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Instalações Hidráulico-Sanitárias Evaldo Miranda Coiado 2a. Edição Campinas, 2007 Revisada em 2013 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA ÁREA DE ENGENHARIA – BAE – UNICAMP C664i Coiado, Evaldo Miranda Instalações hidráulico – sanitárias. 2.ed./ Evaldo Miranda Coiado. Campinas, SP: Evisada em 2014-01-13 426 p. Il. 1. Instalações hidráulicas e sanitárias. 2. Água – Tubulações. 3. Águas residuárias. 4. Águas pluvias. 5. Incêndi. I. Título. ISBN 978-85-906854-0-1 Cópias desta publicação podem ser solicitadas pelo e-mail: emcoiado@yahoo.com.br Instalações Hidráulico-Sanitárias Dedicatória À minha mãe Angelina e à minha sogra Orieta, duas mulheres que admiro por fazerem de todos os seus dias o dia dos filhos. À Jane, minha esposa, pelo amor, apoio, paciência e dedicação. Aos meus filhos, Olívia e Lorenzo, minhas paixões e razão de tudo. Instalações Hidráulico-Sanitárias Agradecimentos À Professora Marina S. Oliveira Ilha por ter me dado a oportunidade de ingressar no ensino e pesquisa do tema Instalações Prediais Hidráulicas e Sanitárias. À todos os autores que compõem as referências bibliográficas. Ao Fábio Albino de Souza pela Arte Gráfica da Capa. Instalações Hidráulico-Sanitárias [i] APRESENTAÇÃO Para o desenvolvimento dos projetos de instalações hidráulicas e sanitárias de edifícios, além dos conhecimentos pré adquiridos de fenômenos de transporte, de hidráulica, de hidrologia, de desenho, de sistemas estruturais, de arquitetura, e etc, é fundamental que engenheiros, técnicos, e estudantes conheçam detalhadamente as exigências das várias normas pertinentes. O projetista dos sistemas hidráulicas prediais encontrará neste texto os fundamentos básicos de hidráulica geral aplicada, e de hidrologia, necessários ao desenvolvimento dos projetos. Esses fundamentos estão associados aos conhecimentos práticos adquiridos pelo autor e ao uso comentado das normas em vigor da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT e do Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo. No capítulo 1 são apresentadas: generalidades e comentários acerca da qualidade das instalações hidráulicas, concepção dos projetos, e técnicas construtivas. Nos capítulos 2, 3, e 4 são apresentadas de forma didática, as informações necessárias para o desenvolvimento de projetos dos sistemas prediais de esgoto sanitário, de água fria, e de água quente, respectivamente. Nos capítulos 5 e 6, são apresentadas as informações necessárias para o desenvolvimento de projetos dos sistemas prediais de águas pluviais e de gás combustível, respectivamente. No capítulo 7 apresentam-se as informações necessárias para o desenvolvimento de projetos dos sistemas prediais de combate a incêndio: hidrantes/mangotinhos e extintores. Para o combate a incêndio com hidrantes e mangotinhos são apresentadas concomitantes as normas da ABNT e as instruções técnicas do Corpo de Bombeiro do Estado de São Paulo, e também o Decreto Nº 56.819, de 10 de março de 2011. A partir do capítulo 2, o usuário encontrará ao longo do texto, problemas práticos ilustrativos com soluções detalhadas. E ao final de cada capítulo, a partir do capítulo 3, listas de problemas práticos propostos. Prof. Dr. Evaldo Miranda Coiado Autor [ii] Instalações Hidráulico-Sanitárias SUMÁRIO CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................. 1.1 – Generalidades...................................................................................................... 1.2 – A qualidade das instalações hidráulicas............................................................. 1.3 – Projeto Hidráulico................................................................................................. 1.4 – Referências bibliográficas.................................................................................... CAPÍTULO 2 SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO (SPES)............................................. 2.1 – Introdução............................................................................................................ 2.2 – Terminologia adotada na NBR-8160/99............................................................... 2.3 – Classificação dos Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários............................... 2.4 – Projeto do Sistema Predial de Esgoto Sanitário.................................................. 2.5 – Recomendações gerais....................................................................................... 2.6 – Dimensionamento................................................................................................ 2.7 – Referências bibliográficas.................................................................................... ANEXO A: Símbolos..................................................................................................... ANEXO B: Convenções gráficas................................................................................... ANEXO C: Aparelhos sanitários – medidas.................................................................. 1 1 1 2 7 8 8 8 17 20 22 27 56 57 58 59 CAPÍTULO 3 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA FRIA (SPAF).............................................................. 3.1 – Introdução........................................................................................................... 3.2 – Terminologia adotada na NBR 5626/1998.......................................................... 3.3 – Fontes de abastecimento.................................................................................... 3.4 – Sistemas de abastecimento e distribuição.......................................................... 3.5 – Componentes e características do SPAF........................................................... 3.6 – Dimensionamento das tubulações da rede predial de distribuição..................... 3.7 – Dimensionamento do sistema de recalque......................................................... 3.8 – Cavitação em bombas........................................................................................ 3.9 – Projeto do Sistema Predial de Água Fria (SPAF)............................................... 3.10 – Problemas práticos propostos............................................................................ 3.11 – Referências bibliográficas.................................................................................. ANEXO Alturas dos pontos de utilização dos aparelhos e peças em relação ao piso acabado e detalhes.......................................................................................... CAPÍTULO 4 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE (SPAQ)...................................................... 4.1 – Introdução............................................................................................................ 4.2 – Terminologia adotada na NBR 7198/1993........................................................... 4.3 – Fundamentos sobre aquecimento de água.......................................................... 63 63 63 69 69 74 93 119 125 134 150 151 152 163 163 163 166 Instalações Hidráulico-Sanitárias [iii] 4.4 – Modalidades dos sistemas prediais de água quente........................................... 4.5 – Consumo de água quente.................................................................................... 4.6 – Determinação do volume a ser reservado........................................................... 4.7 – Aquecimento elétrico............................................................................................4.8 – Tipos de aquecedores elétricos e dimensionamento........................................... 4.9 – Poder calorífico de gás e óleo combustíveis........................................................ 4.10 – Aquecedor a gás individual ou local................................................................... 4.11 – Produção de água quente nas instalações centrais.......................................... 4.12 – Capacidade do storage e da potência calorífica da caldeira............................. 4.13 – Aquecimento da água com energia solar........................................................... 4.14 – Dimensionamento da tubulação de água quente sem circulação...................... 4.15 – Dimensionamento das tubulações de água quente com circulação................. 4.16 – Isolamento das tubulações................................................................................ 4.17 – Dilatação dos encanamentos............................................................................. 4.18 – Problemas práticos propostos............................................................................ 4.19 – Referências bibliográficas.................................................................................. 4.20 – ANEXO – Esquemas de montagem de aquecedores de acumulação.............. CAPÍTULO 5 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUAS PLUVIAIS (SPAP)............................................... 5.1 – Introdução............................................................................................................ 5.2 – Terminologia adotada na NBR 10844/89............................................................. 5.3 – Exigências da NBR 10844/89.............................................................................. 5.4 – Classificação dos sistemas prediais de águas pluviais........................................ 5.5 – Parâmetros hidrológicos...................................................................................... 5.6 – Vazão de projeto.................................................................................................. 5.7 – Coberturas horizontais de laje............................................................................. 5.8 – Calhas.................................................................................................................. 5.9 – Condutores horizontais........................................................................................ 5.10 – Condutores verticais.......................................................................................... 5.11 – Problemas práticos propostos............................................................................ 5.12 – Referências bibliográficas.................................................................................. CAPÍTULO 6 SISTEMA PREDIAL DE GÁS COMBUSTÍVEL (SPGC).............................................. 6.1 – Introdução............................................................................................................ 6.2 – Definições mais importantes utilizadas pelas NBR 13932/97 e NBR 13933/97....................................................................................................................... 6.3 – Requisitos gerais (p/ GLP e GN).......................................................................... 6.4 – Sistema Predial de Gás Combustível – GLP....................................................... 6.5 – Sistema Predial de Gás Combustível – GN......................................................... 6.6 – Materiais empregados nos Sistemas Prediais de Gás Combustível................... 6.7 – Aparelhos de utilização e sua adequação aos ambientes................................... 6.8 – Chaminés............................................................................................................. 166 177 178 179 181 185 185 192 196 199 202 220 230 230 232 232 234 237 237 237 240 240 240 244 246 248 253 256 266 266 267 267 267 271 277 298 309 312 313 [iv] Instalações Hidráulico-Sanitárias 6.9 – Problemas práticos propostos.............................................................................. 6.10 – Referências bibliográficas.................................................................................. 6.11 - Símbolos............................................................................................................. CAPÍTULO 7 SISTEMAS PREDIAIS DE COMBATE A INCÊNDIO: HIDRANTES/MANGOTINHOS E EXTINTORES.......................................................... 7.1 – Introdução............................................................................................................ 7.2 – Principais substâncias utilizadas no combate a incêndio.................................... 7.3 – Classificação das edificações e áreas de risco.................................................... 7.4 – Sistema de proteção por extintores de incêndio.................................................. 7.5 – Sistemas de hidrantes e de mangotinhos segundo NBR – 13714/2000 da ABNT e IT22-CB-SP........................................................................................ 7.6 – Dimensionamento segundo a NBR 13714/2000 e a IT.22-CB/SP....................... 7.7 – Reserva de incêndio ........................................................................................... 7.8 – Reservatórios....................................................................................................... 7.9 – Bombas de incêndio segundo a NBR 13 714 e IT.22-CB/SP................... 7.10 – Bombas de incêndio acopladas a motores elétricos segundo a NBR 13 714 e IT.22-CB/SP........................................................................... 7.11 - Bombas acopladas a motores de combustão interna segundo a NBR 13714 e IT.22-CB/SP.......................................................................... 7.12 - Casos de isenção de sistemas de hidrantes e de mangotinhos segundo a IT.22-CB/SP.................................................................................... 7.13 – Dimensionamento de Sistemas de Hidrantes e ou Mangotinhos por gravidade utilizando a IT.22-CB/SP................................................................. 7.14 – Dimensionamento de Sistemas de Hidrantes e ou Mangotinhos utilizando bomba de incêndio........................................................................................... 7.15 – Problemas práticos propostos............................................................................ 7.16 – Referências bibliográficas.................................................................................. ANEXO A DECRETO Nº 56.819, DE 10 DE MARÇO DE 2011 ESTADO DE SÃO PAULO. PARCIAL....................................................................................................................... ANEXO B CARGAS DE INCÊNDIO ESPECÍFICAS POR OCUPAÇÃO....................................... 322 324 325 326 326 326 328 329 332 348 351 352 357 360 363 365 366 369 382 383 385 407 Instalações Hidráulico-Sanitárias [1] Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1.1 – Generalidades Segundo CREA e IBAPE (1999) “O homem criou os edifícios, até certo ponto, à sua imagem e semelhança”. - Assim como o ser humano tem esqueleto, os edifícios têm estruturas. - Assim como o ser humano tem musculatura, os edifícios têm alvenaria. - Assim como o ser humano tem pele, os edifícios têm revestimentos. - Assim como o ser humano tem sistema circulatório, os edifícios têm instalações hidráulicas e elétricas”. As Instalações Hidráulicas de um edifício são constituídas pelos seguintes sistemas prediais : - Sistema Predial de Esgoto Sanitário (SPES); - Sistema Predial de Água Fria (SPAF); - Sistema Predial de Água Quente (SPAQ); - Sistema Predial de Águas Pluviais(SPAP); - Sistema Predial de Gás Combustível (SPGC); - Sistema Predial de Combate a Incêndio (SPCI); Normalização Técnica – ABNT: – NBR 5626/98 – Instalações Prediais de Água Fria – NBR 7198/93 – Instalações Prediais de Água Quente – NBR 8160/99 – Instalações Prediais de Esgotos Sanitários – NBR 10844/89 – Instalações Prediais de Águas Pluviais – NBR 13932/97 – Instalações Prediais para a Distribuição do Gás Liquefeito de Petróleo – GLP. – NBR 13933/97 – Instalações Prediais para a Distribuição do Gás Natural – (GN) – NBR 1412298 – Instalações hidráulicas, contra incêndio, sob comando, por hidrantes e mangotinhos – Procedimento. 1.2 – A qualidade das instalações hidráulicas prediais Segundo CREA e IBAPE (1999) para a garantia de sua perfeita utilização e manutenção recomenda-se manter em arquivo; e com conhecimento dos responsáveis pela edificação, todos os documentos e desenhos integrantes do projeto completo de hidráulica. Ainda segundo CREA e IBAPE, em conseqüência de vazamentos e/ou infiltrações, podem ocorrer as seguintes situações indesejáveis: [2] Instalações Hidráulico-Sanitárias Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado - deterioração dos componentes da construção; - oxidação de ferragens no concreto armado; - trincas, fissuras e ou rachaduras na alvenaria; - deterioração da instalação elétrica; - aumento de pesos na estrutura e recalques; - ruptura de porções de terreno provocando deslizamento e afundamentos; - danos a elementos externos à edificação (automóveis, armários, etc.). As patologias verificadas nos Sistemas Hidráulicas Prediais (SHP) podem ser decorrentes de falhas originadas em qualquer etapa ao longo do processo de geração, uso/operação e manutenção dos SHP ou, o que é mais freqüente, podem ocorrer de forma cumulativa, Santos et al. (2003). Figura 1.1 – Atividades de manutenção (Fonte: Lichtenstein, 1985). 1.3 – Projeto hidráulico O projeto hidráulico de um edifício deve ser elaborado por profissionais capacitados. Segundo Santos et al. (2003) a seleção dos projetistas deve ser feita a partir da análise, entre outros, dos seguintes aspectos: - Capacitação técnica (curricula vitae da equipe de projeto); - Organograma do setor de projeto da empresa; - Metodologia de cálculo a ser utilizada; - Normalização a ser seguida; Pátio 17% Aquecimento, Luz 18% Instalaçôes Hidráulicas 22% Pintura, Aberturas 25% Estrutura 9% Outros 9% Instalações Hidráulico-Sanitárias [3] Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado - Experiência anterior (projetos de obras similares realizados anteriormente); - Assistência técnica. 1.3.1 – Concepção do projeto A concepção do projeto compreende a proposição da solução a ser adotada, a qual é função não somente das solicitações sobre o sistema, mas também das exigências da normalização técnica, das concessionárias e órgãos públicos locais, resultando na definição do traçado dos sistemas, Santos et al. (2003). 1.3. 2 – Planejamento da distribuição das tubulações dos SHP O planejamento da distribuição das tubulações dos SHP (Sistemas Hidráulicos Prediais) consiste na definição da localização dos reservatórios de alimentação e dos espaços para o encaminhamento das tubulações (verticais e horizontais). 1.3.2.1 – Técnica construtiva 1 (tradicional) Trechos verticais. Embutimento das tubulações na alvenaria, por meio de rasgos executados na alvenaria provocando as seguintes conseqüências negativas: - queda na produtividade; - geração de entulhos; - dificuldades na fase de manutenção (devido a não acessibilidade às tubulações); - desempenho acústico será insatisfatório. Trechos horizontais. Para os trechos horizontais existem as seguintes formas de encaminhamento das tubulações: - Lajes rebaixadas (em desuso devido as dificuldades de execução); - Embutimento na alvenaria; - Forro falso do pavimento inferior (mais utilizado atualmente por permitir acessibilidade à tubulação). Na Figura 1.2 apresenta um esquema de encaminhamento das tubulações dos SPES e SPAF, com alguns trechos embutidas na alvenaria e outros passando por forro falso. 1.3.2.2 – Técnica construtiva 2 (mista) Trechos verticais. Passagem pelos vazios dos blocos. Trechos horizontais. Passagem por blocos canaletas e/ou pelo forro falso. Esta forma de encaminhamento reduz, mas não elimina rasgos na parede no caso de necessidade de manutenção, uma vez que somente as tubulações que passam pelo forro falso estão mais acessíveis. [4] Instalações Hidráulico-Sanitárias Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado 1.3.2.3 – Técnica construtiva 3 (“shafts”) Trechos verticais. Encaminhamento das tubulações através de “shafts”. A adoção de “shafts” é bastante interessante em edifícios de alvenaria estrutural, uma vez que nesse método construtivo as paredes possuem função portante, não podendo ser procedida a embutimento das tubulações da forma tradicional, Santos et al.,2003. Trechos horizontais: Encaminhamento dos trechos horizontais pode ser feito da mesma maneiro que as indicadas nas Figuras 1.2, e 1.3. A Figura 1.5 mostra encaminhamentos das tubulações dos SPES, os trechos verticais (colunas) passando por “shafts” e os trechos horizontais passando por forro falso. Nos edifícios de alvenaria estrutural, podem ser utilizados também os blocos hidráulicos que compõem as paredes hidráulicas, as quais não possui função portante, Figura 1.6. M IN . 2 ,0 0 M A X. 2 ,2 0 1, 30 1, 10 0,50 Figura 1.2 – Encaminhamento das tubulações dos SPES e SPAF – Trechos verticais embutidos na alvenaria e trechos horizontais passando por forro falso. Instalações Hidráulico-Sanitárias [5] Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 1.3 – Encaminhamento das tubulações – trechos verticais pelos vazios dos blocos e trechos horizontais por forro falso 1.3.2.4 – Técnica construtiva 4 Encaminhamento dos ramais e subramais sobre a alvenaria, no interior de um enchimento. Na Figura 1.7 são apresentados encaminhamentos das tubulações pelo enchimento da alvenaria. Figura 1.4 – Bloco canaleta. [6] Instalações Hidráulico-Sanitárias Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado 1.3.2.5 – Técnica construtiva 5 Esta solução permite o acesso praticamente a todos os trechos dos SHP. Consiste na adoção conjunta de “shafts” para o encaminhamento das colunas e sobreposição à alvenaria dos ramais e sub-ramais, sem enchimento. Vantagens: • Não há necessidade de efetuar cortes na alvenaria; • A execução é facilitada; • Aumento da produtividade e da qualidade dos SHP; • As atividades de manutenção são extremamente facilitadas. "SHAFTS" TQ CV Figura 1.5 – Encaminhamento das tubulações – trechos verticais (colunas) passando por “shafts” e trechos horizontais por forro falso. Instalações Hidráulico-Sanitárias [7] Introdução Por: Evaldo Miranda Coiado 19 0 29 5 145 50 295 14 5 25 25 25110 110 47 ,5 47 ,5 50 Figura 1.6 – Bloco hidráulico. Figura 1.7 – Encaminhamento das tubulações pelo enchimento da alvenaria. 1.4 – Referências bibliográficas CREA - IBAPE. Manual do Proprietário: A Saúde dos Edifícios. Rip Editores, 1999. LICHTENSTEIN, N. B.. Patologia das Construções. 1985. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo /USP, São Paulo. SANTOS, D. C. dos; ILHA, M. S. O.; e NUNES, S. S. Qualidade dos Sistemas Hidráulicos Prediais: EC. 712 – Instalações Prediais, Hidráulicas e Sanitárias. Faculdade de Engenharia Civil. UNICAMP, 2003. [8] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 2 SISTEMA PREDIAL DE ESGOTO SANITÁRIO (SPES) 2.1 – Introdução Definição: O Sistema Predial de Esgoto Sanitário (SPES) é o conjunto de tubulações e acessórios (aparelhos sanitários, e acessórios) destinadoa coletar e transportar o esgoto sanitário, garantir o encaminhamento dos gases para a atmosfera e evitar o encaminhamento dos mesmos para os ambientes sanitários. O SPES deve atender a NBR 8160 (ABNT, 1999). 2.2 – Terminologia adotada na NBR-8160/99 Apresenta-se, a seguir, a terminologia adotada na NBR 8160/99 acrescida de ilustrações para melhor entendimento. 2.2.1 – Altura do fecho hídrico Profundidade da camada líquida, medida entre o nível de saída e o ponto mais baixo da parede ou colo inferior do desconector, que separa os compartimentos ou ramos de entrada e saída desse dispositivo. (Figura 2.1). Figura 2.1a – Indicação da altura do fecho hídrico em um sifão. Figura 2.1b – Indicação da altura do fecho hídrico em uma bacia sanitária. 2.2.2 – Aparelho sanitário Aparelho ligado à instalação predial e destinado ao uso da água para fins higiênicos ou a receber dejetos e águas servidas. 2.2.3 – Bacia sanitária Aparelho sanitário destinado a receber exclusivamente dejetos humanos. Instalações Hidráulico-Sanitárias [9] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.4 – Barrilete de ventilação Tubulação horizontal com saída para a atmosfera em um ponto, destinada a receber dois ou mais tubos de ventilação. 2.2.5 – Caixa coletora É a caixa onde se reúnem despejos cujo esgotamento exige elevação mecânica (bombeamento). 2.2.6 – Caixa de gordura É a caixa destinada a reter, na sua parte superior, as gorduras, graxas e óleos contidos no esgoto, formando camadas que devem ser removidas periodicamente, evitando que esses resíduos escoem livremente pela rede, obstruindo a mesma. (Figura 2.2). - Cálculo do volume de retenção na caixa de gordura individual (CGI): - π.152.26 = 18,4 Litros - Caixa de gordura individual (CGI) também chamada caixa de gordura pequena (CGP) de concreto. Usada para uma cozinha. - Fecho hídrico 20 cm. Figura 2.2 – Caixa de gordura pequena (CGP). (Fonte: Highlight/CaddProj, 2006) 2.2.7 – Caixa de inspeção/passagem É a caixa destinada a permitir a inspeção, limpeza, desobstrução, junção, mudanças de declividade e/ou direção das tubulações. (Figura 2.3). 2.2.8 – Caixa de passagem/inspeção Destina-se a permitir a junção de tubulações do subsistema de esgoto sanitário. (Figura 2.4). 2.2.9 – Caixa sifonada É a caixa provida de desconector, destinada a receber efluentes da instalação secundária de esgoto. [10] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.10 – Coletor predial Trecho de tubulação compreendido entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou de descarga, ou caixa de inspeção geral e o coletor público ou sistema particular. (Figura 2.5). Figura 2.3 – Caixa de inspeção. (Fonte: Catálogo Tigre) Figura 2.4 – Caixa de passagem. (Fonte: Highlight/CaddProj, 2006) 2.2.11 – Coletor público Tubulação da rede coletora que recebe contribuição de esgotos dos coletores prediais em qualquer ponto ao longo do seu comprimento. (Figura 2.5) Instalações Hidráulico-Sanitárias [11] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.12 – Coluna de ventilação É a canalização vertical destinada à ventilação dos desconectores situados em pavimentos superpostos. Desenvolve-se através de um ou mais andares, e sua extremidade superior é aberta à atmosfera, ou ligada ao tubo ventilador primário ou ao barrilete de ventilação. (Figura 2.6). Figura 2.5 – Ramal de esgoto, sub coletor e coletores predial e público. 2.2.13 – Curva de raio longo Conexão em forma de curva cujo raio médio de curvatura é maior ou igual a duas vezes o diâmetro interno da peça. 2.2.14 – Desconector É o dispositivo provido de fecho hídrico, destinado a vedar a passagem de gases no sentido oposto ao deslocamento do esgoto. Exemplos: sifões sanitários, ralos sifonados e caixas sifonadas. (Figura 2.1). 2.2.15 – Diâmetro nominal (DN) Simples número que serve como designação para projeto e para classificar, em dimensões, os elementos das tubulações, e que corresponde, aproximadamente, ao diâmetro interno da tubulação em milímetros. 2.2.16 – Dispositivos de inspeção Peça ou recipiente para inspeção, limpeza e desobstrução das tubulações. Exemplo: bujão ou cap. (Figura 2.7). 2.2.17 – Dispositivos de tratamento de esgoto Unidades destinadas a reter corpos sólidos e outros poluentes contidos no esgoto sanitário com o encaminhamento do líquido depurado a um destino final, de modo a não prejudicar o meio ambiente. [12] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.18 – Esgoto industrial Despejo líquido resultante dos processos industriais. Figura 2.6 – Coluna de ventilação e tubo de queda. Figura 2.7 – Bujão ou cap. 2.2.19 – Esgoto sanitário Despejo proveniente do uso da água para fins higiênicos. 2.2.20 – Facilidade de manutenção Viabilidade prática de manutenção do sistema predial. 2.2.21 – Fator de falha Probabilidade de que o número esperado de aparelhos sanitários, em uso simultâneo, seja ultrapassado. Instalações Hidráulico-Sanitárias [13] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.22 – Fecho hídrico É a camada líquida de nível constante, que em um desconector veda a passagem de gases.(Figura 2.1). 2.2.23 – Instalação primária de esgoto É o conjunto de tubulações e dispositivos onde têm acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento. (Figura 2.8). 2.2.24. – Instalação secundária de esgoto É o conjunto de tubulações e dispositivos onde não têm acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento. (Figura 2.8). 2.2.25 – Ralo seco Recipiente sem proteção hídrica, dotada de grelha na parte superior, destinado a receber águas de lavagem de piso ou de chuveiro. (Figura 2.9). Figura 2.8 – Instalação primária e secundária de esgoto. 2.2.26 – Ralo sifonado Recipiente dotado de desconector, com grelha na parte superior, destinada a receber água de lavagem de piso ou de chuveiro e efluentes da instalação de esgoto sanitário de um mesmo pavimento. Faz parte da instalação de esgoto primário. (Figura 2.10). [14] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.9 – Ralo seco. Figura 2.10 – Ralo sifonado. 2.2.27 – Ramal de descarga É a tubulação que recebe diretamente efluentes de um aparelho sanitário. Sendo, portanto, uma canalização secundária de esgoto, com exceção do ramal de descarga das bacias sanitárias, que pode ser considerada tubulação primária de esgotos. (Figura 2.11). 2.2.28 – Ramal de esgoto É a tubulação primária que recebe efluentes de ramais de descarga diretamente, ou a partir de um desconector. (Figura 2.11). 2.2.29 – Ramal de ventilação É o tubo ventilador interligando o desconector, ou ramal de descarga, ou de esgoto de um ou mais aparelhos sanitários a uma coluna de ventilação ou a um ventilador primário. (Figura 2.11). 2.2.30 – Rede pública de esgoto sanitário É o conjunto de tubulações pertencentes ao sistema urbano de esgoto sanitário, diretamente controlado pela autoridade pública. Instalações Hidráulico-Sanitárias [15] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.11 – Ramais de descarga, de esgoto, e de ventilação. 2.2.31 – Sifão É o desconector destinado a receber efluentes do sistema predial de esgoto sanitário. (Figura 2.1.) 2.2.32 – Subsistema de coleta e transporte É o conjunto de aparelhos sanitários, tubulações e acessórios destinados a captar o esgoto sanitário e conduzi-lo a um destino adequado (rede pública de esgoto sanitário, fossa séptica). 2.2.33 –Subsistema de ventilação É o conjunto de tubulações ou dispositivos destinados a encaminhar os gases para a atmosfera e evitar que os mesmos se encaminhem para os ambientes sanitários. Pode ser dividido em ventilação primária e secundária. 2.2.34 – Subcoletor É a tubulação que recebe efluente de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgotos. (Figuras 2.5 e 2.11). [16] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.2.35 – Tubo de queda É a tubulação vertical que recebe efluentes de subcoletores, ramais de esgoto e ramais de descarga. (Figuras 2.11). 2.2.36 – Tubo ventilador É a tubulação destinada a possibilitar o escoamento de ar da atmosfera para o sistema de esgoto e vice-versa ou à circulação de ar no interior do mesmo, com a finalidade de proteger o fecho hídrico dos desconectores e encaminhar os gases para a atmosfera. (Figura 2.11). 2.2.37 – Tubo ventilador de alívio É o tubo ventilador ligando o tubo de queda ou ramal de esgoto ou de descarga à coluna de ventilação. 2.2.38 – Tubo ventilador de circuito. É o tubo ventilador secundário ligado a um ramal de esgoto e servido a um grupo de aparelhos sem ventilação individual. (Figura 2.12). 2.2.39 – Tubulação de ventilação primária É o prolongamento do tubo de queda acima do ramal mais alto a ele ligado e com a extremidade superior aberta à atmosfera situada acima da cobertura do prédio. (Figura 2.11). 2.2.40 – Tubulação de ventilação secundária É o conjunto de tubos e conexões com a finalidade de promover a ventilação secundária do sistema predial de esgoto sanitário. (Figura 2.11). 2.2.41 – Unidade de Hunter de Contribuição (UHC) É um fator numérico que representa a contribuição considerada em função da utilização habitual de cada tipo de aparelho sanitário. 2.2.42 – Ventilação primária É a ventilação proporcionada pelo ar que escoa pelo núcleo do tubo de queda, o qual é prolongada até a atmosfera, constituindo a tubulação de ventilação primária. (ver item 2.2.39). 2.2.43 – Ventilação secundária É a ventilação proporcionada pelo ar que escoa pelo interior de colunas, ramais ou barriletes de ventilação, constituindo a tubulação de ventilação secundária. (ver item 2.2.40) Instalações Hidráulico-Sanitárias [17] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.12 – Tubo ventilador de circuito. 2.3 – Classificação dos Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários O critério de classificação do SPES é baseado no tipo de ventilação adotado. Assim, têm-se as seguintes tipologias mais comuns: 2.3.1 – SPES com ventilação primária, e secundária constituída de coluna e ramais de ventilação O subsistema de ventilação desta tipologia divide-se em primário e secundário. A ventilação primária é basicamente a extensão do tubo de queda além do ramal conectado mais elevado; esta extensão é denominada tubo ventilador primário e sua extremidade fica em contacto com a atmosfera. Já a ventilação secundária é composta de colunas e ramais de ventilação. (Figura 2.13) [18] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.3.2 – SPES com ventilação primária, e secundária constituída somente da coluna ventilação Esta tipologia, conforme Figura 2.14, diferencia-se da tipologia anterior apenas pelo fato de não apresentar ramais de ventilação, isto é, a ventilação secundária consta somente de uma coluna conectada ao tubo de queda. 2.3.3 – SPES apenas com ventilação primária Nesta tipologia, há apenas previsão da ventilação primária, através do prolongamento do tubo de queda, Figura 2.15. Figura 2.13 – SPES com ventilação através do tubo primário, coluna e ramais de ventilação. Instalações Hidráulico-Sanitárias [19] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.14 – SPES com ventilação através do tubo ventilador primário e coluna de ventilação. Figura 2.15 - SPES apenas com ventilação primária. [20] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 2.4 – Projeto do Sistema Predial de Esgoto Sanitário As etapas do projeto do SPES são as seguintes: • Planejamento; • Dimensionamento; • Desenhos e memorial descritivo. 2.4.1 – Planejamento Nesta etapa o projetista deve definir juntamente com os outros projetistas envolvidos (arquitetos, engenheiros de estruturas, engenheiros elétricos, e etc) as técnicas construtivas a serem adotadas. Devem ser observadas todas as recomendações das normas, bem como os componentes e características do SPES. Por exemplo, tipo de material a ser adotado existente no mercado, PVC, ou outro. É considerada a etapa mais importante. 2.4.2 – Dimensionamento Concebido o SPES, na etapa de planejamento, procede-se o dimensionamento, onde as dimensões obtidas deverão atender às solicitações previstas em conformidade com a NBR-8160/99. 2.4.3 – Desenhos e documentação básica 2.4.3.1 – Desenhos Concluído o dimensionamento do sistema, elabora-se o projeto, o qual constam de simbologia utilizada, representações gráficas e um conjunto de documentos. A representação gráfica (desenhos) deve conter, basicamente, o seguinte: • Planta 1:200 – situação • Planta 1:50 – uma para cada pavimento diferenciado (planta baixa da cobertura, do pavimento tipo, do térreo, e do subsolo) apresentando: - Localização dos tubos de queda, ramais, e desvios; - Localização das colunas de ventilação; - Localização de dispositivos diversos; - Declividades e seus sentidos; - Diâmetros; - Conexões. • Planta 1:50 – térreo apresentando: Instalações Hidráulico-Sanitárias [21] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado - Localização dos tubos de queda, ramais, e desvios; - Localização das colunas de ventilação; - Localização dos sub-coletores, do coletor predial e ponto de ligação à disposição final; - Localização, dimensões e cotas do fundo das caixas de inspeção; - Localização de ralos e canaletas; - Declividades e seus sentidos; - Indicação do ponto de ligação final; - RN e cotas do terreno e dos pisos internos; - Diâmetros; - Conexões. • Esquema vertical (fluxograma) sem escala, no qual serão apresentados os principais componentes dos sistemas de encaminhamento e ventilação; - Diâmetros; - Conexões. • Detalhes 1:20 - Plantas dos ambientes sanitários apresentando o traçado e diâmetros das tubulações. Em todas as plantas devem constar: - Identificação da obra; - Nome do responsável técnico e seu número no CREA; - Lista de material; - Tipo de material; - Numeração das colunas, caixas, etc; - Simbologia. Nos anexos são apresentadas a simbologia e algumas representações gráficas usualmente empregadas no projeto dos SPES. 2.4.3.2 – Documentação básica A documentação básica é a seguinte: Memorial descritivo. “A Instalação de Esgotos Sanitários segue rigorosamente os princípios preconizados na NBR-8160/99, disposições legais do Estado (Código Sanitário Estadual) e do Município (Prescrição Municipal), bem como as prescrições dos fabricantes dos diversos materiais e equipamentos. A IES compõem-se do conjunto de canalizações, aparelhos sanitários e demais acessórios”. [22] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Memorial de cálculo. “A Instalação de Esgotos Sanitários foi dimensionada com base nas Unidades Hunter de Contribuição (UHC), de acordo com as tabelas apresentadas na NBR 8160/99 – Instalações Prediais de Esgotos Sanitários. Foram observados as recomendações dos diversos fabricantes das tubulações, aparelhos e dispositivos a serem instalados”. Especificações técnicas. As especificações, devidamente subdivididaspelos tipos de projeto e relacionadas por itens, devem apresentar todas as características dos serviços, materiais e equipamentos. Em relação aos materiais, devem ser citadas as normas a eles pertinentes, seu padrão de qualidade e eventuais testes para recebimento e aceitação. Com relação aos equipamentos, a marca, características técnicas e critérios de recebimento. Relação de Materiais e Equipamentos Apresentar planilhas de orçamento, compostas por planilhas de quantitativos (lista de material). 2.5 – Recomendações gerais As recomendações, apresentadas a seguir, seguem a NBR-8160/99 e são de caráter geral. Casos específicos devem ser consultados na referida norma. A) Todos os aparelhos sanitários devem ser protegidos por desconectores, os quais podem atender apenas um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente. B) As caixas sifonadas podem ser utilizadas para a coleta dos despejos de conjuntos de aparelhos sanitários (lavatórios, bidês, chuveiros) de um mesmo ambiente, além de águas provenientes de lavagem de pisos; neste caso as caixas sifonadas devem ser providas de grelhas. Quanto às bacias sanitárias, as mesmas já são providas internamente de um desconector, devendo, assim, serem ligadas diretamente ao tubo de queda. (Figura 2.16). C) Os tubos de queda devem, sempre que possível, ser instalados em um único alinhamento. Quando necessário, os desvios devem ser feitos com peças com ângulo central igual ou inferior a 900, de preferência com curvas de raio longo ou duas curvas de 450. D) Para edifícios de dois ou mais andares, quando os tubos de queda recebem efluentes contendo detergentes geradores de espuma, pelo menos uma das seguintes soluções, a fim de evitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários, deve ser adotada: • Não conectar as tubulações de esgoto e de ventilação nas regiões de ocorrências de sobrepressão; Instalações Hidráulico-Sanitárias [23] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado • Atenuar a sobrepressão através de desvios do tubo de queda para a horizontal, utilizando uma curva de 900 de raio longo ou duas curvas de 450; • Instalação de dispositivos que evitem o retorno de espuma. Figura 2.16 – Bacia sanitária ligada diretamente ao tubo de queda. São consideradas regiões de sobrepressão. (Figura 2.18): • O trecho, de comprimento igual a L=40.φ, (φ= diâmetro do trecho considerado), imediatamente a montante de desvio para horizontal. O trecho de comprimento igual a L=10.φ, imediatamente a jusante do mesmo desvio. O trecho horizontal de comprimento igual a L=40.φ, imediatamente a montante do próximo desvio e o próximo trecho vertical a jusante de L=10.φ; • O trecho de comprimento igual a L=40.φ, imediatamente a montante da base do tubo de queda e o trecho do coletor ou subcoletor imediatamente a jusante da mesma base de L=10.φ; • Os trechos a montante e a jusante do primeiro desvio na horizontal do coletor ou subcoletor, com comprimentos iguais a L=40.φ e a L=10.φ, respectivamente; • O trecho da coluna de ventilação, para o caso de sistemas com ventilação secundária, com comprimento igual a L=40.φ, a partir da ligação da base da coluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto. [24] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.17 – Dispositivos de inspeção nos ramais de descarga das pias de cozinha e máquinas de lavar louças. E) Para pias de cozinha e máquinas de lavar louças, devem ser previstos tubos de queda especiais com ventilação primária. Estes tubos devem descarregar em uma caixa de gordura coletiva. F) Recomenda-se o uso de caixas de gordura para efluentes que contenham resíduos gordurosos. G) As pias de cozinha e/ou máquinas de lavar louças instaladas superpostas em vários pavimentos devem descarregar em tubos de quedas exclusivos, os quais conduzem os esgotos para caixas de gordura coletivas; sendo vetado o uso de caixas de gordura individuais nos andares. H) O interior das tubulações deve ser sempre acessível através de dispositivos de inspeção. I) Desvios em tubulações enterradas devem ser feitos empregando-se caixas de inspeção. J) A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou de uma coluna de ventilação deve: • Prolongar-se verticalmente pelo menos 0,30 m acima da cobertura; todavia, quando esta atender outros fins além de simples cobertura, a elevação vertical deve ser, no mínimo, de 2,00 m, Figura 2.19; não sendo conveniente o referido prolongamento, pode ser usado um barrilete de ventilação; • Conter um terminal tipo chaminé, tê ou outro dispositivo que impeça a entrada das águas pluviais diretamente ao tubo de ventilação. K) O projeto do subsistema de ventilação dever ser feito de modo a impedir o acesso de esgoto sanitário na interior do mesmo. Instalações Hidráulico-Sanitárias [25] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado L) O tubo ventilador primário e a coluna de ventilação devem ser verticais e, sempre que possível, instalados em uma única prumada. Figura 2.18 – Regiões de sobrepressão. (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) Figura 2.19 – Prolongamento do tubo de queda e/ou coluna de ventilação. (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) M) Todo o desconector deve ser ventilado. A distância máxima de um desconector até o ponto onde o tubo ventilador que o serve está conectado consta no Quadro 2.1. [26] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 2.1 – Distância máxima de um desconector ao tubo ventilador Fonte: NBR 8160 – ABNT/99 DN do ramal de descarga Distância máxima (m) 40 1,00 50 1,20 75 1,80 100 2,40 DN = diâmetro nominal N) Toda coluna de ventilação deve ter: • Diâmetro uniforme; • A extremidade inferior ligada a um subcoletor ou a um tubo de queda, em ponto situado abaixo da ligação do primeiro ramal de esgoto ou de descarga, ou neste ramal de esgoto ou de descarga; • A extremidade superior situada acima da cobertura do edifício, ou ligada a um tubo ventilador primário a uma distância mínima de 15 cm acima do nível de transbordamento da água do mais elevado aparelho sanitário por ele servido, e que tenham seus desconectores ligados à tubulação de esgoto primário (bacias sanitárias, pias de cozinha, tanques de lavar roupa, etc), excluindo-se aparelhos sanitários que despejem em ralos sifonados de piso. O) Quando não for conveniente o prolongamento de cada tubo ventilador até acima da cobertura, pode ser usado um barrilete de ventilação. P) As ligações da coluna de ventilação aos demais componentes do sistema de ventilação do sistema de esgotos sanitários devem ser feitas com conexões apropriadas: • Quando feita em uma tubulação vertical, a ligação deve ser executada por meio de junção a 450; • Quando feita em uma tubulação horizontal, deve ser executada acima do eixo da tubulação, elevando-se o tubo ventilador de uma distância de até 15 cm, ou mais, acima do nível de transbordamento da água do mais alto dos aparelhos sanitários por ele ventilados, antes de ligar-se a outro tubo ventilador, respeitando-se o que se segue: - A ligação ao tubo horizontal deve ser feita por meio de tê 900 ou junção 450, com a derivação instalada em ângulo, de preferência, entre 450 e 900 em relação ao tubo de esgoto. (Figura 2.20); - Quando não houver espaço vertical para a solução apresentada no item acima, podem ser adotados ângulos menores, com o tubo ventilador ligado somente por junção de 450 ao respectivo ramal de esgoto e com seu trecho inicial instalado em aclive mínimo de 2%; Instalações Hidráulico-Sanitárias [27] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado - A distância entre o ponto de inserção do ramal de ventilação ao tubo de esgoto e o cotovelo de mudança do trecho horizontalpara a vertical deve ser a mais curta possível. Q) Quando não for possível ventilar o ramal de descarga da bacia sanitária ligada diretamente ao tubo de queda, o tubo de queda pode ser ventilado imediatamente abaixo da ligação do ramal da bacia sanitária. (Figura 2.21). R) É dispensada a ventilação do ramal de descarga de uma bacia sanitária ligada através de ramal exclusivo a um tubo de queda a uma distância máxima de 2,40 m, desde que esse tubo de queda receba, do mesmo pavimento, imediatamente abaixo, outros ramais de esgoto ou de descarga devidamente ventilados. (Figura 2.22). S) Bacias sanitárias instaladas em bateria devem ser ventiladas por um tubo ventilador de circuito ligando a coluna de ventilação ao ramal de esgoto na região entre a última e a penúltima bacia sanitária, Figura 2.12. Deve ser previsto um tubo ventilador suplementar a cada grupo de, no máximo, oito bacias sanitárias, contadas a partir da mais próxima ao tubo de queda. 