. É utilizado em aeronaves.
As medidas de proteção e de combate ao incêndio são determinadas de acordo com o risco da edificação em função de sua ocupação ou atividade exercida, podendo ser baixo, médio ou alto. Envolvem medidas de proteção passiva , como isolamento de risco, compartimentação vertical e horizontal, revestimento de materiais e resistência estrutural ao fogo, e medidas de proteção ativa , como extintores, sistemas de hidrantes e sistemas de chuveiros automáticos. Além disso, faz parte das medidas de proteção o estabelecimento de rotas de fuga,iluminação de emergência, sinalização de emergência e alarme de incêndio, de forma a promover a evacuação e assegurar a saída das pessoas na edificação.
O dimensionamento de cada uma das medidas de proteção e combate ao incêndio é baseado nas instruções técnicas e decretos vigentes sobre o tema. As etapas para a regularização de edificações no corpo de bombeiros e obtenção do AVCB (Auto de Vistoria do Corpo de Bombeiros) estão ilustradas no Diagrama 1.
Diagrama 1 – Etapas para aprovação do projeto técnico de segurança contra incêndio
Fonte: Elaborado pela autora, 2020.
2.4.1 Aplicação da água no combate aos incêndios
A água é a principal forma de combate aos incêndios, pois é de fácil utilização e pode ser armazenada em quantidades razoáveis nos reservatórios da edificação.
O sistema de hidrantes para combate a incêndio é normatizado pela NBR 13714. Ele é composto por reservatório de água, sistema de pressurização (bombeamento quando o desnível geométrico não é suficiente para propiciar a pressão e vazão mínima necessária ao bom funcionamento do sistema), conjunto de peças e acessórios (válvulas, registros e esguichos), tubulação e forma de acionamento (botoeiras, pressostatos, chaves de fluxo ou bomba jockey ). O dimensionamento deste sistema, de acordo com a Instrução Técnica n. 02, é projetado com a classificação de carga de incêndio, garantindo a pressão e vazão adequadas nos hidrantes mais desfavoráveis e com uma reserva de água suficiente para o funcionamento de um número mínimo de hidrantes por um determinado tempo.
Os pontos de tomada de água (compostos por abrigo ou caixa de incêndio, mangueiras e esguichos) devem ser posicionados nas proximidades das portas e acessos em até cinco metros, nas posições centrais das áreas, fora das escadas e a 1 a 1,5 metros do piso. É instalada um registro de recalque (hidrante de passeio) para que o corpo de bombeiros possa utilizar a água do reservatório da edificação no combate ao incêndio. Além disso, há hidrantes do tipo coluna, instalados e mantidos pelo serviço de água da municipalidade.
Os sistemas hidráulicos são dimensionados levando em consideração as perdas de carga da instalação, como perdas localizadas nas conexões e tubulações, além da perda de carga na mangueira do hidrante.
A especificação das bombas utilizadas para os sistemas de hidrantes, e também para sistemas de chuveiros automáticos, é especificada a partir da vazão, altura manométrica e as velocidades limites, conforme valores fixados pelo corpo de bombeiros das municipalidades.
Outro sistema utilizado no combate ao incêndio é o sistema de chuveiros automáticos, ou sprinklers . Este sistema é composto por uma rede hidráulica sob pressão na qual são instalados dispositivos de aspersão de água, ou seja, chuveiros automáticos, que podem ser abertos ou possuir um elemento sensível que se rompe com a ação do calor, descarregando a água sobre os materiais em chamas. É o método mais eficaz quando a água é o agente extintor mais adequado.
Seu dimensionamento é feito de acordo com a severidade do incêndio que se espera, garantindo as pressões e vazões adequadas para os chuveiros automáticos, distribuindo, de forma homogênea, a água na área de influência. O número de sprinklers é determinado de acordo com a área a ser protegida e a distância entre eles depende do risco da instalação. Também deve ser ativado automaticamente com rapidez para que controle e faça a extinção do foco de incêndio no seu início. Por fim, deve seguir os requisitos da NBR 10897.
