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ACESSE AQUI O SEU LIVRO NA VERSÃO DIGITAL! Instalações Prediais PROFESSORAS Me. Audrey Cristine Esteves Esp. Daiane Rodrigues https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/3604 FICHA CATALOGRÁFICA C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. Núcleo de Educação a Distância. ESTEVES, Audrey Cristine; RODRIGUES, Daiane. Instalações Prediais. Audrey Cristine Esteves, Daiane Rodrigues. Maringá - PR.: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2024. 264 p. “Graduação - EaD”. 1. Engenharia 2. Instalações 3. Prediais. EaD. I. Título. CDD - 22 ed. 629.8 CIP - NBR 12899 - AACR/2 ISBN 978-65-5615-339-1 Impresso por: Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679 Pró Reitoria de Ensino EAD Unicesumar Diretoria de Design Educacional NEAD - Núcleo de Educação a Distância Av. Guedner, 1610, Bloco 4 - Jd. Aclimação - Cep 87050-900 | Maringá - Paraná www.unicesumar.edu.br | 0800 600 6360 Coordenador de Conteúdo Fábio Augusto Gentilin Designer Educacional Aguinaldo Jose Lorca Ventura Junior Revisão Textual Meyre Aparecida Barbosa da Silva, Ariane Andrade Fabreti e Nagela Neves da Costa Editoração Matheus Silva de Souza Ilustração André Azevedo, Natalia de Souza Scalassara, Welington Vainer Fotos Shutterstock. PRODUÇÃO DE MATERIAIS EXPEDIENTE DIREÇÃO UNICESUMAR NEAD - NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Reitor Wilson de Matos Silva Vice-Reitor Wilson de Matos Silva Filho Pró-Reitor de Administração Wilson de Matos Silva Filho Pró-Reitor Executivo de EAD William Victor Kendrick de Matos Silva Pró-Reitor de Ensino de EAD Janes Fidélis Tomelin Presidente da Mantenedora Cláudio Ferdinandi Diretoria Executiva Chrystiano Mincoff, James Prestes, Tiago Stachon Diretoria de Graduação e Pós-graduação Kátia Coelho Diretoria de Cursos Híbridos Fabricio Ricardo Lazilha Diretoria de Permanência Leonardo Spaine Diretoria de Design Educacional Paula Renata dos Santos Ferreira Head de Graduação Marcia de Souza Head de Metodologias Ativas Thuinie Medeiros Vilela Daros Head de Recursos Digitais e Multimídia Fernanda Sutkus de Oliveira Mello Gerência de Planejamento Jislaine Cristina da Silva Gerência de Design Educacional Guilherme Gomes Leal Clauman Gerência de Tecnologia Educacional Marcio Alexandre Wecker Gerência de Produção Digital e Recursos Educacionais Digitais Diogo Ribeiro Garcia Supervisora de Produção Digital Daniele Correia Supervisora de Design Educacional e Curadoria Indiara Beltrame Reitor Wilson de Matos Silva Neste mundo globalizado e dinâmico, nós trabalhamos com princípios éticos e profissionalismo, não somente para oferecer educação de qualidade, mas também, acima de tudo, gerar a conversão integral das pessoas ao conhecimento. Baseamo-nos em quatro pilares: intelectual, profissional, emocional e espiritual. Assim, iniciamos a Unicesumar em 1990, com dois cursos de graduação e 180 alunos. Hoje, temos mais de 100 mil estudantes espalhados em todo o Brasil, nos quatro campi presenciais (Maringá, Londrina, Curitiba e Ponta Grossa) e em mais de 500 polos de educação a distância espalhados por todos os estados do Brasil e, também, no exterior, com dezenas de cursos de graduação e pós-graduação. Por ano, produzimos e revisamos 500 livros e distribuímos mais de 500 mil exemplares. Somos reconhecidos pelo MEC como uma instituição de excelência, com IGC 4 por sete anos consecutivos e estamos entre os 10 maiores grupos educacionais do Brasil. A rapidez do mundo moderno exige dos educadores soluções inteligentes para as necessidades de todos. Para continuar relevante, a instituição de educação precisa ter, pelo menos, três virtudes: inovação, coragem e compromisso com a qualidade. Por isso, desenvolvemos para os cursos híbridos, metodologias ativas, as quais visam reunir o melhor do ensino presencial e a distância. Tudo isso para honrarmos a nossa missão, que é promover a educação de qualidade nas diferentes áreas do conhecimento, formando profissionais cidadãos que contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade justa e solidária. BOAS-VINDAS MEU CURRÍCULO MINHA HISTÓRIA Aqui você pode conhecer um pouco mais sobre mim, além das informações do meu currículo. Meu nome é Audrey C. Esteves, irei acompanhá-los no decorrer deste curso de instalações prediais onde pode- rei contribuir com minha experiência prática e teórica, nas unidades relativas às instalações elétricas prediais. Meu interesse na área de exatas e, também, por esportes sempre foi dividido e, com isso, minhas atividades sem- pre seguiram este caminho. Desde pequena, fui muito curiosa em desmontar coisas, mas, claro, sem sucesso em remontar depois. Meu interesse pela ciência iniciou logo cedo, em cursos de Astronomia, no planetário de São Paulo, quando ainda tinha dez anos de idade. Pa- ralelamente, o esporte sempre me puxou, ex-atleta de voleibol, surf e jiu jitsu, cuja prática é constante até hoje. Amo Física e Matemática com que iniciei minhas ativida- des docentes em cursinhos pré-vestibulares, após isso, áreas mais técnicas em faculdades, nas engenharias. Sempre fui rata de sebo e, hoje, de novas tecnologias empregadas na área, então, gosto muito de pesquisar novidades, mesmo que não sirvam para nada. Afinal, vamos lembrar que a funcionalidade é ótima, mas temos uma inclinação para enfeitar coisas. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6774 5 MEU CURRÍCULO MINHA HISTÓRIA Aqui você pode conhecer um pouco mais sobre mim, além das informações do meu currículo. Oi! Eu sou a Daiane. Desde pequena, minha família sem- pre foi uma grande referência para mim, somos aquela família que fala alto, que ama cachorros (nós amamos muito cachorros) e que gosta de se reunir, sabe? E os meus pais?! São os mais corujas do mundo! Meu irmão sempre foi muito ligado à música, e isso me deu um bom incentivo para começar a tocar algo, e o instrumento que escolhi foi o violão. Não quer dizer que eu toque bem, mas dá para brincar um pouco, é um dos meus hobbies. Agora, casada, chegou a minha vez de construir minha família. Como não poderia faltar, é claro que temos um cachorrinho chamado Balu, adotamos ele porque achá- vamos que seria um cachorro tranquilo e que gostaria de colo, mas não poderíamos estar mais enganados, o Balu é um furacão. Acredite, ele é pior que o Marley. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6773 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6773 IMERSÃO RECURSOS DE Quando identificar o ícone de QR-CODE, utilize o aplicativo Unicesumar Experience para ter acesso aos conteúdos on-line. O download do aplicativo está disponível nas plataformas: Google Play App Store Ao longo do livro, você será convidado(a) a refletir, questionar e transformar. Aproveite este momento. PENSANDO JUNTOS EU INDICO Enquanto estuda, você pode acessar conteúdos online que ampliaram a discussão sobre os assuntos de maneira interativa usando a tecnologia a seu favor. Sempre que encontrar esse ícone, esteja conectado à internet e inicie o aplicativo Unicesumar Experience. Aproxime seu dispositivo móvel da página indicada e veja os recursos em Realidade Aumentada. Explore as ferramentas do App para saber das possibilidades de interação de cada objeto. REALIDADE AUMENTADA Uma dose extra de conhecimento é sempre bem-vinda. Posicionando seu leitor de QRCode sobre o código, você terá acesso aos vídeos que complementam o assunto discutido PÍLULA DE APRENDIZAGEM Professores especialistas e convidados, ampliando as discussões sobre os temas. RODA DE CONVERSA EXPLORANDO IDEIAS Com este elemento, você terá a oportunidade de explorar termos e palavras-chave do assunto discutido, de forma mais objetiva. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/3881 INICIAIS PROVOCAÇÕES Em algum momento, você já parou para pensar em sua casa sem torneiras e sem tomadas? Pois bem, seria um caos! Para que possamos usufruir destas pequenas parcelas das instalações que nos proporcionam conforto e funcionalidade indispensáveis ao nosso cotidiano, énecessário todo um planejamento e uma construção. Desse modo, deve- mos entender como estão dispostas essas instalações dentro da estrutura. Enquanto tudo funciona, nossa satisfação é plena, porém, e quando as demandas começam a aparecer, como devemos agir? Você já deve ter se deparado com situações cotidianas, como vazamentos, baixa pressão no fornecimento de água, tubulações rompidas, mau cheiro em banheiros, falta de energia, curtos circuitos entre outras. Qualquer problema ou necessidade que envolva parte hidráulica sanitária ou elétrica requer a ação de profissionais capacita- dos. O princípio dessas instalações não envolve apenas a entrega de água e energia a nós, o processo até esse fim é muito mais complexo e organizado. Tudo que abordaremos nesse curso lhe dará respaldo para atuação e conhecimento em sua profissão. Lembre-se de que o abastecimento tanto de água quanto de energia são os pilares da construção. Veremos como se dá o abastecimento e a instalação de água fria bem como o de água quente para que você possa compreender a cadeia de processos até o uso e, ainda, a prevenção de incêndio. Compreenderemos, também, como se dá a coleta de esgoto sanitário e de águas pluviais e seus dimensionamentos nas obras. Já nas instalações elétricas, abordaremos desde o padrão de entrada da concessionária, as divisões dos circuitos no interior