2.6 – Dimensionamento O SPES funciona por gravidade, isto é, existe pressão atmosférica ao longo de todas as tubulações, característica esta mantida pelo sistema de ventilação. As tubulações do SPES podem ser dimensionadas pelo Método das Unidades Hunter de Contribuição (UHC) ou pelo Método Hidráulico devendo, em qualquer um dos casos, ser respeitados os diâmetros mínimos dos ramais de descarga apresentados no Quadro 2.2. Neste texto será apresentado somente o Método das Unidades de Contribuição (UHC) por ser o mais utilizado. O Método Hidráulico pode ser consultado em ABNT/NBR 8160:1999. 2.6.1 – Método das Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) Este método baseia-se na atribuição de UHC para cada aparelho sanitário integrantes do SPES a ser dimensionado. Essas unidades constam na NBR 8160/99, e encontram-se reproduzidos no Quadro 2.2. Definidas as UHC dos aparelhos sanitários integrantes do sistema, inicia-se o dimensionamento dos demais componentes, conforme será apresentado a seguir. [28] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.20 – Ligação de ramal de ventilação. (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) Figura 2.21 – Ligação de ramal de ventilação. Impossibilidade de ventilação do ramal de descarga da bacia sanitária. (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) Instalações Hidráulico-Sanitárias [29] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.22 – Dispensa de ventilação de ramal de descarga de bacia sanitária (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) 2.6.1.1 – Subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário A) - Tubulações A1) Ramais de descarga: Para os ramais de descarga devem ser adotados, no mínimo, os diâmetros apresentados no Quadro 2.2. Para aparelhos não relacionados neste Quadro, devem ser estimadas as UHC correspondentes e o dimensionamento deve ser feito utilizando o Quadro 2.3. [30] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 2.2 – Unidades Hunter de Contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Aparelhos sanitários UHC DN mínimo do ramal de descarga Bacia sanitária 6 100(1) Banheira de residência 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 1 40 Chuveiro De residência 2 40 Coletivo 4 40 Lavatório De residência 1 40 De uso geral 2 40 Mictório Válvula de descarga 6 75 Caixa de descarga 5 50 Descarga automática 2 40 De calha 2(2) 50 Pia de cozinha 3 50 Pia de cozinha industrial Preparação 3 50 Lavagem de panelas 4 50 Tanque de lavar roupas 3 40 Máquina de lavar louças 2 50(3) Máquina de lavar roupas 3 503 (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 (da NBR 8160) e somente depois da revisão da NBR 6452:1985 (aparelhos sanitários de material cerâmico), pela qual os fabricantes devem confeccionar variantes das bacias sanitárias com saída própria para ponto de esgoto de DN75, sem necessidade de peça especial de adaptação. (2) Por metro de calha – considerar como ramal de esgoto (Ver Quadro 2.4). (3) Devem ser consideradas as recomendações dos fabricantes. Instalações Hidráulico-Sanitárias [31] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 2.3 – Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) para aparelhos não relacionados no Quadro 2.2. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Diâmetro nominal mínimo do ramal descarga (DN) Número de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) 40 2 50 3 75 5 100 6 A2) Ramais de esgoto: Para os ramais de esgoto deve ser utilizado o Quadro 2.4. Quadro 2.4 – Dimensionamento dos ramais de esgoto. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Diâmetro nominal mínimo do tubo (DN) Número máximo de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) 40 3 50 6 75 20 100 160 A3) Tubos de queda: Os tubos de queda podem ser dimensionados pela somatória das UHC conforme Quadro 2.5 Quadro 2.5 – Dimensionamento de tubos de queda Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Diâmetro nominal do tubo (DN) Número máximo de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) Prédios de até 3 pavimentos Prédios com mais de 3 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 [32] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Quando os tubos de queda apresentarem desvios da vertical, eles devem ser dimensionados da seguinte maneira: i) Quando o desvio formar ângulo igual ou inferior a 450 com a vertical, o tubo de queda deve ser dimensionado utilizando o Quadro 2.5; ii) Quando o desvio formar ângulo superior a 450 com a vertical, deve ser dimensionado da seguinte maneira: - A parte do tubo de queda acima do desvio como um tubo de queda independente, com base no número de Unidade Hunter de Contribuição dos aparelhos acima do desvio, de acordo com o Quadro 2.5; e a parte horizontal do desvio de acordo com o Quadro 2.6, uma vez que, neste caso, o trecho é tratado como subcoletor; - A parte do tubo de queda abaixo do desvio com base no número de Unidade Hunter de Contribuição de todos os aparelhos que descarregam neste tubo de queda, de acordo com o Quadro 2.5, não podendo o diâmetro adotado ser menor do que o da parte horizontal. A Figura 2.23 ilustra os desvios citados e opções de ventilação. A4) Coletor predial e subcoletores: O coletor predial e os subcoletores são dimensionados pelas somatórias das UHC conforme Quadro 2.6. O coletor predial deve ter, no mínimo, um DN igual a 100. No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais deve ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatória do número de Unidades Hunter de Contribuição UHC. Nos demais casos, devem ser considerados todos os aparelhos contribuintes para o cálculo do número de UHC. B) - Desconectores Os desconectores devem atender aos seguintes requisitos: B1) Ter fecho hídrico com altura mínima de 5 cm; B2) Apresentar orifício de saída com diâmetro igual ou superior ao do ramal de descarga a ele conectado. Instalações Hidráulico-Sanitárias [33] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.23 – Desvios do tubo de queda. (Fonte: ABNT- NBR 8160:1999) Quadro 2.6 – Dimensionamento de subcoletores e de coletor predial. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Diâmetro nominal do tubo (DN) Número máximo de unidades de Hunter de Contribuição em função dasdeclividades mínimas (%) 0,5% 1,0% 2,0% 4% 100 - 180 216 250 150 - 700 840 1 000 200 1 400 1600 1 920 2 300 250 2 500 2 900 3 500 4 200 300 3 900 4 600 5 600 6 700 400 7 000 8 300 10 000 12 000 [34] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado As caixas sifonadas devem ser dimensionadas utilizando o Quadro 2.7 Quadro 2.7 – Dimensionamento das caixas sifonadas. ABNT/99 - NBR 8160 Diâmetro nominal (DN) (mm) Valor máximo de UHC a montante da caixa sifonada 100 06 125 10 150 15 No caso das caixas sifonadas especiais, o fecho hídrico deve ter altura mínima de 20 cm; as mesmas devem ser fechadas hermeticamente com tampa facilmente removível e o orifício de saída deve ter o diâmetro nominal, de no mínimo DN75. C) - Dispositivos complementares C1) Caixas de gordura As caixas de gordura são dimensionadas em função do número de cozinhas por elas atendidas utilizando um dos seguintes procedimentos: i) Para a coleta de apenas uma pia de cozinha pode ser usada a caixa de gordura pequena (CGP), Quadro 2.8; ii) Para a coleta de uma ou mais cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa de gordura simples (CGS), Quadro 2.8; iii) Para a coleta de duas a doze cozinhas deve ser usada, pelo menos, a caixa de gordura dupla (CGD), Quadro 2.8; iv) Para a coleta de mais de doze cozinhas, ou ainda, para cozinhas de restaurantes, escolas, hospitais, quartéis, e etc., devem ser previstas caixas de gorduras especiais (CGE), prismáticas de bases retangulares, com as seguintes características: 1) Distância mínima entre o septo e a saída: 20 cm; 2) Volume da câmara de retenção de gordura obtida pela seguinte equação: V = 2.N + 20 (2.1) Na qual: N = número de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gordura no turno em que existe mais afluxo; V = volume em litros. 3) Altura molhada: 60 cm; Instalações Hidráulico-Sanitárias [35] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado 4) Parte submersa do septo: 40 cm; 5) Diâmetro nominal mínimo da tubulação de saída: DN 100. Quadro 2.8 – Tipologia das caixas de gordura em função das dimensões características para as CGP, CGS, e CGD. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Características Tipologia Caixa de Gordu- ra Pequena (CGP) Caixa de Gordu- ra Simpres (CGS) Caixa de Gordu- Ra Dupla (CGD) Diâmetro interno (cm) 30 40 60 Parte submersa do septo (cm) 20 20 35 Capacidade de retenção (litros) 18 31 120 Diâmetro nominal da tubulação de saída (mm) 75 75 100 C2) Caixas de passagem As caixas de passagem devem ter as seguintes características: i) Quando cilíndricas, ter diâmetro mínimo igual a 15 cm e, quando prismáticas de base poligonal, permitir na base a inscrição de um círculo de diâmetro mínimo igual a 15 cm; ii) Ser providas de tampa cega, quando previstas em instalações de esgoto primário; iii) Ter altura mínima igual a 10 cm, iv) Ter tubulação de saída dimensionada pelo Quadro 2.4 de dimensionamento de ramais de esgoto, sendo o diâmetro nominal mínimo igual a DN 50. D) Dispositivos de inspeção O interior das tubulações, embutidas ou não, deve ser acessível por intermédio de dispositivo de inspeção. Para garantir a acessibilidade aos elementos do sistema, devem ser respeitadas, no mínimo as seguintes condições: i) A distância entre dois dispositivos de inspeção não deve ser superior a 25m, Figura 2.24; ii) A distância entre a ligação do coletor predial com o público e o dispositivo de inspeção mais próximo não deve ser superior a 15m, Figura 2.24; [36] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado iii) Os comprimentos dos trechos dos ramais de descarga e de esgoto de bacias sanitárias, caixas de gordura e caixas sifonadas, medidos entre os mesmos e os dispositivos de inspeção, não devem ser superiores a 10,0m. Os desvios, as mudanças de declividade e a junção de tubulações enterradas devem ser feitos mediante o emprego de caixas de inspeção ou poços de visita. Em prédios com mais de dois pavimentos, as caixas de inspeção não devem ser instaladas a menos de 2m de distância dos tubos de queda que contribuem para elas, Figura 2.24. D1) Caixas de inspeção A caixa de inspeção é um dispositivo destinado a permitir a inspeção, limpeza, desobstrução das canalizações, a junção de coletores e a mudança de declividade. As caixas de inspeção devem ter: i) Profundidade máxima de 100 cm; ii) Forma prismática, de base quadrada ou retangular, de lado interno mínimo de 60 cm, ou cilíndrica com diâmetro mínimo igual a 60 cm; iii) Tampa facilmente removível, permitindo perfeita vedação; iv) Fundo construído de modo a assegurar rápido escoamento e evitar formação de depósitos. Figura 2.24 – Distâncias entre os dispositivos de inspeção. D2) Poço de visita Os poços de devem ter: i) Profundidade maior que 100 cm; Instalações Hidráulico-Sanitárias [37] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado ii) Forma prismática, de base quadrada ou retangular, de lado interno mínimo de 110 cm, ou cilíndrica com diâmetro mínimo igual a 110 cm; iii) Degraus que permitam o acesso ao seu interior; iv) Tampa removível e que garanta perfeita vedação; v) Fundo constituído de modo a assegurar rápido escoamento e evitar a sedimentação de partículas sólidas; vi) Duas partes, quando a profundidade total for igual ou inferior a 180 cm, sendo a parte inferior formada pela câmara de trabalho (balão) de altura mínima de 150 cm, e a parte superior formada pela câmara de acesso, ou chaminé de acesso, com diâmetro interno mínimo de 60 cm. 2.6.2 – Inclinação das tubulações “horizontais” 2.6.2.1 – Ramais de descarga e de esgoto Todos os trechos “horizontais” previstos no sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário devem possibilitar o escoamento dos efluentes por gravidade, devendo, para isso, apresentar uma declividade constante. Recomendam-se as seguintes declividades mínimas: A1) 2% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou inferior a 75; A2) 1% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou superior a 100. 2.6.2.2 – Subcoletores e coletor predial Todos os trechos “horizontais” previstos no sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário devem possibilitar o escoamento dos efluentes por gravidade, devendo, para isso, apresentar uma declividade constante. Recomendam-se as seguintes declividades mínimas: A1) 2% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou inferior a 75; A2) 1% para tubulações com diâmetro nominal (DN) igual ou superior a 100. A declividade máxima a ser considerada é de 5% 2.6.3 – Instalação de recalque 2.6.3.1 – Introdução O dimensionamento da instalação de recalque das águas residuárias (esgoto) deve levar em conta os seguintes dados: A) A capacidade da bomba, que deve atender à vazão máxima provável de contribuição dos aparelhos e dos dispositivos instalados que possam estar em funcionamento simultâneo; B) O tempo de detenção do esgoto na caixa; [38] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado C) O intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas do motor. 2.6.3.2 – Dimensionamento da caixa coletora A caixa coletora, Figura 2.25, deve ter a sua capacidade calculada de modo a evitar a freqüência exagerada de partida e parada das bombas por um volume insuficiente, bem como a ocorrência de estados sépticos por um volume exagerado. No caso da caixa coletora receber os efluentes de bacias sanitárias, deve ser considerado o atendimento aos seguintes aspectos: A) A caixa coletora deve possuir uma profundidade mínima igual a 90 cm, a contar da geratriz inferior da tubulação afluente maisbaixa; o fundo deve ser suficientemente inclinado, para impedir a deposição de materiais sólidos quando a caixa for esvaziada completamente; B) A caixa coletora deve ser ventilada por um tubo ventilador, preferencialmente independente de qualquer outra ventilação utilizada no edifício; C) Deve ser instalado pelo menos dois grupos moto-bombas para funcionamento alternado. Estas bombas devem permitir a passagem de esferas com diâmetro de 6 cm, e o diâmetro nominal mínimo da tubulação de recalque deve ser DN 75. No caso da caixa coletora não receber os efluentes de bacias sanitárias, devem ser considerados os seguintes aspectos: A) A profundidade mínima deve ser igual a 60 cm; B) As bombas devem permitir a passagem de esfera de 1,8 cm e o diâmetro nominal mínimo da tubulação de recalque deve ser DN 40. As tubulações de sucção devem ser previstas de modo a se ter uma para cada bomba e possuir diâmetro nominal uniforme e nunca inferior ao das tubulações de recalque. As tubulações de recalque devem atingir um nível superior ao do logradouro, de maneira que impossibilite o refluxo do esgoto, devendo ser providas de dispositivos para este fim. O volume útil da caixa coletora pode ser determinado através da seguinte equação: 4 .tQVu = (2.2) Na qual: Vu = volume compreendido entre o nível máximo e o nível mínimo de operação da caixa (faixa de operação da bomba), em metros cúbicos; Instalações Hidráulico-Sanitárias [39] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Q = vazão da bomba em (m3/min.), sendo, no mínimo, igual a duas vezes a vazão afluente de esgoto à caixa coletora. t = intervalo de tempo em minutos, maior ou igual a 10 minutos, entre duas partidas consecutivas do motor. O volume total da caixa coletora é igual a soma do volume útil da caixa coletora e os volumes ocupados pelas bombas (se forem do tipo submersível), tubulações e acessórios da instalação que se encontrem no interior da caixa coletora. O tempo de detenção do esgoto na caixa coletora pode ser determinado utilizando a seguinte equação: q Vd t= (2.3) Na qual: d = tempo de detenção do esgoto na caixa coletora, em minutos. Não deve ser maior que 30 minutos; Vt = volume total da caixa coletora, em m3; q = vazão média de esgoto afluente, em m3/min. 2.6.4 – Dimensionamento do subsistema de ventilação No caso das tubulações do subsistema de coleta e transporte de esgoto sanitário terem sido dimensionadas pelo método do número de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC), as tubulações do subsistema de ventilação devem ser dimensionadas a partir da seguinte metodologia: 2.6.4.1 – Ramal de ventilação O diâmetro nominal do ramal de ventilação não deve ser inferior aos limites que constam no Quadro 2.9. 2.6.4.2 – Coluna de ventilação O diâmetro nominal da coluna de ventilação é determinado utilizando o Quadro 2.10 em função: do DN do tubo de queda ou do ramal de esgoto, da quantidade de UHC, e do comprimento vertical da coluna de ventilação. Este comprimento é medido desde a extremidade superior da coluna de ventilação, que se encontra em contacto com a atmosfera até a sua base, no encontro com o tubo de queda (ventilador primário). [40] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.25 – Caixa coletora e sistema de recalque. [Fonte: Highlight Caddproj Hidráulica, 2006] Quadro 2.9 – Dimensionamento de ramais de ventilação. Fonte: ABNT/99 - NBR 8160 Grupos de aparelhos sem bacias sanitárias Grupos de aparelhos com bacias sanitárias Número de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) Diâmetro nominal do ramal de ventilação (DN) Número de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) Diâmetro nominal do ramal de ventilação (DN) Até 12 40 Até 17 50 13 a 18 50 18 a 60 75 19 a 36 75 - - 2.6.4.3 – Barrilete de ventilação O diâmetro nominal mínimo de cada trecho de acordo com o Quadro 2.10, sendo que o número de UHC de cada trecho é a soma das unidades de todos os tubos de queda Instalações Hidráulico-Sanitárias [41] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado servidos pelo trecho, e o comprimento a considerar é o mais extenso, da base da coluna de ventilação mais distante da extremidade aberta do barrilete, até essa extremidade. 2.6.4.4 – Tubo ventilador de circuito O diâmetro nominal mínimo de acordo com o Quadro 2.10. 2.6.4.5 – Tubo ventilador complementar Diâmetro nominal não inferior à metade do diâmetro do ramal de esgoto a que estiver ligado. 2.6.4.6 – Tubo ventilador de alívio Diâmetro nominal igual ao diâmetro nominal da coluna de ventilação a que estiver ligado. Exemplo prático 2.1 Considere um prédio de apartamentos com pavimento térreo e 12 pavimentos tipo, Figura 2.26.a, e Figura 2.26.b. A área de serviço e a cozinha de um dos apartamentos do pavimento térreo são mostradas na Figura 2.26.c; e as áreas de serviço e as cozinhas, dos pavimentos tipo, sobrepostas às do pavimento térreo são mostradas na Figura 2.26.d. Os banheiros de um dos apartamentos do pavimento térreo e dos pavimentos tipo sobrepostos são apresentados nas Figuras 2.26.e, e 226.f, respectivamente. A altura total da coluna de ventilação, medida desde o sub-coletor (localizado no pavimento térreo) até o barrilete de ventilação, localizado na última laje é de 39 m. Cada banheiro contém: chuveiro, bacia sanitária e lavatório. Cada cozinha é constituída de uma pia, e cada área de serviço de tanque e máquina de lavar roupas. Pede-se: a) Dimensionar os ramais de descarga e de esgoto; b) Dimensionar os tubos de queda; c) Dimensionar os sub-coletores e coletor (para o dimensionamento do coletor considere que cada pavimento (térreo e tipo) contém 4 apartamentos iguais; d) Dimensionar os ramais de ventilação; e) Dimensionar as colunas de ventilação; f) Dimensionar o barrilete de ventilação 1, (considere que as tubulações de ventilação primárias, constituídas pelo prolongamento dos TQ1, TQ2, e TQ3 serão conectados ao barrilete 1, e que a distância vertical mais extensa é de 41 m); g) Dimensionar as caixas de gordura, (considere 4 pessoas por apartamento); [42] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 2.10 – Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilação. (Fonte: ABNT/99 - NBR 8160) Diâmetro nominal do tubo de queda ou do ramal de esgoto (DN) Número de Unidades de Hunter de Contribuição (UHC) Diâmetro nominal mínimo do tubo de ventilação 40 50 75 100 150 200 250 300 Comprimento permitido (m) 40 8 46 - - - - - - - 40 10 30 - - - - - - - 50 12 23 61 - - - - - - 50 20 15 46 - - - - - - 75 10 13 46 317 - - - - - 75 21 10 33 247 - - - - - 75 53 8 29 207 - - - - - 75 102 8 26 189 - - - - - 100 43 - 11 76 299 - - - - 100 140 - 8 61 229 - - - - 100 320 - 7 52 195 - - - - 100 530 - 6 46 177 - - - - 150 500 - - 10 40 305 - - - 150 1 100 - - 8 31 238 - - - 150 2 000 - - 7 26 201 - - - 150 2 900 - - 6 23 183 - - - 200 1 800 - - - 10 73 286 - - 200 3 400 - - - 7 57 219 - - 200 5 600 - - - 6 49 186 - - 200 7 600 - - - 5 43 171 - - 250 4 000 - - - - 24 94 293 - 250 7 200 - - - - 18 73 225 - 250 11 000 - - - - 16 60 192 - 250 15 000 - - - - 14 55 174 - 300 7 300 - - - - 9 37 116 287 300 13 000 - - - - 7 29 90 219 300 20 000 - - - - 6 24 76 186 300 26 000 - - - - 5 22 70 152 Instalações Hidráulico-Sanitárias [43] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.a – Planta pavimento térreo (1 apto). [44] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.b – Planta pavimentos tipo (1 apto). Instalações Hidráulico-Sanitárias [45] Sistema Predialde Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.c – Área de serviço e cozinha de um dos apartamentos do pavimento térreo. [46] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.d – Área de serviço e cozinha de um dos apartamentos dos pavimentos tipo. Instalações Hidráulico-Sanitárias [47] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.e – Banheiros de um dos apartamentos do pavimento térreo. [48] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 2.26.f – Banheiros de um dos apartamentos dos pavimentos tipo. Solução: A.) RAMAIS DE DESCARGA E DE ESGOTO A.1) Dimensionamento dos ramais de descarga e de esgoto – Pavimento Térreo, (área de serviço e cozinha), Figura 2.26.c: Trecho (PIA – CG). Ramal de esgoto: Do Quadro 2.4, tem-se que para (3 UHC) o diâmetro seria o DN40, mas, consultando o Quadro 2.2, prevalecerá o diâmetro mínimo DN50. Instalações Hidráulico-Sanitárias [49] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (MLR – CS). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para máquina de lavar roupas (3 UHC) o diâmetro mínimo é de DN50. Trecho (TQ – CS). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para tanque de lavar roupas (3 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (CS – CI-1). Ramal de esgoto: Receberá efluentes do tanque de lavar roupas e da máquina de lavar roupas (6 UHC). Do Quadro 2.4, tem-se diâmetro mínimo DN50. A.2) Dimensionamento dos ramais de descarga e de esgoto – Pavimentos TIPO, (área de serviço e cozinha), Figura 2.26.d: Trecho (PIA – TQ2). Ramal de esgoto: Do Quadro 2.4, tem-se que para (3 UHC) o diâmetro seria o DN40, mas, consultando o Quadro 2.2, prevalecerá o diâmetro mínimo DN50. Trecho (MLR – CS). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para máquina de lavar roupas (3 UHC) o diâmetro mínimo é de DN50. Trecho (TQ – CS). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para tanque de lavar roupas (3 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (CS – TQ1). Ramal de esgoto: Receberá efluentes do tanque de lavar roupas e da máquina de lavar roupas (6 UHC). Do Quadro 2.4, tem-se diâmetro mínimo DN50. A.3) Dimensionamento dos ramais de descarga e de esgoto – Pavimento Térreo, (banheiros), Figura 2.26.e: Trecho (LV1 – CS1). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para lavatório de residência (1 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (RS1 – CS1). Ramal de descarga: O ralo seco (RS) receberá efluentes do chuveiro. Do Quadro 2.2, tem-se que para chuveiro de residência (2 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. [50] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (LV2 – CS2). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para lavatório de residência (1 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (RS2 – CS1). Ramal de descarga: O ralo seco (RS) receberá efluentes do chuveiro. Do Quadro 2.2, tem-se que para chuveiro de residência (2 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (BS1 – BS2). Ramal de esgoto: Do Quadro 2.2, tem-se que para bacia sanitária (6 UHC) o diâmetro mínimo é de DN100. Trecho (BS2 – 3). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de duas bacias sanitárias (12 UHC). Do Quadro 2.4, para 6<UHC≤20 o diâmetro nominal mínimo é DN75. Mas do Quadro 2.2, verifica-se que o diâmetro mínimo para tubos acoplados à bacias sanitárias é de DN 100. Portanto, o diâmetro deste trecho será DN100. Trecho (CS1 – CS2). Ramal de descarga: Conecta as duas caixas sifonadas. Receberá efluentes de 1 lavatório de residência (1 UHC), e de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 5 UHC. Do Quadro 2.3, tem-se que para 5 UHC o diâmetro mínimo será DN75. Mas, neste caso, como o diâmetro de saída das caixas sifonadas é DN50, então será adotado o DN50, com uma redução de DN50 para DN40, na entrada da CS2. Trecho (CS2 - 1). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de 2 lavatórios de residência (2 UHC), e de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 6 UHC. Do Quadro 2.4, tem-se que para 6 UHC o diâmetro mínimo será DN50. Trecho (3 – CI-3). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de duas bacias sanitárias (12 UHC), de dois lavatórios de residência (2 UHC), de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 18 UHC. Do Quadro 2.4, para 6<UHC≤20 o diâmetro nominal mínimo é DN75. Mas do Quadro 2.2, verifica-se que o diâmetro mínimo para tubos acoplados à bacias sanitárias é de DN 100. Portanto, o diâmetro deste trecho será DN100. A.4) Dimensionamento dos ramais de descarga e de esgoto – Pavimentos TIPO, (banheiros), Figura 2.26.f: Trecho (LV1 – CS1). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para lavatório de residência (1 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Instalações Hidráulico-Sanitárias [51] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (RS1 – CS1). Ramal de descarga: O ralo seco (RS) recebe as águas residuárias do chuveiro. Do Quadro 2.2, tem-se que para chuveiro de residência (2 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (LV2 – CS2). Ramal de descarga: Do Quadro 2.2, tem-se que para lavatório de residência (1 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (RS2 – CS1). Ramal de descarga: O ralo seco (RS) receberá efluentes do chuveiro. Do Quadro 2.2, tem-se que para chuveiro de residência (2 UHC) o diâmetro mínimo é de DN40. Trecho (BS1 – BS2). Ramal de esgoto: Do Quadro 2.2, tem-se que para bacia sanitária (6 UHC) o diâmetro mínimo é de DN100. Trecho (BS2 – 3). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de duas bacias sanitárias (12 UHC). Do Quadro 2.4, para 6<UHC≤20 o diâmetro nominal mínimo é DN75. Mas do Quadro 2.2, verifica-se que o diâmetro mínimo para tubos acoplados à bacias sanitárias é de DN 100. Portanto, o diâmetro deste trecho será DN100. Trecho (CS1 – CS2). Ramal de descarga: Conecta as duas caixas sifonadas. Receberá efluentes de 1 lavatório de residência (1 UHC), e de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 5 UHC. Do Quadro 2.3, tem-se que para 5 UHC o diâmetro mínimo será DN75. Mas, neste caso, como o diâmetro de saída das caixas sifonadas é DN50, então será adotado o DN50, com uma redução de DN50 para DN40, na entrada da CS2. Trecho (CS2 - 1). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de 2 lavatórios de residência (2 UHC), e de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 6 UHC. Do Quadro 2.4, tem-se que para 6 UHC o diâmetro mínimo será DN50. Trecho (3 – TQ3). Ramal de esgoto: Receberá efluentes de duas bacias sanitárias (12 UHC), de dois lavatórios de residência (2 UHC), de dois chuveiros de residência (4 UHC), totalizando 18 UHC. Do Quadro 2.4, para 6<UHC≤20 o diâmetro nominal mínimo é DN75. Mas do Quadro 2.2, verifica-se que o diâmetro mínimo para tubos acoplados à bacias sanitárias é de DN 100. Portanto, o diâmetro deste trecho será DN100. B) TUBOS DE QUEDA [52] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado B.1) Dimensionamento do Tubo de Queda (TQ1): O (TQ1) receberá efluentes de 12 áreas de serviços. Cada área de serviço contém: uma máquina de lavar roupas - MLR, (3 UHC); um tanque de lavar roupas – TQ, (3 UHC). Portanto, a somatória das UHC será igual a 72. Do Quadro 2.5, para prédios com mais de 3 pavimentos, e 70<UHC≤500 obtém-se DN100. B.2) Dimensionamento do Tubo de Queda (TQ2): O (TQ2) receberá efluentes de 12 cozinhas. Cada cozinha contém: uma pia - PIA, (3 UHC). Portanto, a somatória das UHC será igual a 36. Do Quadro 2.5, para prédios com mais de 3 pavimentos, e 24<UHC≤70 obtém-se DN75. B.3) Dimensionamento do Tubo de Queda (TQ3): O (TQ3) receberá efluentes de 24 banheiros. Cada banheiro contém uma bacia sanitária(6 UHC), um lavatório de residência (1 UHC), um chuveiro de residência (2 UHC), totalizando 9. Para os 24 banheiros resulta o total de (216 UHC). Do Quadro 2.5, para prédios com mais de 3 pavimentos, e 70<UHC≤500 obtém-se DN100. C) SUB-COLETORES, E COLETOR. C.1) SUB-COLETORES Trecho (TQ2 – CG): Receberá efluentes de 12 pias de cozinhas, totalizando 36UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN100. Trecho (CG – CI-1): Receberá efluentes de 13 pias de cozinhas, totalizando 39UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN100. Trecho (TQ1 – CI-1): Receberá efluentes de 12 máquinas de lavar roupas, e de 12 tanques de lavar roupas, totalizando 72UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN100. TrechoS (CI-1 – CI-2),e (CI-2 – CI-3),: Receberá efluentes de 13 máquinas de lavar roupas, de 13 tanques de lavar roupas, e de 13 pias de cozinha, totalizando 117UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN100. Trecho (TQ3 – CI-3): Receberá efluentes de 24 banheiros. O aparelho de maior descarga é a bacia sanitária (6 UHC). Para os 24 banheiros resulta o total de (144 UHC). Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN100. Instalações Hidráulico-Sanitárias [53] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (CI-3 - X): Receberá efluentes de 26 banheiros, (aparelho de maior descarga é a bacia sanitária, 6 UHC), de 13 máquinas de lavar roupas, de 13 tanques de lavar roupas, e de 13 pias de cozinha, totalizando 273UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN150. Para a declividade de 2%, obtém do Quadro 2.6, o DN150. C.2) COLETOR Cada pavimento, térreo e tipo, contém 4 apartamentos iguais e cada apartamento contribuirá com 273 UHC, resultando para o coletor 1092UHC. Para a declividade de 1%, obtém do Quadro 2.6, o DN200. Para a declividade de 2%, obtém do Quadro 2.6, o DN200. D) RAMAL DE VENTILAÇÃO Dimensionamento do ramal de ventilação – Pavimentos Térreo e Tipos, (banheiros), (Figura 2.26.e), e (Figura 2.26.f): Trecho (2 – CV1): Para 18 UHC, e grupos de aparelhos com bacias sanitárias, obtém-se do Quadro 2.9 o diâmetro nominal do ramal de ventilação igual a DN75. E) COLUNA DE VENTILAÇÃO Dimensionamento da coluna de ventilação (CV1), (Figura 2.26.e), e (Figura 2.26.f): Com: [DN100 (TQ3)]; [216UHC→(140<UHC≤320]; [comprimento da (CV1) igual a 39m→(7<UHC≤52)], obtém-se do Quadro 2.10 o diâmetro nominal da coluna de ventilação igual a DN75. F) BARRILETE DE VENTILAÇÃO Para efeito de exemplo, considere que os três tubos de queda (TQ1, TQ2, e TQ3) serão conectados a um barrilete de ventilação. O (TQ1) contribuirá com 72UHC, o (TQ2) contribuirá com 36UHC, e o (TQ3) contribuirá com 216UHC, totalizando 324UHC. Com: [DN100]; [324UHC→(320<UHC≤530]; [comprimento da (CV1) igual a 41m→(6<UHC≤46)], obtém-se do Quadro 2.10 o diâmetro nominal do barrilete de ventilação igual a DN75. G) CAIXA DE GORDURA Cada caixa de gordura receberá efluentes de 13 pias de cozinhas, portanto será considerada especial. Considerando 4 pessoas por apartamento, então 52 pessoas serão servidas pelas cozinhas que contribuem para a caixa de gordura. O volume da caixa de gordura será: Vol. = 2x52 +20 = 124 litros; Altura molhada = 60 cm; Parte submersa do septo = 40 cm; Diâmetro nominal mínimo da tubulação de saída = DN100. [54] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 2.2 Considere uma situação em que o efluente de todos os aparelhos sanitários será reunido numa caixa coletora e esgotado por bombeamento. Trata-se de um prédio de apartamentos com 72 apartamentos de 2 quartos. Dimensione a caixa coletora, e a instalação de recalque. As tubulações de sucção e de recalque serão de PVC. SOLUÇÃO: A) CONSUMO DIÁRIO DE ÁGUA Para prédios de apartamentos são previstas 2 pessoas por dormitório (Quadro 3.5/SPAF). Portanto, o número de pessoas será igual a: 4 x 72 = 288 habitantes. Consumo per capita = 200 litro por dia (Quadro 3.4/SPAF). Consumo diário = 288 x 200 = 57.600 litros. B) VAZÃO MÉDIA AFLUENTE DE ESGOTO NA CAIXA: 360024 600.57 x q = ≈ 0,67 L/s ou 0,04 m3/min. C) CAPACIDADE DA BOMBA: Q = 2.q = 2. 0,67 = 1,34 L/s ou 0,08 m3/min. D) VOLUME ÚTIL DA CAIXA COLETORA: Segundo a ABNT/NBR 8160:1999: [“o intervalo entre duas partidas consecutivas do motor não seja inferior a 10 minutos.”); (“o tempo de detenção do esgoto na caixa coletora não deve ultrapassar a 30 minutos”)]. Para atender a norma, o intervalo de tempo entre duas partidas consecutivas será assumida igual a 30 minutos, assim, durante o período de 24 horas, o conjunto moto-bomba funcionará 12 horas. 4 3008,0 xVu = ≈ 0,60 m3 ou 600 litros. E) VOLUME TOTAL DA CAIXA COLETORA: Na prática considera-se que o volume, ocupado pelas bombas submersas, tubulações e acessórios, é igual a 20% do volume útil: Instalações Hidráulico-Sanitárias [55] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Vt = 0,6 . 1,2 ≈ 0,75 m3. Figura 2.27 – Detalhes da caixa coletora. [Fonte: Highlight Caddproj Hidráulica, 2006 – Desenho alterado] F) VERIFICAÇÃO DO TEMPO DE DETENÇÃO: O tempo de detenção na caixa coletora não deve ultrapassar a 30 minutos. 04,0 75,0 =d ≈ 19 minutos. G) DIÂMETROS DE SUCÇÃO E DE RECALQUE DA INSTALAÇÃO DE RECALQUE: A vazão de recalque é 1,34 L/s, e a bomba será acionada a cada 30 minutos, portanto funcionará 12 horas por dia. Utilizando a fórmula de Forchheimer, (Consulte item 3.7.8, do Capitulo 3), tem-se: [56] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado = = −3 25,0 10.34,1. 24 12.3,1rD 0,040 m ou (PVC-DN40; Di = 44 mm) Segundo a ABNT-NBR/8160 (1999), para efluentes de bacias sanitárias, o diâmetro mínimo da tubulação de recalque é o DN75 (Di = 75,6 mm). Portanto, embora o cálculo, utilizando a fórmula de Forchheimer, resultou no diâmetro comercial, PVC-DN40, para o caso adota-se o DN75. Para a linha de sucção adota-se o diâmetro comercial imediatamente superior ao estabelecido para a linha de recalque, ou seja, o DN100. A vazão a ser utilizada no cálculo da potência da bomba será 1,34 L/s. 2.7 – Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 8160. Rio de Janeiro. Setembro de 1999. CATÁLOGO TIGRE: Esgoto. Disponível em: www.tigre.com.br. CREA-IBAPE. Manual do Proprietário: A Saúde dos Edifícios. 5. ed. Rio de Janeiro: Rip Editores, 1999. CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas Prediais. 3. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 2003. HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA (2006). Caddproj Hidráulica. São Paulo. SP. Disponível em: www.highlightcomputacaografica.com.br LICHTENSTEIN, N. B.. Patologia das Construções. 1985. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo/ USP, São Paulo. MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 3.Ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora. Instalações Hidráulico-Sanitárias [57] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado ANEXO A: Símbolos Simbologia (Fonte: ABNT – NBR 8160:1999) [58] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado ANEXO B: Convenções gráficas Instalações Hidráulico-Sanitárias [59] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado ANEXO C: Aparelhos sanitários - medidas Bacia sanitária com válvula de descarga [Desenho modificado extraído de: Highlight Caddproj Hidráulica, 2006] Bacia sanitária com caixa acoplada [60] Instalações Hidráulico-SanitáriasSistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Bacia sanitária com caixa suspensa Mictório suspenso [Desenho modificado extraído de: Highlight Caddproj Hidráulica, 2006] Instalações Hidráulico-Sanitárias [61] Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Lavatório [Desenho modificado extraído de: Highlight Caddproj Hidráulica, 2006] Tanque [62] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Esgoto Sanitário [SPES] Por: Evaldo Miranda Coiado Máquina de lavar roupas Máquina de lavar pratos Instalações Hidráulico-Sanitárias [63] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 3 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA FRIA (SPAF) 3.1 – Introdução Definição: O Sistema Predial de Água fria (SPAF) é o conjunto de tubos, reservatórios, peças de utilização, equipamentos e outros componentes, destinado a conduzir água fria da fonte de abastecimento aos pontos de utilização. As instalações hidráulicas prediais de água fria devem atender a NBR 5626/1998. 3.2 – Terminologia adotada na NBR 5626/1998 Apresenta-se, neste texto, a terminologia adotada na NBR 5626/1998 acrescida de outras definições, comentários e/ou ilustrações para melhor entendimento. 3.2.1 – Água fria Água à temperatura dada pelas condições do ambiente. 3.2.2 – Água potável Água que atende ao padrão de potabilidade determinado pela Portaria nº 36 do Ministério da Saúde. 3.2.3 – Alimentador predial Tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico, NBR 5626/98. É o trecho de tubulação que se estende a partir do hidrômetro até a primeira derivação, ou até à torneira de bóia de um reservatório. (Figura 3.1). 3.2.4 – Aparelho sanitário Componente destinado ao uso da água ou ao recebimento de dejetos líquidos e sólidos (na maioria das vezes pertence à instalação predial de esgoto sanitário). Incluem-se nessa definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias e outros, e também, lavadoras de roupa, lavadoras de prato, banheiras de hidromassagem, etc. 3.2.5 – Barrilete Tubulação que se origina no reservatório e da qual derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento é indireto, (Figura 3.2). No caso de tipo de abastecimento direto, pode ser considerado como a tubulação diretamente ligada ao ramal predial ou diretamente ligada á fonte de abastecimento particular. [64] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.2.6 – Camisa Disposição construtiva na parede ou piso de um edifício, destinada a proteger e/ou permitir livre movimentação à tubulação que passa no seu interior. Figura 3.1 – Alimentador predial e ramal predial. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição. Modificado) 3.2.7 – Coluna de distribuição Tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar os ramais. (Figura 3.3). 3.2.8 – Conexão cruzada Qualquer ligação física através de peça, dispositivo ou outro arranjo que conecte duas tubulações das quais uma conduz água potável e a outra água de qualidade desconhecida ou não potável. Instalações Hidráulico-Sanitárias [65] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.2 – Barrilete. 3.2.9 – Diâmetro nominal (DN) Número que serve para designar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aos diâmetros definidos nas normas específicas de cada produto. 3.2.10 – Dispositivo de prevenção ao refluxo Componente, ou disposição construtiva, destinado a impedir o refluxo de água em uma instalação predial de água fria, ou desta para a fonte de abastecimento. [66] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.3 – Colunas de distribuição. 3.2.11 – Duto Espaço fechado projetado, para acomodar tubulações de água e componentes em geral, construído de tal forma que o acesso ao seu interior possa ser tanto ao longo de seu comprimento como em pontos específicos através da remoção de uma ou mais coberturas, sem ocasionar a destruição delas a não ser no caso de coberturas de baixo custo. Incluí também o “shaft” que usualmente é entendido como um duto vertical. 3.2.12 – Fonte de abastecimento Sistema destinado a fornecer água para a instalação predial de água fria. Pode ser a rede pública da concessionária ou qualquer sistema particular de fornecimento de água. No caso de rede pública, considera-se que a fonte de abastecimento é a extremidade a jusante do ramal predial. Instalações Hidráulico-Sanitárias [67] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.2.13 – Junta Resultado da união de dois componentes através de um determinado processo, envolvendo ou não materiais complementares. 3.2.14 – Metal sanitário Expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e outros ambientes do gênero, fabricados em liga de cobre. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas, bicas de banheira. 3.2.15 – Peça de utilização Componente na posição a jusante do sub-ramal que, através de sua operação (abril e fechar), permite a utilização da água e, em certos casos, permite também o ajuste da vazão. 3.2.16 – Plástico sanitário Expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e outros ambientes do gênero, fabricados em material plástico. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, válvulas de descarga, chuveiros e duchas. 3.2.17 – Ponto de suprimento Extremidade a jusante de tubulação diretamente ligada à fonte de abastecimento que alimenta um reservatório de água para uso doméstico. 3.2.18 – Ponto de utilização (da água) Extremidade a jusante do sub-ramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida. Qualquer parte da instalação predial de água fria, a montante destra extremidade, deve preservar as características da água para o uso a que se destina. 3.2.19 – Ramal Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. (Figura 3.3). 3.2.20 – Ramal predial Tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento de água e a extremidade a montante do alimentador predial ou de rede predial de distribuição. O ponto onde termina o ramal predial deve ser definido pela concessionária. (Figura 3.1). 3.2.21 – Rede predial de distribuição Conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização. (Figura 3.3). [68] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.2.22 – Registro de fechamento Componente instalado na tubulação e destinado a interromper a passagem da água. Deve ser usado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente, empregam-se registros de gaveta ou registro de esfera. Em ambos os casos, o registro deve apresentar seção de passagem da água com área igual à da seção interna da tubulação onde está instalado. 3.2.23 – Registro de utilização Componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais. 3.2.24 – Retrossifonagem Refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou de qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, devido à pressão ser inferior à atmosférica. 3.2.25 – Separação atmosférica Separação física (cujo meio é preenchido por ar) entre o ponto de utilização ou ponto de suprimento e o nível de transbordamento do reservatório, aparelho sanitário ou outro componenteassociado a ponto de utilização. 3.2.26 – Sub-ramal Tubulação que liga o ramal a ponto de utilização. (Figura 3.3). 3.2.27 – Tubulação Conjunto de componentes basicamente formado por tubos, conexões, válvulas e registros, destinado a conduzir água fria. 3.2.28 – Tubulação aparente Tubulação disposta externamente a uma parede, piso, teto ou qualquer outro elemento construtivo. Permite total acesso para manutenção. Pode estar instalada em galerias de serviço. 3.2.29 – Tubulação de aviso Tubulação destinada a alertar os usuários que o nível da água no interior do reservatório alcançou um nível superior ao máximo previsto. Deve ser dirigida para desaguar em local habitualmente observável. 3.2.30 – Tubulação de extravasão Tubulação destinada a escoar o eventual excesso de água de reservatório onde foi superado o nível de transbordamento. Instalações Hidráulico-Sanitárias [69] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.2.31 – Tubulação de limpeza Tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório, para permitir sua limpeza e manutenção. 3.2.32 – Tubulação embutida Tubulação disposta internamente a uma parede ou piso, geralmente em um sulco, podendo também estar envelopada. Não permite acesso sem a destruição da cobertura. 3.2.33 – Tubulação recoberta Tubulação disposta em espaço projetado para tal fim. Permite o acesso mediante simples remoção da cobertura, somente implicando destruição da mesma em casos de cobertura de baixo custo. 3.2.34 – Vazão de projeto Valor da vazão, adotado para efeito de projeto, no ponto de utilização, corresponde à consolidação de um valor historicamente aceito, referente ao maior valor de vazão esperado para o ponto. 3.3 – Fontes de abastecimento O abastecimento de uma instalação predial de água fria pode ser feito pela rede pública ou por fonte particular (nascentes ou lençol subterrâneo). Nos casos de nascentes e lençol subterrâneo, há a necessidade de verificação periódica da potabilidade. A utilização da rede pública é sempre preferencial em função de a água ser potável, o que pode não ocorrer em relação a outras fontes. O padrão de potabilidade é estabelecido pela Portaria nº 36 do Ministério da Saúde. A água não potável pode também abastecer parcialmente um sistema de água fria, desde que sejam tomadas precauções para que as duas redes não se conectem, evitando- se a chamada conexão cruzada. Essa água, geralmente de menor custo, pode atender a pontos de limpeza de bacias e mictórios, combate a incêndio, uso industrial, lavagem de pisos e automóveis, jardinagem, e etc., onde não se fizer necessário o requisito de potabilidade. Esse sistema deve ser totalmente independente daquele de água potável e caracterizado com avisos alertando da não potabilidade. 