2.4.2 Aplicação da espuma no combate aos incêndios
Além do uso da água, a espuma mecânica é muito utilizada para o combate de incêndios nos quais estão envolvidos líquidos combustíveis e inflamáveis. Essa espuma, de acordo com a Instrução Técnica n. 02, é
[...] um agregado estável de bolhas, que tem a propriedade de cobrir e aderir aos líquidos combustíveis e inflamáveis, formando uma camada resistente e contínua que isola do ar, e impede a saída dos vapores voláteis desses líquidos para a atmosfera (POLÍCIA MILITAR DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2019, p. 25).
A espuma não é eficaz em fogos com gases, materiais que reagem com água e fogos em vazamento de líquidos sob pressão. Também não deve ser aplicada em locais eletrificados, pois é um agente extintor que conduz eletricidade.
Os tipos de espuma apresentam características específicas ao tipo de fogo a combater. Podem ser classificadas de acordo com sua origem (química ou física), com a sua composição (base proteica e base sintética), com seu coeficiente de expansão (baixa, média e alta expansão) e de acordo com as características de extinção do fogo.
O sistema de resfriamento por espuma é composto por reserva de extrato, elemento dosador (responsável pela mistura do líquido gerador de espuma e água na proporção adequada para a formação da espuma), bombas hidráulicas, esguichos e canhões lançadores de espuma, tubulações e acessórios.
O dimensionamento do sistema de espuma varia conforme tipo, dimensão e arranjo físico dos locais que armazenam líquidos inflamáveis e combustíveis, devendo seguir as normas técnicas oficiais e instruções técnicas do corpo de bombeiros.
Síntese
Nesta unidade, aprendemos sobre os sistemas prediais de esgoto sanitário, águas pluviais, instalações de água gelada e instalações de combate ao incêndio. O sistema de esgoto sanitário deve ser dimensionado conforme a NBR 8160, prevendo a coleta e transporte do esgoto até a rede pública. O cuidado no dimensionamento deste sistema consiste em garantir que não haja obstruções e retorno de gases do esgoto dentro dos ambientes utilizados. O sistema de águas pluviais é dimensionado de acordo com a localidade da edificação, além de depender dos valores de intensidade pluviométrica e das áreas de contribuição, áreas que envolvem não apenas a cobertura da edificação, como também as águas que atingem paredes e pisos de áreas descobertas. O sistema predial de água gelada é projetado de forma a fornecer vazão de água gelada adequada à população da edificação. O sistema de combate ao incêndio envolve a instalação de medidas de proteção passivas e ativas, promovendo a segurança da edificação e a possibilidade de extinção de focos de incêndio, minimizando danos patrimoniais. Podem ter sistemas de hidrantes e de chuveiros automáticos.
Referências bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5688 : Tubos e conexões de PVC-U para sistemas prediais de água pluvial, esgoto sanitário e ventilação – Requisitos. Rio de Janeiro, 2018.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7362-1 : Sistemas enterrados para condução de esgoto - Parte 1: Requisitos para tubos de PVC com junta elástica. Rio de Janeiro, 2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8160 : Sistemas prediais de esgoto sanitário – Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1999.
‍
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10844 : Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10897 : Sistemas de proteção contra incêndio por chuveiros automáticos - Requisitos. Rio de Janeiro, 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13714 : Sistemas de hidrantes e de mangotinho para combate a incêndio. Rio de Janeiro, 2000.
CREDER, H. Instalações hidráulicas e sanitárias . 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
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POLÍCIA MILITAR DO ESTADO DE SÃO PAULO. Corpo de Bombeiros. Instrução Técnica n. 02 : conceitos básicos de segurança contra incêndio. São Paulo, 2019. Disponível em: < http://www.ccb.policiamilitar.sp.gov.br/dsci_publicacoes2/_lib/file/doc/IT-02-2019.pdf >. Acesso em: 04 jun. 2020.
SANTOS, D. C. Os sistemas prediais e a promoção da sustentabilidade ambiental. Ambiente Construído , v. 2, n. 4, p. 7-18, out/dez 2002. Porto Alegre, 2002. Disponível em: < https://seer.ufrgs.br/ambienteconstruido/article/view/3429/0 >. Acesso em: 04 jun. 2020.