das unidades, os sistemas usados em proteção, como aterramento e, ainda, como se dá um projeto em iluminação, que, além da funcionalidade, proporciona o lado estético. O objetivo de todo aprendizado é que aumente sua gama de conhecimento e habili- dades para atuação em sua profissão. Então, vamos lá! INSTALAÇÕES PREDIAIS Neste material, você terá acesso a algumas partes de projetos reais para identificação de componentes, visualização e organização de cada uma das partes. Então, inicie seus estudos sempre na tentativa de antecipação a cada situação abordada nos ca- pítulos e, no decorrer do curso, você terá plenas condições de elaborar, por etapas, um projeto simples. Sua compreensão acerca destas instalações estará vinculada à sua reflexão sobre todo o processo de instalação, cada uma das suas subdivisões, suas escolhas de pontos e materiais, além de prever as demandas solicitadas. Neste momento, você estará adquirindo conhecimentos sobre a importância da con- fecção de um projeto muito bem elaborado e dimensionado de acordo com as normas vigentes, visando sempre à segurança, ao conforto e à satisfação dos clientes, bem como a execução de uma obra. Sua visão ampla dependerá de buscar sempre novas soluções, novas tecnologias ou a resolução rápida e com menor custo para atender a toda e a qualquer demanda necessária. Identificaremos e entenderemos, então, situações que possam ocorrer nos sistemas de abastecimento, de armazenamento e de coleta, buscando sempre os elementos téc- nicos necessários para idealização, confecção, interpretação e execução dos projetos. A interligação e a interdependência de cada uma destas partes desde o abastecimen- to até a coleta residual, da entrada de energia até sua disponibilização nos pontos adequados vão de encontro à logística de usabilidade das instalações. Um dos pilares de uma boa obra é um anteprojeto, seguido de um projeto detalhado sobre a instalação. De acordo com estatísticas de obras, cerca de 80% das patologias em estruturas são causadas por falhas nas instalações prediais, o que acarreta um alto custo para manutenção, visto que esta é uma parte embutida, e que todas as demandas de reformas envolvem, também, o acabamento. 10 A tentativa de desenvolver um material que possa orientar e esclarecer os principais desafios, desde a elaboração do projeto hidro-sanitário e elétrico até sua execução, exemplificando desde as instalações para fornecimento de água fria, quente e pluvial, prevenção de incêndio, esgoto, certificando que o dimensionamento e a escolha dos materiais serão adequados, até a escolha dos padrões de energia e de todo o escopo a ser empregado nesta instalação, evidenciando as normas brasileiras para que você, futuro engenheiro, possa utilizar essas informações em sua prática profissional. Tenhamos sempre, ao final do processo, uma mente aberta na busca de novas téc- nicas, diminuição de custos e sustentabilidade, que, hoje, é um aspecto importante neste tipo de planejamento. Ser um engenheiro criativo é saber usar os recursos já disponíveis com mais eficiência. Espero que a condução do curso desperte seu interesse em se aprofundar cada vez mais nestes conceitos e os transfira para a prática, que torne mais fácil a tomada de decisões frente aos desafios encontrados em projetos e obras, que consiga oferecer, cada vez mais, melhores opções e serviços a um preço justo e executável, e que sem- pre tenha em mente que segurança é muito importante e está aliada à qualidade de todos os materiais usados. Caro(a) aluno(a), espero que você tenha a dedicação e o interesse necessários ao processo de entendimento do que lhe foi, aqui, apresentado e que, claro, estaremos ofertando ao longo destes nove capítulos. Seja bem-vindo ao iniciar mais uma etapa, e espero poder ajudar em cada abordagem feita. Forte abraço! APRENDIZAGEM CAMINHOS DE 1 2 4 6 3 5 15 75 45 105 ABASTECIMENTO DE ÁGUA FRIA INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE E DE COMBATE A INCÊNDIOS INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA COLETA DO ESGOTO SANITÁRIO 135 161 COLETA DE ÁGUA PLUVIAL A ENERGIA ELÉTRICA E A SUA ALIMENTAÇÃO 7 9 8 SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO 183 233 205 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS SPDA – SISTEMAS DE PROTEÇÃO PARA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 1Abastecimento de água fria Esp. Daiane Rodrigues Caro(a) aluno(a), o fornecimento de água à população é de fundamental importância para que ela possua um nível de vida satisfatório, uma vez que a qualidade de entrega da água está, diretamente, relacionada à saúde. Nós a vemos chegando em nossas casas e, muitas vezes, não paramos para pensar no longo caminho que ela percorre, e é justa- mente isso que aprenderemos ao longo dessa unidade, conheceremos as instalações prediais e entenderemos como funciona o conjunto de tubulações conexões, peças, aparelhos sanitários e acessórios até seu ponto de utilização. 