3.4 – Sistemas de abastecimento e distribuição Os sistemas prediais de abastecimento de água são classificados em: • Sistema direto; • Sistema indireto; • Sistema misto. [70] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.4.1 – Sistema direto de distribuição A alimentação da rede interna de distribuição é feita diretamente pelo alimentador predial, ou seja, é efetuado diretamente da rede pública e, portanto, sem reservatórios. Esta modalidade requer abastecimento público com continuidade, abundância e pressão suficiente. O sistema direto de distribuição é uma continuidade da rede pública, sendo a distribuição ascendente. Quanto à segurança do sistema, é obrigatória a colocação de dispositivo de proteção da rede pública contra um eventual refluxo, do tipo válvula de retenção. (Figura 3.4). 3.4.2 – Sistema indireto de distribuição Utilizam-se reservatórios internos, comuns ou pressurizados, de modo a garantir a regularidade do abastecimento. Este sistema permite que a rede pública ao invés de dimensionada para a descarga máxima (que pode atingir quase três vezes a descarga média, Macintyre, 3a. ed.) seja projetada para atender à descarga média. A utilização de reservatório é sempre desejável, sob todos os aspectos, (econômicos, técnicos, e etc.), e preconizada pela NBR 5626/98 e por vários códigos sanitários estaduais. O Código Sanitário do Estado de São Paulo, decreto 12.342 de 27/03/78, no seu artigo 10, observa: “ Sempre que o abastecimento de água não puder ser feito com continuidade e sempre que for necessário para o bom funcionamento das instalações prediais, será obrigatório a existência de reservatórios prediais”. (Figura 3.5) 3.4.2.1 – Sistema indireto de distribuição com reservatório superior, e sem bombeamento Quando a pressão é suficiente mas sem continuidade utiliza-se um reservatório superior e a alimentação da rede interna de distribuição será feita por gravidade (descendente) a partir desse reservatório, (Figura 3.5). É o caso comum em residências de até dois pavimentos. 3.4.2.2 – Sistema indireto de distribuição com reservatórios superior e inferior, e com bombeamento Quando não houver pressão suficiente ou ocorrerem descontinuidades no abastecimento, deve-se adotar reservatório inferior abastecido pela rede pública, e reservatório superior, abastecido pelo inferior, por meio de bombeamento. É o caso mais usual nos grandes edifícios, (Figura 3.6). A utilização de bombas para sucção diretamente da rede normalmente é proibida pelas concessionárias locais e pelos códigos sanitários estaduais e somente autorizada em casos particulares, em razão da interferência que causam na rede pública. Instalações Hidráulico-Sanitárias [71] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.4 – Sistema de distribuição direta. Figura 3.5 – Sistema indireto por gravidade e sem bombeamento. [72] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.6 – Sistema indireto por gravidade e com bombeamento. 3.4.3 – Sistema de distribuição hidropneumático O sistema hidropneumático dispensa o reservatório superior mas sua instalação é cara e só é recomendado em casos especiais, (Figura 3.7). 3.4.4 – Sistema misto de distribuição Trata-se de uma combinação de dois dos sistemas mencionados, por exemplo, o direto e indireto, isto é, uma parte da instalação é ligada diretamente à rede pública, enquanto a outra, ao reservatório predial. A Figura 3.8 mostra um prédio de cinco pavimentos, com sistema misto. Duas torneiras de limpeza (TL) no jardim recebem a água diretamente da rede pública. As demais peças são alimentadas pelo reservatório localizado na última laje, o qual por sua vez, é alimentado pelo alimentador predial. 3.4.5 – Escolha do sistema a ser utilizado A NBR 5626/1998 deixa livre a escolha do tipo de sistema a ser utilizado, mas recomenda consultar as condições da concessionária local. O Código Sanitário de São Paulo, Decreto nº 12342 – 27/03/78, apresenta, basicamente, dois artigos que referenciam os tipos de sistemas prediais de água fria a serem adotados: Instalações Hidráulico-Sanitárias [73] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • Artigo 10: “Sempre que o abastecimento de água não puder ser feito com continuidade e sempre que for necessário para o bom funcionamento das instalações prediais, será obrigatória a existência de reservatórios prediais”. • Artigo 12: “Não será permitida: I) A instalação de dispositivos para a sucção da água diretamente da rede”. A SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, refere-se ao sistema predial de água fria nos seguintes artigos: • Artigo 28: “ ...deverão ser providos de reservatórios...:” Item I – Prédios com mais de 3 pavimentos deverão ter reservatórios inferior e superior. • Artigo 29: Veta qualquer dispositivo de sucção ligado diretamente à rede pública. Figura 3.7 – Sistemas hidropneumáticos. (Fonte: Macintyre,3a. ed.) [74] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.8 – Sistema misto. 3.5 – Componentes e características do SPAF 3.5.1 – Ramal predial O ramal predial é tratado na NBR 14122:1998 da ABNT. 3.5.1.1 – Ligação do ramal predial à rede pública de abastecimento Quando o assentamento da tubulação da rede pública for feito após a construção do prédio, rede nova, a ligação pode ser feita com a colocação de um Tê na própria rede. No caso da existência da rede pública antes da construção do prédio a ligação poderá ser feita de várias maneiras: • Isolar o trecho da rede pública através de registros e proceder a instalação do registro de derivação. (Figura 3.1); • Com a rede pública em operação, utiliza-se uma máquina como a da Mueller Co., que fura, abre rosca, e adapta o registro de derivação. Esta máquina possibilita a derivação de ramais prediais de até 60 mm de diâmetro (2.1/2”). (Figura 3.9); Instalações Hidráulico-Sanitárias [75] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • Com a rede pública em operação, utilizando o chamado colar de tomada que permite a colocação do registro de derivação sem a necessidade de abrir rosca no tubo da rede pública. (Figura 3.10). Figura 3.9 – Máquina de Mueller Co. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) Figura 3.10 – Colar de tomada (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) 3.5.1.2 – Dimensionamento O ramal predial e a medição (abrigo e cavalete com hidrômetro) são dimensionados a partir dos parâmetros estabelecidos pelas Concessionárias, em função do consumo de água diário no prédio. O consumo diário nos prédios pode ser estimado a partir dos valores apresentados nos Quadros 3.4, 3.5 e 3.6. No Quadro 3.4 têm-se os valores dos consumos diários de água conforme a natureza do serviço a que a mesma se destina. O Quadro 3.5 permite estimar o número de ocupantes em função da natureza do local e da taxa de ocupação. E o Quadro 3.6 apresenta o número mínimo de aparelhos para diversas serventias. No Quadro 3.7 são apresentados os valores adotados, pela Companhia de Saneamento de São Paulo – SABESP, para o ramal predial e medição. [76] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 3.1 Um prédio de apartamentos tem 20 pavimentos, 4 apartamentos por pavimento, e 3 dormitórios por apartamento. Considere ainda a existência de 1 apartamento para o zelador e que não será permitida a lavagem de automóveis no prédio. Pede-se: a) Calcular o consumo diário; b) Dimensionar o ramal predial ou ramal externo considerando-o de ferro fundido (FoFo). Utilize valores fornecidos pela SABESP (Quando 3.7). Solução: a) Consumo diário (CD): - Total de dormitórios = (20 pavtos x 4 aptos x 3 dormitórios) = 240 dormitórios; - Do Quadro 3.5, obtém-se a taxa de ocupação de 2 pessoas por dormitório; - Total de pessoas: (240 dormitórios x 2 pessoas) = 480 pessoas; - Do Quando 3.4, obtém-se o consumo de 200 Litros/habitante.dia; R: Consumo diário = CD = (480 pessoas x 200 L/hab.dia) + 1000 litros para o zelador = 97.000 Litros = 97 m3. b) O diâmetro do ramal predial ou ramal externo: - Para o consumo de 97 m3/dia. Do Quadro 3.7, para consumo provável até 100 m3/dia, e material FoFo, obtém-se o diâmetro externo de 50 mm (ramal predial). R.: Diâmetro externo 50 mm. 3.5.2 – Cavalete/hidrômetro O hidrômetro é o aparelho que mede o consumo de água, e o cavalete é o conjunto de tubo, conexões e registros do ramal predial, destinado a instalação do hidrômetro. 3.5.2.1 – Normas e instalação As NBR 10925/89, NBR 11304/90, e NBR 14122/98, tratam dos cavaletes de PVC DN 20, de polipropileno DN 20, e de aço galvanizado, respectivamente, para ramais prediais. A NBR 8193/97 trata dos hidrômetros taquimétricos para água fria até 15 m3/hora. O cavalete deve ser instalado em abrigo próprio para proteção contra o sol e intempéries contendo um registro, para o caso comum de ramais prediais, com diâmetro de 25 mm. Cada Concessionária adota um modelo, na prática muito parecidos entre si. Usualmente, devem ser colocados, no máximo, a 1,50 m da divisa frontal do terreno, de modo a facilitar a leitura do hidrômetro pela concessionária. 3.5.2.2 – Dimensionamento As Concessionárias usam valores tabelados para a adoção do tipo de hidrômetro, em função do consumo provável diário. O Quadro 3.7 apresenta as dimensões do ramal predial, hidrômetro, e cavalete em função do consumo provável em metros cúbicos por dia. Instalações Hidráulico-Sanitárias [77] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 3.2 Para um consumo diário de 97 m3, dimensione o cavalete, hidrômetro, e dimensões do abrigo. Utilize valores fornecidos pela SABESP, (Quadro 3.7). Solução: R.: Do Quadro 3.7, para um consumo provável até 100 m3/dia, obtém-se hidrômetro com consumo provável de até 300 m3/dia; cavalete de 50 mm; e dimensões internas do abrigo de 2,0 x 0,9 x 0,4 m. 3.5.3 – Alimentador predial e reservatórios de acumulação O alimentador predial (ou ramal interno) inicia a partir do hidrômetro e se estende até a torneira de bóia ou outro componente que cumpra a mesma função. Tendo em vista a facilidade de operação do reservatório, a NBR 5626/98 recomenda que um registro de fechamento seja instalado fora dele, para permitir sua manobra sem necessidade de remover a tampa. Ainda segundo a NBR 5626/98, o alimentador predial pode ser aparente, enterrado, embutido ou recoberto. No caso de ser enterrado, deve-se observar uma distância mínima horizontal de 3,0 m de qualquer fonte potencialmente poluidora, como fossas negras, sumidouros, valas de infiltração, etc, respeitando a NBR 7229/93 – Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos, e em outras disposições legais. No caso de serem instaladas, na mesma vala, tubulações enterradas de esgoto, o alimentador predial deve apresentar sua geratriz inferior 30 cm acima da geratriz superior das tubulações de esgoto. Quando enterrado, a NBR 5626/98 recomenda que o alimentador predial seja posicionado acima do nível do lençol freático para diminuir o risco de contaminação da instalação predial de água fria em uma circunstância acidental de não estanqueidade da tubulação e de pressão negativa no alimentador predial. Nos casos em que há a necessidade de reservatório inferior a extremidade de jusante do alimentador dotada de uma das seguintes soluções: • Caixa piezométrica, Figura 3.11. A caixa piezométrica é uma caixa reguladora do nível piezométrico de 200 a 300 litros, com entrada da água a 3 m acima do meio fio, (Macintyre, 3a. Edição); • Torneira bóia localizada à pelo menos 50 cm acima da cota do nível do meio fio. Neste caso, a entrada para a caixa deverá ter uma gola, a fim de impedir que alguma eventual inundação venha a poluir o reservatório. O reservatório deverá ter tampa com gaxeta de vedação, e sobre tampa, conforme Figura 3.12; • Coluna piezométrica, em forma de sifão, dotado de dispositivo quebra – vácuo, até 2,50 m, no mínimo, acima da cota do meio – fio, Figura 3.13. [78] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.11 – Reservatório inferior alimentada a partir da caixa piezométrica. Figura 3.12 – Alimentação do reservatório inferior, com torneira bóia a 50 cm, no mínimo, acima do nível do meio fio. Instalações Hidráulico-Sanitárias [79] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.13 – Coluna piezométrica. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição – Desenho modificado) 3.5.3.1 – Vazão a ser considerada no dimensionamento do alimentador predial A vazão a ser considerada no dimensionamento do alimentador predial depende do sistema de abastecimento e distribuição utilizado, definidono item 3.4. Assim, têm-se duas possibilidades: 1ª) – O sistema de abastecimento e distribuição é direto, sem reservatório. Neste caso o alimentador predial tem também a função de sistema de distribuição, devendo ser calculado como barrilete, assim, o cálculo será visto no item (3.6.5). 2ª) – O sistema de abastecimento e distribuição é indireto, com reservatórios. Neste caso tem-se que admitir as seguintes premissas: • Abastecimento da rede pública seja contínuo; • A vazão é suficiente para suprir o consumo diário por 24 horas; [80] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • Velocidade de escoamento na rede pública de abastecimento, variando de 0,60 a 1,0 m/s. O consumo diário nos prédios pode ser estimado a partir dos valores apresentados nos Quadros 3.4, 3.5 e 3.6. No Quadro 3.4 têm-se os valores dos consumos diários de água conforme a natureza do serviço a que a mesma se destina. O Quadro 3.5 permite estimar o número de ocupantes em função da natureza do local e da taxa de ocupação. E o Quadro 3.6 apresenta o número mínimo de aparelhos para diversas serventias. A vazão mínima a ser considerada no dimensionamento do alimentador predial é calculada através da seguinte equação: 86400min CDQ = (3.1) Na qual: Qmin = vazão mínima em (l/s); CD = consumo diário em (litros). Utilizando a equação da continuidade pode-se calcular o diâmetro do alimentador predial através de: V QDAP . .4 min π = (3.2) Adotando o valor da velocidade de escoamento na rede pública igual a 0,6 m/s, menor valor do intervalo 0,60 m/s ≤ V ≤ 1,0 m/s, obtém-se: min6,0 .457,1 QD = (3.3) Adotando o valor da velocidade de escoamento na rede pública igual a 1,0 m/s, maior valor do intervalo 0,60 m/s ≤ V ≤ 1,0 m/s, obtém-se: min0,1 .128,1 QD = (3.4) Portanto, o diâmetro comercial selecionado para o alimentador predial (DAP) deverá estar entre o seguinte intervalo: D1,0 < DAP < D0,6 (3.5) Observação: nas Equações (3.3) e (3.4) a unidade do valor da vazão (Qmin) é (m3/s). Instalações Hidráulico-Sanitárias [81] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 3.3 Para um consumo diário de 97 m3, dimensione o alimentador predial. Considere o material da canalização de aço galvanizado. Solução: - Vazão mínima a ser considerada: 86400 000.97 min =Q ≅1,12 L/s - Para a velocidade média de escoamento na rede pública igual a 0,6 m/s, obtém-se: 3 6,0 1012,1.457,1 −= xD = ,051 m ou 51 mm - Para a velocidade média de escoamento na rede pública igual a 1,0 m/s, obtém-se: 3 0,1 1012,1.128,1 −= xD = 0,040 m ou 40 mm R.: Consultando o Quadro 3.12, entre os diâmetros D0,6 = 51 mm e D1,0 = 40 mm encontra-se o diâmetro comercial de 50 mm (2”). 3.5.3.2 – Reservatórios de acumulação 3.5.3.2.1 – Preservação da potabilidade da água armazenada A NBR 5626/98 enfatiza a necessidade da preservação da potabilidade das águas reservadas e apresenta as medidas a serem adotadas em relação ao projeto, construção, e manutenção dos reservatórios de acumulação. Aqui, resumidamente, são destacados os seguintes pontos mais importantes: • Os reservatórios não devem transmitir gosto, odor ou toxicidade à água nem promover ou estimular o crescimento de microorganismos. Para isto, deve ser construído com material adequado (resistente à corrosão), provido de entrada, com tampas apropriadas e que vedam a entrada de quaisquer substâncias, insetos, animais, e etc. A entrada deve ter dimensões que permitam a limpeza e manutenção; • Os reservatórios não devem ser apoiados no solo, ou ser enterrado total ou parcialmente. Quando estas exigências não podem ser atendidas deve ser construído dentro de compartimentos próprio, que permita operações de inspeção e manutenção, devendo haver um afastamento, mínimo, de 60 cm entre as faces externas do reservatório (laterais, fundo e cobertura) e as faces internas do compartimento. O compartimento deve ser dotado de drenagem por gravidade, ou bombeamento. [82] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.5.3.2.2 – Definição da forma e dimensões dos reservatórios A NBR 5626/98, referindo-se à capacidade dos reservatórios, estabelece: • O volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para 24 horas de consumo normal no edifício, sem considerar o volume de água para combate a incêndio; • No caso de residência de pequeno tamanho, recomenda-se que a reserva mínima seja de 500 litros; • Para o volume máximo de reserva recomenda-se que sejam atendidos dois critérios: garantia de potabilidade e atendimento à disposição legal ou regulamento que estabeleça volume máximo de reserva; • Nos casos em que se tenham reservatórios, inferior e superior, a divisão da capacidade de reserva total deve ser feita de modo a atender às necessidades da instalação predial de água fria quando em uso normal, às situações eventuais onde ocorra interrupção do abastecimento de água da fonte de abastecimento e às situações normais de manutenção. O estabelecimento do critério de divisão deve ser feito em conjunto com a adoção de um sistema de recalque compatível e com a formulação de procedimentos de operação e de manutenção da instalação predial de água fria; • Reservatórios de maior capacidade devem ser divididos em dois ou mais compartimentos para permitir operações de manutenção sem que haja interrupção da distribuição de água. São excetuadas desta exigência as residências unifamiliares isoladas; • Devem-se evitar os efeitos da formação do vórtice na entrada das tubulações. Na entrada da tubulação de sucção prever crivo simples ou válvula de pé e crivo; • Evitar ocorrência de zonas de estagnação no interior do reservatório; • A extremidade da tomada de água no reservatório deve ser elevada em relação ao fundo deste reservatório. Para reservatórios de pequena capacidade e de fundo plano e liso recomenda-se uma altura mínima de 2 cm. Para os reservatórios de cimento-amianto a tomada de água esteja 3 cm acima da região mais profunda do reservatório. 3.5.3.2.3 – Operação dos reservatórios A NBR 5626/98 em relação à operação dos reservatórios estabelece: • Toda a tubulação que abastece o reservatório deve ser equipada com torneira bóia (de acordo com a NBR 10137), ou qualquer outro dispositivo com o mesmo efeito no controle da entrada da água e manutenção do nível desejado...; Instalações Hidráulico-Sanitárias [83] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • ...instalação de um registro de fechamento na tubulação de alimentação, externamente ao reservatório, ou outro dispositivo ou componente que cumpra a mesma função; • ...o nível máximo da superfície livre da água, no interior do reservatório, seja situado abaixo do nível da geratriz inferior da tubulação de extravasão ou de aviso; • ...a tomada de água da tubulação que alimenta o aquecedor deve se posicionar em nível acima das tomadas de água fria,... 3.5.3.2.4 – Elementos complementares do reservatório A NBR 5626/98 estabelece que em todos os reservatórios devem ser instaladas tubulações de aviso, de extravasão e de limpeza. • As tubulações de aviso, extravasão e de limpeza devem ser constituídas de material rígido e resistente à corrosão. Tubos flexíveis (como mangueiras) não devem ser utilizados, mesmo em trechos de tubulação. Os trechos “horizontais” devem ter declividade adequada para desempenho eficiente de sua função e o completo escoamento da água do seu interior; • A superfície do fundo do reservatório deve ter uma ligeira inclinação no sentido da entrada da tubulação de limpeza. Na tubulação de limpeza deve haver um registro de fechamento; • O diâmetro interno da tubulação de aviso deve ser maior ou igual a 19 mm. Toda tubulação de aviso deve descarregar imediatamenteapós a água alcançar o nível de extravasão no reservatório e, em local facilmente observável; • O diâmetro interno da tubulação de extravasão deve ser dimensionado de forma a escoar o volume de água em excesso. Em reservatório de pequena capacidade recomenda-se que o diâmetro da tubulação de extravasão seja maior que o da tubulação de alimentação do reservatório; • A tubulação de aviso deve ser conectada à tubulação de extravasão em seu trecho horizontal e em ponto situado a montante da eventual interligação com a tubulação de limpeza do reservatório. 3.5.3.2.5 – Vazões no abastecimento de reservatório Segundo a NBR 5626/98, nos pontos de suprimento de reservatórios, a vazão de projeto pode ser determinada dividindo-se a capacidade do reservatório pelo tempo de enchimento. No caso de edifícios com pequenos reservatórios individualizados, como é o caso de residências unifamiliares, o tempo de enchimento deve ser menor que 1 hora. No caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 horas, dependendo do tipo de edifício. [84] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.5.3.2.6 – Volumes dos reservatórios, inferior e superior No caso do sistema indireto de distribuição com reservatórios inferior e superior, o superior recebe a água bombeada do inferior e a distribui por gravidade aos aparelhos de consumo. A reserva total, a ser acumulada nos dois reservatórios, segundo a NBR 5626/98, não pode ser inferior ao consumo diário (CD). Em relação à reserva máxima recomenda-se que não pode ultrapassar a três vezes o valor do consumo diário (CD), [Botelho e Ribeiro Jr. (1998), Macintyre, 3a. Edição]. Botelho e Ribeiro Jr, 1998, adotam a reserva total mínima como sendo igual a 2 vezes o consumo diário (CD). A capacidade do reservatório superior deve ser tal que, recebendo a água bombeada com vazão constante durante certos períodos, possa atender ao consumo das peças, consumo este que ocorre de uma forma variável. O reservatório superior funciona como um regulador de distribuição, (Macintyre, 3a. Edição). Segundo Macintyre, 3a. Edição, as vazões a serem consideradas no dimensionamento do reservatório são as seguintes: A) Vazão de alimentação: Igual à vazão de dimensionamento das instalações elevatórias, ou seja, vazão horária igual a 15% do consumo diário (CD); B) Vazões de distribuição: Iguais às vazões de dimensionamento das colunas e barriletes, (ver itens 3.6.5.3 e 3.6.5.4, respectivamente). A parte da reserva a ser feita no reservatório inferior será obtida por diferença entre a reserva total e a necessária para o reservatório superior. Macintyre, 3a. Edição, com base nas interrupções de energia elétrica, recomenda adotar sempre que possível como valores mínimos: • Reservatório inferior: uma vez e meia a capacidade do reservatório superior; • Reservatório superior: capacidade para atender o consumo diário (CD). Além dessas reservas devem ser previstas reservas para o combate a incêndio ou outra finalidade (por exemplo para sistema de ar condicionado). Segundo Macintyre, 3a. Edição, o volume reservado para o combate a incêndio será de 15 a 20% do consumo diário. Para uma definição mais segura do volume reservado para o combate a incêndio, o projetista deve consultar o Capítulo 7 (o item 7.7.1A trata da reserva de incêndio segundo a NBR 3714/2000, e o item 7.7.1.B diz respeito à reserva de incêndio segundo a IT.22-CB/SP). Recomenda-se que para os casos comuns, as reservas destinadas somente para o suprimento do consumo diário (CD) sejam as seguintes: • Reservatório inferior: 3/5 do consumo diário (CD); • Reservatório superior 2/5 do consumo diário (CD). Os volumes dos reservatórios inferiores e superiores, com base nas relações 3/5 e 2/5, podem ser calculados utilizando as seguintes fórmulas: VRI = 0,6.CD + VI + Voutros (3.6) Instalações Hidráulico-Sanitárias [85] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Na qual: VRI = volume do reservatório inferior; CD = consumo diário; VI = volume de combate a incêndio; Voutros = outros volumes. VRS = 0,4.CD + VI + Voutros (3.7) Na qual: VRS = volume do reservatório superior; CD = consumo diário; VI = volume de combate a incêndio; Voutros = outros volumes. Exemplo prático 3.4 Para um consumo diário, de um prédio de apartamentos, de 97 m3, calcule os volumes dos reservatórios, superior e inferior. Considere o volume mínimo de água da reserva de incêndio segundo a NBR 13714/2000, sistema do tipo 1, (Consulte item 7.7.1A – Capítulo 7). Solução: a) Volume mínimo de água da reserva de incêndio: - VI = 2 x 80 x 60 = 9.600 litros = 9,6 m3. b) Volume do reservatório inferior: VRI = 0,6 x 97 + 9,6 = 67,8 m3. b) Volume do reservatório superior: VRS = 0,4 x 97 + 9,6 = 48,4 m3. 3.5.3.2.7 – Dimensões características dos componentes dos reservatórios, superior e inferior Nas Figuras 3.14 e 3.15 são apresentados cortes esquemáticos com alguns componentes dos reservatórios, superior e inferior Os reservatórios de capacidade superior a 4000 litros devem ser divididos em dois compartimentos iguais, comunicantes através de um barrilete provido de registros de fechamento (exemplo: gaveta) para facilitar a limpeza, ou conserto de qualquer dos compartimentos, ficando o outro em uso. Os reservatórios superiores devem ficar com o fundo no mínimo a 0,80 m acima do piso do compartimento, sobre o qual estejam situados para facilidade de acesso aos barriletes e encanamento de limpeza, (Macintyre, 3a. Edição). A NBR 5626/98, estabelece que o acesso ao interior do reservatório, para inspeção e limpeza, deve ser garantido através de abertura com dimensão mínima de 60 cm, em [86] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado qualquer direção. No caso de reservatório inferior, abertura deve ser dotada de rebordo com altura mínima de 10 cm para evitar a entrada de água de lavagem de piso e outras. A NBR 5626/98 recomenda observar uma distância mínima de 60 cm (que pode ser reduzida até 45 cm), no caso de reservatório de pequena capacidade até 1000 litros: • Entre qualquer ponto do reservatório e o eixo de qualquer tubulação próxima, com exceção daquelas diretamente ligadas ao reservatório; • Entre qualquer ponto do reservatório e qualquer componente utilizado na edificação que possa ser considerado um obstáculo permanente; • Entre o eixo de qualquer tubulação ligada ao reservatório e qualquer componente utilizado na edificação que possa ser considerado um obstáculo permanente. Cada compartimenta do reservatório inferior deve conter uma canalização de sucção para água limpa. O crivo da canalização de sucção deve ficar numa posição tal que respeite as seguintes dimensões: a) Para evitar a entrada de ar na tubulação de sucção da bomba: H1 > ((V2/2.g) + 0,20) (3.8) e H1 > (2,5.Ds + 0,10) (3.9) Nas quais: H1 = profundidade indicada na Figura 3.15 em (m); V = velocidade média da água no tubo de sucção em (m/s); Ds = diâmetro interno da tubulação de sucção; g = aceleração da gravidade em (m/s2). b) Para evitar arraste do material de fundo: H2 > 0,50.Ds (3.10) e H2 > 0,30 m (3.11) Nas quais: H2 = profundidade indicada na Figura 3.15 em (m); Ds = diâmetro interno da tubulação de sucção; Nos reservatórios, superior e inferior, devem prever poços rebaixados no fundo do reservatório para facilitar a limpeza. Instalações Hidráulico-Sanitárias [87] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.14 – Corte do reservatório superior. 3.5.3.2.8 – Dimensionamento do extravasor e da tubulação de aviso Visando atender a NBR 5626/98, para que o extravasor tenha capacidade de escoar o volume de água em excesso, o diâmetro interno da tubulação de extravasão deverá ter diâmetrosuperior da tubulação de alimentação do reservatório. Para isto, deverá ser prevista uma altura (h) de revanche, Figuras 3.14 e 3.15, acima do nível de extravasão, para vencer a taquicarga (V2/2.g) e as perdas de carga singulares e distribuídas desde a entrada do extravasor até a sua saída, calculadas com a vazão do alimentador e um diâmetro comercial acima do diâmetro da tubulação do alimentador. Assim, a altura (h) será dada por: gD Qhh e a T .. .8 42 2 π +∆= (3.12) Na qual: h = profundidade acima do nível de extravasamento; ∆hT = perda de carga total desde a entrada até a saída do extravasor; [88] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Qa = vazão do alimentador do reservatório; De = diâmetro do extravasor, tal que (De > Da); Da = diâmetro da tubulação de alimentação do reservatório. Figura 3.15 – Corte do reservatório inferior. Segundo Macintyre, 3a Ed., para atender a boa prática, o extravasor deve ser constituído por um tubo horizontal, um joelho, um tubo vertical com cerca de 50 cm, tendo na extremidade uma tela de proteção contra insetos. Para compensar a perda de carga devido a presença da tela, pode-se alargar a secção da saída do extravasor. A tubulação de aviso dever ter diâmetro igual ou superior a 19 mm que escoará parte do volume extravasado em local de fácil visualização, enquanto o restante (com maior vazão) irá para outro local de fácil escoamento, canaleta ou ralo de águas pluviais, de modo a não causar transtorno às atividades da edificação. Exemplo prático 3.5 A vazão bombeada para o reservatório superior é de 4,5 L/s. A tubulação da linha de recalque é de 2.1/2” (63 mm) e de aço galvanizado. Determine o diâmetro do extravasor e altura (h) de água acima do nível de extravasamento. Instalações Hidráulico-Sanitárias [89] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Solução: a) O diâmetro do extravasor deverá ser maior que o da tubulação da linha de recalque. Será, portanto, adotado para o extravasor o diâmetro de 3” (75mm). b) Profundidade (h) acima do nível de extravasamento: Perda de carga total: Denominação Comprimento equivalente (m) 1 entrada de borda (3”) 2,2 1 cotovelo de 900 raio curto (3”) 2,1 1 saída de canalização (3”) 2,2 Comprimento real 0,50 Comprimento virtual = Lv 7,0 mmcaxJ /02416,0 75 5,4.102,20 88,4 88,1 5 == ∆hT = J . Lv = 0,02416 . 7,0 =0,17 m.c.a R.: 81,9.075,0. 0045,0.817,0 42 2 π +=h = 0,22 m ou ≅ 25 cm 3.5.3.2.9 – Proteção contra refluxo de água Segundo a NBR 5626/98, para preservar a potabilidade da água, devem ser tomadas medidas de proteção contra o refluxo de água servida (por exemplo: provocado por aparelhos passíveis de retrossifonagem, como as válvulas de descarga). Assim, um dispositivo de prevenção ao refluxo deve ser previsto em cada ponto de utilização ou de suprimento de água, instalado no próprio ponto de utilização ou suprimento, ou em local o mais próximo possível. O dispositivo de prevenção ao refluxo mais efetivo é a separação atmosférica padronizada, representada na Figura 3.16. Em edifícios de diversos pavimentos alimentados indiretamente a partir de um reservatório superior, quando por motivos operacionais ou estéticos não se pode utilizar o dispositivo apresentado na Figura 3.16, pode-se utilizar um quebrador de vácuo pela ventilação da coluna de distribuição, conforme mostra a Figura 3.17, desde que tal ventilação estenda sua ação aos pontos de utilização em questão, (NBR 5626/98). [90] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Segundo Botelho e Ribeiro Jr, 1998, no caso de se utilizar uma das alternativas apresentadas na Figura 3.17, a coluna de ventilação deve ser executada de acordo com as seguintes características abaixo: • Ter diâmetro igual ou superior ao da coluna, de onde se deriva (a NBR 5626/98, recomenda adotar o diâmetro da coluna de ventilação igual ao da coluna de distribuição); • O ponto de ligação, entre a tubulação de ventilação e a coluna de distribuição, será sempre localizado à jusante do registro de fechamento existente na própria coluna; • Haver uma para cada coluna que serve a aparelho possível de provocar retrossifonagem; • Ter sua extremidade livre acima do nível máximo admissível do reservatório. No caso de residências unifamiliares, térreas ou assobradadas, alimentadas indiretamente a partir de um reservatório superior, a proteção de todos os pontos de utilização da sua rede predial de distribuição pode ser obtida pela ventilação da rede de maneira análoga àquela apresentada para edifícios de diversos pavimentos do tipo de abastecimento indireto. No caso de válvula de descarga alimentada por tubulação exclusiva, não é exigível tal ventilação. No caso de tipo de abastecimento direto para um conjunto de edifícios separados e abastecidos individualmente, a partir de tubulação que desempenhe função similar à de uma coluna de distribuição, deve ser prevista uma proteção contra refluxo de água da instalação predial de água fria de cada edifício para a referida tubulação. A NBR 5626/98 recomenda um dispositivo de prevenção ao refluxo do tipo conjunto combinado de válvula de retenção e quebrador de vácuo, ou outro similar, conforme a Figura 3.18. 3.5.4 – Barrilete O barrilete é o encanamento que liga entre si as duas ou mais células do reservatório inferior, ou dois ou mais reservatórios superiores, e do qual partem ramificações para as colunas de distribuição. Com isto se evita fazer a ligação de uma quantidade grande de encanamentos diretamente ao reservatório, o que é inconveniente, pois o excesso de perfurações no reservatório, pode comprometer a impermeabilização. Também seria anti- econômico (excesso de registros, tubulações e serviços), bem como, em princípio, cada coluna se ligaria a apenas uma célula do reservatório. O barrilete pode ser de dois tipos: concentrado, (Figura 3.2a) e ramificado, (Figura 3.2b). O tipo concentrado tem a vantagem de concentrar os registros de operação numa única área, embora de maiores dimensões, facilitando a segurança e o controle do sistema. A área, normalmente é fechada, com acesso somente para a pessoa credenciada (porteiro, zelador, etc.). O tipo ramificado é mais econômico e possibilita uma quantidade menor de tubulações próximas do reservatório. Tem o inconveniente de espalhar muito, os registros das colunas. Instalações Hidráulico-Sanitárias [91] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Legenda: Di = diâmetro interno do ponto de suprimento ou de utilização de água; Ymin.= altura mínima da separação atmosférica; L = distância mínima entre o ponto de suprimento ou de utilização de água e qualquer obstáculo próximo a ele. Lmin.= 3.Di Altura mínima da separação atmosférica Di (mm) Ymin. (mm) Di ≤ 14 20 14 ≤Di ≤ 21 25 21 ≤Di ≤ 41 70 41 < Di 2.Di Figura 3.16 – Esquema de separação atmosférica padronizada. (Fonte: NBR 5626/98) [92] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.17 – Esquema de ventilação na coluna. (Fonte: NBR 5626/98) Figura 3.18 – Esquema da localização do dispositivo de proteção. (Fonte: NBR 5626/98) Instalações Hidráulico-Sanitárias [93] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.6 – Dimensionamento das tubulações da rede predial de distribuição 3.6.1 – Vazão de dimensionamento Cada peça de utilização é projetada para funcionar mediante determinada vazão que não poderá ser menor que a vazão de projeto apresentada no Quadro 3.8. Para instalações destinadas ao uso normal da água e dotadas de aparelhos sanitários e peças de utilização usuais, nunca há o caso de se utilizar todas as peças ao mesmo tempo. Assim, por razões de economia,é usual estabelecer uma demanda simultânea de água menor do que a máxima possível. Baseado na experiência foi proposto o método de pesos relativos que permite obter uma vazão estimada considerando a não simultaneidade de uso dos aparelhos. Esta vazão pode ser calculada através da seguinte equação: PQ ∑= .3,0 (3.13) Na qual: Q = vazão estimada (de dimensionamento) no trecho de tubulação considerado, em litros por segundo; ∑P = soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas pelo trecho de tubulação considerado. Os pesos relativos foram estabelecidos empiricamente em função da vazão de projeto e são apresentados no Quadro 3.8. Segundo a NBR 5626/98, o método dos pesos relativos não se aplica quando o uso é intensivo (como é o caso de cinemas, escolas, quartéis, estádios e outros), onde se torna necessário estabelecer, para cada caso particular, o padrão de uso e os valores máximos de demanda. 3.6.2 – Cálculo da perda de carga 3.6.2.1 – Perda de carga distribuída A NBR 5626/98, recomenda que o cálculo da perda de carga ao longo de um tubo (perda de carga distribuída) seja feito utilizando a equação universal obtendo-se os valores das rugosidades junto aos fabricantes dos tubos. Na falta dessa informação, podem ser utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao. Equação universal para condutos circulares: [94] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado (3.14) E a perda de carga unitária: (3.15) Nas quais: ∆hd = perda de carga ao longo do comprimento (L) do tubo em (mca); L = comprimento do tubo em (m); Q = vazão em (m3/s); f = fator de atrito ou coeficiente de perda de carga; Di= diâmetro interno da tubulação em (m); J = perda de carga unitária em (mca/m). O fator de atrito (f) pode ser calculado utilizando a equação de Swamee (1993), para todos os regimes de escoamento (laminar, turbulento hidraulicamente liso, transição, e turbulento hidraulicamente rugoso): (3.16) Na qual: e = rugosidade absoluta da tubulação; Di= diâmetro interno da tubulação em; Re = número de Reynolds, dado por: υπ .. .4Re iD Q = (3.17) Na qual: Q = vazão; Di = diâmetro interno da tubulação; gD QLfh i d .. ...8 52 2 π =∆ gD QfJ i .. ..8 52 2 π = 125,0166 9,0 8 Re 2500 Re 74,5 .7,3 ln.5,9 Re 64 − ++ = − iD ef Instalações Hidráulico-Sanitárias [95] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado ν = viscosidade cinemática da água à temperatura de utilização. Valores apresentados no Quadro 3.9 em função da temperatura. Equações de Fair-Whipple-Hsiao: Para tubos rugosos (tubos de aço-carbono, galvanizado ou não): 88,4 88,1 5.102,20 iD QxJ = (3.18) Para tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre): 75,4 75,1 5.1069,8 iD QxJ = (3.19) Nas quais: J = perda de carga unitária, em metros coluna de água por metro (mca/m); Q = vazão em (L/s); Di = diâmetro interno do tubo em (mm). Como as pressões requeridas nos pontos de utilização são expressas em kPa (quilopascal), então é usual transformar a perda de carga unitária, expressa em (mca), para (kPa), utilizando a relação: 1 mca = 10 kPa (3.20) 3.6.2.2 – Perdas de carga singulares ou localizadas As perdas de carga nas conexões que ligam os tubos, formando as tubulações, deve ser expressa em termos de comprimento equivalentes desses tubos. Os Quadros 3.10 a 3.14 apresentam esses comprimentos. 3.6.2.2.1 – Perdas de carga nos registros Segundo a NBR 5626/98, os registros de fechamento (gaveta, globo), geralmente utilizados na condição de passagem plena, apresentam perdas de carga pequenas que podem ser desprezadas. Por outro lado, os registros de utilização (pressão) apresentam perdas de carga elevadas que devem ser consideradas. A perda de carga em registro de pressão pode ser obtida através do método dos comprimentos equivalentes ou calculada através da seguinte equação: [96] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 42 2 5 . . ..10.8 i reg D QKh π =∆ (3.21) Na qual: ∆hreg.= perda de carga no registro em (mca); K = coeficiente de perda de carga do registro (consultar NBR 10071); Q = vazão estimada em (L/s); Di = diâmetro interno da tubulação, em (mm). 3.6.2.2.2 – Perdas de carga em hidrômetros As perdas de carga em hidrômetros podem ser estimadas empregando-se a seguinte equação: 2 max . .6,129 =∆ Q Qhhid (3.22) Na qual: ∆hhid. = perda de carga no hidrômetro em (mca); Q = vazão estimada em (L/s); Qmax. = vazão máxima especificada para o hidrômetro, em (m3/h) (consultar Quadro 3.15). 3.6.2.3 – Perda de carga total A perda de carga total é igual a soma das perdas de carga distribuídas mais as localizadas dada por: ∆hT = ∑∆hd + ∑∆hl (3.23) Na qual: ∆hT = perda de carga total na tubulação considerada; ∑∆hd = somatória das perdas de carga distribuídas; ∑∆hl = somatória das perdas localizadas. Ou ∆hT = J. (∑L + ∑Le) (3.24) Na qual: Instalações Hidráulico-Sanitárias [97] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado J = perda de carga unitária em (mca/m); ∑L = somatória dos comprimentos reais da tubulação considerada; ∑Le = somatória dos comprimentos equivalentes. A soma, dos comprimentos reais e comprimentos equivalentes, resulta num comprimento virtual dado por: Lv = (∑L + ∑Le) (3.25) Portanto, também. a perda de carga total pode ser expressa por: ∆hT = J. Lv (3.26) 3.6.3 – Velocidade máxima da água A NBR 5626/98 estabelece que as tubulações da água, em qualquer trecho de tubulação, não atinja valores superiores a 3 m/s. 3.6.4 – Pressões mínimas e máximas A NBR 5626/98 estabelece que, em condições dinâmicas (com escoamento), a pressão da água nos pontos de utilização deve ser estabelecida de modo a garantir a vazão de projeto indicada no Quadro 3.8 e o bom funcionamento da peça de utilização e de aparelho sanitário. Em qualquer caso, a pressão não deve ser inferior a 10 kPa ( 1 mca), com exceção do ponto da caixa de descarga onde a pressão pode ser menor do que este valor, até um mínimo de 5 kPa (0,5 mca), e do ponto da válvula de descarga para bacia sanitária onde a pressão não deve ser inferior a 15 kPa (1,5 mca). A NBR 5626/98 estabelece que, em qualquer ponto da rede predial de distribuição, a pressão da água em condições dinâmicas (com escoamento) não deve ser inferior a 5 kPa (0,5 mca), e que a pressão máxima, em condições estáticas (sem escoamento), não deva superior a 400 kPa (40 mca). As sobrepressões devidas a transientes hidráulicas são admitidas, desde que não superem o valor de 200 kPa (20 mca). Em edifícios de diversos pavimentos em que a rede predial de distribuição é alimentada por gravidade a partir de um reservatório superior, a pressão da água pode ser limitada a 400 kPa (40 mca) utilizando uma das alternativas apresentadas na Figura 3.19. Do ponto de vista prático a Alternativa B é a mais interessante, já que havendo necessidade de uma regulagem na válvula, não é necessário incomodar morador ou ocupante de andar intermediário. Nos Detalhes A e B, acham-se indicados: • (1) = válvula automática de redução de pressão, sempre instalada em posição vertical (em trecho horizontal da tubulação); • (2) = manômetro para ajustagem da pressão de saída; [98] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • (3) = registro de globo ou gaveta para drenagem da linha; • (4) = uniões, para permitir a desmontagem das peças; • (5) = desvios (by-pass), para evitar a interrupção do suprimento de água à coluna durante a manutenção ou reparos; • (6) = registros de gaveta,normalmente abertos; • (7) = registro de gaveta, normalmente fechado. Figura 3.19 – Posições de válvulas redutoras de pressão. Instalações Hidráulico-Sanitárias [99] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.6.5 – Dimensionamento dos sub - ramais, ramais, colunas e barriletes No dimensionamento dos diferentes trechos do sistema predial de distribuição de água devem-se levar em considerações os cinco princípios básicos seguintes: 1) Atendimento às vazões exigidas nos pontos de utilização dos aparelhos/equipamentos apresentados no Quadro 3.8; 2) Atendimento aos diâmetros mínimos para os sub – ramais, em função dos aparelhos/equipamentos a serem instalados, os quais encontram-se no Quadro 3.16; 3) Econômico, utilizar o menor diâmetro possível para a vazão estimada de dimensionamento (para os ramais, colunas, e barriletes), e vazão de projeto (para os sub – ramais); 4) Atendimento à NBR 5626/98 em relação à velocidade máxima permitida (Vmax = 3 m/s); 5) Atendimento à NBR 5626/98 em relação às pressões dinâmicas mínimas e estáticas máximas. Conhecendo-se a vazão estimada de dimensionamento nos diferentes trechos do sistema, pode-se efetuar o pré-dimensionamento dos mesmos, uma vez que, pela equação da continuidade tem-se: .max 2 .min . 4 . VDQed π = (3.27) Na qual: Qed = vazão estimada de dimensionamento (m3/s); Dmin. = menor diâmetro interno possível tal que a velocidade média de escoamento não ultrapasse o valor de 3,0 m/s; Vmax = limite superior admitido para a velocidade média. A NBR 5626/98 estabelece (Vmax = 3m/s). Assim, pode-se determinar o valor máximo da vazão estimada para cada diâmetro da tubulação utilizando a seguinte expressão. 2 min.356,2 DQed = (3.28) O Quadro 3.17, apresenta os valores máximos da vazão estimada e das somas dos pesos relativos permitidas para cada diâmetro de tubos de aço galvanizado ou PVC. Portanto, a utilização deste Quadro atende a NBR 5626/98 no que diz respeito à velocidade máxima permitida e ao princípio econômico (de mínimo diâmetro). [100] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado O passo seguinte é processar os cálculos de modo a atender aos diâmetros mínimos para os sub – ramais em função dos aparelhos sanitários/peça de utilização, Quadro 3.16, e às pressões dinâmicas mínimas estabelecidas pela NBR 5626/98. 3.6.5.1 – Pré-dimensionamento dos sub - ramais Cada sub-ramal é dimensionado a partir da vazão de projeto obtido no Quadro 3.8 a partir do aparelho sanitário/peça de utilização. Com a vazão de projeto estabelece-se o diâmetro mínimo utilizando os Quadros 3.16 e 3.17. 3.6.5.2 – Pré-dimensionamento dos ramais Para cada ramal faz-se a soma dos pesos relativos dos aparelhos sanitários/peças alimentados pelo referido ramal (mais de um aparelho). Utilizando a Equação 3.13 calcula-se a vazão estimada. Com esta vazão ou com a própria soma dos pesos relativas obtém-se, do Quadro 3.17, o diâmetro mínimo. 3.6.5.3 – Pré-dimensionamento das colunas Para cada trecho da coluna considerada faz-se a soma dos pesos relativos dos aparelhos sanitários/peças alimentados pelo referido trecho. Utilizando a Equação 3.13 calcula-se a vazão estimada. Com esta vazão ou com a própria soma dos pesos relativas obtém-se, do Quadro 3.17, o diâmetro mínimo. 