TEMA 03
INSTALAÇÕES PREDIAIS
UNIDADE 3 - CONFORTO TÉRMICO E SISTEMA DE COMUNICAÇÕES DE UM EDIFÍCIO
Autora: Bianca Lopes de Oliveira
Revisor: GeraldoOliveira Neto
Introdução
As instalações prediais de energia elétrica são imprescindíveis em uma edificação. Antes de chegar na edificação, a energia elétrica é gerada, transmitida e distribuída por meio das redes. A geração de energia, no Brasil, é predominantemente realizada por meio de hidrelétricas e de termoelétricas. É gerada em forma trifásica, alternada, com frequência de 60 ciclos por segundo, por decreto governamental. Após sua geração, segue pelo sistema de transmissão, ou seja, é transportada até os centros consumidores, normalmente, em 13,8 kV. Dentro dos centros de utilização, a energia é distribuída por linhas de subtransmissão, passando por transformadores até ser considerada de baixa tensão. Nosso trabalho, em uma edificação, é distribuir essa energia que chega até os pontos de utilização de forma adequada e segura. Nesta unidade, iremos entender os princípios básicos de eletricidade e como realizar o dimensionamento de sistemas prediais de energia elétrica de baixa tensão. Além disso, veremos aspectos referentes aos sistemas prediais de transporte vertical e horizontal do edifício.
3.1 Teoria e princípios básicos de eletricidade
Segundo Creder, energia pode ser definida como “tudo aquilo capaz de produzir calor, trabalho mecânico, luz, radiação etc.” (2018, p. 14). A energia elétrica é um tipo utilizado para transmitir e transformar a energia primária da fonte produtora que aciona os geradores em outros tipos de energia que usamos nas edificações.
Para entender como ela é gerada, temos de lembrar da composição da matéria. Toda matéria é composta por partículas conhecidas como moléculas que, por sua vez, são constituídas de átomos.
O átomo é composto de um núcleo de prótons (carga positiva) e de nêutrons (sem carga) e, em torno do núcleo, gravitam os elétrons (carga negativa). Quando em equilíbrio, o átomo possui a mesma quantidade de prótons e de elétrons. Os elétrons que estão em órbitas mais exteriores são atraídos pelo núcleo com uma força de atração menor do que aqueles mais próximos ao núcleo. Esses elétrons são chamados de elétrons livres. O movimento deles, a uma velocidade de cerca de 300.000 km/s, denomina-se corrente elétrica (NISKIER, 2013, p. 2).
A intensidade de uma corrente elétrica caracteriza a quantidade de elétrons livres que atravessa uma determinada seção do condutor na unidade de tempo. A intensidade elétrica é medida através da unidade ampère, calculada com o auxílio do amperímetro.
A corrente elétrica é resultante de uma diferença de potencial elétrico. Quando, entre dois pontos de um condutor, existe uma diferença entre as concentrações de elétrons, há um potencial elétrico ou uma tensão elétrica (NISKIER, 2013, p. 2).
Isso é bem esclarecido no funcionamento de uma pilha. Nela, devido à ação química, as cargas positivas se reúnem em um terminal positivo, e os elétrons no terminal negativo, determinando-se uma diferença de potencial entre os terminais. Ao fechar um circuito entre os dois terminais, os elétrons se movimentam pelo condutor, estabelecendo uma corrente elétrica.
‍ Convencionalmente , a corrente elétrica vai do polo positivo até o polo negativo, embora o sentido real da corrente seja do polo negativo para o polo positivo.
Os materiais em que os elétrons têm maior facilidade de se libertar e se deslocar são chamados de condutores elétricos . Esse é o caso dos metais como prata, cobre e alumínio. Já os materiais em que os elétrons têm dificuldade de se libertar devido às forças de atração maiores são chamados de isolantes elétricos , como vidro, cerâmica e plástico, por exemplo. Essa dificuldade interna do material em relação à circulação das cargas elétricas é denominada resistência elétrica. Cada material apresenta uma resistência específica, chamada de resistividade ( ρ ). A resistência elétrica é calculada como:
Na qual R é a resistência em ohms (Ω), ρ é a resistividade do material em ohms.mm²/m, l é o comprimento do material e A é a área da seção reta em metros quadrados.