3.6.5. 4 – Pré-dimensionamento dos barriletes Para cada trecho do barrilete faz-se a soma dos pesos relativos dos aparelhos sanitários/peças alimentados pelo referido trecho. Utilizando a Equação 3.13 calcula-se a vazão estimada. Com esta vazão ou com a própria soma dos pesos relativas obtém-se, do Quadro 3.17, o diâmetro mínimo. 3.6.5.5 – Dimensionamento de modo a atender às pressões dinâmicas mínimas nos pontos de utilização da água fria Os pré-dimensionamentos feitos atenderam os quatro primeiros princípios apresentados. Para atender o quinto princípio (atendimento da NBR 5626/98 quanto às pressões dinâmicas mínimas nos pontos de utilização da água fria) existem duas alternativas. Uma das alternativas é manter toda a instalação com os diâmetros obtidos no pré- dimensionamento. Esta solução resultará no menor custo da tubulação. Por outro lado, será necessário um reservatório muito alto, o que elevará muito o custo do reservatório, e indesejável esteticamente. Instalações Hidráulico-Sanitárias [101] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado A outra alternativa é fixar uma cota para o nível mínimo da água armazenada no reservatório, e ir aumentando convenientemente os diâmetros dos vários trechos da instalação predial, a partir dos diâmetros mínimos obtidos no pré-dimensionamento, de modo a atender as pressões dinâmicas mínimas nos pontos de utilização da água fria por meio da redução das perdas de carga. Esta solução é a usualmente adotada, e estabelecida pela NBR 5626/98. A seguir é apresentada no Quadro 3.1 a rotina para o dimensionamento das tubulações, orientando a utilização da planilha eletrônica da “Microsoft Excel”, Quadro 3.2. 3.6.5.6 – Verificação das pressões mínimas necessárias A pressão dinâmica disponível a montante em um trecho qualquer é obtida utilizando a seguinte equação: T jusmon hZ PP ∆+±= γγ (3.29) Na qual: Pmon = pressão dinâmica efetiva a montante do trecho considerado; Pjus = pressão dinâmica efetiva a jusante do trecho considerado; ∆hT = perda de carga total entre os pontos que definem o trecho; Z = diferença de cotas geométricas dos pontos que definem o trecho: Descendo: o valor de Z é negativo Subindo: o valor de Z é positivo Ou T monjus hZPP ∆−±= γγ (3.30) Descendo: o valor de Z é positivo Subindo: o valor de Z é negativo Para trecho horizontal, Z = 0. [102] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.1 – Rotina para dimensionamento das tubulações. (Uso da Planilha Eletrônica Microsoft Excel) Passos Atividade Quadro 3.2 Coluna Planilha Excell ColunaLinha2 Equações 1º Preparar o esquema isométrico da rede e numerar seqüencialmente cada nó ou ponto de utilização desde o reservatório. 2º Introduzir a identificação de cada trecho da rede. A A preencher 3º Determinar a soma dos pesos relativos de cada trecho (se ramal, coluna, barrilete) ou vazão de projeto (se sub-ramal). B A preencher 4º Calcular para cada trecho a vazão estimada, em litros por segundos (se ramal, coluna, barrilete) ou repetir vazão de projeto (se ramais). C Se sub-ramal: =B2 Outros: = (0,3*B2^0,5) 5º Transformar vazão em (m3/s). D =C2/1000 6º Partindo da origem de montante da rede, calcular o diâmetro interno da tubulação de cada trecho, (em mm), considerando que a velocidade da água não deva ser superior a 3 m/s. E =(((4*D2)/(3*3,1416))^0,5)*1000 7º Selecionar o diâmetro interno comercial imediatamente superior ao diâmetro calculado no passo 6º. F A preencher 8º Determinar a diferença de cotas entre a entrada e saída de cada trecho, considerando positiva quando a entrada tem cota superior à da saída e negativa em caso contrário. G A preencher: Trecho horizontal: valor zero Descendo sinal positivo(+) Subindo sinal negativo (-) 9º Medir o comprimento real do tubo que compõe cada trecho considerado. H A preencher 10º Determinar a soma dos comprimentos equivalentes das conexões de cada trecho. I A prrencher 11º Determinar o comprimento virtual de cada trecho. J =(H+I) 12º Determinar a perda de carga unitária de cada trecho. K Para PVC ou cobre: =(869000*(C2^1,75))/(F^4,75)) Para Aço Galvanizado: =(2020000*(C2^1,88))/(F^4,88)) Continua... Instalações Hidráulico-Sanitárias [103] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado ...Continuação 13º Obter a perda de carga total de cada trecho, pela multiplicaçãodas colunas (11) e (12). L =J2*K2 14º O primeiro trecho faz a conexão entre o reservatório e o barrilete. A pressão de montante será igual à a altura da coluna de água acima do início desse trecho. M A preencher 15º Determinar a pressão disponível a jusante de cada trecho, subtraindo da pressão disponível de montante, coluna 14, a perda de carga total, coluna (13), e somando o desnível Z, coluna (8). N =M2+G2-L2 16º Se a pressão disponível a jusante do trecho for menor que a pressão requerida no ponto de utilização, ou se a pressão for negativa, aumentar, gradativamente o diâmetro interno comercial do trecho, corrigindo somente os comprimentos equivalentes. Quadro 3.2 – Modelo de planilha eletrônica de cálculos. Coluna/ Linha A B C D E F G H I J K L M N 1 Trecho Pesos /vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desní- vel (Z) (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆HT (mca) Pmon (mca) Pjus (mca) 2 3 4 5 6 7 Di-ca = diâmetro interno calculado Di-co. = diâmetro interno comercial Lr = comprimento real Le = comprimentos equivalentes às perdas localizadas Lv = comprimento virtual ou total. [104] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 3.6 Dimensione o barrilete, as colunas, os ramais e os sub-ramais do esquema mostrado na Figura 3.20. A coluna 1 alimentará 10 banheiros sobrepostos e a coluna 2 alimentará 10 cozinhas sobrepostas de um prédio de apartamentos residencial. A tubulação será de PVC. Figura 3.20 – Esquema de um sistema predial de água fria (parcial). Instalações Hidráulico-Sanitárias [105] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Solução: Considerando a pressão estática ou dinâmica efetivas, o ponto desfavorável é o do chuveiro localizado no último pavimento (10º andar). Portanto, deve-se iniciar o dimensionamento tal que se tenha nesse ponto uma pressão dinâmica efetiva (pressão disponível) igual ou superior a 1,0 mca. O caminhamento inicia no ponto (1), localizado no reservatório, e vai até o ponto (6), localizado na entrada do chuveiro. Organiza-se uma planilha eletrônica de cálculos seguindo os passos apresentados no Quadro (3.1), segundo o modelo do (Quadro 3.2). Para melhor entendimento da seqüência de cálculo, foram mantidas todas as etapas de dimensionamento, denominadas de “Tentativas”. 1º) Tentativa 1 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: Na Tentativa 1, ver Quando (3.3A), o banheiro contendo o ponto desfavorável (chuveiro), foi dimensionado considerando o diâmetro mínimo, exigido para cada trecho, de modo que a velocidade máxima de escoamento não ultrapasse 3,0 m/s. Na seqüência são apresentadas as etapas de preenchimento do Quadro 3.3A – Tentativa 1 – Dimensionamento do banheiro desfavorável. No esquema da Figura 3.20, o trecho (1-2) alimentará as colunas (1) e (2). A coluna (1), por sua vez, alimentará os 10 banheiros sobrepostos, e a coluna (2) as 10 cozinhas sobrepostas. O trecho (2-3) alimentará 10 banheiros sobrepostos, (∑Pe=10x1,1=11,0). O trecho (3-4) alimentará todas as peças de utilização de um banheiro, (∑Pe=1,1). Os trechos (4-5) e (5-6) são sub-ramais, e alimentarão somente o chuveiro, (Qp=0,20 L/s). O trecho (4- 7) alimentará o bidê, a bacia sanitária com caixa de descarga, e o lavatório, (∑Pe= 0,7). O trecho (7-8) alimentará a bacia sanitária com caixa de descarga e o lavatório, (∑Pe=0,6). E finalmente, o trecho (8-9), é um sub-ramal, e alimentará somente o lavatório, (Qp = 0,15 L/s). Levantamento dos pesos relativos nos pontos de utilização. (Valores tirados do Quadro 3.8): Peça de utilização Coluna (1) Coluna (2) Chuveiro ou ducha (CH/DU) 0,4 Bidê (Bi) 0,1 Bacia sanitária com caixa de descarga (BS/CX) 0,3 Lavatório (LAV) 0,3 Pia torneira ou misturador (PIA) 0,7 Lavadora de pratos (MLP) 1,0 ∑Pesos parciais = 1,1 1,7 ∑Pesos totais = 10.(1,1+1,7) = 28 [106] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Pesos relativos e vazões de projeto: Trecho 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 4-7 7-8 8-9 ∑Pe 28,0 11,0 1,1 0,7 0,60 Qp (L/s) 0,20 0,20 0,15 Comprimentos equivalentes: Para o levantamento dos comprimentos equivalentes às perdas de carga localizadas de cada trecho recomenda-se o seguinte procedimento: a) Seguindo o sentido de escoamento, o comprimento equivalente da última peça do trecho considerado será computado para o/s trecho/s seguinte/s. Portanto, qualquer trecho sempre terá uma peça inicial. b) Quando de um trecho derivar dois ou mais trechos computar-se-á para cada um dos trechos um comprimento equivalente da peça inicial. c) Para os trechos finais do sistema, (sub-ramais), sempre será computado o comprimento equivalente da última peça. Portanto nesses casos serão computados os comprimentos equivalentes de uma peça inicial e de uma peça final. Para efeito de ilustração considere o exemplo mostrado na Figura 3.21. Trecho AB: Para esse trecho deverão ser considerados os comprimentos equivalentes das seguintes peças: Uma entrada de borda de 1”; um registro de gaveta aberto de 1”; e um joelho de 900 de 1”. Trecho BC: Para esse trecho deverão ser considerados os comprimentos equivalentes das seguintes peças: Um Tê 900 saída de lado de 1/2”; e um joelho de 900 de 1/2”. Trecho BD: Para esse trecho deverão ser considerados os comprimentos equivalentes das seguintes peças: Um Tê 900 passagem direta de 3/4”; e dois joelhos de 900 de 3/4” Figura 3.21 – Exemplo para ilustrar o procedimento de levantamento dos comprimentos equivalentes às perdas localizadas. Instalações Hidráulico-Sanitárias [107] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Aplicando, os procedimentos ilustrados no exemplo da Figura 3.21, ao Exemplo prático 3.6, Quadro 3.3A – Tentativa 1, resulta: Trecho (1-2): Singularidades (peças) Le (m) Uma entrada de borda de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE = 32 mm) 1,2 Um joelho de 900 de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE = 32 mm) 1,5 Dois Tês 900 saída de lado de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE = 32 mm) 6,2 Um registro de gaveta aberto de 1” 0,3 ∑Le = 9,2 Trecho (2-3): Singularidades (peças) Le (m) Um Te de 900 saída de lado de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE =25 mm) 2,4 ∑Le = 2,4 Trecho (3-4): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,3 Dois joelhos de 900 de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,2 Um registro de gaveta aberto de 1/2” 0,1 ∑Le = 4,6 Trecho (4-5): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,3 Um joelho de 900 de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 1,1 Um registro de pressão de 1/2” 11,1 ∑Le = 14,5 Trecho (5-6): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,3 Um joelho de 900 de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 1,1 ∑Le = 3,4 Trecho (4-7): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 0,7 ∑Le = 0,7 Trecho (7-8): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 0,7 ∑Le = 0,7 [108] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (8-9): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 0,7 Dois joelhos de 900 de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,2 ∑Le = 2,9 Análise da Tentativa 1 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: Verifica-se no Quadro 3.3A, que se manter em todos os trechos os diâmetros mínimos, tal que a velocidade de escoamento não ultrapasse os 3 m/s, têm-se pressões dinâmicas efetivas(pressões disponíveis) negativas a jusantes de todos os trechos. Portanto, o passo seguinte será aumentar gradativamente os diâmetros comerciais de trechos estratégicos, por exemplo os dos trechos (1-2), (2-3), (3-4), (4-5), e (5-6). 2º) Tentativa 2 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: Na tentativa 2, o diâmetro comercial do trecho (1-2) foi aumentado de (1”; Di=27,8mm; DE32mm) para (1.1/2”; Di=44,0mm; DE50mm). Os diâmetros comerciais dos trechos (2-3), (3-4), (4-5), e (5-6), foram aumentados para os diâmetros comerciais imediatamente superiores. Na Planilha Eletrônica Excel, que resultou o Quadro 3.3B, os únicos parâmetros alterados foram os diâmetros internos dos trechos citados e os correspondentes comprimentos equivalentes às perdas localizadas. Os demais parâmetros foram calculados automaticamente. Trecho (1-2): Singularidades (peças) Le (m) Uma entrada de borda de Di = 44,0 mm (Ref. = 1.1/2”; DE = 50 mm) 2,3 Um joelho de 900 de Di = 44,0 mm (Ref. = 1.1/2”; DE = 50 mm) 3,2 Dois Tês 900 saída de lado de Di = 44 mm (Ref. = 1.1/2”; DE = 50 mm) 14,6 Um registro de gaveta aberto de 1.1/2” 0,7 ∑Le = 20,8 Trecho (2-3): Singularidades (peças) Le (m) Um Te de 900 saída de lado de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE =32 mm) 3,1 ∑Le = 3,1 Trecho (3-4): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 Dois joelhos de 900 de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 Um registro de gaveta aberto de 3/4” 0,2 ∑Le = 5,0 Instalações Hidráulico-Sanitárias [109] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (4-5): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 Um joelho de 900 de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 1,2 Um registro de pressão de 3/4” 11,4 ∑Le = 15,0 Trecho (5-6): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 Um joelho de 900 de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 1,2 ∑Le = 3,6 Análise da Tentativa 2 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: Verifica-se no Quadro 3.3B, que nesta tentativa, todas as pressões disponíveis, a jusante dos trechos, assumiram valores positivos, no entanto, a pressão disponível no chuveiro, (posição a jusante do trecho 5-6) ainda é inferior a 1,0 mca, (segundo norma, a pressão mínima nos chuveiros deve ser igual ou superior a este valor). Assim, na Tentativa 3, os diâmetros comerciais dos trechos (1-2) e (2-3) foram aumentados novamente. 3º) Tentativa 3 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: Nesta tentativa o diâmetro comercial de referência do trecho (1-2) foi aumentado de (1.1/2”) para (2”), e o do trecho (2-3) de (1”) para 1.1/2”). Na Planilha Eletrônica Excel, que gerou o Quadro 3.3C, os únicos valores alterados foram os diâmetros internos destes dois trechos e os correspondentes comprimentos às perdas localizados. Trecho (1-2): Singularidades (peças) Le (m) Uma entrada de borda de Di = 53,4 mm (Ref. = 2”; DE = 60 mm) 2,8 Um joelho de 900 de Di = 53,4 mm (Ref. = 2”; DE = 60 mm) 3,4 Dois Tês 900 saída de lado de Di = 53,4 mm (Ref. = 2”; DE = 60 mm) 15,2 Um registro de gaveta aberto de 2” 0,8 ∑Le = 22,2 Trecho (2-3): Singularidades (peças) Le (m) Um Te de 900 saída de lado de Di = 44mm (Ref. = 1.1/2”; DE = 50 mm) 7,3 ∑Le = 7,3 Análise da Tentativa 3 – Dimensionamento do banheiro desfavorável: [110] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Observa-se no Quadro 3.3C, que ao fazer as alterações mencionadas na tentativa 3, a pressão disponível no chuveiro atingiu o valor de 1,33 mca, maior que o valor mínimo exigido pela norma (1,0 mca). Portanto, o banheiro desfavorável, situado no 10º andar, deve ter os diâmetros apresentados no Quadro 3.3C. Dimensionamento do banheiro de 1/2 polegada: Nas tentativas de 1 a 3 obtiveram-se os diâmetros mínimos para se atender a pressão disponível mínima de 1,0 mca no chuveiro desfavorável do 100 andar. No sistema indireto por gravidade, sabe-se que à medida que se vai descendo há um ganho de pressão, (transformação de energia potencial de posição em energia potencial de pressão), podendo com isto reduzir os diâmetros de cada trecho, desde que as velocidades não ultrapassem o valor de 3,0 m/s. Assim, dependendo da posição do banheiro, entre os sobrepostos, a tubulação poderá ser toda de meia polegada, (consulte Quadro 3.16: todos os pontos de utilização do banheiro admitem diâmetro de referencia mínimo de 1/2”) Para isto, é necessário que se calcule a pressão mínima necessária no Tê de derivação da coluna de alimentação; posições de 10 a 18, da Figura 3.20, tal que se tenha no chuveiro uma pressão disponível igual ou superior a 1,0 mca. No Quadro 3.3D, são apresentados os cálculos considerando um banheiro com a tubulação toda de 1/2”. Utilizando-se da mesma Planilha Eletrônica Excel, e mantendo os diâmetros comerciais dos trechos (1-2) e (2-3), obtidos na Tentativa 3, os diâmetros comerciais de todos os trechos do banheiro foram substituídos pelo interno correspondente à meia polegada. A seguir, foi aumentando a pressão disponível a montante do trecho (1-2), até obter no chuveiro uma pressão disponível igual ou superior a 1,0 mca. Para esta situação, verifica- se no Quadro 3.3D que a pressão no Tê de derivação, posição a jusante do trecho (2-3), dever ser igual ou superior a 3,72 mca. Esta situação somente é possível se aumentar a cota do nível mínimo do reservatório ou se mudar de andar no sentido descendente. Com este procedimento, após o dimensionamento dos trechos da Coluna (1), é possível definir a partir de que andar os banheiros podem ser de meia polegada. Dimensionamento da Coluna 1: No Quadro 3.3E, é apresentado o dimensionamento dos diâmetros internos dos trechos que constituem a Coluna 1. O dimensionamento inicia-se a partir dos valores correspondentes aos trechos (1-2) e (2-3) definidos na Tentativa 3, Quadro 3.3C. No cálculo da vazão de dimensionamento é necessário obter, para cada trecho da Coluna (1) a somatória dos pesos relativos. Assim, o trecho (2-3) alimentará 10 banheiros sobrepostos resultando: ∑Pe=11,0. O trecho (3-10) alimentará 9 banheiros sobrepostos resultando: ∑Pe=9,9. O trecho (10-11) alimentará 8 banheiros sobrepostos resultando: Instalações Hidráulico-Sanitárias [111] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado ∑Pe=8,8. Ou seja, à medida que se vai descendo há um decréscimo de 1,1 pesos relativos por andar. Em relação aos comprimentos equivalentes, segue o mesmo procedimento apresentado anteriormente. Neste caso, considera-se, para cada trecho, apenas o comprimento equivalente correspondente ao Tê de 900 passagem direta. Uma vez que os pontos de utilização alimentados pela Coluna 1, (ver Quadro 3.16), admitem diâmetros internos mínimos correspondentes ao diâmetro de referencia de meia polegada, então, o diâmetro interno mínimo desta coluna poderá ser reduzido até o correspondente ao de meia polegada. Análise do dimensionamento da Coluna 1: Verifica-se no Quadro 3.3E, que a partir do trecho (14-15), localizado no 4º andar, a tubulação passa a ter o diâmetro interno mínimo de 17 mm (Ref.: 1/2”). A partir do 9º andar, a pressão disponível, no Tê de derivação, localizado a jusante do trecho (3-10), já alcança o valor de 3,85 mca, superior ao mínimo de 3,72 mca exigido para banheiros de meia polegada. Portanto, somente a tubulação do banheiro do 10º andar terá os diâmetros dimensionados e apresentados na Tentativa 3, Quadro 3.3C. Os demais banheiros serão constituídos por tubulação de meia polegada. Dimensionamento da cozinha: O diâmetro do trecho (1-2) já foi definido ao dimensionar o banheiro desfavorável, localizado no 10º andar. Portanto, o dimensionamento, do trecho (2-19) e dos trechos da cozinha, deve iniciar a partirdo diâmetro interno estabelecido para o trecho (1-2), uma vez que a pressão disponível de jusante deste trecho já está fixada. 1º) Tentativa 1 - Dimensionamento da cozinha: Nesta tentativa, ver Quando (3.3F), a cozinha foi dimensionada considerando o diâmetro mínimo, exigido para cada trecho, de modo que a velocidade máxima de escoamento não ultrapasse 3,0 m/s, e atenda também os diâmetros mínimos em função do ponto de utilização, conforme consta no Quadro 3.16. Consultando o Quadro 3.16, o diâmetro de referência mínimo do sub-ramal que alimenta a máquina de lavar pratos é 3/4”. Para esse mesmo trecho considerando somente a exigência da velocidade máxima poderia ser de 1/2”. Então neste caso o diâmetro de referência mínimo a ser adotado inicialmente será de 3/4”. Na seqüência são apresentadas as etapas de preenchimento do Quadro 3.3F – Tentativa 1 – Dimensionamento da cozinha. No esquema da Figura 3.20, o trecho (2-19) alimentará as 10 cozinhas sobrepostas conectadas à coluna (2). Cada cozinha é constituída por uma pia, (peso relativo =0,7), e por uma máquina de lavar pratos, (peso relativo = 1,0). [112] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Levantamento dos pesos relativos nos pontos de utilização. (Valores tirados do Quadro 3.8): Peça de utilização Coluna (2) Pia torneira ou misturador (PIA) 0,7 Lavadora de pratos (MLP) 1,0 ∑Pesos = 1,7 Para 10 cozinhas ∑Pesos = 17,0 Pesos relativos e vazões de projeto: Trecho 2-19 19-20 20-21 20-22 ∑Pe 17,0 1,7 Qp (L/s) 0,25 0,30 Comprimentos equivalentes: Trecho (2-19): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE = 32 mm) 0,9 Um joelho de 900 de Di = 27,8 mm (Ref. = 1”; DE = 32 mm) 1,5 ∑Le = 2,4 Trecho (19-20): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 Um registro de gaveta aberto de 3/4” 0,2 ∑Le = 2,6 Trecho (20-21): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 saída de lado de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 2,3 Um joelho de 900 de Di = 17,0 mm (Ref. = 1/2”; DE = 20 mm) 1,1 ∑Le = 3,4 Trecho (20-22): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 0,8 Dois joelhos de 900 de Di = 21,6 mm (Ref. = 3/4”; DE = 25 mm) 2,4 ∑Le = 3,2 Instalações Hidráulico-Sanitárias [113] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Análise da Tentativa 1 - Dimensionamento da cozinha: A NBR 5626/98 estabelece que, em qualquer ponto do sistema predial de água fria a pressão da água em condições dinâmicas não deve ser inferior a 0,5 mca. Verifica-se no Quadro 3.3F pressões dinâmicas negativas a jusante dos trechos (2-19) e (19-20). 2º) Tentativa 2 - Dimensionamento da cozinha: Visando aumentar as pressões à jusante dos trechos (2-19) e (19-20), nesta tentativa, o diâmetro interno do trecho (2-19) foi aumentado para 35,2 mm (1.1/4”). Como pode ser visto no Quadro 3.3G, as únicas alterações feitas, em relação à tentativa 1, foi o aumento do diâmetro do trecho (2-19) e a correção dos comprimentos equivalentes às perdas localizadas. Trecho (2-19): Singularidades (peças) Le (m) Um Tê 900 passagem direta de Di = 35,2 mm (Ref. = 1.1/4”; DE = 40 mm) 1,5 Um joelho de 900 de Di = 35,2 mm (Ref. = 1.1/4”; DE = 40 mm) 2,0 ∑Le = 3,5 Análise da Tentativa 2 - Dimensionamento da cozinha: Verifica-se no Quadro 3.3G, que ao aumentar o diâmetro interno do trecho (2-19) de 27,8 mm, (Ref.: 1”), para 35,2 mm (Ref.: 1.1/4”) as pressões a jusante de todos os trechos assumiram pressões dinâmicas efetivas acima de 1,0 mca. Uma vez que os diâmetros, de todos os trechos que compõem a cozinha do 10º andar, são os menores possíveis à atender as exigências normativas de pressão e velocidade, então as cozinhas dos demais andares serão iguais à do 10º andar. Dimensionamento da Coluna 2: No Quadro 3.3H, é apresentado o dimensionamento dos diâmetros internos dos trechos que constituem a Coluna 2. O dimensionamento inicia-se a partir dos valores correspondentes aos trechos (1-2) e (2-19) definidos, respectivamente, na Tentativa 3 – Dimensionamento do banheiro desfavorável, Quadro 3.3C, e Tentativa 2 – Dimensionamento da cozinha, Quando 3.3G. No cálculo da vazão de dimensionamento é necessário obter, para cada trecho da Coluna (2) a somatória dos pesos relativos. Assim, o trecho (2-19) alimentará 10 cozinhas sobrepostas resultando: ∑Pe=17,0. O trecho (19-23) alimentará 9 cozinhas sobrepostas resultando: ∑Pe=15,3. O trecho (23-24) alimentará 8 cozinhas sobrepostas resultando: ∑Pe=13,60. Ou seja, à medida que se vai descendo há um decréscimo de 1,7 pesos relativos por andar. [114] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Em relação aos comprimentos equivalentes, considera-se, para cada trecho, apenas o comprimento equivalente correspondente ao Tê de 900 passagem direta. Uma vez que o sub-ramal, que alimenta a máquina de lavar pratos, exige o diâmetro interno mínimo correspondente ao diâmetro de referencia de (3/4”), então, o diâmetro interno mínimo desta coluna poderá ser reduzido até o correspondente ao de (3/4”). Análise do dimensionamento da Coluna 2: Verifica-se no Quadro 3.3H, que a partir do trecho (24-25), localizado no 7º andar, a tubulação passa a ter o diâmetro interno mínimo de 21,6 mm (Ref.: 3/4”). Instalações Hidráulico-Sanitárias [115] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.3A – Tentativa 1 – Dimensionamento do banheiro desfavorável (10º). Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 27,8 1,40 7,60 9,20 16,80 0,26979 4,53 0,00 -3,13 3 2-3 11,00 0,99 0,00099 20,5 21,6 1,30 1,30 2,40 3,70 0,39495 1,46 -3,13 -3,29 4 3-4 1,10 0,31 0,00031 11,6 17,0 1,90 2,70 4,60 7,30 0,16427 1,20 -3,29 -2,59 5 4-5 0,20 0,20 0,00020 9,2 17,0 -1,00 1,10 14,50 15,60 0,07433 1,16 -2,59 -4,75 6 5-6 0,20 0,20 0,00020 9,2 17,0 -0,90 0,90 3,40 4,30 0,07433 0,32 -4,75 -5,97 7 4-7 0,70 0,25 0,00025 10,3 17,0 0,00 0,80 0,70 1,50 0,11061 0,17 -2,59 -2,76 8 7-8 0,60 0,23 0,00023 9,9 17,0 0,00 0,40 0,70 1,10 0,09666 0,11 -2,76 -2,87 9 8-9 0,15 0,15 0,00030 11,3 17,0 -0,40 0,95 2,90 3,85 0,15113 0,58 -2,87 -3,85 Quadro 3.3B – Tentativa 2 – Dimensionamento do banheiro desfavorável (10º). Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 44,0 1,40 7,60 20,80 28,40 0,03047 0,87 0,00 0,53 3 2-3 11,00 0,99 0,00099 20,5 27,8 1,30 1,30 3,10 4,40 0,11912 0,52 0,53 1,31 4 3-4 1,10 0,31 0,00031 11,6 21,6 1,90 2,70 5,00 7,70 0,05267 0,41 1,31 2,81 5 4-5 0,20 0,20 0,00020 9,2 21,6 -1,00 1,10 15,00 16,10 0,02383 0,38 2,81 1,42 6 5-6 0,20 0,20 0,00020 9,2 21,6 -0,90 0,90 3,60 4,50 0,02383 0,11 1,42 0,41 7 4-7 0,70 0,25 0,00025 10,3 17,0 0,00 0,80 0,70 1,50 0,11061 0,17 2,81 2,64 8 7-8 0,60 0,23 0,00023 9,9 17,0 0,00 0,40 0,70 1,10 0,09666 0,11 2,64 2,53 9 8-9 0,15 0,15 0,00030 11,3 17,0 -0,40 0,95 2,90 3,85 0,15113 0,58 2,53 1,55 [116] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.3C – Tentativa 3 – Dimensionamento do banheiro desfavorável (10º). Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 0,00 1,043 2-3 11,00 0,99 0,00099 20,5 44,0 1,30 1,30 7,30 8,60 0,01345 0,12 1,04 2,22 4 3-4 1,10 0,31 0,00031 11,6 21,6 1,90 2,70 5,00 7,70 0,05267 0,41 2,22 3,72 5 4-5 0,20 0,20 0,00020 9,2 21,6 -1,00 1,10 15,00 16,10 0,02383 0,38 3,72 2,33 6 5-6 0,20 0,20 0,00020 9,2 21,6 -0,90 0,90 3,60 4,50 0,02383 0,11 2,33 1,33 7 4-7 0,70 0,25 0,00025 10,3 17,0 0,00 0,80 0,70 1,50 0,11061 0,17 3,72 3,55 8 7-8 0,60 0,23 0,00023 9,9 17,0 0,00 0,40 0,70 1,10 0,09666 0,11 3,55 3,44 9 8-9 0,15 0,15 0,00030 11,3 17,0 -0,40 0,95 2,90 3,85 0,15113 0,58 3,44 2,46 Quadro 3.3D – Dimensionamento do banheiro de 1/2”. Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 1,50 2,54 3 2-3 11,00 0,99 0,00099 20,5 44,0 1,30 1,30 7,30 8,60 0,01345 0,12 2,54 3,72 4 3-4 1,10 0,31 0,00031 11,6 17,0 1,90 2,70 4,60 7,30 0,16427 1,20 3,72 4,42 5 4-5 0,20 0,20 0,00020 9,2 17,0 -1,00 1,10 14,50 15,60 0,07433 1,16 4,42 2,26 6 5-6 0,20 0,20 0,00020 9,2 17,0 -0,90 0,90 3,40 4,30 0,07433 0,32 2,26 1,04 7 4-7 0,70 0,25 0,00025 10,3 17,0 0,00 0,80 0,70 1,50 0,11061 0,17 4,42 4,26 8 7-8 0,60 0,23 0,00023 9,9 17,0 0,00 0,40 0,70 1,10 0,09666 0,11 4,26 4,15 9 8-9 0,15 0,15 0,00030 11,3 17,0 -0,40 0,95 2,90 3,85 0,15113 0,58 4,15 3,17 Instalações Hidráulico-Sanitárias [117] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.3E – Dimensionamento da Coluna 1. Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 0,00 1,04 3 2-3 11,00 0,99 0,00099 20,5 44,0 1,30 1,30 7,30 8,60 0,01345 0,12 1,04 2,22 4 3-10 9,9 0,94 0,00094 20,0 21,6 3,00 3,0 0,8 3,80 0,36017 1,37 2,22 3,85 5 10-11 8,8 0,89 0,00089 19,4 21,6 3,00 3,0 0,8 3,80 0,32490 1,23 3,85 5,62 6 11-12 7,7 0,83 0,00083 18,8 21,6 3,00 3,0 0,8 3,80 0,28907 1,10 5,62 7,52 7 12-13 6,6 0,77 0,00077 18,1 21,6 3,00 3,0 0,8 3,80 0,25260 0,96 7,52 9,56 8 13-14 5,5 0,70 0,00070 17,3 21,6 3,00 3,0 0,8 3,80 0,21535 0,82 9,56 11,74 9 14-15 4,4 0,63 0,00063 16,3 17,0 3,00 3,0 0,7 3,70 0,55255 2,04 11,74 12,70 10 15-16 3,3 0,54 0,00054 15,2 17,0 3,00 3,0 0,7 3,70 0,42959 1,59 12,70 14,11 11 16-17 2,2 0,44 0,00044 13,7 17,0 3,00 3,0 0,7 3,70 0,30128 1,11 14,11 15,99 12 17-18 1,1 0,31 0,00031 11,6 17,0 3,00 3,0 0,7 3,70 0,16427 0,61 15,99 18,39 Quadro 3.3F – Tentativa 1 - Dimensionamento da cozinha. Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 0,00 1,04 3 2-19 17,00 1,24 0,00124 22,9 27,8 1,30 11,30 2,40 13,70 0,17435 2,39 1,04 -0,05 4 19-20 1,70 0,39 0,00039 12,9 21,6 0,00 0,80 2,60 3,40 0,07708 0,26 -0,05 -0,31 5 20-21 0,25 0,25 0,00025 10,3 17,0 1,50 1,50 3,40 4,90 0,10985 0,54 -0,31 0,65 6 20-22 0,30 0,30 0,00030 11,3 21,6 1,90 2,40 3,20 5,60 0,04845 0,27 -0,31 1,32 [118] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.3G – Tentativa 2 - Dimensionamento da cozinha. Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 0,00 1,04 3 2-19 17,00 1,24 0,00124 22,9 35,2 1,30 11,30 3,50 14,80 0,05683 0,84 1,04 1,50 4 19-20 1,70 0,39 0,00039 12,9 21,6 0,00 0,80 2,60 3,40 0,07708 0,26 1,50 1,23 5 20-21 0,25 0,25 0,00025 10,3 17,0 1,50 1,50 3,40 4,90 0,10985 0,54 1,23 2,20 6 20-22 0,30 0,30 0,00030 11,3 21,6 1,90 2,40 3,20 5,60 0,04845 0,27 1,23 2,86 Quadro 3.3H – Dimensionamento da Coluna 2. Coluna A B C D E F G H I J K L M N Linha Tre- cho pesos/ vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) 2 1-2 28,00 1,59 0,00159 26,0 53,4 1,40 7,60 22,20 29,80 0,01215 0,36 0,00 1,04 3 2-19 17,00 1,24 0,00124 22,9 35,2 1,30 11,30 3,50 14,80 0,05683 0,84 1,04 1,50 4 19-23 15,30 1,17 0,00117 22,3 27,8 3,00 3,00 0,90 3,90 0,15899 0,62 1,50 3,88 5 23-24 13,60 1,11 0,00111 21,7 27,8 3,00 3,00 0,90 3,90 0,14342 0,56 3,88 6,32 6 24-25 11,90 1,03 0,00103 21,0 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,42309 1,61 6,32 7,71 7 25-26 10,20 0,96 0,00096 20,2 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,36970 1,40 7,71 9,31 8 26-27 8,50 0,87 0,00087 19,3 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,31519 1,20 9,31 11,11 9 27-28 6,80 0,78 0,00078 18,2 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,25928 0,99 11,11 13,12 10 28-29 5,10 0,68 0,00068 17,0 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,20158 0,77 13,12 15,36 11 29-30 3,40 0,55 0,00055 15,3 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,14137 0,54 15,36 17,82 12 30-31 1,70 0,39 0,00039 12,9 21,6 3,00 3,00 0,80 3,80 0,07708 0,29 17,82 20,53 Instalações Hidráulico-Sanitárias [119] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.7 – Dimensionamento do sistema de recalque O recalque de água em edifícios ou outras instalações é normalmente feito por bombas centrífugas acionadas por motores elétricos. Para o dimensionamento do sistema de recalque, são necessárias informações básicas, tais como: esquema isométrico do sistema hidráulico de recalque desde o reservatório inferior até o reservatório superior, consumo diário do edifício, e número de horas de funcionamento do conjunto moto – bomba. 3.7.1 – Posição da bomba em relação ao nível do reservatório inferior Dependendo da posição da bomba em relação ao nível do reservatório inferior ela pode funcionar afogada, quando posicionada abaixo do nível do reservatório, Figura 3.22, ou não afogada, quando posicionada acima do nível do reservatório, Figura 3.23. Do ponto de vista operacional a bomba funcionamento afogada é mais vantajosa, porque dispensa o uso de válvula de pé, o que reduz a perda de carga na linha de sucção diminuindo a possibilidade de cavitação. 3.7.2 – Potência da bomba e do motor elétrico comercial Aplicando a equação da energia entre os pontos (0) e (1), das Figuras 3.22 e 3.23, e considerando como referencial o eixo da bomba tem-se: sss hH g VPhetet ∆−±+=∆−= .2 2 00 01 γ (3.31) No caso de se manter os níveis da água nos reservatórios constantes e livres, têm- se: (P0/γ = 0), e (V0 2/2.g = 0), resultando: shHset ∆−±=1 (3.32) Na qual: Hs = altura estática de sucção; Sinal (+) da altura estática de sucção para bomba afogada; Sinal (-) da altura estática de sucção para bomba não afogada; ∆hs = perda de carga na linha de sucção. Aplicando a equação da energia entre os pontos (2) e (3), das Figuras 3.22 e 3.23, considerando como referencial o eixo da bomba tem-se: [120] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado rrr hH g VPhetet ∆+++=∆+= .2 2 33 32 γ (3.33) No caso de se manter os níveis da água nos reservatórios constantes e livres, têm- se: (P3/γ = 0), e (V3 2/2.g = 0), resultando: rr hHet ∆+=2 (3.34) Figura 3.22 – Bomba afogada. A energia que a bomba fornece ao sistema é expressa por: ssrr hHhHetet ∆+∆+=− m12 (3.35) Instalações Hidráulico-Sanitárias [121] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.23 – Bomba não afogada. Das Figuras 3.22 e 3.23 tem-se que o desnível entre os reservatórios é dado por: Bomba afogada : Hg = Hr - Hs (3.36) Bomba não afogada: Hg = Hr + Hs (3.37)Portanto: [122] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado msrg HhhHetet =∆+∆+=− 12 (3.38) 3.7.3 - Potência a bomba η γ .75 ).(. 12 etetQPb − = (3.39) ou η γ .75 .. m b HQP = (3.40) Na qual: Pb = potência da bomba, em (CV); γ = peso específico da água, em (kgf/m3); Q = vazão, em (m3/s); η = rendimento da bomba, valor menor que 1,0. Valor fornecido pelo fabricante em (%) em função da vazão (Q). Exemplo: Figura 3.24. 3.7.4 - Potência do motor elétrico comercial A potência do motor elétrico é obtida a partir do conhecimento da potência da bomba. À potência da bomba acrescenta-se uma folga para se chegar na potência do motor elétrico, ou seja: Pm = Pb + Folga (3.41) Na qual: Pm = potência do motor elétrico; Pb = potência da bomba; Folga é tabelada em função da potência da bomba. (consultar Quadro 3.18). A potência do motor elétrico comercial será obtida do Quadro 3.19, a partir do conhecimento de (Pm). 3.7.5 - Ponto de funcionamento da instalação de recalque O ponto de funcionamento da instalação de recalque será o ponto de interseção entre as curvas características da canalização e da bomba. Figura 3.25. A função característica da canalização é calculada por: Instalações Hidráulico-Sanitárias [123] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado srgm hhHH ∆+∆+= (3.42) gD QLf gD QLf HH s ss r rr gm .. ...8 .. ...8 52 2 52 2 ππ ++= (3.43) Ou Hm = Hh + (Kr + Ks).Q2 (3.44) Na qual: gD LfK r rr r .. ...8 52π = , e gD Lf K s ss s .. ..8 52π = Figura 3.24 – Curvas características de bombas. [124] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.25 – Ponto de funcionamento da bomba. 3.7.6 – Escolha da bomba Com os valores da altura manométrica (Hm) e da vazão (Q), deve-se escolher a bomba que forneça o rendimento máximo. 3.7.7 – Determinação da vazão a ser bombeada Para a determinação da vazão a ser bombeada são necessários os conhecimentos do consumo diário de água do edifício, a capacidade do reservatório superior, o modo como o consumo de água se processa no decorrer das 24 horas diárias, e o tempo durante o qual a bomba irá funcionar nesse período. Com base na experiência recomendam-se os seguintes períodos de bombeamento: Prédios de apartamentos e hotéis: Quatro períodos de 1 hora e 30 minutos cada. Prédios de escritórios: Três períodos de 1 hora e 30 minutos cada. Hospitais: Três períodos de 1 hora e 30 minutos cada Indústrias: Dois períodos de 2 horas cada 3.7.8 – Dimensionamento da linha de recalque O dimensionamento da linha de recalque é um problema hidraulicamente indeterminado. Fazendo-se o recalque com velocidades de escoamentos baixos, resulta em diâmetros relativamente grandes, implicando num custo elevado da tubulação e em menores Instalações Hidráulico-Sanitárias [125] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado dispêndios com as bombas e a energia elétrica, pelo fato de se necessitar alturas manométricas menores. Por outro lado, velocidades altas requerem diâmetros menores, de custo mais baixo, implicando, entretanto, em elevadas perdas de carga e conseqüentemente exigindo maior dispêndio com os conjuntos elevatórios, consumindo mais energia. Existirá então um diâmetro conveniente para o qual o custo total da instalação será mínimo. Este diâmetro é chamado diâmetro econômico, Figura 3.26. Para instalação com funcionamento contínuo (24 horas) o diâmetro econômico é pré-dimensionado através da Fórmula de Bresse: QKDe .= (3.45) Na qual: De em (m); Q em (m3/s); K varia de 0,7 a 1,6. No caso de instalações que não são operadas continuamente, foi proposta a fórmula de Forchheimer: QnhfdDe . 24 .3,1 25,0 = (3.46) Na qual: De em (m); Q em (m3/s); nhfd = número de horas de funcionamento por dia. 3.7.9– Dimensionamento da linha de sucção Calculado o diâmetro da linha de recalque, adota-se para a linha de sucção o diâmetro comercial imediatamente superior. 3.8 - Cavitação em bombas 3.8.1 – O fenômeno Além dos aspectos referentes à natureza do líquido, temperatura etc., a cavitação está intimamente relacionada à variação de pressão dentro da massa líquida. Quando um líquido em escoamento passa por uma região de baixa pressão, que chegue a atingir o nível que corresponde a sua pressão de vaporização, formar-se-ão bolhas [126] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado de vapor que provocam de imediato uma diminuição da massa específica do líquido. Estas bolhas ou cavidades, sendo arrastadas no seio do escoamento, atingem regiões em que a pressão reinante é maior que a pressão existente na região onde elas se formaram. Esta brusca variação de pressão provoca o colapso das bolhas por um processo de implosão. Este processo de criação e colapso das bolhas é extremamente rápido, chegando à ordem de centésimos de segundos, conforme constatações efetuadas com auxílio da fotografia. O desaparecimento destas bolhas ocorrendo junto a uma fronteira sólida, como paredes das tubulações ou partes rodantes das bombas, provoca um processo destrutivo. Figura 3.26 – Custo resultante de uma instalação de recalque. 3.8.2 – Critérios de cálculo para se evitar a cavitação 3.8.2.1 – Critério do NPSH (Net Positive Suction Head) A) - NPSHdisponível: é uma característica da instalação, definido como a energia que o líquido possui em um ponto imediatamente antes da flange de sucção da bomba, acima da pressão de vapor (Pv/γ). γγ v d P g VP NPSH −+= .2 2 22 (3.47) Instalações Hidráulico-Sanitárias [127] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Mantendo-se constante o nível da água no reservatório de sucção, e aplicando-se a equação de Bernoulli entre os pontos (1) e (2) da Figura (3.27), tem-se: Figura 3.27 – Esquemas de bombeamento. shZ g VPZ g VP ∆+++=++ 2 2 22 1 2 11 .22 γγ (3.48) Na qual: P1/γ) = Patm/γ) = pressão atmosférica local) 0 2 2 1 = g V (nível constante) Z1= - Hs (não afogada) Z1= + Hs (afogada) Z2=0 (referencial) De (3.47) e (3.48) resulta: Não afogada: ss vatm d hH PP NPSH ∆−− − = γ (3.49) [128] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Afogada: ss vatm d hH PP NPSH ∆−+ − = γ (3.50) B) NPSHrequerido: é uma característica da bomba, fornecido pelo fabricante, definido como a energia requerida pelo líquido para chegar, a partir da flange de sucção e vencendo as perdas de carga no interior da bomba, ao ponto onde ganhará energia e será recalcada. Para o bom funcionamento da bomba, (não ocorrência de cavitação), é necessário que para a vazão recalcada: NPSHdisponível > NPSHrequerido 3.8.2.2 – Cálculo da máxima altura estática de sucção (bomba não afogada): Impondo no caso limite que NPSHd = NPSHr, tem-se: sr vatm MAXS hNPSH PP H ∆−− − = γ)( (3.51) 3.8.2.3 – Cálculo da mínima altura estática de sucção (bomba afogada): sr atmv MinS hNPSH PP H ∆++ − = γ)( (3.52) 3.8.2.4 – Critério do coeficiente de cavitação de Thoma (σ): O coeficiente (σ) é um adimensional definido como: Hm NPSH d=σ (3.53) Para NPSHd = NPSHr , então σ = σc, ficando: m r c H NPSH =σ (3.54) Ou NPSHr = σc.Hm (3.55) Instalações Hidráulico-Sanitárias [129] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Na qual: σc = f (Ns = rotação específica da bomba), e 4/3 . .65,3 m s H Qn N = (3.56) Na qual: n = rotação da bomba em rpm (rotação por minuto); Q = vazão em m3/s; Hm = altura manométrica em mcH2O. σc = 2,0.10-4. Ns 4/3 (3.57)3.8.2.5 – Cálculo da pressão atmosférica: − = 1000 .081,0760.6,13 hPatm γ (3.58) Na qual: Patm/γ = pressão atmosférica em mcH2O; h = altitude do local da instalação, em metros, A expressão pode ser usada para h<2000m. 3.8.3 – Determinação da pressão de vapor: A pressão de vapor é obtida do Quadro 3.20 em função da temperatura da água. Exemplo prático 3.7 Para um consumo diário de 97 m3 determine a vazão a ser recalcada do reservatório inferior para o reservatório superior. Solução: Para prédios de apartamentos recomenda-se que o a bomba funcione 6 horas por dia (4 períodos diários de 1 hora e 30 minutos). == 60.60.6 000.97 rQ 4,49 L/s [130] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 3.8 Para o sistema de recalque de um prédio de apartamentos, mostrado no esquema da Figura 3.28, a vazão será de 5,0 L/s. Considerando a tubulação de aço galvanizado e que o tempo de funcionamento da bomba será de 6 horas diárias, pede-se: a) Os diâmetros da tubulação de recalque e de sucção; b) O ponto de funcionamento da bomba (Q; Hm); c) A potência da bomba e do motor elétrico comercial; d) Dadas as curvas da bomba, Figura 3.29, escolha o rotor adequado; e) Verifique se ocorrerá cavitação. (Considere: A altitude do local da instalação igual a 800m e a água a 20 0C). Solução: a) Cálculo dos diâmetros da linha de recalque e sucção. a1) Cálculo do diâmetro da linha de recalque: 3 25,0 10.0,5. 24 6.3,1 − =eD ≅ 0,065 m (65 mm) O diâmetro comercial interno mais próximo do diâmetro interno calculado é 63 mm (2.1/2”). a2) Definição do diâmetro da linha de sucção: O diâmetro da linha de sucção deverá ter, no mínimo, um diâmetro comercial acima daquele definido para a linha de recalque. Portanto o diâmetro interno da linha de sucção será de 75 mm (3”). b) Cálculo da altura manométrica. b1) Cálculo da perda de carga na linha de sucção: Singularidades Le (m) Lr (m) Uma válvula de pé e crivo de (3”) 20,0 Um Tê saída de lado de (3”) 5,2 Um registro de gaveta de (3”) 0,5 ∑le 25,7 Comprimento real 3,00 Comprimento virtual (m) 28,7 Perda de carga unitária (tubulação de aço galvanizado): 88,4 88,15 75 0,5.10.2,20 =sJ ≅ 0,0295 mca/m Instalações Hidráulico-Sanitárias [131] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Perda de carga total na linha de sucção: ∆hs = 0,0295 . 28,7 ≅ 0,85 mca. Figura 3.28 – Sistema de recalque de um prédio de apartamentos [132] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.29 – Curvas características de bombas centrífugas (KSB 32-160.1) B2) Cálculo da perda de carga na linha de recalque pelo caminho desfavorável: Singularidades Le (m) Lr (m) Uma válvula de retenção tipo pesada de (2.1/2”) 8,1 Um registro de gaveta de (2.1/2”) 0,4 Dois cotovelos de 450 de (2.1/2”) 1,8 Um Tê saída de lado de (2.1/2”) 4,3 Quatro cotovelos de 900 raio curto de (2.1/2”) 8,0 Uma saída de canalização de (2.1/2”) 1,9 ∑le 24,5 Comprimento real 61,1 Comprimento virtual (m) 85,6 Instalações Hidráulico-Sanitárias [133] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Perda de carga unitária (tubulação de aço galvanizado): 88,4 88,15 63 0,5.10.2,20 =rJ ≅ 0,069 mca/m Perda de carga total na linha de sucção: ∆hs = 0,069 . 85,6 ≅ 5,9 mca. Altura manométrica: Hm = 44,0 + 0,85 + 5,9 ≅ 50,8 mca. Ponto de funcionamento: Q = 5,0 L/s (=18 m3/h); Hm ≅ 50,8 mca. Das curvas características, Figura 3.29, obtém-se um rendimento de aproximadamente 53,5 %. c) Cálculo da potência da bomba e do motor elétrico comercial. 535,0.75 8,50.10.0,5.1000 3− =bP = 6,33 CV ou 6,24 HP (EUA) Pm = Pb + folga Determinação da folga: Com o valor da potência da bomba igual a 6,24 HP, obtém do Quando 3.18 a folga de 20%, assim, a potência do motor elétrico resulta: Pm = 6,24 + 0,20 x 6,24 ≅ 7,5 HP (Para a escolha do motor elétrico comercial consulte o Quadro 3.19). Pmc = 7.1/2 HP. d) Escolha do rotor adequado. Entrando com o par de valores: Hm = 50,8 mca; Q = 5,0 L/s = 18 m3/h, obtém-se na Figura 3.29 o rotor φ169. e) Verificação da ocorrência de cavitação. e.1) Cálculo da pressão atmosférica do local da instalação: − = 1000 800081,07606,13. xPatm γ = 9,45 mca. [134] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado e.2) Pressão de vapor da água: Com a temperatura da água igual a 20 0C, obtém do Quadro 3.20, o valor de Pv/γ = 0,24 mca. e.3) Determinação do NPSHr: Com o valor da vazão igual a 18 m3/h obtém-se das curvas da Figura 3.29 o valor do NPSHr = 2,50 mca. e.3) Para bombas não afogadas, a máxima altura estática de sucção é calculada utilizando a equação (3.51) Hs(masx.) = 9,45 – 0,24 – 2,50 – 0,85 = 5,86 mca. Do esquema da Figura 3.20 tem-se que a altura estática de sucção Hs = 0,50 mca. Como Hs(max.) = 5,86 mca > Hs = 0,5 mca, então não ocorrerá cavitação. 3.9 – Projeto do Sistema Predial de Água Fria (SPAF) As etapas do projeto do SPAF são as seguintes: • Planejamento; • Dimensionamento; • Desenhos e memorial descritivos. 3.9.1 – Planejamento Nesta etapa o projetista deve definir juntamente com os outros projetistas envolvidos (arquitetos, engenheiros de estruturas, engenheiros elétricos, e etc) as técnicas construtivas a serem adotadas. Devem ser observadas todas as recomendações das normas, bem como os componentes e características do SPAF. Por exemplo, tipo de material a ser adotado existente no mercado, PVC, ou outro. É considerada a etapa mais importante. 3.9.2 – Dimensionamento Concebido o SPAF, na etapa de planejamento, procede-se o dimensionamento, onde as dimensões obtidas deverão atender às solicitações previstas em conformidade com a NBR-5626/98. 3.9.3 – Desenhos e documentação básica 3.9.3.1 – Desenhos Concluído o dimensionamento do sistema, elabora-se o projeto, o qual constam de simbologia utilizada, representações gráficas e um conjunto de documentos. A representação gráfica (desenhos) deve conter, basicamente, o seguinte: Instalações Hidráulico-Sanitárias [135] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado • Planta 1:200 – situação. • Plantas 1:50 – térreo: - Localização do cavalete; - Localização dos reservatórios e suas dimensões; - Caminhamento do alimentador predial; - Diâmetros; - Conexões. • Planta 1:50 – uma para cada pavimento diferenciado (planta baixa da cobertura, do pavimento tipo, do térreo, e do subsolo) apresentando: - Posição e caminhamento da tubulação de alimentação; - Diâmetros; - Conexões. • Cortes sem escala (cotados): - Esquema vertical de distribuição; - Diâmetros; - Conexões; - Pontos de ligação coluna/ramal; - Bombas; - Dispositivos; - Reservatórios. • Isométrico 1:20 (um para cada compartimento sanitário): - Diâmetros; - Conexões; - Dispositivos (registros, válvulas, etc.); - Peças de utilização. • Detalhes 1:20 – reservatórios, pontos especiais do sistema etc. - Diâmetros; - Ligações. 3.9.3.2 – Documentação básica A documentação básica é a seguinte: Memorial descritivo: O Projeto de Instalação de Água Fria segue rigorosamente os princípios preconizados na NBR-5626/98, disposições legais do Estado (Código Sanitário Estadual) e [136] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado do Município (Prescrição Municipal), bem como as prescrições dos fabricantes dos diversos materiais e equipamentos. A Instalação de água fria (IAF) compõe-se do conjunto de tubulações, conexões, registros, válvulas e demais acessórios detalhados. O Projeto obedece ao sistema de distribuição (citar o tipo), sendo o(s) reservatório(s)localizado(s) em (citar o local), que atenderá a pressão mínima necessária. A reserva acha-se locada no(s) reservatório(s) (citar e caracterizar). A partir do reservatório superior derivam as colunas que irão abastecer os (citar os locais). As canalizações e conexões serão em (citar o material PVC, aço galvanizado ou outro). Itens a serem inseridos e caracterizados: - Bombas (tipo, localização, material, localização); - Reservatórios (tipo, material, localização, estrutura, etc.); - Rede de distribuição (número de colunas, critérios de localização, aparelhos conectados, etc.); - Dispositivos espaciais (válvulas, etc.). Memorial de cálculo: A Instalação de Água Fria foi dimensionada com base nas unidades de carga (pesos relativos), de acordo com as tabelas apresentadas na NBR 5626/98 – Instalação Predial de Água Fria. Foram observados as recomendações dos diversos fabricantes das tubulações, aparelhos, e dispositivos a serem instalados. Especificações técnicas: As especificações, devidamente subdivididas pelos tipos de projeto e relacionadas por itens, devem apresentar todas as características dos serviços, materiais e equipamentos. Em relação aos materiais, devem ser citadas as normas a eles pertinentes, seu padrão de qualidade e eventuais testes para recebimento e aceitação. Com relação aos equipamentos, a marca, características técnicas e critérios de recebimento. Relação de Materiais e Equipamentos: Apresentar planilhas de orçamento, compostas por planilhas de quantitativos (lista de material). Instalações Hidráulico-Sanitárias [137] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.4 – Estimativa de consumo diário de água. (Fonte: Macintyre, 3a Edição) Tipo do prédio Unidade Consumo Litro por dia A) SERVIÇO DOMÉSTICO Apartamentos Per capita 200 Apartamentos de luxo Por dormitório 300 a 400 Por quarto de empregada 200 Residência de luxo Per capita 300 a 400 Residência de médio valor Per capita 150 Residências populares Per capita 120 a 150 Alojamentos provisórios de obra Per capita 80 Apartamento de zelador 600 a 1000 B) SERVIÇO PÚBLICO Edifícios de escritórios Por ocupante efetivo 50 a 80 Escolas, internatos Per capita 150 Escolas, externatos Por aluno 50 Escolas, semi-internato Por aluno 100 Hospitais e casas de saúde Por leito 250 Hotéis com cozinha e lavanderia Por hóspede 250 a 350 Hotéis sem cozinha e lavanderia Por hóspede 120 Lavanderias Por kg de roupa seca 30 Quartéis Por soldado 150 Cavalariças Por cavalo 100 Restaurantes Por refeição 25 Mercados Por m2 de área 5 Garagens e postos de serviços Por automóvel 100 Garagens e postos de serviços Por caminhão 150 Rega de jardim Por m2 de área 1,5 Cinemas, teatros Por lugar 2 Igrejas Por lugar 2 Ambulatórios Per capita 25 Creches Per capita 50 C) SERVIÇO INDUSTRIAL Fábricas (uso pessoal) Por operário 70 a 80 Fábrica com restaurante Por operário 100 Usinas de leite Por litro de leite 5 Matadouros – animais de grande porte Por animal abatido 300 Matadouros – animais de pequeno porte Por animal abatido 150 Piscinas domiciliares Lâmina de água de 2cm por dia - [138] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.5 – Taxa de ocupação de acordo com a natureza do local (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) Natureza do local Taxa de ocupação Prédio de apartamentos Duas pessoas por dormitório e 200 a 250 litros/pessoa/dia Prédio de escritórios de: - Uma só entidade locadora Uma pessoa por 7 m2 de área - Mais de uma entidade locadora Uma pessoa por 5 m2 de área - Segundo CO do Rio de Janeiro 6 litros por m2 de área útil Restaurantes Uma pessoa por 1,50 m2 de área Teatros e cinemas Uma cadeira para cada 0,70 m2 de área Lojas (pavimento térreo) Uma pessoa por 2,5 m2 de área Lojas (pavimentos superiores) Uma pessoa por 5,0 m2 de área Supermercados Uma pessoa por 2,5 m2 de área “Shopping centers” Uma pessoa por 5,0 m2 de área Salões de hotéis Uma pessoa por 5,5 m2 de área Museus Uma pessoa por 5,5 m2 de área Instalações Hidráulico-Sanitárias [139] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.6a – Número mínimo de aparelhos para diversas serventias. (Fontes: Macintyre, 3a. Edição; e Creder, 1977) Tipo de edifício Lavatórios Banheiras ou chuveiros Bebedouros instalados fora dos com- partimentos sanitários Vasos sanitários Mictórios Residência ou aptos 1 para cada residência ou apto 1 para cada residência ou apto e chuveiro para serviço - 1 p/ caca residência ou apto e um para serviço - Escolas primárias 1 p/ cada 60 pessoas 1 p/ caca 20 alunos (caso haja Educação Física) 1 p/ caca 75 alunos Meninos: 1 p/ cada 100 1 p/ cada 30 meninos Meninas: 1 p/ cada 25 Escolas secundárias 1 p/ cada 100 pessoas Meninos: 1 p/ cada 100 Meninas: 1 p/ caca 45 Escritórios ou edifícios públicos Nº de pessoas Nº de aparelhos - 1 p/ cada 75 pessoas Nº de pessoas Nº de aparelhos Qdo há mictórios, instalar 1 vaso sanitário para cada mictório, contanto que o número de vasos não seja reduzido a menos de 2/3 do especificado. 1 - 15 1 1 -15 1 16 - 35 2 16 – 35 2 36 - 60 3 36 - 55 3 61 - 90 4 56 - 80 4 90 - 125 5 81 - 110 5 Acima de 125, adicionar 1 aparelho p/ cada 45 pessoas a mais 111 - 150 6 Acima de 150, adicionar 1 aparelho p/ cada 40 pessoas a mais [140] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.6b – Número mínimo de aparelhos para diversas serventias. (Fontes: Macintyre, 3a. Edição; e Creder, 1977) Tipo de edifício Lavatórios Banheiras ou chuveiros Bebedouros instalados fora dos com- partimentos sanitários Vasos sanitários Mictórios Estabelecimen tos industriais Nº de pessoas Nº de aparelhos 1 chuveiro para 15 pessoas dedicadas a atividades contí- nuas ou expostas a calor excessivo ou contaminação da pe le com substâncias venenosas, infec- ciosa ou irritantes 1 p/ cada 75 pessoas Nº de pessoas Nº de aparelhos Mesma especificação feita para os escritórios ou 1 para cada 50 operários. 1 - 9 1 1 - 100 1 p/ cada 10 pessoas 10 - 24 2 25 - 49 3 50 - 74 4 Mais de 100 1 p/ cada 15 pessoas 75 - 100 5 Acima de 100, adicionar 1 aparelho para cada 30 empregados a mais Cinemas, teatros, auditórios e locais de reuniões Nº de pessoas Nº de aparelhos - 1 p/ cada 100 pesoas Nº de pessoas Nº de aparelhos Nº de pessoas Nº de aparelhos H. M. H. 1 - 200 1 1 -100 1 1 1 -100 1 201 - 400 2 101 - 200 2 2 101- 200 2 401 - 750 3 201 - 400 3 3 201- 400 3 Acima de 750, adicionar 1 aparelho p/ cada 500 pessoas Acima de 400, adicionar 1 aparelho cada 500 homens ou 300 mulheres Acima de 400, adicionar 1 aparelho cada 300 homens Instalações Hidráulico-Sanitárias [141] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.6c – Número mínimo de aparelhos para diversas serventias. (Fontes: Macintyre, 3a. Edição; e Creder, 1977) Tipo de edifício Lavatórios Banheiras ou chuveiros Bebedouros instalados fora dos com- partimentos sanitários Vasos sanitários Mictórios Dormitórios 1 p/ caca 12 pessoas. Acima de 12 adicionar Um lavatório para cada 20 homens ou para 15 mulheres 1 p/ cada 8 pessoas. No caso de dormitórios de mulheres, adicionar banheiras na razão de 1 para cada 30 pessoas. 1 p/ cada 75 pessoas Nº de pessoas Nº de aparelhos 1 p/ cada 25 homens. Acima de 150 pessoas, adicionar 1 aparelho para cada 20 pessoas. H. M H. M. 1-10 1-8 1 1 >10 >8 1 p/ 25 H. ad. 1 p/ 20 M. ad. Acampamen- to e inst. Provisórias 1 p/ cada 30 pessoas - 1 para cada30 pessoas Obs.: 1) Nas escolas tem havido exigência de serem instalados, no mínimo: a) um lavatório para cada 30 alunos nas escolas primárias; b) um lavatório para cada 50 alunos nas escolas secundárias, c) um vaso para cada 50 alunos tanto nas escolas primárias quanto nas secundárias. 2) Em laboratórios, indústrias e locais onde possa haver contaminação da pele com materiais cáusticos, irritantes ou substâncias portadoras de germes patogênicos, é necessário ter junto aos locais de maiores riscos um lavatório para cada cinco pessoas, e até mesmo chuveiros de emergência. 3) Nas instalações provisórias de canteiros de obras, deve-se prever pelo menos um vaso sanitário e um mictório para cada 30 operários. [142] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.7 – Dimensionamento do ramal predial e medição. (Fonte: SABESP) Consumo provável (m3/dia) até Ramal Predial Hidrômetro Cavalete Abrigo Diâmetro externo (mm) Material Consumo provável (m3/dia) até Vazão caracte- rística (m3/h) Diâmetro em (mm) Material Dimensões internas (m) 16 20 PEAD 5 3 19 FºGº 0,85x0,65x030 8 5 19 11 7 25 16 10 25 30 20 PEAD 30 20 38 FºGº 0,85x0,65x030 50 32 PEAD 50 30 50 FºGº 2,00x0,90x0,40 100 32 PEAD 300 50 FºGº 2,00x0,90x0,40 50 FºFº 300 50 FºFº 1100 75 FºFº 1100 75 FºGº 2,30x1,10x0,50 1800 100 FºFº 1800 100 FºGº 3,00x1,25x0,80 4000 130 FºFº 4000 150 FºGº 3,20x1,50x0,80 6500 200 FºFº 6500 200 FºGº 3,20x1,50x0,80 Instalações Hidráulico-Sanitárias [143] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.8 – Pesos relativos nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização. (Fonte: NBR 5626/98) Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s) Peso relativo Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3 Válvula de descarga 1,70 32,0 Banheira Misturador (água fria) 0,30 1,0 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Bidê Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro ou ducha Misturador (água fria) 0,20 0,4 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavadora de pratos ou de roupas Registro de pressão 0,30 1,0 Lavatório Torneira ou misturador (água fria) 0,15 0,3 Mictório cerâmico Com sifão integrado Válvula de descarga 0,50 2,8 Sem sifão integrado Caixa de descarga, registro de pressão ou válvula de descarga para mictório 0,15 0,3 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15 por metro de calha 0,3 Pia Torneira ou misturador (água fria) 0,25 0,7 Torneira elétrica 0,10 0,1 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 0,20 0,4 [144] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.9 – Viscosidade cinemática da água em função da temperatura Temperatura 0C Viscosidade cinemática (m2/s) Temperatura 0C Viscosidade cinemática (m2/s) 0 1,77 x 10-6 50 0,55 x 10-6 4 1,57 x 10-6 55 0,51 x 10-6 5 1,52 x 10-6 60 0,46 x 10-6 10 1,31 x 10-6 65 0,44 x 10-6 15 1,14 x 10-6 70 0,41 x 10-6 20 1,01 x 10-6 75 0,39 x 10-6 25 0,92 x 10-6 80 0,37 x 10-6 30 0,83 x 10-6 85 0,35 x 10-6 35 0,70 x 10-6 90 0,33 x 10-6 40 0,66 x 10-6 100 0,29 x 10-6 45 0,60 x 10-6 105 0,28 x 10-6 Quadro 3.10 – Comprimento equivalente para tubo rugoso (tubo de aço-carbono, galvanizado ou não (Fonte: NBR 5626/98) Diâmetro nominal (DN) Tipo de conexão Cotovelo 900 Cotovelo 450 Curva 900 Curva 450 Tê passagem direta Tê passagem lateral 15 0,5 0,2 0,3 0,2 0,1 0,7 20 0,7 0,3 0,5 0,3 0,1 1,0 25 0,9 0,4 0,7 0,4 0,2 1,4 32 1,2 0,5 0,8 0,5 0,2 1,7 40 1,4 0,6 1,0 0,6 0,2 2,1 50 1,9 0,9 1,4 0,8 0,3 2,7 65 2,4 1,1 1,7 1,0 0,4 3,4 80 2,8 1,3 2,0 1,2 0,5 4,1 100 3,8 1,7 2,7 - 0,7 5,5 125 4,7 2,2 - - 0,8 6,9 150 5,6 2,6 4,0 - 1,0 8,2 Instalações Hidráulico-Sanitárias [145] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.11 – Comprimento equivalente para tubo liso (tubo plástico, cobre ou liga de cobre (Fonte: NBR 5626/98) Diâmetro nominal (DN) Tipo de conexão Cotovelo 900 Cotovelo 450 Curva 900 Curva 450 Tê passagem direta Tê passagem lateral 15 1,1 0,4 0,4 0,2 0,7 2,3 20 1,2 0,5 0,5 0,3 0,8 2,4 25 1,5 0,7 0,6 0,4 0,9 3,1 32 2,0 1,0 0,7 0,5 1,5 4,6 40 3,2 1,0 1,2 0,6 2,2 7,3 50 3,4 1,3 1,3 0,7 2,3 7,6 65 3,7 1,7 1,4 0,8 2,4 7,8 80 3,9 1,8 1,5 0,9 2,5 8,0 100 4,3 1,9 1,6 1,0 2,6 8,3 125 4,9 2,4 1,9 1,1 3,3 10,0 150 5,4 2,6 2,1 1,2 3,8 11,1 [146] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.12a - Comprimento equivalente à perdas localizadas, em metros de tubo de ferro fundido ou aço galvanizado. Diâmetro (D) Registro aberto Tê 900 de passagem Válvula de pé e crivo Saída de canali- zação Válvula de retenção gaveta Pres- são ângulo direta lado bi- lateral tipo leve tipo pesada (mm) (pol.) 13 1/2 0,1 4,9 2,6 0,3 1,0 1,0 3,6 0,4 1,1 1,6 19 3/4 0,1 6,7 3,6 0,4 1,4 1,4 5,6 0,5 1,6 2,4 25 1 0,2 8,2 4,6 0,5 1,7 1,7 7,3 0,7 2,1 3,2 32 1.1/4 0,2 11,3 5,6 0,7 2,3 2,3 10,0 0,9 2,7 4,0 38 1.1/2 0,3 13,4 6,7 0,9 2,8 2,8 11,6 1,0 3,2 4,8 50 2 0,4 17,4 8,5 1,1 3,5 3,5 14,0 1,5 4,2 6,4 63 2.1/2 0,4 21,0 10,0 1,3 4,3 4,3 17,0 1,9 5,2 8,1 75 3 0,5 26,0 13,0 1,6 5,2 5,2 20,0 2,2 6,3 9,7 100 4 0,7 34,0 17,0 2,1 6,7 6,7 23,0 3,2 8,4 12,9 125 5 0,9 43,0 21,0 2,7 8,4 8,4 30,0 4,0 10,4 16,1 150 6 1,1 51,0 26,0 3,4 10,0 10,0 39,0 5,0 12,5 19,3 200 8 1,4 67,0 34,0 4,3 13,0 13,0 52,0 6,0 16,6 25,0 250 10 1,7 85,0 43,0 5,5 1,60 1,60 65,0 7,5 20,0 32,0 300 12 2,1 102,0 51,0 6,1 19,0 19,0 78,0 9,0 24,0 38,0 350 14 2,4 120,0 60,0 7,3 22,0 22,0 90,0 11,0 28,0 45,0 Quadro 3.12b - Comprimento equivalente à perdas localizadas, em metros de tubo de ferro fundido ou aço galvanizado. Diâmetro (D) Cotovelo Curva Entrada de canalização 900 raio longo 900 raio médio 900 raio curto 450 900 R/D 1”.1/2 900 R/D 1” 450 normal borda (mm) (pol.) 13 1/2 0,3 0,4 0,5 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,4 19 3/4 0,4 0,6 0,7 0,3 0,3 0,4 0,2 0,2 0,5 25 1 0,5 0,7 0,8 0,4 0,3 0,5 0,2 0,3 0,7 32 1.1/4 0,7 0,9 1,1 0,5 0,4 0,6 0,3 0,4 0,9 38 1.1/2 0,9 1,1 1,3 0,6 0,5 0,7 0,3 0,5 1,0 50 2 1,1 1,4 1,7 0,8 0,6 0,9 0,4 0,7 1,5 63 2.1/2 1,3 1,7 2,0 0,9 0,8 1,0 0,5 0,9 1,9 75 3 1,6 2,1 2,5 1,2 1,0 1,3 0,6 1,1 2,2 100 4 2,1 2,8 3,4 1,5 1,3 1,6 0,7 1,6 3,2 125 5 2,7 3,7 4,2 1,9 1,6 2,1 0,9 2,0 4,0 150 6 3,4 4,3 4,9 2,3 1,9 2,5 1,1 2,5 5,0 200 8 4,3 5,5 6,4 3,0 2,4 3,3 1,5 3,5 6,0 250 10 5,5 6,7 7,9 3,8 3,0 4,1 1,8 4,5 7,5 300 12 6,1 7,9 9,5 4,6 3,6 4,8 2,2 5,5 9,0 350 14 7,3 9,5 10,5 5,3 4,4 5,4 2,5 6,2 11,0 Instalações Hidráulico-Sanitárias [147] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.13a - Comprimento equivalente à perdas localizadas, em metros de tubo de PVC rígido ou cobre. Diâmetro (D) Registro aberto Tê 900 de passagem Válvula de pé e crivo Saída de canali- zação Válvula de retenção gaveta Pres- são ângulo direta lado bi- lateral tipo leve tipo pesada Interno (mm) Ref. (pol.) 17,0 1/2 0,1 11,1 5,9 0,7 2,3 2,3 8,1 0,8 2,5 3,6 21,6 3/4 0,2 11,4 6,1 0,8 2,4 2,4 9,5 0,9 2,7 4,1 27,8 1 0,3 15,0 8,4 0,9 3,1 3,1 13,3 1,3 3,8 5,8 35,2 1.1/4 0,4 22,0 10,5 1,5 4,6 4,6 15,5 1,4 4,9 7,4 44,0 1.1/2 0,7 35,8 17,0 2,2 7,3 7,3 18,3 3,2 6,8 9,1 53,4 2 0,8 37,9 18,5 2,3 7,6 7,6 23,7 3,3 7,1 10,8 66,6 2.1/2 0,9 38,0 19,0 2,4 7,8 7,8 25,0 3,5 8,2 12,5 75,6 3 0,9 40,0 20,0 2,5 8,0 8,0 26,8 3,7 9,3 14,2 97,8 4 1,0 42,3 22,1 2,6 8,3 8,3 28,6 3,9 10,4 16,0 124,4 5 1,1 50,9 26,2 3,3 10,0 10,0 37,4 4,9 12,5 19,2 142,0 6 1,2 56,7 29,0 3,8 11,1 11,1 43,4 5,5 13,9 21,4 Quadro3.13b - Comprimento equivalente à perdas localizadas, em metros de tubo de PVC rígido ou cobre. Diâmetro (D) Joelho Curva Entrada de canalização 900 450 900 450 normal borda Interno (mm) Ref. (pol.) 17,0 1/2 1,1 0,4 0,4 0,2 0,3 0,9 21,6 3/4 1,2 0,5 0,5 0,3 0,4 1,0 27,8 1 1,5 0,7 0,6 0,4 0,5 1,2 35,2 1.1/4 2,0 1,0 0,7 0,5 0,6 1,8 44,0 1.1/2 3,2 1,3 1,2 0,6 1,0 2,3 53,4 2 3,4 1,5 1,3 0,7 1,5 2,8 66,6 2.1/2 3,7 1,7 1,4 0,8 1,6 3,3 75,6 3 3,9 1,8 1,5 0,9 2,0 3,7 97,8 4 4,3 1,9 1,6 1,0 2,2 4,0 124,4 5 4,9 2,4 1,9 1,1 2,5 5,0 142,0 6 5,4 2,6 2,1 1,2 2,8 5,6 Quadro 3.14 – Comprimento equivalentes à perdas localizadas, em metros de tubo de aço galvanizado.[Fonte: Catálogo Tupy – BSP] DN (pol.) 2” x 1” 2” x 1”.1/4 2” x 1”.1/2 2”.1/2 x 1”.1/4 2”.1/2 x 1”.1/2 2”.1/2 x 2” 3” x 1”.1/2 3” x 2” 3” x 2” 1/.2 0,30 0,35 0,38 0,44 0,48 0,64 0,71 0,70 0,71 [148] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.15 – Valor da vazão máxima (Qmax.) em hidrômetros (Fonte: NBR 5626/98) Qmax. (m3/h) Diâmetro nominal (DN) 1,5 15 e 20 3,0 15 e 20 5,0 20 7,0 25 10,0 25 20,0 40 30,0 50 Quadro 3.16 – Diâmetros mínimos para os sub-ramais de água fria Ponto de utilização Diâmetro referência (pol.) Aquecedor Alta pressão 1/2 Baixa pressão 3/4 Banheira 1/2 Bebedouro 1/2 Bidê 1/2 Caixa de descarga 1/2 Chuveiro 1/2 Filtro de pressão 1/2 Lavatório 1/2 Máquina de lavar roupas ou pratos 3/4 Pia de cozinha 1/2 Tanque de lavar roupa 3/4 Válvula de descarga 1.1/4(*) (*) Quando a pressão estática de alimentação for inferior a 30 kPa (3 mca), recomenda-se instalar a válvula de descarga em sub – ramal com diâmetro de referência 1.1/2”. Instalações Hidráulico-Sanitárias [149] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 3.17 – Valores máximos, das vazões e somatórias dos pesos. Diâmetro de ref. (pol.) Aço Galvanizado PVC rígido Di (mm) Qmax. (L/s) (∑P)max Di (mm) Qmax. (L/s (∑P)max 1/2 12,7 0,38 1,6 17 0,68 5,2 3/4 19,1 0,86 8,1 21,6 1,10 13,4 1 25,4 1,52 25,7 27,8 1,82 36,8 1.1/4 31,8 2,38 62,7 35,2 2,92 94,7 1.1/2 38,1 3,42 130,0 44 4,56 231,2 2 50,8 6,08 410,8 53,4 6,72 501,6 2.1/2 63,5 9,50 1002,9 66,6 10,45 1213,6 3 76,2 13,68 2079,7 75,6 13,47 2015,0 4 101,6 24,32 6572,9 97,8 22,54 5643,3 5 127,0 38,00 16047,0 124,4 36,46 14772,7 6 152,4 54,72 33275,1 142,2 47,64 25221,9 Quadro 3.18 – Folga dada ao motor elétrico acima da potência da bomba. Folga do motor elétrico Para as bombas de 50 % até 2 HP 30 % de 2 a 5 HP 20 % de 5 a 10 HP 15% de 10 a 20 HP 10 % de mais de 20 HP Quadro 3.19 – Potências dos motores elétricos comerciais nacionais em HP. 1/4; 1/3; 1/2; 3/4; 1; 1.1/2; 2; 3; 5; 6; 7.1/2; 10; 12; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 80; 100; 125; 150; 200; 250. Quadro 3.20 – Pressão de vapor em função da temperatura da água. T 0C 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Pv / γ (mcH2O) 0,09 0,13 0,17 0,24 0,32 0,43 0,57 0,75 0,98 1,25 T 0C 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Pv / γ (mcH2O) 1,61 2,03 2,56 3,20 3,96 4,86 5,93 7,18 8,62 10,33 [150] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado 3.10 – Problemas práticos propostos 3.1 - A vazão bombeada para o reservatório superior é de 4,0 (L/s). A tubulação da linha de recalque é de 2” (50 mm). Pede-se determinar o diâmetro do extravasor e a altura h de água no reservatório acima do mesmo. (R.: Para diâmetro do extravasor de 2.1/2” , h= 32 cm. Para diâmetro do extravasor de 3”, h= 16cm). 3.2 – Um prédio de apartamentos tem 48 apartamentos. Cada apartamento é constituído de: uma sala, três quartos, e um quarto de empregada. Considere ainda, para todo o prédio, um apartamento de zelador. Determine as capacidades mínimas dos reservatórios, inferior e superior, e a vazão de recalque para 4 períodos diários de 1 hora e 30 minutos. Para o combate a incêndio considere uma reserva de 9,6 m3 em cada um dos reservatórios. (R.: Rs ≅ 37 m3 L; Ri ≅ 51 m3, Q=3,16 L/s). 3.3 – Para uma vazão de recalque de 3,16 (L/s), dimensionar as tubulações de recalque e de sucção. Considere que o recalque será feito durante 6 horas diárias e que a tubulação será de PVC. (R: Linha de recalque: Di = 53,4 mm, Ref. = 2”, DE = 60 mm. Linha de sucção: Di = 66,6 mm; Ref. = 2.1/2”, DE = 75 mm)). 3.4 – Para o sistema de recalque mostrada no esquema da Figura 3.30, a vazão será de 4,0 (L/s). Determine: a) a altura manométrica; b) a potência da bomba (η=60%) e do motor elétrico comercial; c) verifique ocorrência de cavitação para água a 20 0C, altitude do local da instalação de 700 m, e rotação da bomba de 3500rpm. Observações: 1) A tubulação será de aço galvanizado; 2) A bomba funcionará durante 6 horas diárias. R: Hm = 61,4m; Pb = 5,4 HP; Pmc = 7.1/2 HP para uma folga de 20%; Pmc = 6,0 HP para uma folga de 11%; Não ocorrerá cavitação, pois, Hsmax = 7,30 m >Hs = 1,0 m, (Critério de Thoma) Instalações Hidráulico-Sanitárias [151] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 3.30 – Instalação de recalque de prédio de apartamento. 3.11 – Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 5626. Rio de Janeiro. Setembro de 1998. BOTELHO, M. H. C., Ribeiro Jr., G. A. . Instalações Hidráulicas Prediais Feitas para Durar. São Paulo: ProEditores, 1998. HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA (2006). Caddproj Hidráulica. São Paulo. Software para Instalações Hidráulicas. MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 3.Ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora. SWAMEE, P.K. (1993) “Design of a submarine pipeline” – J. Transp Eng. ASCE, 119 (1), 159 – 170. TUPY, CONEXÕES. Catálogo Técnico 9704. Joinville. SC.1999. [152] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado ANEXO ALTURAS DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO DOS APARELHOS E PEÇAS EM RELAÇÃO AO PISO ACABADO E DETALHES Instalações Hidráulico-Sanitárias [153] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A1 – Esquema de ligação do chuveiro ou ducha. [Fonte: NBR 5626/1998 Figura A2 – Altura da válvula de descarga. [154] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A3 – Altura do ponto de alimentação do lavatório Figura A4 – Altura do ponto de alimentação da banheira. Figura A5 – Altura do ponto de alimentação do bidê. Instalações Hidráulico-Sanitárias [155] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A6 - Altura do ponto de alimentação do chuveiro. [156] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A7 – Altura do ponto de alimentação do aquecedo a gás. Figura A8 – Altura do ponto de alimentação da caixa de descarga. Instalações Hidráulico-Sanitárias [157] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A9 – Altura do ponto de alimentação de torneira de lavagem de piso. Figura A10 – Altura do ponto de alimentação da bacia sanitária com caixa acoplada. [158] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A11 – Altura do ponto de alimentação da torneira da pia da cozinha Figura A12 – Altura do ponto de alimentação da máquina de lavar pratos e do filtro. Instalações Hidráulico-Sanitárias [159] SistemaPredial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A13 – Altura do ponto de alimentação da máquina de lavar roupas. Figura A14 – Altura do ponto de alimentação do tanque de lavar roupas. [160] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A15 – Vista frontal de um misturador. [Fonte: HIGHLIGHT Computação Gráfica – CADDPROJ, 2006] Instalações Hidráulico-Sanitárias [161] Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A16 – Detalhes esquemáticos de reservatório residencial. [Fonte: HIGHLIGHT Computação Gráfica – CADPROJ] [162] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Fria [SPAF] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura A17 – Detalhe esquemático de reservatório residencial pressurizado. [Fonte: HIGHLIGHT Computação Gráfica – CADPROJ] Instalações Hidráulico-Sanitárias [163] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 4 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE (SPAQ) 4.1 – Introdução O Sistema Predial de Água Quente (SPAQ), destina a conduzir água quente da fonte de aquecimento aos pontos de utilização. As instalações hidráulicas prediais de água quente devem atender a NBR 7198/1993. Essa norma se aplica às instalações prediais de água quente para uso humano cuja temperatura seja, no máximo, de 70 0C. A NBR 7198/1993 estabelece que as instalações de água quente devem ser projetadas e executadas de modo a: • Garantir o fornecimento de água de forma continua, em quantidade, suficiente e temperatura controlável, com segurança, aos usuários, com as pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários e das tubulações; • Preservar a potabilidade da água; • Proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários; • Racionalizar o consumo de energia. Quanto à temperatura da água, a NBR 7198/93 estabelece que a água fornecida ao ponto de utilização para uso humano não deve ultrapassar a 400C visando proporcionar conforto e segurança ao usuário. 4.2 – Terminologia adotada na NBR 7198/1993 Apresenta-se, neste texto, a terminologia adotada na NBR 7198/93. 4.2.1 – Aparelho sanitário Aparelho destinado ao uso da água para fins higiênicos ou para receber dejetos e/ou águas servidas. 4.2.2 – Aquecedor Aparelho destinado a aquecer a água. 4.2.3 – Aquecedor de acumulação Aparelho que se compõe de um reservatório dentro do qual a água acumulada é aquecida. 4.2.4 – Aquecedor instantâneo Aparelho que não exige reservatório, aquecendo a água quando de sua passagem por ele. [164] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.2.5 – Coluna de distribuição Tubulação derivada do barrilete, destinada a alimentar os ramais. 4.2.6 – Diâmetro nominal (DN) Número que serve para classificar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aproximadamente ao seu diâmetro interno ou externo, em milímetros. 4.2.7 – Dilatação térmica Variação nas dimensões de uma tubulação, devida às alterações de temperatura. 4.2.8 – Dispositivo anti-retorno Dispositivo destinado a impedir o retorno de fluidos para a rede de distribuição. 4.2.9 – Dispositivo de pressurização Dispositivo destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial, composto de tubulação, reservatórios, equipamentos e instalação elevatória. 4.2.10 – Dispositivo de recirculação Dispositivo destinado a manter a água quente em circulação, a fim de equalizar sua temperatura. 4.2.11 – Dreno Dispositivo destinado ao esvaziamento de recipiente ou tubulação, para fins de manutenção ou limpeza. 4.2.12 – Engate Tubulação flexível ou que permite ser curvada, utilizada externamente para conectar determinados aparelhos sanitários; geralmente bidês e lavatórios, aos respectivos pontos de utilização. 4.2.13 – Isolamento acústico Procedimento para reduzir a transmissão de ruídos da instalação. 4.2.14 – Isolamento térmico Procedimento para reduzir as perdas de calor nas instalações. 4.2.15 – Junta de expansão Dispositivo destinado a absorver as dilatações lineares das tubulações. 4.2.16 – Misturador Dispositivo que mistura água quente e fria. Instalações Hidráulico-Sanitárias [165] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.2.17 – Ponto de utilização Extremidade a jusante do sub-ramal. 4.2.18 – Ramal Tubulação derivada da coluna de distribuição, destinada a alimentar aparelhos e/ou sub-ramais. 4.2.19 – Registro de controle de vazão Dispositivo, geralmente do tipo pressão, instalado em uma tubulação para regular e/ou interromper a passagem de água. (ver NBR 10071). 4.2.20 – Registro de fechamento Dispositivo, geralmente do tipo gaveta, instalado em uma tubulação para interromper a passagem de água. 4.2.21 – Reservatório de água quente Reservatório destinado a acumular a água quente a ser distribuída. 4.2.22 – Reservatório superior de água fria Reservatório elevado que alimenta por gravidade os aquecedores. 4.2.23 – Respiro Dispositivo destinado a permitir a saída de ar e/ou vapor de uma instalação. 4.2.24 – Separação atmosférica Distância vertical, sem obstáculo e através da atmosfera (sem ligação física), entre a saída da água da peça de utilização e o nível de transbordamento do aparelho sanitário. 4.2.25 – Sub-ramal Tubulação que liga o ramal à peça de utilização. 4.2.26 – Tubulação de retorno Tubulação que conduz a água quente de volta ao reservatório de água quente ou aquecedor. 4.2.27 – Válvula de retenção Dispositivo que permite o escoamento da água em um único sentido. 4.2.28 – Válvula de segurança de pressão Dispositivo destinado a evitar que a pressão ultrapasse determinado valor. [166] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.2.29 – Válvula de segurança de temperatura Dispositivo destinado a evitar que a temperatura da água quente ultrapasse determinado valor. 4.2.30 – Válvula redutora de pressão Dispositivo que reduz a pressão em determinado trecho da instalação. 4.3 – Fundamentos sobre aquecimento de água Vários são os meios pelos quais a água pode ser aquecida. Esses meios são produtores de calorias as quais são transmitidas para a água. Os meios usados para a produção de calorias podem ser classificados em: • Energia elétrica (eletricidade): resistência ou efeito Joule (RI2); • Combustíveis sólidos: madeira, carvão; • Combustíveis líquidos: álcool, querosene, gasolina, óleo; • Combustíveis gasosos: gás de rua, gás engarrafado, biodigestores; • Aproveitamento de água de resfriamento de certos equipamentos industriais (compressores, motores, etc.); • Gases quentes resultantes de diversos processos fabris, por exemplo, oriundos de altos-fornos; • Vapor, por meio de serpentinas ou misturando-se á água; • Energia solar, com o emprego de aquecedores solares. 4.4 – Modalidades dos sistemas prediais de água quente O abastecimento de água quente é feito em tubulações separadas das de água fria e pode ser de três sistemas: • Individual ou local. Quando o sistema alimenta um único aparelho sem a necessidade de uma rede de água quente. É o caso do aquecedor a gás localizado no banheiro ou na cozinha, ou chuveiro elétrico; • Central privado. Quando o sistema alimenta vários aparelhos de uma só unidade. É o caso de uma residência (casa ou apartamento) onde existe um equipamento para produção de água quente, do qual partem os alimentares para as peças de utilização dos banheiros, cozinha e áreas de serviço; • Central coletiva. Quando o sistema alimenta conjuntos de aparelhos de várias unidades (prédios de apartamentos, hospitais, hotéis, escoas, quartéis e outros). 4.4.1 – Sistema individual ou local Neste tipo de sistema,para o aquecimento da água, usam essencialmente como fonte de calorias a eletricidade e ou gás combustível. Instalações Hidráulico-Sanitárias [167] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado No caso do uso de aquecedor individual à eletricidade, tem-se uma resistência que é ligada automaticamente pelo próprio fluxo de água. Exemplo: chuveiro elétrico, Figura 4.1. Figura 4.1 – Aquecedor individual de aquecimento – aquecedor elétrico (Fonte: ILHA et ali, 2003) O aquecedor individual a gás permite o aquecimento imediato da água que nele passa através de uma serpentina de cobre aquecida com a combustão do gás que sai de grande número de orifícios de um tubo queimador que é aceso automaticamente por um pequeno bico de gás (chama piloto), no momento da entrada da água. A Figura 4.2 representa um aquecedor a gás: a água escoa para a serpentina (S) pela tubulação (A). O gás entra por (C), derivando por (F) para alimentar o bico de gás (BG). Uma válvula (D) contida por uma mola (G) controla a entrada de gás nos queimadores (Q). A válvula possui uma haste em cuja extremidade há um diafragma de lâmina (H), que separa as duas seções em (m) e (n) de uma pequena câmara. Os tubos (I) e (J) mantêm as seções (m) e (n) cheias de água. Quando todos os aparelhos estão fechados, não há circulação de água e a pressão nas duas faces do diafragma é a mesma, de modo que a válvula (D) não permite a entrada do gás no queimador. Apenas a lamparina ou bico piloto pode ser aceso, por ter alimentação independente pelo tubo (F) Quando se abre o registro (R), cria-se em virtude do escoamento uma diferença de pressões entre as duas faces do diafragma, pois (m) e (n) estarão sujeitas a pressões diferentes. O diafragma de lâmina (H) então se deforma, comprimindo a mola (G) e abrindo a válvula (D) que dá passagem ao gás, pelo tubo (E), até os queimadores (Q). Ao fechar o registro (R), cessa o escoamento, restabelece a igualdade das pressões em (m) e (n), e o diafragma (H) e a válvula (D) voltam á posição inicial, interrompendo a passagem do gás. Os aquecedores a gás individuais sempre são instalados no compartimento onde se localizam os aparelhos que irão receber água quente. A Figura 4.3 apresenta um esquema para instalação de um aquecedor a gás de passagem. [168] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.2 – Aquecedor a gás. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) 4.4.2 – Sistema central privado As fontes de calorias mais utilizadas neste tipo de sistema são: gás combustível eletricidade, óleo combustível, lenha e energia solar. Considerando o princípio de funcionamento, os equipamentos a gás combustível e a eletricidade podem ser classificados em: • Aquecedores de passagem. Quando a água vai sendo aquecida à medida que passa pela fonte de calor, sem requerer reservação; • Aquecedores de acumulação. Quando se tem a reservação do volume de água a ser aquecido. Os aquecedores elétricos do tipo “boiler”, Figura 4.4, são aquecedores de acumulação, isto é, o elemento resistivo lentamente aquece a água nas horas sem consumo para que, nas ocasiões de uso, a água já esteja na temperatura adequada. A potência elétrica é pequena em comparação com os chuveiros elétricos, por exemplo, onde o tempo que a água permanece em contacto com a resistência é muito menor. Instalações Hidráulico-Sanitárias [169] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado O “boiler” bem isolado termicamente (lã de vidro, amianto, e etc) pode manter a temperatura da água durante 12 horas, sem consumo, com uma queda de somente 3 0C. A Figura 4.5 apresenta um esquema de um sistema central privado residencial constituindo de um aquecedor elétrico do tipo “boliler”. A Figura 4.6 apresenta um esquema de sistemas centrais privados de um edifício constituído de aquecedores elétrico do tipo “boiler”. Figura 4.3 – Instalação do aquecedor a gás de passagem Rinnai. (Fonte: Catálogo Rinnai – www.rinnai.com.br) 4.4.3 – Sistema central coletivo No sistema central coletivo a água é aquecida em um local do edifício (no térreo ou subsolo) e daí distribuída aos diversos pontos de utilização. Neste caso a distribuição da água pode ser feito de uma das maneiras seguintes: [170] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado - Sem circulação: Ascendente - Com circulação: Ascendente Descendente ou por gravidade Misto 4.4.3.1 – Distribuição ascendente sem circulação Neste sistema, da tubulação que sai da parte superior do storage, em cada pavimento, parte uma derivação alimentando os aparelhos, Figura 4.7. Há economia de tubulação, mas há o inconveniente de se ter que esperar tempo até começar a sair água quente, pois apesar do isolamento térmico que deve haver na tubulação, a água esfria ao final de algum tempo. Figura 4.4 – Aquecedor elétrico do tipo “boiler” (Fonte: Creder, 2003) O funcionamento da distribuição ascendente sem circulação consiste no seguinte: Na Figura 4.7, a água fria entrando na caldeira, recebe um elevado calor de uma fonte quente (óleo, gás, carvão ou eletricidade), transformando-se em vapor ou água em alta temperatura, circulando através da tubulação (1) em serpentina dentro do storage. Aí Instalações Hidráulico-Sanitárias [171] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado transmite o calor à água fria que chega pela tubulação 3, perde calor, voltando sob a forma líquida à caldeira, pela tubulação (2). A água aquecida no storage sobe aos pontos de consumo pela tubulação (4), auxiliado pela pressão disponível da caixa de água e pela diferença de densidade das águas quente e fria (convecção). Na cobertura deve ser instalado uma ventosa com ladrão para escapamento do excesso de vapor. A água quente que sai da caldeira para o storage, praticamente não é consumida, servindo apenas como transmissora de calor da fonte quente para a água fria que chega pelo tubo (3), sendo transportada pela tubulação (4). A válvula de retenção evita que a água quente retorne à caixa de água. Figura 4.5 – Esquema de um sistema central privado residencial. (Fonte: Creder, 2003) Na Figura 4.5 tem-se: (1) = Caixa de água para alimentar o aquecedor e as demais dependências da casa. Nunca ligar água direta da rua ao aquecedor. (2) = Tubulação que alimenta com água fria os diversos pontos de consumo. (3) = Joelho de 900. [172] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado (4) = Tubulação que alimenta exclusivamente o aquecedor saindo da caixa de água, a 5 cm do fundo. (5) = Aquecedor. (6) = Registro de gaveta para fechar a água que vem para o aquecedor. (7) = Registro de gaveta para esvaziar o aquecedor quando necessário. (8) = Tubulação utilizada para o esvaziamento do aquecedor. (9) = Tê. (10)= Ralo para o qual a água do aquecedor é escoada. (11)= Uniões. (12)=Tê onde se adapta o tubo ventilador do aquecedor. (13)= Tubo ventilador do aquecedor que deve se estender 1,5 m acima do nível da caixa de água. (14)= Tubulação de saída que alimenta os pontos desejados. (1)=Caixa de água. (2)=Coluna de alimentação exclusiva para os aquecedores. (3)=Coluna de alimentação de água fria para as demais peças. (4)=Tubulação que deriva da coluna (2) para abastecer o aquecedor. Deve ser derivado de uma posição acima do aquecedor. (5)= Registro de gaveta para controle da vazão de alimentação do aquecedor. (6)=Registro de gaveta para esvaziar o aquecedor quando necessário. (7)=Tubulação para esvaziar o aquecedor. (8)=Ralo onde deságua a tubulação (7). (9)=Uniões. (10)=Aquecedor. (11)=Saída de água quente para os pontos desejados. (12)=Válvula de retenção que permite a saída de vapor para a coluna de ventilação (13) e impedeque um aquecedor roube a água do outro. (13)= Coluna de ventilação (responsável pela segurança do aquecedor), evitando a compressão interna. Figura 4.6 – Esquema de sistemas centrais privados em edifício. 4.4.3.2 – Distribuição ascendente com circulação Nos sistemas com circulação, há circulação constante de água quente pela tubulação, ou por efeito de termossifão simples ou termossifão com bombeamento. Gastam- Instalações Hidráulico-Sanitárias [173] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado se mais tubulações, porém ao abrir uma torneira ou registro, a água quente sai imediatamente. O efeito termossifão (movimento convectivo) é obtido pelo fato de a água quente ser mais leve do que a fria. Segundo Macintyre, 3a. Ed., se gasta de 10 a 15 % mais de combustível para provocar a circulação da água quando não se faz o bombeamento, uma vez que a água neste caso deve ser aquecida a uma temperatura mais elevada. Figura 4.7 – Sistema ascendente sem circulação. 4.4.3.2.1 – Distribuição ascendente com circulação por termossifão Neste sistema, Figura 4.8, a água quente sobe, por convecção, pela tubulação (4), retornando ao storage pela tubulação (5). Por economia, faz-se o retorno no piso do último pavimento. [174] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.8 – Sistema ascendente com circulação por termossifão. 4.4.3.2.2 – Distribuição descendente com circulação com bombeamento Neste sistema a água do storage vai até um barrilete na cobertura, de onde descem colunas que irão alimentar os aparelhos dos andares, Figura 4.9. As colunas se reúnem no Instalações Hidráulico-Sanitárias [175] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado pavimento onde se encontra o storage, para alimentá-lo novamente com a água não consumida. Uma bomba intercalada na alimentação de água quente do barrilete fornece a energia para compensar as perdas de carga e permitir uma circulação contínua com velocidade e pressão adequadas. Esse sistema é muito empregado em edifícios, pois proporciona um reduzido gasto de tubulação. Figura 4.9 – Sistema descendente com circulação por bombeamento. 4.4.3.2.3 – Distribuição com circulação mista. É usado em grandes edifícios, mas é necessário, sempre, que os aparelhos de utilização estejam na mesma coluna. Ligam-se os aparelhos de andares alternados à tubulação ascendente e à tubulação descendente. [176] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado A tubulação de retorno é ligada à tubulação ascendente um pouco abaixo da parte mais elevada da coluna. Essa prolongação, desempenhará papel de ventosa ou suspiro, na cobertura. Ligam-se as colunas de retorno a um barrilete inferior, que conduzirá a água não utilizada de volta ao storage, Figura 4.10. Figura 4.10 – Distribuição com circulação mista. Instalações Hidráulico-Sanitárias [177] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.5 – Consumo de água quente As temperaturas mais usuais para proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários, racionalizar o consumo de energia, e assegurar a higiene são as seguintes: • Uso pessoal em banhos e higiene:................................. 35 a 50 0C • Em cozinhas (dissolução de gorduras):.......................... 60 a 70 0C • Em lavanderias:............................................................... 75 a 85 0C • Em finalidades médicas (esterilização):.......................... ≥ 100 0C Como base para o dimensionamento do aquecedor e do reservatório de acumulação de água quente, pode-se usar o Quadro 4.1 para se estimar o consumo de água quente por pessoa. Quadro 4.1 – Estimativa de consumo de água quente. (Fonte: NBR 7198/1982) Prédio Consumo (litros/dia) Alojamento provisório de obra 24 por pessoa Casa popular ou rural 36 por pessoa Residência 45 por pessoa Apartamento 60 por pessoa Quartel 45 por pessoa Escola (internato) 45 por pessoa Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) 36 por hóspede Hospital 125 por leito Restaurante e similar 12 por refeição Lavanderia 15 por kgf de roupa seca No Quadro 4.2, são apresentados alguns índices para a determinação da população em edifícios para diferentes fins. Assim, utilizando os Quadros 4.1 e 4.2, pode-se obter o valor do consumo diário de água quente numa residência ou edifício. Quadro 4.2 – Estimativa de população em edifícios. Edifício População (P) Escritório 1 pessoa /3m2 Loja 1 pessoa /3m2 Hospital 1 pessoa /15m2 Hotel 1 pessoa /15m2 Apartamento/residência (P=2.NDS + NDE) ou 5 pessoas por unidade NDS = número de dormitórios sociais NDE = número de dormitórios de serviço [178] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.6 – Determinação do volume a ser reservado A determinação do volume de água a ser reservado é feita a partir da aplicação da clássica equação das misturas de líquidos em temperaturas diversas (Primeira Lei da Termodinâmica), ou seja: tq.vq + tf.vf = tm.vm (4.1) Na qual: tq = temperatura da água quente no aquecedor (=70 0C); tf = temperatura da água fria (=15 0C no inverno); tm = temperatura da água misturada no aparelho de uso (valor médio de 42,7 0C); vq = volume de água quente no aquecedor, isto é, a capacidade do aquecedor; vf = volume de água fria misturada no aparelho; vm = volume misturada no aparelho de uso. Substituindo os valores das temperaturas usuais tem-se: 70.vq + 15.vf = 42,7.vm (4.2) Mas: vq + vf = vm (4.3) Das equações (4.2) e (4.3) obtém-se: vq = 0,504.vm (4.4) No Quadro 4.3, apresentam-se as quantidades de água quente para realizar a mistura em função do uso. Quadro 4.3 – Quantidade de água quente para realizar a mistura. Usos Consumo diário aproximado, de água quente, (em litros) Temperatura da mistura em (0C) Quantidades para a mistura (em litros) Quente 70 0C Fria 15 0C Chuveiro 30 38 12,5 17,5 Barba, lavagem de mãos e rosto 10 38 4,2 5,8 Lavagem 20 52 13,5 6,5 Totais 60 42,7 30,2 29,8 Instalações Hidráulico-Sanitárias [179] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.7 – Aquecimento elétrico O aquecimento elétrico, mais comum, é feito por meio de resistências metálicas de imersão. O aquecimento da água, com o emprego da energia elétrica, é realizado pelo calor dissipado, durante a passagem de uma corrente elétrica, em um condutor de resistência. A potência correspondente à energia dissipada sob a forma de calor é dada por: P = R.I2 (4.5) Na qual: P = potência, em (watts); R = resistência, em (ohms); I = corrente, em (ampères). A energia dissipada, em (watts x horas), é expressa por: E = P . t (4.6) Na qual: P = potencia, em (watts); t = tempo, em (horas). Desprezando a variação da densidade da água com a temperatura, a quantidade de calor (G) necessária para elevar um volume (v) de água de calor específico (c) de uma temperatura inicial (t0) para uma final (t) é dada por: G = v.c (t – t0) (4.7) Na qual: G = quantidade de calor, em (kcal); v = volume de água, em (litros); c = calor específico da água, em (kcal/kg.0C) = 1; t = temperatura final, em (0C); t0 = temperatura inicial, em (0C). A quantidade de calor em (kcal) produzida numa resistência (R), por uma corrente de (I) ampéres em (t) segundos pode ser calculada por: G = 0,00024.R.I2.t (4.8) Na qual: G = quantidade de calor, em (kcal); R = resistência, em (ohms); [180] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado I = corrente, em (ampères); t = tempo, em (segundos). A quantidade de calor nominal ou bruta (Gb) é dada por: η GGb = (4.9)Na qual: η = rendimento do sistema produtor de água quente. Equivalências entre unidades diversas: 1 kWh = 860 kcal 1 kcal = 4187 joule 1 kWh = 3,6.106 joule 1 kW = 1000 (joule/seg.) Exemplo prático 4.1 Determine a potência consumida por um chuveiro elétrico para elevar a temperatura de 90 litros de água de 17 0C para 40 0C durante 15 minutos (duração média de um banho). Considere o rendimento do chuveiro igual 90%. Solução: G = 90 x 1,0 x (40 – 17) = 2070 kcal 90,0860 2070 x Gb = = 2,67 kWh )60/15( 67,2 =P ≅ 10,7 kW ou 10.700 watts Exemplo prático 4.2 Por um fio de cobre, cuja resistência é de 18 ohms e imerso em 100 litros de água, passará durante 2 horas uma corrente 5,7 ampères. Determine a temperatura final da água e a potencia consumida considerando que a temperatura inicial da água é de 15 0C. Solução: Instalações Hidráulico-Sanitárias [181] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado A quantidade de calorias transferidas para a água será: G = 0,00024 . 