Ohm estabeleceu uma lei relacionando a corrente elétrica, a resistência e a diferença de potencial:
U = R ∙i
Na qual U é a diferença de potencial ou tensão elétrica em volts, R é a resistência em ohms, e i é a intensidade da corrente elétrica em ampères. Esta lei é aplicável somente em circuitos de corrente contínua contendo apenas uma diferença de potencial, em condutores ou resistências de corrente contínua e em qualquer circuito contendo apenas resistências.
O conjunto de pontos de consumo, alimentados pelos mesmos condutores e ligados ao mesmo dispositivo de proteção (chave ou disjuntor), é denominado circuito. Esses circuitos podem ser ligados em série, em paralelo ou serem mistos.
Classificações de circuitos
Circuitos em série:
A mesma corrente elétrica percorre todos os elementos
R = R₁ + R₂ + R₃
Circuitos em paralelo:
A corrente elétrica se divide na bifurcações
++
Circuitos mistos:
Combinação das ligações em série e em paralelo em um mesmo circuito
Fonte: NISKIER, 2013, p. 8 e 9; CREDER, 2018, p. 21. (Adaptado).
Para a resolução de circuitos mais complexos, há duas leis estabelecidas por Kirchhoff (CREDER, 2018, p. 47):
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‍ 1º lei : “A soma das correntes que chegam a um nó do circuito é igual à soma das correntes que se afastam”.
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‍ 2º lei : “A soma dos produtos das correntes pelas resistências em cada malha do circuito é igual à soma algébrica das forças eletromotrizes dessa malha”.
Figura 1 – Leis de Kirchhoff. Fonte: Shutterstock.
Outra grandeza utilizada no dimensionamento de instalações elétricas é a potência elétrica. Ela é definida como sendo o trabalho efetuado por unidade de tempo em função da intensidade elétrica. Pode ser calculada por meio da equação:
P = U ∙ i
Na qual P é a potência em Watt (W), U é a tensão em volt e i é a corrente elétrica em A. A potência pode ser medida por meio de wattímetros, que medem a potência ativa, tanto em circuitos alimentados em corrente contínua quanto em corrente alternada.
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Corrente contínua
Corrente alternada
Frequência
Período
Como vimos, a corrente elétrica é a função de uma diferença de tensão elétrica entre dois pontos. Essa tensão elétrica é produzida por meio de dispositivos ou máquinas e, quando medida nesses terminais de geração de energia, é denominada força eletromotriz (f.e.m.). Essa força eletromotriz, de acordo com Niskier (2013, p. 12), pode ser obtida por:
· Atrito, como de um vidro contra couro;
· Ação da luz, como em células fotovoltaicas;
· Ação de compressão e de tração sobre cristais;
· Aquecimento do ponto de soldagem entre dois metais diferentes;
· Ação química, como na solução de sais ácidos e bases;
· Indução eletromagnética.
Na indução eletromagnética, a força eletromotriz pode ser obtida, segundo Niskier (2013, p. 12-13):
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Pelo movimento de um condutor
em um campo magnético
Pelo movimento de um campo
magnético no interior de um solenoide
Ao analisarmos um circuito de corrente alternada em regime permanente, por exemplo, na produção de geradores rotativos, a tensão gerada começa do zero, passa por um valor máximo positivo, volta a zero, depois passa por um valor máximo negativo e, novamente, anula-se, iniciando um ciclo. Essa tensão alternada gerada pode ser representada pela senoide. Em um circuito com resistência ( R ), como, por exemplo, um chuveiro, a variação da forma de onda da corrente e da tensão aplicada acontece simultaneamente, significando que a tensão e a corrente estão em fase, como ilustrado no Gráfico 1.
No projeto dos sistemas prediais, o enfoque deve ser no desempenho de suas funções. A preocupação com o desempenho e a qualidade na construção é antiga, tendo registros sobre o assunto há mais de quatro mil anos no Código de Hamurabi. Um marco no desenvolvimento desse conceito foi a elaboração da ISO 6241, em 1984, que estabelecia uma listagem com os requisitos funcionais dos usuários de edificações. Essa norma foi substituída pela ISO 19208, que fornece