18 . 5,72 . (2 . 3600) = 1 010,6 kcal Utilizando a equação (4.7) tem-se: 1 010,6 = 100 . 1,0 . (t – 15) R.: t = 25,1 0C A potência consumida resulta: == 2860 6,1010 x P 0,59 kW = 590 watts. R.: 590 watts. 4.8 – Tipos de aquecedores elétricos e dimensionamento Os aquecedores elétricos podem ser de dois tipos: - De aquecimento instantâneo; - De acumulação. 4.8.1 – Aquecedores elétricos de aquecimento instantâneo A água vai se aquecendo instantaneamente ao escoar pelo aparelho por meio da transmissão de calor de uma resistência elétrica. Exemplos: chuveiros elétricos, torneiras elétricas, aquecedores automáticos. 4.8.2 – Aquecedores elétricos de acumulação (boilers) Os aquecedores elétricos de acumulação, também conhecidos por boilers, são constituídos de um recipiente interno de cobre que irá conter a água; de um recipiente externo, de chapa de aço soldada; de uma camada de material isolante, como lã de vidro, colocada entre os dois recipientes. No interior do recipiente interno são dispostas uma ou mais resistências elétricas que funcionam a seco, colocadas em um tubo de cobre, do qual são isoladas por separadores e buchas de porcelana. Os aquecedores de acumulação possuem um termostato ou termorregulador, que mantém automaticamente a água a uma temperatura dentro dos limites estabelecidos. Esses aquecedores, quando instalados em prédios de vários pavimentos, são alimentados por colunas independentes das que servem os aparelhos sanitários. O ramal de [182] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado alimentação que liga a coluna ao boiler deve derivar da coluna em cota superior ao aquecedor, entrando no mesmo, por uma posição localizada na sua parte inferior, Figura 4.11; esta tubulação deve ser provida de registro de gaveta e válvula de segurança, sendo proibida pela NB 7298/93 a instalação de válvula de retenção quando a mesma não for protegida por respiro. A tubulação que alimenta de água quente os aparelhos sai pela parte superior oposta, sendo desaconselhada a sua ligação a um respiro conjugado para todos os pavimentos, Macintyre, 3a. Edição. Figura 4.11 – Aquecedor elétrico de acumulação. 4.8.3 – Dimensionamento dos aquecedores elétricos de acumulação A quantidade de água a ser aquecida depende do consumo das peças ou aparelhos. O Quadro 4.4 apresenta a capacidade dos aquecedores elétricos de acumulação a partir do consumo diário a 70 0C. Para se calcular a capacidade do aquecedor elétrico e o consumo de energia pode- se utilizar o seguinte procedimento: 1º) Do Quadro 4.1 obtém-se o consumo de água por pessoa; 2º) Do Quadro 4.2 determina-se a quantidade de pessoas; Instalações Hidráulico-Sanitárias [183] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 3º) Calcula-se o consumo diário de água quente multiplicando o consumo por pessoa pelo número de habitantes; 4º) Utilizando a Equação (4.4) calcula-se o volume de água quente a 70 0C; 5º) Do Quadro (4.4) com o volume de água a 70 0C tira-se a capacidade do aquecedor elétrico e a potência; 6º) Utilizando a Equação (4.7) calcula-se a quantidade de calor em (kcal) necessária para aquecer a água de 15 0C a 70 0C; 7º) Utilizando a Equação (4.9), considere um rendimento de 90% para o aquecedor, e determine a quantidade de calor nominal ou bruta; 8º) Transforme (kcal) para (kWh). Exemplo prático 4.3 Determine a potência e o volume de um aquecedor elétrico de acumulação, boiler, para atender um apartamento residencial contendo: três quartos sociais e um de empregada. Determine também a quantidade de calorias nominal ou bruta necessária e a energia dissipada. Dados: temperatura inicial da água igual a 15 0C; temperatura final da água igual a 70 0C. Solução: 1º) Consumo de água quente por pessoa: Para apartamentos, do Quando 4.1, obtém-se 60 L/dia. 2º) Número de pessoas, do Quadro 4.2: P = 2 . 3 + 1 = 7 pessoas. 3º) Consumo diário de água quente: Cd = 7 pessoas x 60 L/dia = 420 litros. 4º) Volume de água quente a 70 0C: vq = 0,504 . 420 = 211,7 litros. (Equação 4.4) 5º) Capacidade do aquecedor elétrico e a potência: Do Quadro 4.4, para 211,7 litros de água a 70 0C obtém-se o aquecedor com capacidade de 200 litros, e potencia de 1,5 kW. 5º) Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 15 0C para 70 0C: G = 211,7 . 1,0 . (70 – 15) = 11.643,5 kcal. (Equação 4.7) 7º) Quantidade de calor bruta para um rendimento de 90%: == 90,0 5,643.11 bG 12.937,2 kcal. (Equação 4.9). 8º) Quantidade de energia: = 860 2,937.12 15,04 kWh. [184] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Exemplo prático 4.4 A quantidade de água quente necessária de um hotel é de 4700 kg/dia a 70 0C. Considerando que o custo de 1 MWh de energia elétrica é de R$470,00, (preço em 05/2006 para residências), determine a despesa diária do proprietário com a energia elétrica, num dia frio em que a temperatura da água inicial seja de 8 0C. A água será aquecida por um aquecedor elétrico com uma eficiência de 75%. Despreze a variação da massa específica da água com a temperatura. Solução: 1º) Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 8 0C para 70 0C: G = 4700 . 1,0 . (70 – 8) = 291.400,0 kcal. (Equação 4.7) 3º) Como a eficiência do aquecedor é de 75%, a energia bruta em kWh vale: 75,0.860 400.291 ≅ 452 kWh ou 0,452 MWh 40) O custo diário resulta em: 0,452 MWh x R$470,00 = R$212,44. Quadro 4.4 – Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação. (Fonte:Creder, 2003) Consumo diário a 70 0C (litros) Capacidade do aquecedor (litros) Potência (kW) 60 50 0,75 95 75 0,75 130 100 1,0 200 150 1,25 260 200 1,5 330 250 2,0 430 300 2,5 570 400 3,0 700 500 4,0 850 600 4,5 1150 750 5,5 1500 1000 7,0 1900 1250 8,5 2300 1500 10,0 2900 1750 12,0 3300 2000 14,0 4200 2500 17,0 5000 3000 20,0 Instalações Hidráulico-Sanitárias [185] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.9 – Poder calorífico de gás e óleo combustíveis O poder calorífico de uma substância é a quantidade de calor desenvolvida pela combustão completa da unidade de volume (ou massa) desta substância, estando ela e o comburente nas condições normais de temperatura e pressão, e sendo os produtos da combustão trazidos às mesmas condições. O poder calorífico incluindo o calor de evaporação da água é denominado Poder Calorífico Superior (PCS). Se desta quantidade de calor for subtraída o calor devido à evaporação da água tem-se o chamado Poder Calorífico Inferior (PCI), ILHA, M. S.(2003). Quadro 4.5 – Poder calorífico dos gases e óleo combustível. Tipo de gás ou óleo Poder calorífico Inferior (kcal/kgf)Poder calorífico Inferior (kcal/m3) Densidade relativa Gás natural (GN) 11 800 9.230* 0,613 Gás de nafta 5 700 4200 0,560 Carvão vegetal 7 500 - GLP 11 000 24.000* 1,746 Lenha 3 500 Óleo diesel 9 500 0,95 Obs.: (*) valores recomendados pelas: NBR 13932/97 (p/GLP) e NBR 13933/97 (p/GN) 4.10 – Aquecedor a gás individual ou local Os aquecedores individuais são fabricados para funcionar com gás de rua ou gás engarrafado. Pode-se instalar um aquecedor em cada banheiro, um na cozinha e um na área de serviço, para fornecer água quente à máquina de lavar roupa ou ao tanque e banheiro de empregada. Os aquecedores a gás podem ser de dois tipos: de acumulação, e de passagem (ou instantâneo). 4.10.1 – Seleção do aquecedor de acumulação a gás A seleção do aquecedor de acumulação a gás é feita consultando catálogos de fornecedores, a partir do conhecimento do consumo de água quente. Nos Quadros 4.6, 4.7, e 4.8 são apresentados os dados técnicos, de aquecedores de acumulação a gás, fornecidos por fabricantes nacionais. [186] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.6 – Dados técnicos do aquecedor de água por acumulação a gás. (Fonte: Catálogo KENT) Características Modelos - KG Capacidade do reservatório (Litros) 80 130 160 Quantidade de usuários 3 4/5 5/6 Recuperação (L/h) 230 295 300 Consumo (kcal/h) 6000 8000 8000 Obs.: Pressão de funcionamento de 2 a 5mca. Quadro 4.7 – Dados técnicos do aquecedor de água por acumulação a gás (Fonte: Catálogo Morganti). Tipo Disponibilidade de água quente na 1a hora de consumo (Litros) ∆t=500C Vazão (L/h) ∆t=500C Deposito (Litros) Potência Nominal (kcal/h) Potência Efetiva (kcal/h) Consumo de gás Tempo inicial de aquecimento do depósito (min.) ∆t=500C GLP (Kg/h) GN (m3/h) TH70+155 225 155 70 9.117 7.750 0,82 0,95 30 TH110+180 290 180 110 10.588 9.000 0,96 1,11 42 TH145+180 325 180 145 10.588 9.000 0,96 1,11 50 TH200+250 450 250 200 14.705 12.500 1,33 1,54 50 TH250+265 515 265 250 15.588 13.250 1,41 1,64 56 STO-75 146 71 75 4.300 0,40 0,45 65 STO-110 198 88 110 5.300 0,48 0,55 78 STO-150 241 91 150 5.500 0,50 0,58 90 STO-200 316 116 200 7.000 0,63 0,73 103 Os tipos STO em testes de laboratório atingiram o rendimento de 83%. Instalações Hidráulico-Sanitárias [187] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.8 – Dados técnicos do aquecedor a gás por acumulação Thermerô. (Fonte: Cátalogo Thermerô) Características Modelo TH 60/120 70/130 100/170 150/170 300/284 Produção de água a 70 0C (∆t=50 0C) 120 L/h 130 L/h 170 L/h 170 L/h 284 L/h Capacidade do depósito 60 L 75 L 100 L 150 L 300 L Capacidade de recuperação (∆t=20 0C) 300 L/h 325 L/h 425 L/h 425 L/h 710 L/h Potência do queimador (kcal/h) 7.500 7.500 9.800 9.800 16.000 Tempo de aquecimento da água do depósito (∆t=50 0C) 30 min 37 min 38 min 55 min 64 min Consumo de GLP p/ aquecimento da água do depósito (∆t=50 0C) 325 g 425 g 570 g 800 g 1.700 g Consumo de gás encanado p/ aquecimento da água do depósito (∆t=50 0C) 0,95 m3 1,24 m3 1,64 m3 2,61 m3 4,95 m3 Regulagem do termostado 45 a 82 0C Consumo de GLP da lâmpada piloto 3 g/h Consumo de gás encanado 0,0087 m3/h Queda horária de temperatura 1,4 0C Material interno do aparelho Aço inoxidável Peso sem água em (Kgf) 38 51 61 74 134 Peso com água em (Kgf) 58 99 120 103 213 Exemplo prático 4.5 Selecione o aquecedor de acumulação a gás (GLP) para atender um apartamento residencial contendo: dois quartos sociais e um de empregada. Dados: temperatura inicial da água igual a 20 0C; temperatura final da água igual a 70 0C. Para um rendimento médio do aquecedor de 85%, determine a quantidade de quilos de gás consumida diariamente. Solução: 1º) Consumo de água quente por pessoa: Para apartamentos, do Quando 4.1, obtém-se 60 L/dia; 2º) Número de pessoas, do Quadro 4.2: P = 2 . 2 + 1 = 5 pessoas. 3º) Consumo diário de água quente (mistura a 42,70C): Cd = 5 pessoas x 60 L/dia = 300 litros. 4º) Volume de água quente a 70 0C: Utilizando a equação (4.1) 70 . vq + 20 . vf = 42,7 . 300 Mas: [188] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 300 = vq + vf → vf = 300 - vq Substituindo na equação anterior tem-se: 70. vq + 20 . (300 – vq) = 42,7 . 300 Isolando vq resulta: Vq ≅ 136 litros de água quente a 70 0C. Seleção: a) Alternativa 1: Não considerando a vazão de recuperação, escolheria do Quadro 4.6 o modelo KG com capacidade de deposito de 130 litros. Nesta alternativa os usuários teriam, após a água do aquecedor ter atingido a temperatura de 700C, praticamente todo o volume diário de água quente necessário. b) Alternativa 2: Considerando a vazão de recuperação, escolheria do Quando 4.7 o modelo STO-75, com capacidade de deposito de 75 litros. Esta alternativa tem o inconveniente de que os usuários teriam disponíveis os 136 litros de água quente a 70 0C, somente após, decorridos aproximadamente 117 minutos do início do aquecimento, (65 minutos para aquecer o deposito de 75 litros de água + 52 minutos para a produção do volume complementar de 61 litros, uma vez que a vazão de recuperação é de 71 L/h ). 5º) Quantidade de calor diária necessária para elevar a temperatura da água de 20 0C para 70 0C: G = 136 . 1,0 . (70 – 20) = 6800 kcal. (Equação 4.7) 7º) Quantidade de calor bruta para um rendimento de 85%: == 85,0 6800 bG 8.000 kcal 8º) O poder calorífico do GLP vale 11.000 kcal/kg = 000.11 000.8 0,73 kg 4.10.2 – Seleção do aquecedor de passagem ou instantâneo a gás A seleção do aquecedor de passagem é feita a partir dos conhecimentos da vazão, exigida pela peça a ser utilizada, e da elevação da temperatura que se deseja para a água que escoa pelo aquecedor. As vazões das peças de utilização são fornecidas no Quadro 4.16. É importante observar que os valores e os pesos que constam nesse quadro referem- se à água à temperatura de uso (da mistura). Os Quadros 4.9, 4.10, e 4.11 apresentam as informações técnicas de aquecedores de passagem ou instantâneo fornecidos por alguns fabricantes. Exemplo prático 4.6 Determine a vazão que escoa por um aquecedor de passagem a gás para aquecer a água para um chuveiro com e sem misturador. A temperatura inicial da água será de 18 0C. Instalações Hidráulico-Sanitárias [189] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Solução: 10) Sem misturador. A temperatura da água deverá ser elevada de 18 0C para aproximadamente 380C, ou seja uma elevação ∆t = 20 0C. Portanto a vazão que passa pelo aquecedor será igual àquela exigida pelo chuveiro que é de 0,20 L/s (ou 12 L/min), consulte Quadro 4.16. Do Quadro 4.9, o aquecedor KO 6005 atende esta situação, e do Quadro 4.10, o aquecedor WB 275 pode também ser utilizado. 20) Com misturador. Neste caso a temperatura da água deverá ser elevada de 18 0C para 700C, ou seja uma elevação ∆t = 52 0C. A vazão que passa pelo aquecedor será calculada da seguinte maneira: 70.vq + 18.vf = 38.vm Dividindo os dois membros da equação pelo tempo (t), fica: t V t V t V mfq .38.18.70 =+ mfq QQQ .38.18.70 =+ Mas: Qm = Qq + Qf ou Qf = Qm - Qq Portanto: ( ) mQmq QQQQ .38.18.70 =−+ Ou: mq QQ .385,0= Para vazão da mistura igual a 0,20 L/s: == 20,0.38,0qQ 0,076 L/s a 70 0C. Para a escolha do aquecedor, buscar-se-á um aquecedor que produzirá 0,076 L/s (4,6 L/min.) a 70 0C. Por exemplo: Do Quadro 4.10, para ∆t = 500C, selecionaria o WB275. [190] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.9 - Dados técnicos do aquecedor de passagem ou instantâneo a gás Komeco. (Fonte: Cátalogo Komeco) Modelo Tipo de Gás Consumo de gás máximo Pressão do gás (mmca)Vazão de água (L/min.) Pressão de água ideal (mca) ∆t = 20C0 ∆t = 25C0 ∆t = 30C0 KO 5505 GLP 0,8 kg/h 280 4,0 a 8,0 3,2 a 6,4 2,7 a 5,3 >5,0 GN 0,9 m3/h 200 3,5 a 7,0 2,8 a 5,6 2,3 a 4,7 >5,0 KO 6005 GLP 1,5 kg/h 280 4,5 a 15,0 3,6 a 12,0 3,0 a 10,0 >5,0 GN 1,6 m3/h 200 3,3 a 11,0 2,6 a 8,8 3,0 a 7,3 >5,0 KO 1200 GLP 1,8 kg/h 280 5,4 a 18,0 4,3 a 14,4 3,6 a 12,0 >5,0 GN 1,8 m3/h 200 3,9 a 13,0 3,1 a 10,4 2,6 a 8,7 >5,0 KO 1800 GLP 2,2 kg/h 280 6,6 a 22,0 5,3 a 17,6 4,4 a 14,7 >5,0 GN 2,8 m3/h 200 5,1 a 17,0 4,1 a 13,6 3,4 a 11,3 >5,0 KO 1500FB GLP 1,9 kg/h 280 9,0 a 18,0 7,2 a 14,4 6,0 a 12,0 >5,0 GN 2,1 m3/h 200 7,5 a 15,0 6,0 a 12,0 5,0 a 10,0 >5,0 Instalações Hidráulico-Sanitárias [191] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.10 - Dados técnicos do aquecedor de passagem ou instantâneo a gás Bosch. (Fonte: Cátalogo Bosch) Modelo (η%) Tipo de Gás Consumo Máximo de gás Pressão do gás (mmca) Vazão de água (L/min.) Pressão de água ideal (mca) ∆t = 20C0 ∆t = 25C0 ∆t = 40C0 ∆t = 50C0 WB 150 (83%) GLP 1,0 kg/h 280 7,5 6,0 3,7 3,0 5 GN 1,4 m3/h 190 7,5 6,0 3,7 3,0 5 WB 200 (85%) GLP 1,3 kg/h 280 10,0 8,0 5,0 4,0 5 GN 1,7 m3/h 190 10,0 8,0 5,0 4,0 5 WB 275 (88%) GLP 1,7 kg/h 280 13,6 11,0 6,8 5,5 6 GN 2,3 m3/h 190 13,6 11,0 6,8 5,5 6 WB 350 (88%) GLP 2,2 kg/h 280 17,6 14,0 8,8 7,00 8 GN 2,9 m3/h 190 17,6 14,0 8,8 7,00 8 WRB 275 (88%) GLP 1,7 kg/h 280 5,0 a 13,6 4,0 a 11,0 2,5 a 6,8 2,0 a 5,5 6 GN 2,3 m3/h 190 5,0 a 13,6 4,0 a 11,0 2,5 a 6,8 2,0 a 5,5 6 WRB 350 (88%) GLP 2,2 kg/h 280 5,0 a 17,6 4,0 a 14,0 2,5 a 8,8 2,0 a 7,0 10 GN 2,9 m3/h 190 5,0 a 17,6 4,0 a 14,0 2,5 a 8,8 2,0 a 7,0 10 WRB.RG-440/ WRG-440 (88%) GLP 2,8 kg/h 280 5,0 a 22,0 4,0 a 17,6 2,5 a 11,1 2,0 a 8,8 13 / 17 GN 3,7 m3/h 190 5,0 a 22,0 4,0 a 17,6 2,5 a 11,1 2,0 a 8,8 13 / 17 WR 300 KME (88%) GLP 1,9 kg/h 280 5,0 a 15,0 4,0 a 12,0 3,0 a 7,5 2,0 a 6,0 6 GN 2,5 m3/h 190 5,0 a 15,0 4,0 a 12,0 3,0 a 7,5 2,0 a 6,0 6 WR 500 KME (88%) GLP 3,0 kg/h 280 5,0 a 23,0 4,0 a 18,4 3,0 a 11,5 2,0 a 9,2 13 GN 3,9 m3/h 190 5,0 a 23,0 4,0 a 18,4 3,0 a 11,5 2,0 a 9,2 13 WR 325 AME (88%) GLP 1,9 kg/h 280 5,0 a 16,2 4,0 a 13,0 2,5 a 8,1 2,0 a 6,5 10 GN 2,6 m3/h 190 5,0 a 16,2 4,0 a 13,0 2,5 a 8,1 2,0 a 6,5 10 [192] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.11 – Dados técnicos dos aquecedores instantâneos Junkers. (Fonte: Catálogo Junkers) Características Modelo W 125 Modelo W 200 GE P/ gás engarrafado (GLP P/ gás de rua P/ gás engarrafado (GLP) Capacidade útil nominal 125 kcal/min 125 kcal/min 200 kcal/min Capacidade nominal 150 kcal/min 150 kcal/min 245 kcal/min Vazão nominal de água: - Com sobre aquecimento de 15 0C 8,3 L/min 8,3 L/min 13,3 L/min - Com sobre aquecimento de 20 0C 6,25 L/min 6,25 L/min 10,0 L/min - Com sobre aquecimento de 25 0C 5,0 L/min 5,0 L/min 8,0 L/min Pressão nominal da água para obter a vazão de 5 L/min 6,0 mca 6,0 mca 6,0 mca Pressão mínima de água para abrir completamente a válvula de gás 1,2 mca 1,2 mca 1,5 mca Vazão de água com pressão mínima para abrir completamente a válvula de gás 2,0 ± 0,28 L/min 2,0 ± 0,28 L/min 3,5 ± 0,21 L/min Pressão dinâmica do gás na entrada do aquecedor 280 ± 10 mmca 70 mmca 280 ± 10 mmca Consumo de gás 0,8 kgf/h (gás butano, propano, 11 200 kcal/kgf (38 ± 2) L/min (gás e potência calorífica de 3900 kcal/m3 1,3 kgf/h 4.11 – Produção de água quente nas instalações centrais Nos itens acima foram apresentadas as maneiras de produção de água quente em instalações individuais utilizando-se como fonte de calor a eletricidade e o gás. A seguir serão apresentadas as maneiras mais usuais de se produzir água quente em sistemas centrais coletivos. 4.11.1 – Aquecimento direto da água com gás de rua ou gás engarrafado Existem aquecedores para instalação central privada (casas e apartamentos isoladamente) e centrais coletivas. O dimensionamento dos aquecedores a gás para instalações centrais (privada ou coletiva) segue praticamente o mesmo procedimento de dimensionamento dos aquecedores elétricos de acumulação (boilers) visto no item 4.8.3, alterando somente o catálogo de escolha do equipamento, ou seja: 1º) Do Quadro 4.1 obtém-se o consumo de água por pessoa; Instalações Hidráulico-Sanitárias [193] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 2º) Do Quadro 4.2 determina-se a quantidade de pessoas; 3º) Calcula-se o consumo diário de água quente multiplicando o consumo por pessoa pelo número de habitantes; 4º) Utilizando a Equação (4.4) calcula-se o volume de água quente a 70 0C; 5º) A partir do volume calculado, de água quente a 70 0C, faz-se a seleção do aquecedor consultando os catálogos de fabricantes de aquecedores. 4.11.2 – Aquecimento direto da água com óleo Os aquecedores desse tipo possuem uma câmara de aquecimento onde a chama de um queimador de óleo pulverizado aquece o ar insuflado por um soprador. O ar aquecido passa por uma serpentina imersa na água do storage, a qual se pretende aquecer. No Quadro 4.12 tem-se os dados do aquecedor a óleo Bahama. O procedimento para a seleção do aquecedor de água quente a óleo é semelhante ao apresentado no item anterior. Quadro 4.12 – Aquecedor de água quente a óleo Bahama Modelo Capacidade nominal Kcal/h Água (em vazão contínua) L/h com elevação de temperatura t Consumo de óleo kgf/h t = 10 0C t = 25 0C t = 50 0C t = 70 0C Bahama-6 60.000 5.300 2.100 1.050 730 6 Bahama-10 100.000 8.800 3.500 1.700 1.200 10 Bahama-16 160.000 14.100 5.600 2.750 1.950 16 Bahama-25 250.000 22.000 8.800 4.300 3.050 25 Bahama-40 400.000 35.200 14.100 6.900 4.850 40 4.11.3 – Aquecimento da água utilizando vapor de água produzido na caldeira a óleo Neste caso a água é aquecida por transferência de calor da serpentina do storage que é alimentada por vapor de água produzido na caldeira. O vapor de água, gerado na caldeira, circula pela serpentina, transfere o calor à água fria, se condensa, e retorna à caldeira. (ver Figuras 4.7 a 4.10). A escolha da caldeira para o caso de um prédio de apartamentos é feita utilizando o seguinte procedimento: 1º) Do Quadro 4.1 obtém-se o consumo de água por pessoa; 2º) Do Quadro 4.2 determina-se a quantidade de pessoas; 3º) Calcula-se o consumo diário de água quente multiplicando o consumo por pessoa pelo número de habitantes; 4º) Determina-se a capacidade do reservatório de água quente, (storage), considerando: • Que a elevação da temperatura (∆t) da água no storage deve ser de 50 0C (por exemplo: de 20 0C a 70 0C); [194] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado • Que a relação entre o volume teórico (Vt) do reservatório de água quente, (storage), e o consumo total diário (Ctd) pode ser obtida pelas relações apresentadas no Quadro 4.13. • Que o volume real (Vr) do storage é obtido multiplicando o volume teórico (Vt) pelo fator 1,33. Vr = 1,33.Vt (4.10) 5º) Com o consumo total diário de água quente (Ctd) e a relação (Vt / Ctd) tirar do Quadro 4.14 a capacidade da caldeira a óleo e a quantidade de água aquecida de um diferencial (∆t = 50 0C). Consultando-se os catálogos dos fabricantes de caldeiras, seleciona-se o tipo comercial de capacidade igual ou imediatamente superior ao valor encontrado, caso a caldeira se destine unicamente ao aquecimento da água. Quadro 4.13 – Relação entre o volume teórico do storage e o consumo total diário. Tipo de prédio (Vt / Ctd) Residências grandes 1/3 Apartamentos para 5 pessoas 1/5 Apartamentos muito grandes 1/7 Exemplo prático 4.7 Para um edifício residencial de 48 apartamentos de 5 pessoas cada, pede-se: a) Calcular a capacidade da caldeira; b) A quantidadede água aquecida para um diferencial de temperatura de 50 0C; c) Consumo de óleo por hora para um rendimento da caldeira de 85%. Solução: 1º) Do Quadro 4.1 tira-se o consumo diário de 60 L/pessoa; 20) Quantidade de pessoas: 48 x 5 = 240 pessoas; 30) Consumo diário: Ctd = 240 x 60 = 14.400 Litros; 40) Volume teórico: Vt/Ctd = 1/5 (apartamento para 5 pessoas). Vt = 14.400 / 5 = 2.880 Litros (= volume teórico do storage); 50) Volume real do storage: Vr = 1,33 x 2880 = 3.830,4 Lirtros; 60) Com Ctd = 14.400 Litros/dia e Vt/Ctd = 1/5 tira-se, por interpolação linear, do Quadro 4.14: Capacidade da caldeira = 67.120 kcal/hora. Quantidade de água aquecida, com ∆t = 500C = 1342,4 Litros/hora. Instalações Hidráulico-Sanitárias [195] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.14 – Capacidade das caldeiras a óleo e quantidade de água aquecida. (Fonte: Creder, 2003) Consumo diário em (litros) Vt/Ctd = 1/3 Vt/Ctd = 1/5 Vt/Ctd = 1/7 Cap. da caldeira (kcal/hora) (x 1000) Vazão, água aquecida (∆t = 500C) (L/h) Cap. da caldeira (kcal/hora) (x 1000) Vazão, água aquecida (∆t = 500C) (L/h) Cap. da caldeira (kcal/hora) (x 1000) Vazão, água aquecida (∆t = 500C) (L/h) 340 1,0 20 500 1,5 30 600 1,75 36 700 2,0 40 800 2,4 48 900 2,7 54 1.000 3,0 60 1.500 4,5 90 2.000 6,0 120 2.500 7,4 150 3.000 9,0 180 14,2 280 3.500 10,0 200 16,5 320 4.000 18,0 380 5.000 28,0 480 6.000 28,0 580 7.000 33,0 660 8.000 37,0 740 9.000 43,0 840 10.000 46,0 920 54,0 1.050 15.000 70,0 1.400 80,0 1.600 20.000 96,0 1.880 112,0 2.200 30.000 165,0 3.400 40.000 220,0 4.400 [196] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.12 – Capacidade do storage e da potência calorífica da caldeira Para o cálculo da capacidade e da potência calorífica da caldeira, devem-se considerar as seguintes informações: a) O volume do storage deve ser suficiente para que durante o período de consumo máximo não venha a faltar água quente; b) No storage a temperatura da água deve atingir valores da ordem de 70 0C ou maiores dependendo da finalidade; c) Pela manhã, antes de começar a utilização de água quente, para chegar em temperaturas desta ordem de grandeza são necessárias pelo menos 2 horas de aquecimento. 4.12.1 – Para prédios de apartamentos Para o caso de prédios de apartamentos, além das informações acima apresentadas deve-se atender o que segue: 1º) O volume do storage deve ser suficiente para a utilização de todos os aparelhos instalados, como se funcionassem apenas uma vez cada; 3º) Calcula-se o consumo diário de água quente (pode-se admitir que cada pessoa consuma 60 litros de água quente por dia); 3º) A potência da caldeira deverá ser suficiente para aquecer a água de 150C até 700C; 4º) A água quente a 700C misturada com água fria resultará os 400C adequados para o conforto humano; 5º) Utilizando a Equação (4.4) calcular o volume necessário de água quente a 700C; 6º) Utilizando a Equação (4.7) calcular a quantidade de calorias necessárias para elevar a temperatura de 150C a 700C; 7º) Para 2 horas de funcionamento a potência calorífica em kcal/hora da caldeira será o valor de calorias em (kcal) encontrado no item anterior dividido por 2 horas. Segundo Macintyre, 3a Ed., à potencia encontrada deve-se adicionar 15% para compensar as perdas de calor ao longo das tubulações; 8º) Consultando os catálogos dos fabricantes escolhe-se a caldeira adequada. No Quadro 4.15 apresentam-se dados de caldeiras (geradoras de água quente) a gás, lenha, carvão vegetal e óleo diesel, fabricadas pela Morganti S.A – Indústria e Comércio. 4.12.2 – Para hotéis e hospitais Para hotéis e hospitais podem-se utilizar os mesmos procedimentos apresentados para prédios de apartamentos, item (4.12.1). Não é preciso considerar água quente gasta na cozinha e na lavanderia, pois os serviços nessas dependências não ocorrem simultaneamente com a máxima utilização pelos hóspedes; e muitas vezes, usa-se uma Instalações Hidráulico-Sanitárias [197] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado caldeira ou aquecedor independente para cozinha e lavanderia pois a temperatura de utilização da água para essas serventias é mais elevada, Macintyre, 3a. Edição. Exemplo prático 4.8 Determine a potência de uma caldeira em (kcal/h) para produzir água quente para um prédio de apartamentos contendo 24 apartamentos com 3 quartos sociais e um quarto de empregada. Considere a eficiência da caldeira de 85% e 15% de perdas no sistema de canalização. Solução: 1º) Número de pessoas por apartamento: P = 2. NDS + 1. NDE = 2 x 3 + 1 x 1 = 7 pessoas/apartamento; 2º) Total de pessoas no edifício: 24 x 7 = 168 pessoas; 3º) Consumo diário: Cd = 60 x 168 = 10.080 L/dia 4º) Volume de água quente a 70 0C: Vq = 0,504 . Vm = 0,504 . 10.080 ≅ 5.080 L/dia 5º) Quantidade de calorias necessária para aquecer a água de 15 0C a 70 0C: G = 5.080. 1,0. (70 – 15) = 279.400 kcal 6º) Potencia bruta para 2 horas: 2.85,0 400.279.15,0 2.85,0 400.279 +=bP ≅ 189.000 kca/h [198] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.15 – Geradora de água quente de passagem [Fonte: Catálogo Morganti] Tipo ET Potencia Efetiva kcal/h Pot. Nominal ou Bruta Kcal/h Potencia Elétrica kW Vazão L/h ∆t=500C (*) Consumo de combustível Cilin. GLP 45 kg GLP Kg/h GN m3/h Gás nafta m3/h Lenha m3/h Carvão Vegetal Kg/h Óleo Diesel L/h 20 20.000 23.529 21 400 2,14 2,48 5,60 0,016 3,55 2,75 3+3 30 30.000 35.294 30 600 3,21 3,72 8,40 0,024 5,33 4,13 4+4 40 40.000 47.058 48 800 4,28 4,95 11,20 0,033 7,11 5,50 5+5 50 50.000 58.823 60 1.000 5,35 6,19 14,01 0,044 8,88 6,87 6+6 60 60.000 70.588 75 1.200 6,42 7,43 16,81 0,048 10,66 8,25 7+7 80 80.000 94.117 90 1.600 8,56 9,91 22,81 0,066 14,22 11,00 9+9 100 100.000 117.647 120 2.000 10,70 12,38 28,01 0,081 17,77 13,75 11+11 150 150.000 176.470 - 3.000 16,04 18,58 42,02 0,122 26,66 20,64 17+17 200 200.000 235.294 - 4.000 21,39 24,77 56,02 0,162 35,55 27,52 22+22 300 300.000 352.941 - 6.000 32,09 37,15 84,03 0,243 53,33 41,27 33+33 (*) vazões em função das condições da combustão (**) uso alternado dos combustíveis Instalações Hidráulico-Sanitárias [199] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.13 – Aquecimento de água com energia solar As instalações de aquecimento solar podem ser classificadas em: • Simples; • Mista sem retorno; • Mista com retono. 4.13.1 – Instalações simples As instalações simples de aquecimento de água com energia solar, Figura 4.12, constam essencialmente das seguintes partes: • Um coletor solar que absorve a energia radiante dos raios solares aquecendo-se e transferindo o calor para a água contida em um conjunto de tubos que constituem uma espécie de serpentina; • Um reservatório de acumulação da água quente, storage; • Tubos e acessórios. Figura 4.12 – Esquema geral de um sistema solar . [200] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.13.2 – Mista sem retorno Para melhorar as condições de temperatura da água em períodos longos sem insolação podem-se introduzir resistências elétricas no reservatório de água quente (storage), conforme mostra o esquema da Figura 4.13. Figura 4.13 – Instalação mista constituída de aquecedor solar e aquecedor elétrico sem retorno. 4.13.3 – Mista com retorno Este tipo de instalação, Figura 4.14, é constituído das seguintes partes: • (1) - Coletor solar; • (2) - Storage; • (3) - Reservatório de água fria do prédio; • (4) - Bomba de circulação de água quente, sistema descendente; • (5) - Bomba eventualmente empregadana circulação da água entre o coletor solar (1) e o storage (2); • (6) – Válvula de segurança; • (7) – Aquecedor auxiliar a eletricidade ou a gás. Instalações Hidráulico-Sanitárias [201] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.14 – Mista com retorno. O aquecedor auxiliar, que é também um storage, funcionará eventualmente numa situação de ocorrência de vários dias sem adequada insolação e deverá aquecer a água, que ficará acumulada em capacidade suficiente para o atendimento nesses períodos. 4.13.4 – Dimensionamento do coletor solar Dado prático: 1 m2 de coletor para 50 a 65 litros de água quente necessários. Fórmula utilizada: η.I GS D= (4.11) Na qual: GD = quantidade de calor necessária em kcal/dia; [202] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado η = rendimento do aproveitamento da energia por painel, para fins práticos pode assumir o valor de 50%; I = intensidade de radiação solar, em kWh/m2.dia ou kcal.h/m2; S = área do aquecedor solar, em m2). Na região centro-sul do Brasil o tempo de insolação é de 6,5 a 7,0 horas diárias. Para 7 horas resulta: I = 4 200 kcal/m2.dia Exemplo prático 4.9 Determine a área do coletor solar necessário para aquecer água para uma residência uni familiar de 7 pessoas. Considere aquecimento de 15 0C a 70 0C. Solução: 1º) Do Quadro 4.1, o consumo de água quente misturada por pessoa, para residências, é de 45 L/dia. Para 7 pessoas resulta: 45 x 7 = 315 L/dia. 2º) Quantidade de água a 70 0C: V = 0,504 . 315 ≅ 159 L/dia 3º) Quantidade de calor necessária: G = GD = 159 . 1,0 (70 – 15) = 8.745 kcal/dia 4º) Área do coletor solar: 5,0.200.4 745.8 =S ≅ 4,2 m2 Na prática utilizam-se coletores em células de 2 m2. Portanto, serão necessárias entorno de 2 células de 2 m2. 4.14 – Dimensionamento da tubulação de água quente sem circulação A NBR 7198/93, estabelece que, salvo casos especiais, deve-se admitir, para a determinação das vazões de projeto das tubulações, o funcionamento não simultâneo de todos os pontos de utilização instalados, a jusante do trecho considerado. Portanto, no dimensionamento das colunas e ramais utilizam-se os mesmos métodos empregados para o caso de instalação predial de água fria baseados no consumo máximo provável, ou seja empregando a equação: PQe Σ= .30,0 (4.12) Na qual: Qe = vazão estimada de dimensionamento em (L/s); ΣP = soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas pelo trecho considerado obtido do Quadro 4.16. Instalações Hidráulico-Sanitárias [203] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Para os sub- ramais utilizam-se, no dimensionamento, as vazões das peças de utilização fornecidas pelo Quadro 4.16. 4.14.1 – Vazão das peças de utilização A NBR 7198/1993 estabelece que as vazões de água quente nos pontos de utilização devem ser estabelecidas a partir das características do aparelho sanitário e das necessidades do usuário deste aparelho. Para as principais peças de utilização de prédios residenciais as vazões e os respectivos pesos são dados no Quadro 4.16. Quadro 4.16 – Vazão das peças de utilização. Peças de utilização Vazão (L/s) Peso Banheira 0,30 1,0 Bidê 0,10 0,1 Chuveiro 0,20 0,5 Lavatório 0,20 0,5 Pia de cozinha 0,25 0,7 Pia de despejo 0,30 1,0 Lavadora de roupa 0,30 1,0 4.14.2 – Pressão estática máxima Segundo a NBR 7198/93 a pressão estática máxima nos pontos de utilização não deve ser superior a 400 Kpa (40 mca). No caso da necessidade de válvula redutora de pressão, devem ser instaladas sempre duas unidades em paralelo, servindo uma de reserva da outra, sendo proibida a instalação de desvio (by-pass) referente às válvulas redutoras de pressão que alimentam aquecedores, NBR 7198/93. 4.14.3 – Pressão dinâmica mínima As pressões dinâmicas nas tubulações não devem ser inferior a 5 kPa (0,5 mca), NBR 7198/93. 4.14.4 – Velocidade da água A velocidade da água nas tubulações não deve ser superior a 3 m/s, NBR 7198/93. Nos locais, onde o nível de ruído possa perturbar o repouso ou o desenvolvimento das atividades normais, a velocidade da água deve ser limitada a valores compatíveis com o isolamento acústico, NBR 7198/93. [204] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado A partir da velocidade máxima permitida (de 3 m/s), utilizando-se as Equações (4.12) e (4.13), foram determinadas as somatórias dos pesos e vazões máximas permitidas em tubulações de cobre, Quadro 4.17. 4 ..0,3 2 max iDQ π = (4.13) Quadro 4.17 – Vazões e somatórias dos pesos máximas permitidas em tubos de cobre – classe E DR (pol.) DN (mm) DI (mm) Qmax (L/s) (ΣP)max 1/2 15 14,0 0,46 2,4 3/4 22 20,8 1,02 11,5 1 28 26,8 1,69 31,8 1.1/4 35 33,6 2,66 78,6 1.1/2 42 40,4 3,85 164,3 2 54 52,2 6,42 458,0 2.1/2 66 64,3 9,74 1054,4 3 79 77,0 13,97 2168,4 4 104 102,4 24,71 6782,3 DR = diâmetro de referência DN = diâmetro nominal DI = diâmetro interno 4.14.5 – Tubulações Com referência às tubulações dos sistemas prediais de água quente, a NBR 7198/93 estabelece: • Considerar a necessidade do isolamento térmico e acústico; • Considerar os efeitos de dilatação e contração da tubulação; • O cálculo das perdas de cargas nas tubulações deve ser feito mediante o emprego das fórmulas pertinentes; • As tubulações não devem ser solidárias aos elementos estruturais, devendo ser alojadas em passagens projetadas para este fim; • Devem ser previstos registros de fechamento no início de cada coluna de distribuição e em cada ramal, no trecho compreendido entre a respectiva derivação e o primeiro sub-ramal; • As tubulações de água fria, que alimentam misturadores, não podem estar conectadas a barrilete, colunas de distribuição e ramais que alimentam válvulas de descarga; Instalações Hidráulico-Sanitárias [205] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado • Deve ser permitida tubulação única desde que não alimente válvulas de descarga, para alimentação de aquecedores e pontos de água fria, contanto que seja impossibilitado o retorno de água quente para a tubulação de água fria; • A tubulação de retorno da água quente deve ser instalada com declive e provida, se necessário, de dispositivo de recirculação; • Na conexão de ramais de retorno, cada ramal deve ser provido de válvula de retenção protegida de registro ou de dispositivo que possibilite o controle de vazão; • A instalação de misturadores é obrigatória se houver possibilidade da temperatura da água fornecida, ao ponto de utilização para uso humano, ultrapassar 40 0C; • Na instalação de misturadores, deve ser evitada a possibilidade de inversão de água quente no sistema frio, ou vice-versa, em situações normais de utilização. Nos sistemas prediais de água quente é usual o emprego de tubos e conexões de cobre e de CPVC (cloreto de polivinil pós – clorado). Nos Quadros 4.18 e 4.19 são apresentados os diâmetros dos tubos de cobre – classe E e de CPVC, respectivamente. 4.14.6 – Diâmetros mínimos dos sub-ramais Os diâmetros nominais (DN) mínimos dos sub – ramais, e dos respectivos engates e tubos de ligação, devem ser escolhidos em função dos valores das velocidades e vazões consideradas, e do tipo de material especificado, verificando-se as pressões dinâmicas mínimas necessárias para o funcionamento dos respectivos aparelhos sanitários, NBR 7198/93. Assim, os sub – ramais não devem ter diâmetros inferiores aos indicados no Quadro 4.20. Quadro 4.18 – Tubos de cobre – classe E. DR (pol.) DN (mm) DE (mm) DI (mm) e (mm) 1/2 15 15,0 14,0 0,5 3/4 22 22,0 20,8 0,6 1 28 28,0 26,8 0,6 1.1/4 35 35,0 33,6 0,7 1.1/2 42 42,0 40,4 0,8 2 54 54,0 52,2 0,9 2.1/2 66 66,7 64,3 1,2 3 79 79,4 77,0 1,2 4 104104,8 102,4 1,2 DR = diâmetro de referência DN = diâmetro nominal DE = diâmetro externo DI = diâmetro interno E = espessura da parede [206] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.19 – Tubos de CPVC. DR (pol.) DE (mm) DI (mm) e (mm) 1/2 15 9,8 1,6 3/4 22 18,0 2,0 1 28 23,0 2,5 DR = diâmetro de referência DN = diâmetro nominal DE = diâmetro externo DI = diâmetro interno E = espessura da parede Quadro 4.20 – Diâmetros mínimos dos sub-ramais. Peças de utilização Vazão (L/s) (DR)mínimo (pol.) Banheira 0,30 1/2 Bidê 0,10 1/2 Chuveiro 0,20 1/2 Lavatório 0,20 1/2 Pia de cozinha 0,25 1/2 Pia de despejo 0,30 3/4 Lavadora de roupa 0,30 3/4 4.14.7 – Perdas de carga O cálculo das perdas de carga é feito do mesmo modo que o indicado no Capítulo 3 para instalação de água fria. 4.14.7.1 – Perdas de carga distribuídas Para as perdas distribuídas utilizam-se as seguintes equações: A) - Equação universal para condutos circulares: (4.14) E a perda de carga unitária: gD QLfh i d .. ...8 52 2 π =∆ Instalações Hidráulico-Sanitárias [207] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado (4.15) Nas quais: ∆hd = perda de carga ao longo do comprimento (L) do tubo em (mca); L = comprimento do tubo em (m); Q = vazão em (m3/s); f = fator de atrito ou coeficiente de perda de carga; Di= diâmetro interno da tubulação em (m); J = perda de carga unitária em (mca/m). O fator de atrito (f) pode ser calculado utilizando a equação de Swamee (1993), para todos os regimes de escoamento (laminar, turbulento hidraulicamente liso, transição, e turbulento hidraulicamente rugoso): (4.16) Na qual: e = rugosidade absoluta da tubulação; Di= diâmetro interno da tubulação em; Re = número de Reynolds, dado por: υπ .. .4Re iD Q = (4.17) Na qual: Q = vazão; Di = diâmetro interno da tubulação; ν = viscosidade cinemática da água à temperatura de utilização. Valores apresentados no Quadro 3.9 – Capítulo 3, em função da temperatura. B) - Equação de Fair-Whipple-Hsiao para tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre): gD QfJ i .. ..8 52 2 π = 125,0166 9,0 8 Re 2500 Re 74,5 .7,3 ln.5,9 Re 64 − ++ = − iD ef [208] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 75,4 75,1 5.1069,8 iD QxJ = (4.18) Na qual: J = perda de carga unitária, em metros coluna de água por metro (mca/m); Q = vazão em (L/s); Di = diâmetro interno do tubo em (mm). Como as pressões requeridas nos pontos de utilização são expressas em kPa (quilopascal), então é usual transformar a perda de carga unitária, expressa em (mca), para (kPa), utilizando a relação: 1 mca = 10 kPa (4.19) 4.14.7.2 – Perdas de carga singulares ou localizadas A perda de carga nas conexões que ligam os tubos, formando as tubulações, deve ser expressa em termos de comprimento equivalentes desses tubos. Recomendam-se os Quadros 3.11 e 3.13 do Capítulo 3. 4.14.8 – Planilha de cálculo Para o dimensionamento das instalações prediais de água quente pode-se usar a mesma rotina para dimensionamento das tubulações de água fria (Uso da planilha eletrônica) apresentada no Quadro 3.1 – Capítulo3. Exemplo prático 4.10 O barrilete/coluna, trecho (AB), do sistema predial água fria/quente, mostrado na Figura 4.15, deverá alimentar 10 aquecedores de passagens a gás sobrepostos, (um em cada pavimento). Cada aquecedor deverá gerar água quente para um chuveiro, um lavatório, e um bidê. Os trechos da canalização para o transporte de água fria serão de PVC e os trechos da canalização para o transporte de água quente serão de cobre classe E. Dimensione o barrilete/coluna, (água fria), e os ramais e sub-ramais, (água quente). Considere a água fria a 20 0C; a água quente a 70 0C, e a água da mistura a 38 0C. Solução: 1º) Dimensionamento do aquecedor de passagem ou instantâneo a gás a) Cálculo da vazão de água da mistura a 38 0C: sLQQ pm /31,01,1.30,0 === Instalações Hidráulico-Sanitárias [209] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.15 – Sistema de água fria/quente. [210] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado b) Cálculo da vazão de água quente a 70 0C: Vm . tm = Vq . tq + Vf . tf Dividindo os dois membros da equação pelo tempo (t) fica: f f q q m m t t V t t V t t V ... += Ou: Qm . tm = Qq . tq + Qf . tf Mas: Qf = Qm - Qq Substituindo na equação anterior fica: Qm . tm = Qq . tq + (Qm - Qq) . tf Considerando: tm = 38 0C; tf = 20 0C; tq = 70 0C, tem-se: Qm . 38 = Qq . 70 + (Qm - Qq) . 20 Ou: Qq = 0,36. Qm Qq = 0,36. 0,31 = 0,112 L/s ou Qq ≅ 6,7 L/min. Portanto, o aquecedor de passagem deverá aquecer 6,7 L/min a 70 0C, (∆t = 50 0C). Seleção do aquecedor: Do Quadro 4.10, o aquecedor Bosch WB 350 fornece 7,0 L/min para uma pressão dinâmica mínima de 8,0 mca. Análise e discussão: A pressão dinâmica de água mínima, fornecida pelos fabricantes, pode ser considerada a perda de carga no aquecedor. Observa-se, no esquema apresentado na Figura 4.15, que a pressão estática no chuveiro do 100 Andar, em relação ao nível de água mínima do reservatório, vale 4,20 mca. Para uma pressão mínima no chuveiro de 1,0 mca, o sistema tem um déficit de energia, expressa em metros coluna de água, igual a (8,0 + 1,0 + Σ∆hA-Ch – 4,20) m.c.a, na qual a Σ∆hA-Ch é a somatória das perdas de carga distribuídas e localizadas ao longo da canalização, desde o ponto A até o chuveiro Ch. Para suprir este déficit de energia é necessário instalar um pressurizador a montante do aquecedor, conforme esquema mostrado na Figura 4.16. 2º) Dimensionamento do pressurizador Para o dimensionamento do pressurizador é necessário calcular as perdas de carga, desde o ponto A até o chuveiro Ch. Para isto, o projetista deve considerar as seguintes alternativas: a) Calcular as perdas de carga considerando os diâmetros mínimos da canalização, tal que, a velocidade média de escoamento não ultrapasse os 3,0 m/s; b) Calcular as perdas considerando diâmetros da canalização superiores aos mínimos referidos na alternativa anterior. A alternativa, a), resultará em uma canalização de menor custo, no entanto, um pressurizador de maior potência, o que elevará o seu custo inicial de aquisição e de custeio com energia elétrica ao longo dos anos. Instalações Hidráulico-Sanitárias [211] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado A alternativa, b), resultará em uma canalização de maior custo, porém, um pressurizador de menor potência, o que diminuirá o seu custo inicial de aquisição e de custeio com energia elétrica ao longo dos anos. Figura 4.16 – Posição do pressurizador. A pergunta que vem à mente é: Quais os diâmetros a serem considerados no caso da alternativa, b), já que existem vários diâmetros superiores aos mínimos estabelecidos com a velocidade limite de 3,0 m/s?. Uma das soluções é dimensionar a canalização sem a presença do aquecedor, usando a mesma rotina para dimensionamento das tubulações de água fria (Uso da planilha eletrônica) apresentada no Quadro 3.1 – Capítulo3. Finalizado os cálculos, sem a presença do aquecedor, dimensiona-se o pressurizador para atender as exigências do aquecedor em termos de pressão, considerando eventual energia residual fornecida pelo sistema, expressa em coluna de água. Na seqüência é ilustrado tal procedimento. 3º) Dimensionamento das canalizações do barrilete, da coluna, e do banheiro do 10º Andar Considerando a pressão estática ou dinâmica efetivas, o ponto desfavorável é o do chuveiro localizado no último pavimento (10º andar). Portanto,deve-se iniciar o dimensionamento tal que se tenha nesse ponto uma pressão dinâmica efetiva (pressão disponível) igual ou superior a 1,0 mca. a) Vazões de dimensionamento: No esquema da Figura 4.15, o trecho (A-B) alimenta dez chuveiros, dez lavatórios, e dez bidês, resultando: (ΣPe=10x1,1=11,0). O trecho (B-1) alimenta um chuveiro, um lavatório, e um bidê: (ΣPe=1,1). O trecho (1-Ch), é um sub-ramal e alimenta somente o [212] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado chuveiro: (Qp=0,20 L/s). O trecho (1-3) alimenta o lavatório e o bidê: (ΣPe= 0,6). O trecho (3- Lv) é um sub-ramal e alimenta o lavatório: (Qp = 0,20 L/s). O trecho (3-Bi), é um sub-ramal, e alimenta somente o bidê, (Qp = 0,10 L/s). O trecho (B-C) alimenta nove banheiros: (ΣPe=9x1,1=9,9). O trecho (C-D) alimenta oito banheiros: (ΣPe=8x1,1=8,8). O trecho (D-E) alimenta sete banheiros: (ΣPe=7x1,1=7,7). O trecho (E-F) alimenta seis banheiros: (ΣPe=6x1,1=6,6). O trecho (F-G) alimenta cinco banheiros: (ΣPe=5x1,1=5,5). O trecho (G-H) alimenta quatro banheiros: (ΣPe=4x1,1=4,4). O trecho (H-I) alimenta três banheiros: (ΣPe=3x1,1=3,3). O trecho (I-J) alimenta dois banheiros: (ΣPe=2x1,1=2,2). O trecho (J-L) alimenta um banheiro: (ΣPe=1x1,1=1,1). b) Comprimentos equivalentes: Para o levantamento dos comprimentos equivalentes às perdas de carga localizadas de cada trecho utiliza-se o mesmo procedimento apresentado no Capítulo 3, Figura 3.21. Trecho (A-B): Singularidades (peças) Le (m) – (PVC) 3/4” (21,6 mm) 1” (27,8mm) 1.1/2” (44,0 mm) Uma entrada de borda 1,0 1,2 2,3 Três joelhos de 900 3,6 4,5 9,6 Dois Tês 900 saída de lado 4,8 6,2 14,6 Um registro de gaveta aberto 0,2 0,3 0,7 ∑Le = 9,6 12,2 27,2 Trecho (B-1): Singularidades (peças) Le (m) – (Cobre E) 1/2” (14,0 mm) 3/4” (20,8 mm) Um Tê de 900 saída de lado 2,3 2,4 Dois registros de gaveta 0,2 0,4 Cinco joelhos de 900 5,5 6,0 ∑Le = 8,0 8,8 Trecho (1-Ch): Singularidades (peças) Le (m) – (Cobre E) 1/2” (14,0 mm) 3/4” (20,8 mm) Dois Tês de 900 saída de lado 4,6 4,8 Um registro de pressão 11,1 11,4 Um joelho de 900 1,1 1,2 ∑Le = 16,8 17,4 Instalações Hidráulico-Sanitárias [213] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho (1-3): Singularidades (peças) Le (m) – (Cobre E) 1/2” (14,0 mm) 3/4” (20,8 mm) Um Tê passagem direta 0,7 0,8 Um joelho de 900 1,1 1,2 ∑Le = 1,8 2,0 Trecho (3-Lv): Singularidades (peças) Le (m) – (Cobre E) 1/2” (14,0 mm) 3/4” (20,8 mm) Um Tê passagem direta 0,7 0,8 Um Tê de 900 saída de lado 2,3 2,4 Um registro de pressão 11,1 11,4 Um joelho de 900 1,1 1,2 ∑Le = 15,2 15,8 Trecho (3-Bi): Singularidades (peças) Le (m) – (Cobre E) 1/2” (14,0 mm) 3/4” (20,8 mm) Dois Tês de 900 saída de lado 4,6 4,8 Um registro de pressão 11,1 11,4 Dois joelhos de 900 2,2 2,4 ∑Le = 17,9 18,6 Trechos (B-C); (C-D); (D-E); (E-F); (F-G); (G-H); (H-I); (I-J); (J-L): Para cada um destes trechos, considerar-se-á apenas o comprimento equivalente de um Tê passagem direta referente ao respectivo diâmetro. No Quadro 4.21A é apresentado o dimensionamento do barrilete, de parte da coluna e dos ramais e sub-ramais do banheiro do 10º andar. Foi seguida a mesma rotina para dimensionamento das tubulações apresentada no Quadro 3.1 – Capítulo3. 4º) Dimensionamento do pressurizador do 100 Andar O aquecedor selecionado fornece 7,0 L/min de água quente a 70 0C, para uma pressão dinâmica mínima igual a 8,0 mca, (= ∆haquecedor). Do Quadro 4.21A, obtém-se: ∆hA-B = 0,54 mca; ∆hB-1 = 1,07 mca; ∆h1-Ch = 0,54 mca; Assim, o pressurizador deve fornecer uma altura manométrica igual a: Hm = 8,0 + 1,0 + 0,54 + 1,07 + 0,54 – 4,20 = 6,95 mca e uma vazão de 7,0 L/min. Portanto, o ponto de funcionamento do pressurizador será: Hm ≅ 7,0 mca; Q = 7,0 L/min. [214] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 5º) Dimensionamento das canalizações do trecho BC da coluna, e do banheiro do 9º Andar Seguindo procedimento semelhante ao dimensionamento anterior do 10º Andar, obtém o Quadro 4.21B. 6º) Dimensionamento do pressurizador do 90 Andar O aquecedor selecionado fornece 7,0 L/min de água quente a 70 0C, para uma pressão dinâmica mínima igual a 8,0 mca, (= ∆haquecedor). Do Quadro 4.21A, obtém-se: ∆hA-B = 0,54 mca; Do Quadro 4.21B, obtém-se: ∆hB-C = 0,40 mca; ∆hC-1 = 1,07 mca; ∆h1-Ch = 0,54 mca Assim, o pressurizador deve fornecer uma altura manométrica igual a: Hm = 8,0 + 1,0 + 0,54 + 0,40 + 1,07 + 0,54 – (4,20+2,80) = 4,55 mca e uma vazão de 7,0 L/min. Portanto, o ponto de funcionamento do pressurizador será: Hm ≅ 4,6 mca; Q = 7,0 L/min. 7º) Dimensionamento do pressurizador do 80 Andar O aquecedor selecionado fornece 7,0 L/min de água quente a 70 0C, para uma pressão dinâmica mínima igual a 8,0 mca, (= ∆haquecedor). Do Quadro 4.21A, obtém-se: ∆hA-B = 0,54 mca; a; Do Quadro 4.21B, obtém-se: ∆hB-C = 0,40 mca; Do Quadro 4.21C, obtém-se: ∆hC-D = 0,36 mca; ∆hD-1 = 1,07 mca; ∆h1-Ch = 0,54 mca Assim, o pressurizador deve fornecer uma altura manométrica igual a: Hm = 8,0 + 1,0 + 0,54 +0,40 + 0,36 + 1,07 + 0,54 – (4,20+5,60) = 2,11 mca e uma vazão de 7,0 L/min. Portanto, o ponto de funcionamento do pressurizador será: Hm ≅ 2,1 mca; Q = 7,0 L/min. É importante lembrar que, no procedimento adotado, a pressão no chuveiro, sem a presença do aquecedor, e sem a necessidade do pressurizador, deve ser maior que 9,0 mca, ou seja 8,0 mca para vencer as perdas no aquecedor quando presente, e 1,0 mca como pressão dinâmica mínima exigida pelos chuveiros. Verifica-se, portanto, no Quadro 4.21D, que a partir do 70 Andar não há necessidade de pressurizador, já que a pressão dinâmica disponível no chuveiro desse andar é 9,36 mca. Ao considerar o aquecedor, e sua perda de carga, resulta ainda a pressão mínima no chuveiro de 1,36 mca. A partir do 6º andar, já foi possível reduzir o diâmetro de alguns trechos, e ainda manter a pressão no chuveiro superior a 9,0 mca sem a necessidade do pressurizador. . Instalações Hidráulico-Sanitárias [215] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.21A – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 10º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. A-B 11,00 0,99 0,00099 20,5 21,6 4,95 13,05 9,60 22,65 0,39495 8,95 0,00 -4,00 não A-B 11,00 0,99 0,00099 20,5 27,8 4,95 13,05 12,20 25,25 0,11912 3,01 0,00 1,94 não A-B 11,00 0,99 0,00099 20,5 44,0 4,95 13,05 27,20 40,25 0,01345 0,54 0,00 4,41 sim B-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 14,0 0,15 8,25 8,00 16,25 0,41314 6,71 4,41 -2,15 não B-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 4,41 3,48 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 3,48 -0,82 não 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 20,8 -0,90 1,40 17,40 18,80 0,02851 0,54 3,48 2,05 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 20,8 0,60 1,60 2,00 3,60 0,03707 0,13 3,48 3,95 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 3,95 0,78 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17.9 19,50 0,05558 1,08 3,95 3,07 sim Quadro 4.21B – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 9º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. B-C 9,90 0,94 0,00094 20,0 27,8 2,80 2,80 0,90 3,70 0,10863 0,40 4,41 6,81 sim C-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 6,81 5,88 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 20,8 -0,90 1,40 17,40 18,80 0,02851 0,54 5,88 4,45 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,803,40 0,24308 0,83 5,88 5,66 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 5,66 2,48 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,90 19,50 0,05558 1,08 5,66 4,78 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. [216] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.21C – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 8º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. C-D 8,80 0,89 0,00089 19,4 27,8 2,80 2,80 0,90 3,70 0,09799 0,36 6,81 9,24 sim D-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 9,24 8,32 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 20,8 -0,90 1,40 17,40 18,80 0,02851 0,54 8,32 6,88 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 8,32 8,09 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 8,09 4,92 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 8,09 7,21 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Quadro 4.21D – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 7º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. D-E 7,70 0,83 0,00083 18,8 27,8 2,80 2,80 0,90 3,70 0,08719 0,32 9,24 11,72 sim E-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 11,72 10,80 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 20,8 -0,90 1,40 17,40 18,80 0,02851 0,54 10,80 9,36 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 10,80 10,57 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 10,57 7,40 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 10,57 9,69 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Instalações Hidráulico-Sanitárias [217] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.21E – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 6º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. E-F 6,60 0,77 0,00077 18,1 21,6 2,80 2,80 0,80 3,60 0,25260 0,91 11,72 13,61 sim F-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 13,61 12,69 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 20,8 -0,90 1,40 17,40 18,80 0,02851 0,54 12,69 11,25 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 12,69 12,46 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 12,46 9,29 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 12,46 11,58 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Quadro 4.21F – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 5º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. F-G 5,50 0,70 0,00070 17,3 21,6 2,80 2,80 0,80 3,60 0,21535 0,78 13,61 15,64 sim G-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 15,64 14,71 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 14,71 10,41 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 14,71 14,49 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 14,49 11,31 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 14,49 13,61 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. [218] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.21G – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 4º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. G-H 4,40 0,63 0,00063 16,3 17,0 2,80 2,80 0,70 3,50 0,55255 1,93 15,64 16,50 sim H-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 16,50 15,58 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 15,58 11,28 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 15,58 15,35 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 15,35 12,18 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 15,35 14,47 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Quadro 4.21H – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 3º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. H-I 3,30 0,54 0,00054 15,2 17,0 2,80 2,80 0,70 3,50 0,42959 1,50 16,50 17,80 sim I-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 17,80 16,88 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 16,88 12,57 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 16,88 16,65 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 16,65 13,48 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 16,65 15,77 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Instalações Hidráulico-Sanitárias [219] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 4.21I – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 2º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. I-J 2,20 0,44 0,00044 13,7 17,0 2,80 2,80 0,70 3,50 0,30128 1,05 17,80 19,54 sim J-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 19,54 18,62 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 18,62 14,32 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 18,62 18,39 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 18,39 15,22 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 18,39 17,51 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. Quadro 4.21J – Dimensionamento do barrilete, parte da coluna, e banheiro do 1º Andar. Tre- cho Pesos/ Vazões Q (L/s) Q (m3/s) Di-ca (mm) Di-co (mm) Desnível Z (m) Lr (m) Le (m) Lv (m) J (m/m) ∆H (mca) Pmont (mca) Pjus (mca) Obs. J-L 1,10 0,31 0,00031 11,6 17,0 2,80 2,80 0,70 3,50 0,16427 0,57 19,54 21,77 sim L-1 1,10 0,31 0,00031 11,6 20,8 0,15 8,25 8,80 17,05 0,06301 1,07 21,77 20,85 sim 1-Ch 0,20 0,20 0,000209,2 14,0 -0,90 1,40 16,80 18,20 0,18695 3,40 20,85 16,54 sim 1-3 0,60 0,23 0,00023 9,9 14,0 0,60 1,60 1,80 3,40 0,24308 0,83 20,85 20,62 sim 3-Lv 0,20 0,20 0,00020 9,2 14,0 -0,20 0,70 15,20 15,90 0,18695 2,97 20,62 17,45 sim 3-Bi 0,10 0,10 0,00010 6,5 14,0 0,20 1,60 17,9 19,50 0,05558 1,08 20,62 19,64 sim Observação: O termo sim, apresentado na última coluna, indica que o diâmetro comercial definido atende as exigências hidráulicas, e portanto esse será o diâmetro do trecho considerado. [220] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.15 – Dimensionamento das tubulações de água quente com circulação Quando se tem uma instalação com circulação é necessário verificar se a água quente realiza a circulação, caso contrário haverá fornecimento de água com uma temperatura insuficiente em certos trechos da rede. Para a verificação, considera-se o circuito fechado formado pelos ramos ascendente e descendente e admite-se que toda a vazão circula por eles quando todos os aparelhos estão com as torneiras fechadas. Para que se estabeleça a corrente de circulação, com uma velocidade de escoamento adequada da ordem de 1,5 m/s, (Macintyre, 3a. Edição; e Creder, 2003), é necessário que haja diferença de temperatura suficiente entre os ramos ascendentes e descendentes. No caso de não alcançar esta velocidade será necessário que uma bomba forneça à água a energia para vencer as perdas de carga na tubulação. No dimensionamento das tubulações de água quente usam-se os mesmos procedimentos empregados para a água fria, ou seja: 1º) Desenhar as colunas que partem do barrilete de água quente. 2º) Relacionar as peças servidas pela coluna por pavimento. 3º) Determinar os pesos por pavimento e o peso total, bem como os consumos em (L/s). 4º) Determinar a altura representativa da diferença de densidade ou energia ascensional devido à diferença de densidade dada pela equação: Hd = Hbs.(dr55 o C – dr70 o C) (4.20) Na qual: Hd = altura devido à diferença de densidades da água no barrilete e no storage; Hbs = distância vertical entre o centro do barrilete e o centro do storage; dr55 o C = densidade relativa da água no barrilete a 55 0C; dr70 o C = densidade relativa da água no storage a 70 0C. 5º) Com a vazão estimada máxima de dimensionamento, calculada com a Equação (4.12), e a velocidade de 1,5 m/s determinar o diâmetro (D): max.9213,0 QD = a Na qual: D = diâmetro em (m); Qmax = vazão estimada máxima em (m3/s). 6º) Com a vazão Qmax e o D, utilizando uma das Equações, (4.15) ou (4.18) determine a perda de carga unitária (J). 7º) Determinar as perdas de cargas totais (∆hT) nos seguintes trechos: Instalações Hidráulico-Sanitárias [221] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado • Coluna de alimentação de água fria do storage (trecho: reservatório de água fria ao storage) • Trecho ascendente que alimenta o barrilete de água quente (trecho: storage ao barrilete de água quente). 8º) Calcular a pressão disponível, no ponto de união, (Tê), entre o trecho ascendente e o barrilete, dada pela seguinte equação: Tdrb d hHHP ∆−+= γ (4.22) Na qual: Pd/γ = pressão disponível no barrilete; Hrb = distância vertical entre o nível da água no reservatório de água fria e o centro do barrilete; Hd = altura devido à diferença de densidades da água no barrilete e no storage; ∆hT = perda de carga total da tubulação desde o reservatório de água fria até o barrilete. A pressão disponível (Pd/γ) deverá ser suficiente para equilibrar a altura de água representativa das perdas de carga ao longo da tubulação, num movimento ascendente da água e no retorno, para que o escoamento se faça sem bombeamento. 9º) Calcular a perda de carga total num anel de circulação, (∆hTC). Para formar o anel, considere o trecho ascendente e um trecho descendente. A parcela da perda de carga total, do trecho ascendente, será calculada com a vazão estimada para este trecho (Qmax) e o diâmetro (D). A parcela da perda de carga total, referente ao trecho descendente, será calculada com a vazão estimada para este trecho (Qp), e um diâmetro (Dd) calculado considerando a velocidade de 1,5 m/s, utilizando a seguinte equação: pd QD .9213,0= (4.23) Na qual: Dd = diâmetro do trecho descendente em (m); Qp = vazão estimada em (m3/s); 10º). Se (∆hTC) for maior que a pressão disponível no barrilete (Pd/γ) então será necessário instalar uma bomba circuladora de água quente dimensionada da seguinte maneira: b d TC b PhQ P η γ γ .75 .. .max −∆ = (4.24) [222] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Na qual: γ = peso específico da água quente em (kgf/m3); Qmax = vazão estimada máxima em (m3/s); ∆hTC = perda de carga total no anel em (mca); (Pd/γ) = pressão disponível no barrilete em (mca). 11º) Verificar, se a pressão disponível, do ponto de utilização mais desfavorável do último pavimento, é atendido com a mínima pressão estabelecida pela NBR 7198/93. Quadro 4.22 – Peso específico da água para diversas temperaturas. Temperatura (0C) γ (kgf/m3) Temperatura (0C) γ (kgf/m3) 4 1000 45 990 10 1000 50 988 15 999 55 986 20 998 60 983 25 997 70 978 30 996 80 972 35 994 90 965 40 992 100 958 Exemplo prático 4.11 Um edifício com 12 pavimentos, com instalação central de água quente, é constituído de duas colunas de descidas e uma coluna que conduz a água ao barrilete na cobertura, conforme Figuras 4.17a, e 4.17b. Em cada pavimento há dois apartamentos, e cada apartamento possui os seguintes pontos de água quente: 2 chuveiros, 2 lavatórios, e 1 pia de cozinha. Com os dados apresentados nas figuras dimensionar o sistema de distribuição de água quente com circulação. Solução: 1º) Informações técnicas Trecho RS (água fria) – Canalização será de aço galvanizado. Trechos água quente e retorno – Canalização será de cobre/classe E. 2º) Vazões de projeto e diâmetros de cada trecho 12 pavimentos com 2 apartamentos por pavimento; Pesos: Cada apartamento: 2 chuveiros: 2 x 0,5 = 1,0 2 lavatórios: 2 x 0,5 = 1,0 1 pia/cozinha: 1 x 0,7 = 0,7 ΣP = 2,7 por apartamento Para cada pavimento: 2 x 2,7 = ΣP =5,4. Para todos os pavimentos: ΣP = 12 x 5,4 = 64,8. Instalações Hidráulico-Sanitárias [223] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.17a – Sistema de água quente com circulação. [224] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.17b – Banheiro desfavorável. Trecho [R-S]: 8,64.30,0=pQ = 2,41 L/s (água fria). Para a velocidade máxima de 1,5 m/s tem-se: 3 . 10.41,2.9213,0 −=calcD = 0,045m. Adota-se como diâmetro comercial de aço galvanizado (2”) ou diâmetro interno igual a 50 mm. Trecho [S1-T2]: 8,64.30,0=pQ = 2,41 L/s (água quente). ). Para a velocidade máxima de 1,5 m/s tem-se: 3 . 10.41,2.9213,0 −=calcD = 0,045m, Adota-se como diâmetro comercial de cobre classe E de (2”) ou diâmetro interno igual a 52,2 mm. Trechos [T2-(1)-T1] e [T2-(2)-T1]: 4,32.30,0=pQ = 1,71 L/s (água quente). ). Para a velocidade máxima de 1,5 m/s tem-se: 3 . 10.71,1.9213,0 −=calcD = 0,038m. Adota-se como diâmetro comercial de cobre classe E de (1.1/2”), ou diâmetro interno igual a 40,4mm. Instalações Hidráulico-Sanitárias [225] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Trecho [T1-S2]: 8,64.30,0=pQ = 2,41 L/s (água quente). Para a velocidade máxima de 1,5 m/s tem-se: 3 . 10.41,2.9213,0 −=calcD = 0,045m, Adota-se como diâmetro comercial de cobre classe E de (2”) ou diâmetro interno igual a 52,2 mm. 3º) Perdas de carga de cada trecho Trecho R-S: Q = 2,41 L/s; Ф=2”, (Di = 50,0 mm); aço galvanizado. 88,4 88,1 5 0,50 41,2.10.2,20=j = 0,054 m/m Peças Comprimentos equivalentese virtual em (m) 1 entrada de borda 1,5 4 cotovelos 900 (RC) 4 x 1,7=6,8 1 Te saída de lado 3,5 2 registros de gaveta 2 x 0,4=0,8 1 válvula de retenção pesada 6,4 1 saída de canalização 1,5 ΣLe = 20,5 ΣLr = 52,1 Lv= 72,6 ∆h = 72,6 x 0,054 = 3,92 mca Trecho [S1-T2]: Q = 2,41 L/s; Ф=2”, (Di = 52,2 mm); cobre classe E. 75,4 75,1 5 2,52 41,2.10.69,8=j = 0,02809 m/m Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 entrada de borda 2,8 2 joelhos 900 2 x 3,4=6,80 ΣLe = 9,6 ΣLr = 52,0 Lv= 61,6 ∆h = 61,6 x 0,02809 = 1,73 mca Trechos [T2-(1)-T1]: Q = 1,71 L/s; Ф=1.1/2”, (Di = 40,4 mm); cobre classe E. 75,4 75,1 5 4,40 71,1.10.69,8=j = 0,052 m/m [226] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te saída de lado 7,3 2 joelhos 900 2 x 3,2 = 6,4 1 registro de gaveta 0,7 12 Tes passagem direta 12 x 2,2 = 26,4 ΣLe = 40,8 ΣLr = 56,0 Lv= 96,8 ∆h = 96,8 x 0,052 = 5,03 mca Trechos [T2-(2)-T1]: Q = 1,71 L/s; Ф=1.1/2”, (Di = 40,4 mm); cobre classe E. 75,4 75,1 5 4,40 71,1.10.69,8=j = 0,052 m/m Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te saída de lado 7,3 1 joelhos 900 3,2 1 registro de gaveta 0,7 12 Tes passagem direta 12 x 2,2 = 26,4 ΣLe = 37,6 ΣLr = 46,0 Lv= 83,6 ∆h = 83,6 x 0,052 = 4,35 mca Trecho [T1-S2]: Q = 2,41 L/s; Ф=2” (Di = 52,2 mm); cobre classe E. 75,4 75,1 5 2,52 41,2.10.69,8=j = 0,02809 m/m Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te saída de lado 7,6 1 Te passagem direta 2,3 1 saída de canalização 3,3 ΣLe = 13,2 ΣLr = 3,0 Lv= 16,2 ∆h = 16,2 x 0,02809 = 0,46 mca 4º) Energia ascensional devido à diferença de densidade )( 00 7055 CCbsd drdrHH −= Instalações Hidráulico-Sanitárias [227] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Hd = 42 (0,986 – 0,978) = 0,34 mca 5º) Perdas de carga nos anéis Anel [S1-T2-(1)-T1-S2] = 1,73 + 5,03 + 0,46 = 7,22 mca (desfavorável) Anel [S1-T2-(2)-T1-S2] = 1,73 + 4,35+ 0,46 = 6,54 mca 6º) Pressão dinâmica efetiva no ponto T2 )73,192,3(34,00,22 +−+= γ TP (utilizando a Equação 4.22) mcaPT 31,32 −= γ Conclusão: verifica-se que a pressão no ponto (T2) é menor que a perda de carga no anel desfavorável, portanto será necessário utilizar bombeamento. 7º) Pressão mínima necessária no ponto (T2) para que se tenha, no chuveiro hidraulicamente desfavorável, um valor de pressão dinâmica mínima de 1,0 mca. Trecho [T2 – T*]: Q = 1,71 L/s; Ф=1.1/2”, (Di = 40,4 mm); cobre classe E. 75,4 75,1 5 4,40 71,1.10.69,8=j = 0,052 m/m Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te saída de lado 7,3 1 joelhos 900 3,2 1 registro de gaveta 0,7 ΣLe = 11,2 ΣLr = 6,6 Lv= 17,8 ∆h = 17,8 x 0,052 = 0,93 mca Trecho [T*-a]: Chuveiro (peso=0,5) Lavatório (peso=0,5) Pia cozinha (peso=0,7) 7,1.30,0=pQ = 0,39 L/s, segundo norma tem-se: Фmin.=1/2”, (Di = 14 mm); cobre classeE. 75,4 75,1 5 14 39,0.10.69,8=j =0,60 m/m. [228] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te saída de lado 2,3 1 registro de gaveta 0,1 ΣLe = 2,4 ΣLr = 0,7 Lv= 3,1 ∆h = 3,1 x 0,60 = 1,86 mca Trecho [a-ch]: Chuveiro (vazão de projeto = 0,20 L/s); segundo norma tem-se: Фmin=1/2”, (Di = 14 mm), cobre classe E. 75,4 75,1 5 14 20,0.10.69,8=j =0,19 m/m. Peças Comprimentos equivalentes e virtual em (m) 1 Te passagem direta 0,7 1 registro de pressão 11,1 1 Te saída de lado 2,3 1 joelho 900 1,1 ΣLe = 15,2 ΣLr = 1,35 Lv= 16,55 ∆h = 16,55 x 0,19 = 3,15 mca Pressão no ponto (T2): 35,1)15,386,193,0(0,12 −+++= γ TP = 5,59 mca 8º) Dimensionamento da bomba pressurizadora Deve-se calcular a altura manométrica da bomba pressurizadora das seguintes maneiras: a) Para atender o anel desfavorável: Hm(1)= 7,22 – (-3,31) = 10,53 mca. b) Para atender a pressão dinâmica mínima no ponto (T2), exigida para se ter no chuveiro desfavorável a pressão dinâmica mínima de 1,0 mca. Hm(2)= 5,59 – (-3,31) = 8,9 mca. Adota-se o maior entre os dois valores obtidos, portanto tem-se: Hm = 10,53 mca; Q = 2,41 L/s. Considerando uma bomba com um rendimento de 60% obtém-se: 6,0..75 53,10..41,2 x xPb = = 0,56 CV. A potencia do motor elétrico será: Instalações Hidráulico-Sanitárias [229] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Pm = (0,56).(0,986).(1,50) = 0,83 HP ( Motor comercial de 1,0 HP). 9º) Balanceamento hidráulico dos anéis Como as perdas de cargas nos anéis são diferentes, é importante que se faça o balanceamento dos anéis para que sejam equivalentes, ou seja, para a mesma vazão escoada a perda de carga seja a mesma em ambos os anéis, ou seja: ∆h[T2-T1]anel (1) = ∆h[T2-T1]anel (2) = 5,03 mca Para isto, o anel (2) será constituído de dois trechos, conforme Figura 4.17c. Um trecho [L1=(T2-X)] de 1.1/2” (Di=40,4mm) e um trecho [L2=(X-T1)] de 1.1/4” (Di=33,6mm). Figura 4.17c – Balanceamento hidráulico dos anéis. Assim, tem-se: L1 + L2 = 46,0 m J1.Lv1 + j2.Lv2 = 5,03 mca 75,4 75,1 5 4,40 71,1.10.69,8=j = 0,052 m/m 75,4 75,1 5 6,33 71,1.10.69,8=j = 0,125 m/m Comprimentos equivalentes: Trecho [T2-X]: 1 Te saída de lado de (1.1/2”) = 7,3m 1 joelho de 900........................= 3,2m 1 registro de gaveta.................= 0,7m ΣLe ..........................................=11,2m Comprimentos equivalentes: Trecho [X-T1]: 1 redução de (1.1/2”) para (1.1/4”) = 0,12m ΣLe .................................................= 0,12m 0,052.(11,2+L1) + 0,125.(0,12+L2) = 5,03 L1 + L2 = 46 Ou 0,052.(11,2+L1) + 0,125.[(0,12+(46-L1)] = 5,03 Resulta: L1 = 18,0 m; L2 = 28,0 m Conclusão: Para que os anéis fiquem hidraulicamente balanceados, o anel (T2-(2)-T1) deve ser constituído por dois trechos, conforme Figura 4.17c: o trecho (T2-X) deve ser de (1.1/2”) [230] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado com 18,0 m de comprimento, e o trecho (X-T1) deve ser de (1.1/4”) com um comprimento de 28,0 m. 4.16 – Isolamento das tubulações A fim de não dissipar o calor antes da água atingir os sub-ramais, as tubulações dos sistemas prediais de água quente devem ser isolados com material isolante térmico. Podem- se empregar os seguintes materiais: • Mica expandida; • Silicato de magnésio hidratado; • Silicato de cálcio hidratado com fibras de amianto; • Lã de rocha ou lã mineral; • Sílica em fios; • Canaleta de cortiça prensada. A espessura das calhas isolantes é geralmente de 25,4 mm para tubos de até 3 polegadas, e de 38,1 mm para tubos de 4, 6, e 8 polegadas. 4.17 – Dilatação dos encanamentos A dilatação linear do cobre recozido é de 0,017mm/m.0C. Assim, uma tubulação, com 30 m de comprimento, submetido a uma temperatura de 70 0C, sofrerá uma dilatação de 35,7 mm. Portanto, deve-se considerar a dilatação das tubulações sob o efeito do calor e permitir que a dilatação se dê livremente evitando-se que venha sofrer rompimentos. Para atender ao efeito da dilatação nas tubulações pode-se usar um dos seguintes recursos, Macintyre, 3a. Edição: • Usar um traçado não retilíneo para a tubulação como os mostrados na Figura 4.18; • Usar juntas especiais, tais como: juntas de expansão, juntas deslizantes, juntas sanfonadas. A Figura 4.19 mostra um exemplar de junta de expansão. Instalações Hidráulico-Sanitárias [231] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.18 – Traçados para atender o efeito da dilatação. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) Figura 4.19 – Junta de expansão. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) [232] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado 4.18 – Problemaspráticos propostos 4.1 – Desejamos aquecer 100 litros de água de 24 0C para 40 0C em 2 horas. Para um rendimento da transferência de calor da resistência à água de 95%, qual é a potência elétrica exigida?. R: 980 wats. 4.2 – Qual será a temperatura da água e a potência consumida após quatro horas ao passar uma corrente de 6 ampères num fio de cobre cuja resistência é de 15 ohms num recipiente com 150 litros de água a 20 0C.?. R: t=32,4 0C; P=542,5 watts. 4.3 - Calcule a capacidade de um aquecedor elétrico para atender a um apartamento com dois quartos. Determine também o consumo de energia elétrica. Considere a temperatura da água fria a 15 0C, da água quente a 70 0C, a o rendimento do aquecedor 90%. R.: 100 litros; 8,6 kWh. 4.4 – Determine o consumo de gás natural para um banho que se consome 30 litros de água na temperatura de 38 0C. Considere a água fria a 15 0C, o poder calorífico do gás 4000 kcal/m3, e rendimento de 70%. R.: 0,3 m3. 4.5 – Para um edifício residencial de 30 apartamentos muito grandes de 7 pessoa cada, pede-se: a) Calcular a capacidade da caldeira; (R.:67 520 kcal/h, interpolação linear). b) A quantidade da água aquecida para um diferencial de temperatura de 500C; (R.:1336 L/h, interpolação linear). c) Consumo de óleo por hora para um rendimento da caldeira de 84%. (R.:8,04 Kg/h). 4.6 – Determine a potência da caldeira em (kcal/hora) para aquecer água de 15 0C a 70 0C para um prédio de apartamentos contendo 60 apartamentos com 3 quartos sociais e 1 quarto de empregada cada um. Considere ainda que cada apartamento terá pelo menos uma banheira de imersão de 100 litros. Não é necessário considerar os outros aparelhos (pia de cozinha, etc.), pois as suas utilizações ocorrem em horas do dia diversas das do consumo nos banheiros, portanto o consumo diário por pessoa será de 40 litros de água misturada. R.:363409 kcal/h. 4.7 – Determine a área do coletor solar necessária para aquecer água para uma residência unifamiliar de 5 pessoas. Suponha que a água entre na temperatura de 200C e saia do coletor na temperatura de 700C. R.: 3 m2. 4.19 – Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 7198. Rio de Janeiro. Setembro de 1993. BOSCH. Aquecedores de água a gás Bosch. Catálogo 2006. www.bosch.com.br. CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas Prediais. 3. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 2003. HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA (2006). Caddproj Hidráulica. São Paulo. Software para Instalações Hidráulicas. Instalações Hidráulico-Sanitárias [233] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado KENT. Nova linha de aquecedores. Catálogo 2006. KOMECO. Aquecedores de água a gás. Catálogo (2006). www.komeco.com.br. MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 3.Ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora. MORGANTI. Sistema de Aquecimento. Catálogo 2006. ILHA, Marina S.. Sistemas Prediais de Água Fria. EC. 712: Instalações Prediais, Hidráulicas e Sanitárias. FEC/UNICAMP. P.GR – 712-200, s/d. SWAMEE, P.K. “Design of a submarine pipeline” – J. Transp Eng. ASCE, 119 (1), 159 – 170, 1993. THERMERÔ – MORGANTI. Sistemas de aquecimento. Catálogo 2006. [234] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado ANEXO Esquemas de montagem de aquecedor de acumulação Instalações Hidráulico-Sanitárias [235] Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.A1 – Esquema de montagem de aquecedor de acumulação. [Fonte HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA (2006)] [236] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Água Quente [SPAQ] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 4.A2 – Esquema de montagem de aquecedor elétrico de acumulação. [Fonte HIGHLIGHT COMPUTAÇÃO GRÁFICA (2006)] Instalações Hidráulico-Sanitárias [237] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 5 SISTEMA PREDIAL DE ÁGUAS PLUVIAIS (SPAP) 5.1 – Introdução A finalidade do Sistema Predial de Águas Pluviais (SPAP) é coletar e conduzir as águas de chuva para locais fora do edifício, tais como logradouros públicos ou outros locais adequados (terrenos, jardins, e reservatórios de acumulação para uso posterior), evitando volumes de água indesejáveis nas áreas descobertas de circulação e de utilização do prédio. Utilizando os seus componentes, os sistemas prediais de águas pluviais têm a função também de proteger as edificações da umidade, principal causadora da redução do estado de conservação das construções. As exigências e critérios, necessários aos projetos das instalações prediais de águas pluviais, são estabelecidas pela NBR 10844/89. 5.2 – Terminologia adotada na NBR 10844/89 Apresenta-se, neste texto, a terminologia adotada na NBR 10844/89. 5.2.1 – Altura pluviométrica Volume de água precipitada por unidade de área horizontal. 5.2.2 – Área de contribuição Soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação. 5.2.3 – Bordo livre Prolongamento vertical da calha cuja função é evitar transbordamento. 5.2.4 – Caixa de areia Caixa utilizada nos condutores horizontais destinados a recolher detritos por deposição. 5.2.5 – Calha Canal que recolhe a água de cobertura, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino. 5.2.6 – Calha de água-furtada Calha instalada na linha de água-furtada da cobertura. [238] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 5.2.7 – Calha de beiral Calha instalada na linha de beiral da cobertura. (Figura 5.1a). 5.2.8 – Calha de platibanda Calha instalada na linha de encontro da cobertura com a platibanda. (Figura 5.1b). Figura 5.1a – Calha de beiral Figura 5.1.b – Calha de platibanda 5.2.9 – Condutor horizontal Canal ou tubulação horizontal destinado a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais. 5.2.10 – Condutor vertical Tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzi-las até a parte inferior do edifício. 5.2.11 – Diâmetro nominal Simples número que serve para classificar em dimensões, os elementos de tubulações (tubos, conexões, condutores, calhas, bocais, etc.), e que corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da tubulação em milímetros. O diâmetro nominal (DN) não deve ser objeto de medição nem ser utilizado para fins de cálculos. 5.2.12 – Duração de precipitação Intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas. 5.2.13 – Funil de saída Saída em forma de funil. 5.2.14 – Intensidade pluviométrica Quociente entre a altura pluviométrica precipitada num intervalo de tempo e este intervalo. Instalações Hidráulico-Sanitárias [239] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 5.2.15 – Perímetro molhado Linha que limita a seção molhada junto às paredes e ao fundo do condutor ou calha. 5.2.16 – Período de retorno Número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez. 5.2.17 – Ralo Caixa dotada de grelha na parte superior, destinada a receber águas pluviais. 5.2.18 – Ralo hemisférico Ralo cuja grelha tem forma hemisférica, (Figura 5.2a). 5.2.19 – Ralo plano Ralo cuja grelha tem forma plana, (Figura 5.2b). Figura 5.2a – Ralo hemisférico Figura 5.2b – Ralo plano 5.2.20 – Saída Orifício na calha, cobertura, terraço e similares, para onde as águas pluviais convergem. 5.2.21 – Seção molhada Área útilde escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha. 5.2.22 – Tempo de concentração Intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha. 5.2.23 – Vazão de projeto Vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas. [240] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 5.3 – Exigências da NBR 10844/89 As águas pluviais não devem ser lançadas em redes de esgoto usadas apenas para águas residuárias (despejos, líquidos domésticos ou industriais). A instalação predial de águas pluviais se destina exclusivamente ao recolhimento e condução das águas pluviais, não se admitindo quaisquer interligações com outras instalações prediais. Quando houver risco de penetração de gases, deve ser previsto dispositivo de proteção contra o acesso destes gases ao interior da instalação. 5.4 – Classificação dos sistemas prediais de águas pluviais Os sistemas prediais de águas pluviais podem ser classificados em: • Totalmente por gravidade; • Misto (gravidade e recalque). 5.4.1 – Totalmente por gravidade Neste caso todos os elementos que constituem o sistema predial de águas pluviais localizam-se acima da galeria do logradouro público ou da sarjeta, e por esta razão, todas as águas coletadas pelo sistema são conduzidas para esses locais por gravidade. A Figura 5.3 ilustra esta situação. 5.4.2 – Misto (gravidade e recalque) Neste caso parte dos elementos que constitui o sistema predial de águas pluviais encontra-se em cotas inferiores à do logradouro público ou da sarjeta. Assim, é necessário que toda a água coletada pelo sistema predial seja armazenada num poço de águas pluviais, e a partir desta, bombeada até uma caixa de passagem, de onde, por gravidade, escoe para a galeria pública. A Figura 5.4 ilustra este caso. 5.5 – Parâmetros hidrológicos A determinação da intensidade pluviométrica (i), para fins de projeto, deve ser feita a partir da fixação de valores adequados para a duração de precipitação e o período de retorno. Tomam-se como base dados pluviométricos locais, (NBR 10844/89). 5.5.1 – Intensidade pluviométrica (i) A intensidade pluviométrica é a velocidade de precipitação medida em geral em (mm/min) ou (mm/h). Instalações Hidráulico-Sanitárias [241] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 5.3 – Coleta e transporte das águas pluviais totalmente por gravidade. Figura 5.4 – Sistema predial de águas pluviais misto (gravidade e recalque). (Fonte: ILHA, M. S. O., 1997) [242] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado t Pi = (5.1) Na qual: i = intensidade pluviométrica; P = altura pluviométrica; t = duração de precipitação (tempo). Para construção até 100 m2 de área de projeção horizontal, salvo casos especiais, pode-se adotar a intensidade pluviométrica i = 150 mm/h, NBR 10844/89. Segundo Macintyre, 3a. Edição, para locais em que os índices pluviométricos são extraordinariamente elevados para chuvas de curta duração, tem-se adotado o valor de intensidade pluviométrica i = 170 mm/h, e onde a extrema segurança é necessária, como no caso dos acessos às estações subterrâneas do metrô, adota-se no cálculo de drenagem o valor de intensidade pluviométrica de 216 mm/h. Para a determinação da máxima intensidade pluviométrica média observada podem- se também utilizar as fórmulas empíricas. A seguir apresentam-se fórmulas empíricas para algumas cidades brasileiras. • Para a cidade de São Paulo, (durações menores ou iguais a 60 minutos): ( ) ( ) 0144,0.86,0 112,0 15 .6,1677 − + = RT R t Ti (5.2) • Outra fórmula para a cidade de São Paulo: ( ) 89,0 181,0 15 .9,1747 + = t Ti R (5.3) A fórmula (5.3) foi obtida por WILKEN, 1978, período de estudos 1934 a 1959. • Para a cidade do Rio de Janeiro - RJ: ( ) 74,0 15,0 20 .1239 + = t Ti R (5.4) A fórmula (5.4) foi obtida pelo Engo. Ulysses Alcântara. Instalações Hidráulico-Sanitárias [243] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado • Para a cidade de Curitiba - PR: ( ) 15,1 127,0 26 .5950 + = t Ti R (5.5) • Para a cidade de São Carlos-SP: ( ) 935,0 236,0 16 .1519 + = t Ti R (5.6) • Para a cidade Porto Alegre - RS: ( ) 72,0 196,0 10 .86,509 + = t T i R (5.7) • Para a cidade Belo Horizonte - MG: ( ) 84,0 100,0 20 .9,1447 + = t Ti R (5.8) • Para a cidade Campinas - SP: ( ) 007,0.9483,0 1359,0 20 .86,2524 − + = RT R t Ti (5.9) • Para a cidade Limeira - SP: ( ) 0056,0.087,1 1726,0 25 .8,4653 RT R t Ti + = para t ≤ 2,0 horas (5.10) Nas fórmulas acima, i é a intensidade em mm/hora, t é a duração da chuva em minutos e o tempo de recorrência TR em anos. O livro “Chuvas Intensas no Brasil”, do Engo. Otto Pfafstetter apresenta dados de chuvas intensas registradas em 98 pontos do Serviço de Meteorologia do Ministério da [244] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Agricultura, situados em localidades distribuídas em todo o território brasileiro. Esses dados são apresentados na NBR 10844/89, e transcritos para este texto, (ver Quadro 5.2). 5.5.2 – Período de retorno (TR) O período de retorno deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, obedecendo ao estabelecido a seguir, (NBR 10844/89): TR = 1 ano, para áreas pavimentadas, onde empoçamentos possam ser tolerados; TR = 5 anos, para coberturas e/ou terraços; TR = 25 anos, para coberturas e áreas onde empoçamentos ou extravasamentos não possam ser tolerados. 5.5.3 – Duração da precipitação (t) Segundo a NBR 10844/89, a duração de precipitação (t) deve ser fixada em 5 minutos. Ainda segundo a NBR 10844/89: se forem conhecidos, com precisão, valores de tempo de concentração e houver dados de intensidade pluviométrica correspondentes, estes podem ser utilizados. Isto é permitido quanto a outros valores de período de retorno para obras especiais. 5.5.4 – Influência do vento na inclinação da chuva A ação dos ventos deve ser levada em conta através da adoção de um ângulo de inclinação da chuva em relação à horizontal igual a arc tg2 θ, para o cálculo da quantidade de chuva a ser interceptada por superfícies inclinadas ou verticais. O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas, Figura 5.5. 5.5.5 – Área de contribuição No cálculo da área de contribuição, devem-se considerar os incrementos devidos à inclinação da cobertura e às paredes que interceptem água de chuva que também deva ser drenada pela cobertura, (NBR 10844/89). A Figura 5.6 mostra as possibilidades para o cálculo da área de contribuição de águas pluviais. 5.6 – Vazão de projeto A vazão de projeto dever ser calculada pela fórmula racional: Instalações Hidráulico-Sanitárias [245] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 60 .AiQ = (5.11) Na qual: Q = vazão de projeto, em (L/min); i = intensidade pluviométrica, em (mm/h); A = área de contribuição, em (m2). Figura 5.5 – Influência do vento na inclinação da chuva (Fonte: ABNT- NBR 10844/89) Exemplo prático 5.1 Para um terraço retangular medindo 8,0 m por 10,0 m, localizada na cidade de Limeira/SP, determine a vazão de projeto resultante de uma chuva com 5 minutos de duração e período de retorno TR = 5 anos. Solução: O método racional, de transformação de chuva em vazão, considera o tempo de concentração igual à duração da chuva. Aplicando a equação da chuva da cidade de Limeira tem-se: [246] Instalações Hidráulico-SanitáriasSistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado ( ) 0056,05.087,1 1726,0 255 5.8,4653 + =i = 147,33 mm/h Aplicando a fórmula racional fica: ( ) 60 100,8.33,147 xQ = ≅ 196,5 L/min 5.7 – Coberturas horizontais de laje Com relação às coberturas horizontais de laje, a NBR 10844/89 estabelece: • As superfícies horizontais de laje devem ter declividade mínima de 0,5%, de modo que garanta o escoamento das águas pluviais, até os pontos de drenagem previstos; • A drenagem deve ser feita por mais de uma saída, exceto nos casos em que não houver risco de obstrução; • Quando necessário, a cobertura deve ser subdividida em áreas menores com caimento de orientações diferentes, para evitar grandes percursos de água; • Os trechos da linha perimetral da cobertura e das eventuais aberturas na cobertura (escada, clarabóias, etc.) que possam receber água, em virtude do caimento, devem ser dotados de platibanda ou calha; • Os ralos hemisféricos devem ser usados onde os ralos planos possam causar obstruções. Exemplo prático 5.2 Determine a área de contribuição, para o cálculo da vazão de projeto, do telhado dado na Figura 5.7. Solução: As áreas (A1) e (A2) formam duas superfícies verticais adjacentes e perpendiculares, (veja Figura 5.6-F) e o telhado é uma superfície inclinada, (veja Figura 5.6- B). Portanto, a área de contribuição a ser considerada no cálculo da vazão de projeto será igual a: bha AA Ac . 22 2 2 2 1 ++ + = Instalações Hidráulico-Sanitárias [247] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 5.6 – Indicações para cálculos da área de contribuição (Fonte: ABNT- NBR 10844/89) [248] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 5.7 5.8 – Calhas 5.8.1 – Exigências da NBR 10844/89 Com relação às calhas, a NBR 10844/89 estabelece: • As calhas de beiral e platibanda devem, sempre que possível, ser fixadas sob a extremidade da cobertura e o mais próximo desta; • A inclinação das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme, com valor mínimo de 0,5%; • As calhas de água-furtada têm inclinação de acordo com o projeto da cobertura; • Quando a saída não estiver colocada em uma das extremidades, a vazão de projeto para o dimensionamento das calhas de beiral ou platibanda deve ser aquela correspondente à maior das áreas de contribuição; • Quando não se pode tolerar nenhum transbordamento ao longo da calha, extravasores podem ser previstos como medida adicional de segurança. Nestes casos, eles devem descarregar em locais adequados; • Em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4 m de uma mudança de direção, a vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes da Tabela 5.1. Tabela 5.1 – Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto. Tipo de curva Curva a menos de 2 m da saída da calha Curva entre 2 a 4 m da saída da calha Canto reto 1,20 1,10 Canto arredondado 1,10 1,05 Instalações Hidráulico-Sanitárias [249] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 5.8.2 – Dimensionamento das calhas Segundo a NBR 10844/89, o dimensionamento das calhas deve ser feito utilizando a fórmula de Manning-Strickler: IR n SQ h ...000.60 3/2= (5.12) Na qual: Q = vazão de projeto, em (L/min); S = seção molhada, em (m2); Rh = raio hidráulico, em (m); I = declividade da calha, em (m/m); n = coeficiente de Manning-Strickler (Tabela 5.2). p SRh = (5.13) Na qual: p = perímetro molhado, em (m). Na Tabela 5.2 são apresentados os coeficientes de rugosidade dos materiais normalmente utilizados na construção de calhas. Tabela 5.2 – Coeficiente de Manning-Strickler (Fonte: NBR 10844/89) Material n Plástico, fibrocimento, aço, metais não ferrosos 0,011 Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012 Cerâmica, concreto não alisado 0,013 Alvenaria de tijolos não revestida 0,015 5.8.2.1 – Calhas de formatos retangular, triangular, trapezoidal, e semicircular Para o dimensionamento das calhas deve-se utilizar o seguinte procedimento: a) Calcular a vazão de projeto utilizando a Equação (5.11); b) Definir os valores do coeficiente (n) de Manning-Stricker, Tabela (5.2); c) Definir a declividade da calha (I) que deve ser maior ou igual a 0,5%; [250] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado d) Para os casos de calhas de formatos triangular e trapezoidal deve-se definir o valor de Z=cotg Φ (Φ = ângulo de inclinação das paredes em relação ao plano horizontal); e) Para os casos de calhas de formatos retangular e trapezoidal definir a relação (λ = b/y), na qual: b = largura do fundo da calha; y = profundidade da lâmina líquida; f) Prever uma revanche de pelo menos 20% na profundidade. A Figura (5.8) fornece as fórmulas para se calcular a seções molhadas (S) e os perímetros molhados (p) para calhas de formatos retangular, triangular, trapezoidal, e semicircular. Seções Seção molhada (S) Perímetro molhado (p) A (b . y) (b + 2y) B (b + Z.y).y ( )1(..2 2Zyb ++ ) C (b + 0,5.Z.y).y )1)1((( 2 +++ Zyb D (Z.y2) )1(..2( 2Zy + E (0,3927.D2) (1,5708.D) Figura 5.8 – Elementos geométricos das seções dos canais retangular, triangular, trapezoidal, e semicircular. 5.8.2.2 – Calha de formato retangular, (Figura 5.8 A) ( ) 8/5 4/18/3 2. .000.60 . λ λ + = I Qny (5.14) Na qual: Instalações Hidráulico-Sanitárias [251] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado y b =λ (5.15) Para a seção retangular de mínimo perímetro molhado obtém-se: 2=λ (5.16) 5.8.2.3 – Calha de formato trapezoidal simétrica, (Figura 5.8 B) ( ) ( ) 8/5 4/1 28/3 1.2. .000.60 . Z Z I Qny + ++ = λ λ (5.17) Na qual: Z= cotg Φ Para a seção de formato trapezoidal simétrica de mínimo perímetro molhado obtém- se: ( )ZZ −+= 21.2λ (5.18) 5.8.2.4 – Calha de formato trapezoidal assimétrica, (Figura 5.8 C) ( ) ( ) 8/5 4/1 28/3 .5,0 11. .000.60 . Z Z I Qny + +++ = λ λ (5.19) Para a seção de formato trapezoidal assimétrico de mínimo perímetro molhado obtém-se: ZZ −++= 211λ (5.20) 5.8.2.5 – Calha de formato triangular simétrica, (Figura 5.8 D) ( ) ( ) 8/5 4/1 28/3 1.2. .000.60 . Z Z I Qny + = (5.21) [252] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado A seção de formato triangular simétrica de mínimo perímetro molhado é aquela cujo ângulo Φ=450, ou seja Z=1. 5.8.2.6 – Calha de formato semicircular, (Figura 5.8 E) 1875,0 375,0).(.0323,0 I QnD = (5.22) Nas Equações (5.14), (5.17), (5.19), (5.21), e (5.22) têm-se: Q = vazão de projeto, em (L/min); I = declividade da calha, em (m/m); n = coeficiente de Manning-Strickler, (Tabela 5.2); y = profundidade da lâmina líquida, em (m); D = diâmetro da calha semicircular, em (m). Exemplo prático 5.3 Dado o telhado (A3), mostrado na Figura 5.9, determine a vazão de projeto na seção de saída (S) e dimensione a calha retangular de plástico, para conduzir a vazão resultante de uma chuva de intensidade igual a 150 mm/h. Figura 5.9 Solução: 1º) Cálculo da área de contribuição: A1 = (7 x 4) + (7 x 0,7)/2 = 30,45 m2 Instalações Hidráulico-Sanitárias [253] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado A2 = (7 x )2 = 14 m2. 0,7. 2 70,000,7 2 00,1445,30 22 ++ + =cA = 68,21 m2 2º) Cálculo da vazão de projeto: 60 21,68150xQP = ≅ 170,5 L/min. 3º) Cálculo das dimensões (b) e (y) da calha: O projetista deve definir qual é o valor desejado para relação entre as dimensões (b) e (y). Para o caso da calha retangularfuncionando na seção de mínimo perímetro molhada tem-se λ=2, (b=2.y). Para calhas de plásticos o valor do coeficiente de Manning-Strickler vale n=0,011. Segundo a NBR 10844/89, a inclinação mínima das calhas de beiral e platibanda deve ser uniforme, com valor mínimo de 0,5%. O valor usualmente utilizado é de 1%. Utilizando a fórmula 5.14 tem-se: ( ) 8/5 4/18/3 2 22. 01,0.000.60 5,170011,0 + = xy y ≅ 4,5 cm ; b = 9,0 cm. 5.9 – Condutores horizontais 5.9.1 – Exigências da NBR 10844/89 Com relação aos condutores horizontais, a NBR 10844/89 estabelece: • Os condutores horizontais devem ser projetados, sempre que possível, com declividade uniforme, com valor mínimo de 0,5%; • O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito para escoamento com lâmina de água de altura igual a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo; • Nas tubulações aparentes, devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção, e ainda, a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos, Figura 5.10; • Nas tubulações enterradas, devem ser previstas caixas de areia sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção, e ainda,a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos, Figura 5.11; [254] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado • A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo, com inspeção ou caixa de areia, estando o condutor horizontal aparente ou enterrado. Figura 5.10 – Caixa de inspeção. Figura 5.11 – Caixa de areia. 5.9.2 – Dimensionamento de condutores horizontais de seção circular Os valores da seção molhada e do perímetro de condutores circulares escoando água com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno são apresentados na Figura 5.12. Instalações Hidráulico-Sanitárias [255] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Seções Seção molhada (S) Perímetro molhado (p) (0,5594.D2) 1,9177.D Figura 5.12 – Condutor circular com (y=2/3.D). Substituído os valores da seção molhada (S) e do perímetro molhado (p) na formula de Manning-Strickler, apresentados na Figura 5.12, e isolando o diâmetro interno D obtém- se: 1875,0 375,0).(.0273,0 I QnD = (5.23) Na qual: D = diâmetro interno, em (m); Q = vazão de projeto em, em (L/min); I = declividade do condutor, em (m/m); n = coeficiente de Manning-Strickler. Exemplo prático 5.4 Dimensione um condutor horizontal de seção circular de concreto alisado, com declividade de 1,0 % para drenar águas pluviais em um pátio com 300 m2, localizado na cidade de Campinas/SP. Considere o período de retorno TR = 5 anos e chuvas com duração de 5 minutos. Solução: 1º) Cálculo da intensidade pluviométrica utilizando a equação de chuva da cidade de Campinas: ( ) 007,059483,0 1359,0 205 586,2524 − + = x xi ≅154 mm/h [256] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 2º) Vazão de projeto: 60 300154xQP = ≅ 770 L/min 3º) Dimensionamento do condutor horizontal: Da Tabela 5.2, para concreto alisado, obtém-se n=0,012. ( ) 1875,0 375,0 01,0 0,770012,0.0273,0 xD = ≅ 0,150 m ou 150 mm. 5.10 – Condutores verticais 5.10.1 – Exigências da NBR 10844/89 Com relação aos condutores verticais, a NBR 10844/89 estabelece: • Os condutores verticais devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 900 de raio longo ou curvas de 450 e devem ser previstas peças de inspeção; • Os condutores verticais podem ser colocados externa e internamente ao edifício, dependendo de considerações de projeto, do uso e da ocupação do edifício e do material dos condutores; • O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circular é 70 mm. 5.10.2 – Dimensionamento dos condutores verticais O dimensionamento dos condutores verticais deve ser feito a partir dos seguintes dados: Q = vazão de projeto, em (L/min); y = altura da lâmina de água na calha, em (m); L = comprimento do condutor vertical, em (m); D = diâmetro interno. O diâmetro interno (D) do condutor vertical é obtido através dos ábacos das Figuras (5.13) e Figura (5.14). Para calhas com saída em aresta viva utiliza a Figura (5.13), e para calhas com saída em funil utiliza-se a Figura (5.14). O procedimento para a obtenção do diâmetro é o seguinte: Instalações Hidráulico-Sanitárias [257] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado • Levantar uma vertical a partir da vazão de projeto (Q) até interceptar as curvas de (y) e (L) correspondentes; • No caso de não haver curvas dos valores de (y) e (L), interpolar entre as curvas existentes, e transportar a interseção mais alta até o eixo (D); • Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado. Na prática pode-se utilizar, como condutor vertical, a série reforçada, fabricada para esgoto sanitário. Os diâmetros existentes são os apresentados no Quadro 5.1. Quadro 5.1 – Diâmetros práticos de condutores verticais para águas pluviais. [Fonte: Cátalogo Tigre S/A] DN DE (mm) DI (mm) 40 40,0 36,4 50 50,7 47,1 75 75,5 71,7 100 101,6 96,6 150 150,0 142,6 Observação: Fabricado especialmente como condutor vertical de águas pluviais encontra-se somente o diâmetro interno DI = 84,6 mm, DE = 88 mm, (Catálogo Tigre). Os ábacos, apresentados nas Figuras (5.13) e (5.14), foram construídos para condutores verticais rugosos (coeficiente de atrito f=0,04) com dois desvios na base. Exemplo prático 5.5 Dimensione o condutor vertical saindo de calhas em aresta viva para aduzir uma vazão de 1400 L/min. A lâmina líquida na calha (y) será igual a 90 mm e o comprimento (L) do condutor vertical igual a 3,0 m. Solução: Considera-se, no gráfico da Figura 5.13, a intersecção entre a linha vertical, referente à vazão de 1400 L/min, e a linha referente ao comprimento L=3,0 m, (Isto porque o valor da lâmina líquida é maior que o necessário para conduzir a referida vazão). Assim, obtém-se o diâmetro interno entre 90 e 95 mm. Adota-se o DN100 (DI=96,6 mm) da série reforçada, (consulte Quadro 5.1). Exemplo prático 5.6 Dimensione o condutor vertical saindo de calhas em aresta viva para aduzir uma vazão de 1000 L/min. A lâmina líquida na calha (y) será igual a 70 mm e o comprimento (L) do condutor vertical igual a 3,0 m. [258] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Solução: Considera-se primeiramente, no gráfico da Figura 5.13, a intersecção entre a linha vertical referente à vazão de 1000 L/min, e a linha referente ao comprimento L=3,0 m. Uma vez que a lâmina líquida necessária para aduzir 1000 L/min é maior que a lâmina líquida dada, prolonga-se a vertical até a linha correspondente ao y = 70 mm, obtendo-se uma nova intersecção, agora entre a linha da vazão e a da lâmina líquida y=70 mm,. Assim, obtém-se o diâmetro interno igual a 90 mm. Adota-se o DN100 (DI=96,6 mm) da série reforçada, (consulte Quadro 5.1). Exemplo prático 5.7 Dimensione o condutor vertical saindo de calhas em aresta viva para aduzir uma vazão de 600 L/min. A lâmina líquida na calha (y) será igual a 60 mm e o comprimento (L) do condutor vertical igual a 3,0 m. Solução: Para este caso procura-se, no gráfico da Figura 5.13, a intersecção entre a linha vertical, referente à vazão de 600 L/min, a linha referente ao comprimento L=3,0 m, e a linha referente ao y = 60 mm. Assim, obtém-se o diâmetro interno entre 60 e 65 mm igual. Uma vez que, segundo a NBR 10844/89, o diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção circularé 70 mm, adota-se o DN75 (DI=71,7 mm) da série reforçada, (consulte Quadro 5.1). Exemplo prático 5.8 Dimensione o condutor vertical saindo de calhas em funil para aduzir uma vazão de 1400 L/min. A lâmina líquida na calha (y) será igual a 90 mm e o comprimento (L) do condutor vertical igual a 3,0 m. Solução: Para este caso considera-se, no gráfico da Figura 5.14, a intersecção entre a linha vertical, referente à vazão de 1400 L/min, e a linha referente ao comprimento L=3,0 m, (Isto porque o valor da lâmina líquida é maior da necessária para conduzir a referida vazão). Assim, obtém- se o diâmetro interno entre 85 e 90 mm. Adota-se o DN100 (DI=96,6 mm) da série reforçada, (consulte Quadro 5.1). Exemplo prático 5.9 A drenagem de um pátio elevado (terraço), localizado na cidade de Campinas, medindo 10 x 40 m será feita utilizando quatro trechos de condutores horizontais, de formato circular de fibrocimento (n = 0,011), conectados a ralos, e um condutor vertical, conforme apresentados na figura. Para uma inclinação de 1%, dimensione os quatro trechos horizontais e o condutor vertical seguindo exigências da NBR 10844/89. Para o cálculo da intensidade pluviométrica utilize a equação de chuva da cidade de Campinas. Considere que o comprimento do trecho Instalações Hidráulico-Sanitárias [259] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado vertical L = 6 m e que sairá de calha em funil. A profundidade (y) será igual à profundidade da lâmina líquida no final do trecho 4. Solução: 1º) Cálculo da intensidade pluviométrica. Para terraço TR = 5 anos, e a duração da chuva (t) deve ser fixada em 5 minutos. ( ) 007,05 9483,0 1359,0 205 586,2524 + = xi ≅154 mm/h 2º) Cálculos da vazão de projeto e do diâmetro nominal para cada trecho. Trecho 1: Para o trecho 1 a área de contribuição será igual a 100 m2. 60 1000,154 1 xQp = ≅ 257 L/min O diâmetro do condutor horizontal do trecho 1 será igual a: ( ) ( ) 1875,0 375,0 01,0 257011,0.0273,0 xD = = 0,096 m; ou 96 mm (DN100) Trecho 2: Para o trecho 2 a área de contribuição será igual a 200 m2. 60 2000,154 1 xQp = ≅ 514 L/min O diâmetro do condutor horizontal do trecho 2 será igual a: [260] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado ( ) ( ) 1875,0 375,0 01,0 514011,0.0273,0 xD = = 0,124 m; ou 124 mm (DN150) Trecho 3: Para o trecho 3 a área de contribuição será igual a 300 m2. 60 3000,154 1 xQp = ≅ 770 L/min O diâmetro do condutor horizontal do trecho 3 será igual a: ( ) ( ) 1875,0 375,0 01,0 770011,0.0273,0 xD = = 0,144 m; ou 144 mm (DN150) Trecho 4: Para o trecho 4 a área de contribuição será igual a 400 m2. 60 4000,154 1 xQp = ≅ 1.027 L/min O diâmetro do condutor horizontal do trecho 4 será igual a: ( ) ( ) 1875,0 375,0 01,0 1027011,0.0273,0 xD = = 0,161 m ; ou 161 mm (DN200) Condutor vertical: A vazão de projeto para o condutor vertical será igual à do trecho 4, ou seja 1.027 L/min. A lâmina líquida será igual a: 200. 3 2 =y = 133,3 mm Para y = 133,3 mm; Qp = 1.027 L/min; L = 6 m; calha em funil, obtém-se do gráfico da Figura 5.14 o diâmetro interno entre 70 e 75 mm. Do quadro 5.1 escolhe-se o DN75. Instalações Hidráulico-Sanitárias [261] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 5.13 – Condutores verticais saindo de calhas em aresta viva. (Fonte: NBR 10844/89) [262] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 5.14 – Condutores verticais saindo de calhas em funil. (Fonte: NBR 10844/89) Instalações Hidráulico-Sanitárias [263] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 5.2 – Chuvas intensas no Brasil (Duração – 5 min) (Fonte: ABNT – NBR 10844/89) Local Intensidade pluviométrica (mm/h) Período de retorno (anos) 1 5 25 1 – Alegrete/RS 174 238 313 (17) 2 – Alto Itatiaia/RJ 124 164 240 3 – Alto Tapajós/PA 168 229 267 (21) 4 – Alto Teresópolis/RJ 114 137 (3) - 5 – Aracajú/SE 116 122 126 6 – Avaré/SP 115 144 170 7 – Bagé/RS 126 204 234 (10) 8 – Barbacena/MG 156 222 265 (12) 9 – Barra do Corda/MA 120 128 152 (20) 10 - Bauru/SP 110 120 148 (9) 11 – Belém/PA 138 157 185 (20) 12 – Belo Horizonte 132 227 230 (12) 13 – Blumenau/SC 120 125 152 (15) 14 – Bonsucesso/MG 143 196 - 15 – Cabo Frio/RJ 113 146 218 16 – Campos/RJ 132 206 240 17 – Campos do Jordão 122 144 164 (9) 18 – Catalão/GO 132 174 198 (22) 19 – Caxambu/MG 106 137 (3) - 20 – Caxias do Sul/RS 120 127 218 21 – Corumbá/MS 120 131 161 (9) 22 – Cruz Alta/RS 204 246 347 (14) 23 – Cuiabá/MT 144 190 230 (12) 24 – Curitiba/PR 132 204 228 25 – Encruzilhada/RS 106 126 158 (17) 26 – Fernando de Noronha/FN 110 120 140 (6) 27 – Florianópolis/SC 114 120 144 28 – Formosa/GO 136 176 217 (20) 29 – Fortaleza/CE 120 156 180 (21) 30 – Goiânia/GO 120 178 192 (17) 31 – Guaramiranga/CE 114 126 152 (19) 32 – Irai/RS 120 198 228 (16) 33 – Jacarezinho/PR 115 122 146 (11) [264] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 5.2 – Chuvas intensas no Brasil (Duração – 5 min) (Fonte: ABNT – NBR 10844/89) Local Intensidade pluviométrica (mm/h) Período de retorno (anos) 1 5 25 34 – João Pessoa/PB 115 140 163 (23) 35 – Juaretê/AM 192 240 288 (10) 36 – km 47 – Rod. Pres. Dutra/RJ 122 164 174 (14) 37 – Lins/SP 96 122 137 (13) 38 – Maceió/AL 102 122 174 39 – Manaus/AM 138 180 198 40 – Natal/RN 113 120 143 (19) 41 – Nazaré/PE 118 134 155 (19) 42 – Niterói/RJ 130 183 250 43 – Nova Friburgo/RJ 120 124 156 44 – Olinda/PE 115 167 173 (20) 45 – Ouro Preto/MG 120 211 - 46 – Paracatu/MG 122 233 - 47 – Paranaguá/PR 127 186 191 (23) 48 – Paratins/AM 130 200 205 (13) 49 – Passa Quatro/MG 118 180 192 (10) 50 – Passo Fundo/RS 110 125 180 51 – Petrópolis/RJ 120 126 156 52 – Pinheira/RJ 142 214 244 53 – Piracicaba/SP 119 122 151 (10) 54 – Ponta Grossa/PR 120 126 148 55 – Porto Alegre/RS 118 146 167 (21) 56 – Porto Velho/RO 130 167 184 (10) 57 – Quixeramobim/CE 115 121 126 58 – Resende/RJ 130 203 264 59 – Rio Branco/AC 126 139 (2) - 60 – Rio de Janeiro/RJ (Bangu) 122 156 174 (20) 61 – Rio de Janeiro/RJ (Ipanema) 119 125 160 (15) 62 – Rio de Janeiro/RJ (Jacarepaguá) 120 142 152 (6) 63 – Rio de Janeiro/RJ (J. Botânico) 122 167 227 64 – Rio de Janeiro/RJ (Praça XV) 120 174 204 (14) 65 – Rio de Janeiro/RJ (Pça Saenz Peña) 125 139 167 (18) 66- Rio de Janeiro/RJ (Santa Cruz) 121 132 172 (20) 67 – Rio Grande/RS 121 204 222 (20) 68 – Salvador/BA 108 122 145 (24) Instalações Hidráulico-Sanitárias [265] Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado Quadro 5.2 – Chuvas intensas no Brasil (Duração – 5 min) (Fonte: ABNT – NBR 10844/89) Local Intensidade pluviométrica (mm/h) Período de retorno (anos) 1 5 25 69 – Santa Maria/RS 114 122 145 (16) 70 – Santa Maria Madalena/RJ 120 126 152 (7) 71 – Santa Vitória do Palmar/RS 120 126 152 (18) 72 – Santos/SP 136 198 240 73 – Santos-Itapema/SP 120 174 204 (21) 74 – São Carlos/SP 120 178 161 (10) 75 – São Francisco do Sul/SC 118 132 167 (18) 76 – São Gonçalo/PB 120 124 152 (15) 77 – São Luiz/MA 120 126 152 (21) 78 – São Luiz Gonzaga/RS 158 209 253 (21) 79 – São Paulo/SP (Congonhas) 122 132 - 80 – São Paulo/SP (Mirante Santana) 122 172 191 (7) 81 – São Simão/SP 116 148 175 82 – Sena Madureira/AC 120 160 170 (7) 83 – Sete Lagoas/MG 122 182 281 (19) 84 – Soure/PA 149 162 212 (18) 85 – Taperinha/PA 149 202 241 86- Taubaté/SP 122 172 208 (6) 87 – Teófilo Otoni/MG 108 121 154 (6) 88 – Teresina/PI 154 240 262 (23) 89 – Teresópolis/RJ 115 149 176 90 – Tupi/SP 122 154 - 91 – Turiaçu/MG 126 162 230 92 – Uaupés/AM 144 204 230 (17) 93 – Ubatuba/SP 122 149 184 (7) 94 – Uruguaiana/RS 120 142 161 (17) 95 – Vassouras/RJ 125 179222 96 – Viamão/RS 114 126 152 (15) 97 – Vitória/ES 102 156 210 98 – Volta Redonda/RJ 156 216 265 (13) Observações: a) Para locais não mencionados neste Quadro, deve-se procurar correlação com dados dos postos mais próximos que tenham condições meteorológicas semelhantes às do local em questão; b) Os valores entre parênteses indicam os períodos de retorno a que se referem as intensidades pluviométricas, em vez de 5 ou 25 anos, em virtude de os períodos de observação dos postos não terem sido suficientes. [266] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Águas Pluviais [SPAP] Por: Evaldo Miranda Coiado 5.11 – Problemas práticos propostos 1-5. Para uma residência, localizada na cidade de Campinas/SP, com o telhado mostrado na figura, (de duas águas), determine a vazão de projeto. R.: Q = 295,2 (L/min) 2.5 – Dimensione uma calha semicircular de fibrocimento, para uma declividade de 1% e intensidade pluviométrica de 150 mm/h, sendo que a área de contribuição é de 120 m2. R.: DN150. 3.5 – Dimensione uma calha retangular de concreto alisado para drenar um pátio com área de 100 m2, com uma declividade de 0,5%, localizada na cidade de Jundiaí/SP. Considere um revanche de 20% na profundidade, λ=2 (condição de mínimo perímetro molhado) e precipitação com intensidade pluviométrica de 150 mm/h. R.: Dimensões da calha: altura H=7,30 cm; largura b= 12,1 cm; profundidade y= 6,05 cm. 4.5 – Dimensione um condutor horizontal de concreto alisado, com declividade de 0,5 %, para drenar uma área de 1000 m2 localizada na cidade de São Paulo, para um período de retorno de 5 anos. Duração 5 minutos, conforme Norma. R.: DN300. 5.5 – Para uma vazão de projeto de 1500 L/min, dimensione o condutor vertical com saída em aresta viva, sabendo que os valores da altura da água na calha (y) e do condutor vertical (L) são de 80 mm e 6 m, respectivamente. R.: DI=115 mm, (DN150) 6.5 – Para uma vazão de projeto de 300 L/min, calha com funil de saída, y= 60mm, e L= 3m, dimensione o condutor vertical. R.: Dmin= 70 mm, (DN75) 5.12 – Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: NBR 10844/1989. Rio de Janeiro. Setembro de 1993. ILHA, Marina S.. Sistemas Prediais de Água Fria. EC. 712: Instalações Prediais, Hidráulicas e Sanitárias. FEC/UNICAMP. P.GR – 712-200, s/d. MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 3.Ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora. PFAFSTETTER, Otto. Chuvas Intensas no Brasil. Ministério da Viação e Obras Públicas, DNOS, 1957. WILKEN, Paulo Sampaio. Engenharia de Drenagem Superficial. CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. São Paulo. 1978. Instalações Hidráulico-Sanitárias [267] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado CAPÍTULO 6 SISTEMA PREDIAL DE GÁS COMBUSTÍVEL (SPGC) 6.1 – Introdução O Sistema Predial de Gás Combustível (SPGC) é o conjunto de canalizações, medidores, registros, coletores, e aparelhos de utilização. Destina-se a conduzir o gás combustível do recipiente de armazenamento ou da rede pública, até o aparelho de utilização na pressão e vazão requeridas ao seu bom funcionamento. Os critérios para o projeto e execução das instalações internas de gás liquefeito de petróleo (GLP) são fixados pela NBR 13932/97 da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Os critérios para o projeto e execução das instalações internas de gás natural (GN) são fixados pela NBR 13933/97 da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Os sistemas prediais para a distribuição do (GLP) e do (GN) apresentam características diferenciadas devidas às formas de fornecimento desses combustíveis. O gás liquefeito de petróleo (GLP), ou gás engarrafado, é fornecido liquefeito ao consumidor, em embalagens adequadas, como botijões, garrafões e cilindros e, em certos casos, em tanques especiais. Já, o gás natural (GN), ou gás encanado, é fornecido ao consumidor por meio de rede pública de distribuição. O gás natural é mais leve que o ar (drg ≅ 0,61), enquanto que o gás liquefeito de petróleo é mais pesado que o ar (drg ≅ 1,80). Outra característica que diferencia os dois gases é o poder calorífico. O gás liquefeito de petróleo possui poder calorífico de 24000 kcal/m3, e o gás natural de 9230 kcal/m3. 6.2 – Definições mais importantes utilizadas pelas NBR 13932/97 e NBR 13933/97 6.2.1 – Abrigo de medidores Construção destinada à proteção de um ou mais medidores com seus complementos. 6.2. 2 – Alinhamento (para o SPGC-GN) Linha de divisa entre o imóvel e o logradouro público, geralmente, definida pelo muro ou gradil. 6.2.3 – Alta pressão (para o SPGC-GLP) Toda pressão acima de 392 kPa (4 kgf/cm2). [268] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.2.4 – Baixa pressão Toda pressão abaixo de 5 kPa (0,051 kgf/cm2). 6.2.5 – Capacidade volumétrica (para o SPGC-GLP) Capacidade total em volume de água que o recipiente pode comportar. 6.2.6 – Concessionária Entidade pública ou particular responsável pelo fornecimento, abastecimento, distribuição e venda de gás canalizado. 6.2.7 – Consumidor (para o SPGC-GN) Pessoa física ou jurídica que utiliza gás canalizado. 6.2.8 – Central de gás (para o SPGC-GLP) Área devidamente delimitada que contém os recipientes transportáveis ou estacionários e acessórios , destinados ao armazenamento de (GLP) para consumo da própria instalação. 6.2.9 – Densidade relativa do gás Relação entre a densidade absoluta do gás e a densidade absoluta do ar seco, na mesma pressão e temperatura. 6.2.10 – Derivação Tubulação no recinto ou abrigo interno, destinada à alimentação de um grupo de medidores. 6.2.11 – Economia Propriedade servindo para qualquer finalidade ocupacional, que caracteriza um ou mais consumidores de gás (residências isoladas; apartamento de um prédio; loja ou subdivisão, de um prédio, tendo cada uma sua numeração própria; sala ou grupo de salas, constituindo um escritório; casa de um conjunto habitacional ou condomínio; cada com numeração, construída em terreno comum a outras, embora de um mesmo proprietário; edificações de uso coletivo, desde que seja previsto sistema de medição ou rateio proporcional ao consumo individual de cada consumidor). 6.2.12 – Fator de simultaneidade (F) Coeficiente de minoração, expresso em porcentagem, aplicado à potência computada para obtenção da potência adotada. 6.2.13 – Instalação interna Conjunto de tubulações, medidores, reguladores, registros e aparelhos de utilização de gás, com os necessários complementos, destinados à condução e ao uso do gás no interior da edificação. Instalações Hidráulico-Sanitárias [269] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.2.14 – Média pressão a) Para o SPGC-GLP: Toda pressão compreendida entre 5 kPa (0,051 kgf/cm2) a 392 kPa (4 kgf/cm2). b) Para o SPGC-GN: Toda pressão compreendida entre 5 kPa (0,051 kgf/cm2) a 35 kPa (0,36 kgf/cm2. 6.2.15 – Medidor Aparelho destinado à medição do consumo de gás. 6.2.16 – Medidor coletivo aparelho destinado à medição do consumo total de gás de um conjunto de economias. 6.2.17 – Medidor individual Medidor que indica o consumo de uma só economia. 6.2.18 – Ponto de instalação (para o SPGC-GN) Extremidade da tubulação interna destinada a receber o medidor. 6.2.19 – Ponto de utilização Extremidade da tubulação interna destinada a receber um aparelho de utilização de gás. 6.2.20 – Potência adotada (A) Potência utilizada para dimensionamento do trecho em questão. 6.2.21 – Potência computada (C) Somatória das potências máximas dos aparelhos de utilização de gás, que potencialmente podem ser instalados a jusante do trecho. 6.2.22 – Potência nominal do aparelho de utilização do gás Quantidade de calor contida no combustívelconsumido na unidade de tempo, pelo aparelho de utilização de gás, com todos os queimadores acesos e devidamente regulados, indicada pelo fabricante do aparelho. 6.2.23 – Prumada Tubulação vertical, parte constituinte da rede interna ou externa, que conduz o gás por um ou mais pavimentos. 6.2.24 – Purga (para o SPGC-GN) Limpeza total da tubulação ou parte de um equipamento, de forma que todo o material nele contido seja removido. É também a expulsão do ar contido no mesmo, tendo em vista a admissão de gás combustível, de forma a evitar uma combinação indesejada. [270] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.2.25 – Ramal externo (para o SPGC-GN) Trecho da tubulação que interliga a rede geral ao registro geral de corte ou abrigo do regulador de primeiro estágio, quando este existir, Figura 6.7. 6.2.26 – Ramal interno (para o SPGC-GN) Trecho da tubulação que interliga o ramal externo ao(s) medidor(es) ou derivações ou ao(s) regulador(es) de segundo estágio, Figura 6.7. 6.2.27 – Rede de alimentação (para o SPGC-GLP) Trecho da instalação predial situado entre a central de gás e o regulador de primeiro estágio ou estágio único, conforme as Figuras 6.3. 6.2.28 – Rede de distribuição (para o SPGC-GLP) Tubulação, com os seus acessórios, situada dentro do limite da propriedade dos consumidores, destinada ao fornecimento de gás, constituída pelas redes de alimentação primária e secundária, conforme Figuras 6.3. 6.2.29 – Rede geral (para o SPGC-GN) Tubulação existente nos logradouros públicos e da qual saem os ramais externos, Figura 6.7. 6.2.30 – Rede interna (para o SPGC-GN) Tubulação que interliga o ponto da instalação a jusante do regulador/medidor até os pontos de utilização de gás, Figura 6.7. 6.2.31 – Rede primária (para o SPGC-GLP) Trecho da instalação situado entre o regulador de primeiro estágio e o regulador de segundo estágio, Figuras 6.3. 6.2.32 – Rede secundária (para o SPGC-GLP) Trecho da instalação situado entre o regulador de segundo estágio ou estágio único e os aparelhos de utilização, Figuras 6.3. 6.2.33 – Registro de corte de fornecimento Dispositivo destinado a interromper o fornecimento de gás para uma economia. 6.2.34 – Registro geral de corte Dispositivo destinado a interromper o fornecimento de gás para toda a edificação. 6.2.35 – Regulador de primeiro estágio a) Para o SPGC-GLP: Dispositivo destinado a reduzir a pressão do gás, antes de sua entrada na rede primária, para o valor de no máximo 150 kPa (1,53 kgf/cm2). Instalações Hidráulico-Sanitárias [271] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado b) Para o SPGC-GN: Dispositivo destinado a reduzir a pressão do gás, antes da sua entrada no ramal interno, para um valor de no máximo 392 kpa (4 kfg/cm2). 6.2.36 – Regulador de segundo estágio Dispositivo destinado a reduzir a pressão do gás para um valor adequado ao funcionamento do aparelho de utilização de gás, abaixo de 5 kPa (0,051 kgf/cm2). 6.2.37 – Tubo-luva Tubo no interior do qual a tubulação de gás é montada e cuja finalidade é não permitir o confinamento de gás em locais não ventilados, Figura 6.1. 6.2.38 – Válvula de alívio Válvula projetada para reduzir rapidamente a pressão à jusante dela, quando tal pressão exceder o máximo preestabelecido. 6.2.39 – Válvula de bloqueio automática Válvula instalada com a finalidade de interromper o fluxo de gás sempre que a sua pressão exceder o valor pré-ajustado. 6.2.40 – Válvula de bloqueio manual Válvula instalada com a finalidade de interromper o fluxo de gás mediante acionamento manual. 6.2.41 – Vazão nominal (para o SPGC-GN) Vazão volumétrica máxima do gás que pode ser consumida em um aparelho de utilização, determinada nas condições normais de temperatura e pressão. 6.3 – Requisitos gerais (para GLP e GN) A rede de distribuição (SPGC-GLP) ou rede interna (SPGC-GN) pode ser embutida, enterrada ou aparente, devendo receber o adequado tratamento para proteção superficial, quando necessário. A tubulação de gás aparente dever ser pintada na cor amarela. As tubulações que afloram do piso ou paredes devem manter a proteção anticorrosiva até 50 mm além do ponto de afloramento. A instalação de gás deve ser provida de válvulas de fechamento manual (registro geral de corte, registro de corte de fornecimento) em cada ponto em que se tornarem convenientes para a segurança, a operação e a manutenção da instalação. O registro geral de corte deve ser identificado e instalado em local de fácil acesso. A tubulação da rede de distribuição (SPGC-GLP) ou da rede interna (SPGC-GN) não pode passar no interior de: • a) dutos de lixo, ar-condicionado e águas pluviais; • b) reservatórios de água; [272] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado • c) dutos para incineradores de lixo; • d) poços de elevadores; • e) compartimentos de equipamentos elétricos; • f) compartimentos destinados a dormitórios; • g) poços de ventilação capazes de confinar o gás proveniente de eventual vazamento; • h) qualquer vazio ou parede contígua a qualquer vão formado pela estrutura ou alvenaria ou estas e o solo, sem a devida ventilação. Ressalvados os vazios construídos e preparados especificamente para esse fim (“shafts”), os quais devem conter apenas as tubulações de gás, líquidos não inflamáveis e demais acessórios, com ventilação permanente nas extremidades, sendo que estes vazios devem ser sempre visitáveis e previstos em área de ventilação permanente e garantida; • i) qualquer tipo de forro falso ou compartimento não ventilado, exceto quando utilizado tubo-luva; • j) locais de captação de ar para sistemas de ventilação; • k) todo e qualquer local que propicie o acúmulo de gás vazado; • l) paredes construídas com tijolo vazado, observando a ressalva do item h). 6.3.1 – Localização e proteção da tubulação, medidores, e regulares de pressão As tubulações não devem passar por pontos que a sujeitem a tensões inerentes à estrutura da edificação. Na travessia de elementos estruturais deve ser utilizado tubo-luva, vedando-se o espaço entre ele e o tubo de gás. É proibida a utilização de tubulações de gás como aterramento elétrico. Quando os cruzamentos de tubulações de gás com condutores elétricos forem inevitáveis, deve-se colocar entre elas um material isolante elétrico. As tubulações aparentes devem: • a) ter as distâncias mínimas entre a tubulação de gás e condutores de eletricidade de 0,30 m, se condutor for protegido por conduíte, e 0,50 m, nos casos contrários; • b) ter um afastamento das demais tubulações o suficiente para ser realizada manutenção nas mesmas; • c) ter um afastamento no mínimo de 2 m de pára-raios e seus respectivos pontos de aterramento; • d) em caso de superposição de tubulação, a tubulação de gás deve ficar acima das outras tubulações. 6.3.2 – Tubo – luva O tubo luva quando for utilizado, Figuras 6.1, deve: • a) ter no mínimo duas aberturas situadas nas suas extremidades, sendo que as duas devem ter saídas para fora da projeção horizontal da edificação, em local seguro e protegido contra a entrada de água, animais e outros objetos estranhos. Instalações Hidráulico-Sanitárias [273] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Opcionalmente, pode ser previsto dispositivo ou sistema que garanta a exaustão do gás eventualmente vazado; • b) nos casos em que não for possível a extremidade inferior estar fora da projeção horizontal, possuir abertura captada de algum ambiente permanente ventilado; • c) no caso de dutos, manter um afastamento mínimo de 25 mm entre a tubulação e as suas paredes internas; • d) ter resistência mecânica adequada a possíveis esforços decorrentes das condições de uso; • e) estar convenientemente protegidos contraa corrosão; • f) não apresentar vazamentos em toda a sua extensão; • g) ser executado de material incombustível e resistente à água; • h) estar adequadamente suportado; • i) recomenda-se o mínimo de conexões nas tubulações de gás no interior do tubo – luva. 6.3.3 – Abrigo para medidores de consumo e regulares de pressão Os medidores, os registros de corte de fornecimento e reguladores devem ser instalados em abrigo, sendo proibida a colocação de qualquer outro aparelho, equipamento ou dispositivo elétrico. Devem-se prever as dimensões do abrigo de medidores conforme o modelo de medidor especificado em projeto. O abrigo deve ter abertura para ventilação com área mínima igual a 10% da área de sua planta baixa. A base da cabine deve distar no mínimo 0,30 m do piso acabado, (NBR- 13932/97 e NBR-13933/97). O abrigo deve ser construído de material incombustível, de modo a assegurar completa proteção do equipamento nele contido contra choques, ação de substâncias corrosivas, calor, chama, ou outros agentes externos de efeitos nocivos previsíveis, (NBR- 13932/97 e NBR-13933/97). É proibida a localização do abrigo do medidor ou regulador na antecâmara e/ou nas escadas de emergência, (NBR-13932/97 e NBR-13933/97). Os abrigos localizados no interior das construções, Figura 6.2, distribuídos ao longo dos andares e agrupados nos locais de entrada e acesso, deverão ser providos de porta e ventilados permanentemente por dois tubos, comunicando-se diretamente com o exterior da construção, sendo um na parte superior e outro na inferior do abrigo e terão, cada um, seção com área no mínimo a 10 cm2 por medidor previsto, no respectivo abrigo, mas não inferior ao diâmetro de 50 mm. [274] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 6.1a – Tubo – luva. (Fonte NBR 13932/97) Figura 6.1b – Tubo – luva (detalhes) (Fonte NBR 13932/97) Instalações Hidráulico-Sanitárias [275] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.3.4 – Dispositivos de segurança As NBR-13932/97 e NBR-13933/97, com relação aos dispositivos de segurança, estabelecem: • São indispensáveis os dispositivos de segurança contra sobre-pressão acidental e rompimento do diafragma dos reguladores de pressão; • Os reguladores de pressão do gás devem ser equipados ou complementados com um dos dispositivos de segurança: a) Um dispositivo (válvula) de bloqueio automático para fechamento rápido por sobre-pressão, com re-arme feito manualmente, ajustado para operar com sobre-pressões, na pressão de saída, dentro dos limites estabelecidos no Quadro 6.1. b) Dispositivo de bloqueio automático incorporado ao próprio regulador de pressão com características e condições de ajuste idênticas às mencionadas no (item a). c) Durante a regulagem dos dispositivos de alívio de pressão localizados no exterior das edificações, o ponto de descarga de gás desses dispositivos deve estar distante, horizontalmente e verticalmente, mais de 1 m de qualquer abertura da edificação. d) Quando os reguladores forem instalados no interior da edificação, durante a operação, a descarga dos dispositivos de alívio de pressão deve se fazer para o exterior em um local ventilado, em um ponto distante horizontal e verticalmente, mais de 1 m de qualquer abertura da edificação. e) Os reguladores de primeiro estágio devem ter a descarga dos dispositivos de alívio de pressão em um ponto afastado mais de 3 m da fachada do edifício, em local amplamente ventilado e afastado de ralos e esgotos. Quadro 6.1 – Limites para dispositivos de segurança (Fontes: NBR-13932/97 e NBR-13933/97) Pressão nominal de saída (P) Ajustagem da válvula de alívio e do dispositivo de bloqueio, em % da pressão normal de saída mmca kPa Mínimo Máximo P < 500 P<5 170 200 500 < P <3500 5 < P <35 140 170 P > 3500 P > 35 125 140 [276] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 6.2 – Medidores, abrigo e ventilação do abrigo. Instalações Hidráulico-Sanitárias [277] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.4 – Sistema Predial de Gás Combustível – GLP 6.4.1 – Generalidades O gás liquefeito de petróleo (GLP) basicamente é uma mistura de propano e butano, hidrocarbonetos obtidos pela destilação do petróleo ou pelo craqueamento de suas frações mais pesadas. Os hidrocarbonetos predominantes no GLP são gasosos à pressão atmosférica, mas se liquefazem facilmente, ao serem aplicadas pressões relativamente baixas. Dependendo dos teores de propano e butano, os Poderes Caloríficos Inferior e Superior do GLP podem alcançar os valores de 11.000 kcal/kgf (24.200 kcal/m3), e 12.100 kcal/kgf (26.620 kcal/m3), respectivamente. É oportuno lembrar que o Poder Calorífico Superior, (PCS), incluí o calor de evaporação da água. Se esta quantidade de calor devido à evaporação da água for subtraída do PCS obtém-se o chamado Poder Calorífico Inferior (PCI). No dimensionamento do sistema predial de gás combustível (GLP), utiliza-se o valor do Poder Calorífico Inferior, PCI, igual a 24.000 kcal/m3, (=10.909 kcal/kgf). O GLP é distribuído comercialmente em recipientes portáteis com as seguintes capacidades: • bujõezinhos portáteis de 2 kgf; • bujões portáteis de 5 kgf; • bujões portáteis de 13 kgf; • cilindros de 45 kgf; • carrapetas de 90 kgf; • recipientes estacionarios (fixos), abastecidos por caminhões-tanques, para capacidades que variam de 500 a 60 000 kgf. Dependendo do tipo do recipiente, o GLP pode ser fornecido em pressões de 350 a 1050 kPa (3,57 kgf/cm2 a 10,71 kgf/cm2). 6.4.2 – Localização dos componentes do Sistema Predial de Gás Combustível (GLP) Nas Figuras 6.3 são apresentadas as possibilidades de localização dos componentes do sistema predial de gás utilizando como combustível o gás liquefeito de petróleo (GLP). A central de gás pode ser constituída de bateria de bujões, cilindros, ou carrapetas removíveis, Figuras 6.3a, ou por recipiente fixo abastecido por caminhões tanques, Figuras 6.3b. O regulador de 2º estágio pode ser um para cada pavimento, Figura 6.3a, ou único localizado após o registro geral de corte, Figura 6.3c, ou ainda, um para cada aparelho de utilização, Figura 6.3d. [278] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.4.3 – Pressões máximas Segundo a NBR 13932/97, as pressões máximas admitidas para condução do GLP nas redes são: • a) Para as redes primárias: 150 kPa (1,53 kgf/cm2 ou 15,3 mca); • b) Para as redes secundárias: 5 kPa (0,051 kgf/cm2 ou 0,51 mca); • c) Na saída dos reguladores de 2º estágio: 2,8 kPa (0,0286 kgf/cm2, 0,286 mca). Portanto, os reguladores de segundo estágio devem ser dimensionados para uma pressão nominal de 2,8 kPa e permitir a vazão necessária para suprir o(s) aparelho(s) de utilização de gás. 6.4.4 – Pressão mínima Segundo a NBR 13932/97, a pressão mínima final, no ponto de utilização é de 2,6 Kpa (0,0265 kfg/cm2; 0,265 mca). Figura 6.3a – Sistema predial de GLP. Central de gás constituída de bateria de recipientes removíveis, e com um regulador de 2º estágio em cada pavimento. Instalações Hidráulico-Sanitárias [279] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 6.3b – Sistema predial de GLP. Central de gás constituída de recipiente fixo, e com um regulador de 2º estágio em cada pavimento. Figura 6.3c – Sistema predial de GLP. Central de gás constituída de recipiente fixo, e com único regulador de 2º estágio. [280] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Figura 6.3d – Sistema predial de GLP. Central de gás constituída de bateria de recipientes removíveis, e com um reguladorde 2º estágio para cada aparelho de utilização. (Fonte: Macintyre, 3a. Edição) 6.4.5 – Dimensionamento Em relação ao dimensionamento do Sistema Predial de Gás Combustível, utilizando o GLP, a NBR 13932/97 estabelece: • O dimensionamento da tubulação de gás e a especificação dos reguladores de pressão devem manter a pressão, nos pontos de utilização, tão próxima quanto possível da pressão nominal estabelecida pelas Normas Brasileiras para os respectivos aparelhos de utilização de gás ou, na falta destes, da pressão nominal informada pelo fabricante; • A pressão nominal para fogões, fornos, fogareiros e aquecedores de água a gás, todos de modelo doméstico, está normalizada em 2,80 kPa (0,0286 kfg/cm2; 0,286 mca); • Nos pontos de utilização sugere-se a verificação de oscilações momentâneas de pressão variando entre (+ 15% e – 25%) da pressão nominal. Aparelhos para os quais fabricantes recomendam diferentes pressões nominais do gás não podem ser abastecidos pelo mesmo regulador de último estágio; • O dimensionamento da tubulação de gás deve ser realizado de modo a garantir a vazão necessária para suprir a instalação levando-se em conta a perda de carga máxima admitida para permitir um perfeito funcionamento dos aparelhos de utilização de gás. Instalações Hidráulico-Sanitárias [281] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.4.5.1 – Etapas para o dimensionamento 1a) Utilizando o Quadro 6.2, determinar a potencia computada (C) a ser instalada no trecho considerado, por meio da somatória das potências nominais dos aparelhos de utilização de gás por ele supridos. 2a) Calcular a potência adotada (A), multiplicando-se o fator de simultaneidade (F) pela potência computada (C), ou seja: A = F x C (6.1) Na qual: A = potência adotada, em (kcal/h); C = potência computada, em (kcal/h); F = fator de simultaneidade, (adimensional), calculado utilizando as seguintes equações: Para: C < 350 Então: 100=F (6.2) Para: 350 < C < 9 612 Então: ( ) 8712,0349.001,01 100 −+ = C F (6.3) Para: 9 612 < C < 20 000 Então: ( ) 19931,01055.4705,01 100 −+ = C F (6.4) Para: C > 20 000 Então: 23=F (6.5) Observação: Nas equações 6.2 a 6.5 entrar com os valores da potência computada, (C), em kcal/min. 3a) Calcular a vazão de gás (Q), dividindo-se a potência adotada (A) pelo Poder Calorífico Inferior do gás (PCI), utilizando a seguinte equação: PCI AQ = (6.6) [282] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Na qual: Q = vazão do gás, em (m3/h); A = potência adotada, em (kcal/h); PCI = poder calorífico inferior do GLP = 24 000 kcal/m3. 4a) Adotar um diâmetro interno inicial (Di) para determinação do comprimento equivalente total (LT) da tubulação, considerando-se os trechos retos somados aos comprimentos equivalentes de conexões e válvulas de acordo com informações dos fabricantes. Segundo a NBR 13932/97, o diâmetro nominal mínimo admitido nas redes primárias e secundárias é de 15 mm (1/2”). 5a) A partir das pressões iniciais máximas (consultar item 6.4.3), do diâmetro adotado, e da vazão do gás, calcular a perda de carga total. 6a) Verificar as condições limites estabelecidas pela NBR 13932/97, que são: • A) Perda de carga máxima de 15 kPa (0,153 kgf/cm2) nas redes primárias; • B) Pressão mínima final, no ponto de utilização de 2,6 kPa (0,0265 kgf/cm2), (consultar item 6.4.4). 7a) Considerar a perda de pressão devida ao peso da coluna de GLP nos trechos verticais, calculada utilizando a seguinte equação: )1.(.10.318,1 2 −=∆ − rgdZP (6.7) Na qual: ∆P = é a perda de pressão, em (kPa); Z = é a altura do trecho vertical, em (m); drg = densidade relativa do GLP, (adotar 1,8). 8a) Para o cálculo das perdas de pressão devidas à resistência ao escoamento nas tubulações utilizar as seguintes equações: • A) Para média pressão: 82,4 82,15 22 )...10.67,4( i Trg absabs D QLd PBPA =− (6.8) • B) Para baixa pressão: Instalações Hidráulico-Sanitárias [283] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 82,4 82,1 )...2273( i Trg D QLd PBPA =− (6.9) Nas quais: PAabs = pressão absoluta inicial na saída do regulador de primeiro estágio em média pressão, em (kPa); PBabs = pressão absoluta na entrada do regulador de segundo estágio no ponto mais crítico do trecho, em (kPa); PA = pressão inicial na saída do regulador de segundo estágio ou estágio único em baixa pressão, em (kPa); PB = pressão na entrada do aparelho de utilização, ponto mais crítico do trecho, em (kPa); drg = densidade relativa do GLP, (adotar 1,8); LT = comprimento equivalente total, em (m); Di = diâmetro interno da tubulação, em (mm); Q = vazão, em m3/h. 6.4.5.2 – Perdas de carga localizadas Os comprimentos equivalentes às perdas localizadas são dados na Tabela 6.1.em função do diâmetro interno da tubulação. Tabela 6.1 – Comprimentos equivalentes de conexões e registros em número de diâmetros internos. Conexão e registro Comprimento equivalente Curva 450 16.Di Curva 900 30.Di Cotovelo 900 50.Di Te 60.Di Registro de esfera 4.Di Di = diâmetro interno da tubulação 6.4.5.3 – Conversão de unidades Utilizar a seguinte conversão de unidades: a) 1 mca = 9,8 kPa. b) 1 kgf/cm2 = 98,07 kPa. c) 1 atm = 101,33 kPa. [284] Instalações Hidráulico-Sanitárias Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado 6.4.5.4 – Uso da planilha eletrônica - Microsoft Excel 1º) Para média pressão (de 5kPa até 392 kPa): Planilha Eletrônica Modelo 6.1 - Dimensionamento da rede primária do sistema de gás combustível GLP. Col. Linha A B C D E F G H I J K L M 1 Trecho Pcalc. kcal/h Pcalc. kcal/min FS (%) Padot. kcal/h Vazão m3/h φI mm Nº.φI Lreal (m) Leq. (m) Lvirt. (m) (Pinicial)e kPa ψ 2 Col. Linha N O P Q R S T 1 (Pinicial)a kPa (Pfinal)e kPa Z kPa ∆Pz kPa Pfinal kPa (∆P)res. kPa DN pol. 2 Célula A2: Indicar o primeiro trecho da isométrica da rede primária do sistema de gás combustível a ser dimensionado. Inicia pelo trecho imediatamente a jusante do regulador de primeiro estágio. Célula B2: Somatória das potências nominais dos aparelhos de utilização de gás supridos pelo trecho A2. Os valores das potências nominais dos aparelhos são apresentados no Quadro 6.2. Célula C2: = B2/60 Célula D2: =SE(C2>20000;23;SE(E(C2>9612;C2<=20000);(100/(1+0,4705*(C2- 1055)^0,19931));SE(C2<=350;100;(SE(E(C2>350;C2<=9612);(100/(1+0,001*(C2-349)^0,8712))))))) Instalações Hidráulico-Sanitárias [285] Sistema Predial de Gás Combustível [SPGC] Por: Evaldo Miranda Coiado Célula E2: =B2*D2/100 Célula F2: =E2/24000 Célula G2: = Diâmetro interno inicial adotado. Inicia pelo diâmetro interno correspondente à 1/2”, (consulte os Quadros 6.5, 6.6 e 6.7). Célula H2: = Quantidade, de diâmetros internos, correspondente aos comprimentos equivalentes às perdas localizadas existentes no trecho em questão, (consulte o Quadro 6.1). Célula I2: = Comprimento real do trecho em questão. Célula J2: =H2*G2/1000 Célula K2: =I2+J2 Célula L2: =150,0 Célula M2: =(467000*1,8*K2*(F2^1,82))/(G2^4,82) Célula N2: =(L2+101,33) Célula O2: =(((N2^2)-M2)^0,5)-101,33 Célula P2: = Desnível geométrico vertical do trecho em questão, (assume valor negativo quando está subindo; assume valor positivo quando está descendo; assume o valor zero quando o trecho for horizontal). Célula Q2: =(1,318/100)*P2*(1,8-1) Célula R2: =(O2+Q2) Célula S2: =(L2-R2) Célula T2: = Diâmetro nominal final quando a somatória das perdas de carga na rede primária for menor ou igual a 15 kPa. Observação: No caso da somatória das perdas de carga na rede primária ultrapassar 15 kPa, deve-se aumentar convenientemente