16 UNICESUMAR A água do seu chuveiro já ficou fraca, enquanto você estava coberto de sabão, só porque alguém ligou uma torneira lá na cozinha? Acredito que sim. Por este motivo, agora, conheceremos um pouco melhor a história de João. Ele estava tendo problemas hi- dráulicos em sua residência e por esta razão, cansado de tantas situações desgastantes, ele resolveu se mu- dar e comprar um novo imóvel. Provavelmente, você também já deve ter passado por situações desgas- tantes, não é mesmo? Talvez você já tenha passado por alguma situação em que a vazão de algum outro ponto de utilização ficou quase inexistente por ter vários dispositivos hidráulicos ligados. Você sabe por que isso acontece? Continue lendo este capítulo para entender mais sobre este assunto e ajudar João! Imagine que o João comprou um apartamento e, para verificar o perfeito funcionamento de seu novo imóvel, ele foi testar a parte hidráulica para compreender a vazão do seu chuveiro, então, ele percebeu que ela não estava muito boa e, para sua surpresa, sua mulher estava na cozinha ligando a torneira quando isso aconteceu. Descrição da Imagem: à direita está uma torneira aberta com a água escoando, e, à esquerda, um chuveiro aberto com a água escoando. Figura 1- Torneira e chuveiro ligados ao mesmo tempo 17 UNIDADE 1 Descrição da Imagem: à esquerda, temos uma mulher ensaboando o cabelo e perplexa, pois a água foi interrompida durante seu banho. Ela está com o corpo coberto de sabão e com a mão posicionada abaixo do chuveiro, que se encontra no canto direito na parte superior da imagem, logo acima de sua cabeça. João pensou estar se livrando de alguns problemas que tinha em sua antiga residência, mas acabouse deparando com problemas parecidos neste novo imóvel. Em algum momento, você deve ter percebido a pressão da água chegar de uma forma diferente e não entendeu muito bem o porquê de aquilo estava acontecendo, em casos mais graves, a vazão pode até se tornar inexistente. Situações, como interrupções durante o banho, por conta de uma descarga ou abertura de uma torneira, podem ser comuns em uma residência, devido à má distribuição de pressão nestes pontos. Figura 2 - Água cessada interrompendo banho Talvez você até tenha entendido a causa destas situações, como o João, que percebeu que isso ocorreu quando sua esposa ligou a torneira da cozinha. Tudo isso é resultado de um dimensionamento incorreto das tubulações de água (neste caso, água fria). 18 UNICESUMAR Bom, mas vamos voltar ao caso do João. Quando ele percebeu que isso aconteceu, foi logo perguntando ao corretor qual era a forma como o sistema hidráulico da casa estava ligado, mas ele não o soube responder. E você saberia responder a pergunta do João? Se não, a boa notícia é que, nesta unidade, você está prestes a entender este e outros conceitos e começar a aprender a forma correta de dimensionar. Você já teve a curiosidade de saber como a água chega até os pontos de distribuição da sua casa, por exemplo torneira e/ou chuveiro? Saiba que isso interfere, diretamente, na vazão que chega até esses pontos. Verifique, em sua residência, como a sua água chega até esses pontos. Para esta tarefa, você pode procurar os encanamentos aparentes e segui-los, dessa forma, você entenderá melhor o conteúdo ao longo desta unidade. E aí? Conseguiu verificar se os encanamentos levam até a caixa d’agua ou até a rua? Ou os dois, por exemplo? Você já ouviu falar das ETAS (Estações de Tratamento de Água)? Este é o local de tratamento das águas, onde podemos resumir as etapas de tratamento em, basicamente, quatro: coagulação, decantação, filtração e desinfecção. Nos reservatórios elevados (geralmente, localizados nas cotas mais altas), temos uma tubulação a que chamamos rede de distribuição, é ela que conduz a água até as casas, passando por todas as ruas e avenidas da cidade. O mais comum em serem encontrados nas residências é o sistema misto, como veremos ao longo desta unidade. Esse sistema contempla tanto a caixa d’agua como a água vindo direta da concessionária. Provavelmente, ao fazer esta verificação, você deve ter encontrado a sua caixa d’agua. Você consegue descobrir qual a capacidade máxima dela? Por que ela possui este tamanho? Qual a importância do ta- manho da caixa d’água para sua residência? Todos estes questionamentos estão interligados, e você, como estudante de engenharia e futuro profissional, conseguirá respondê-los, ao longo dessa unidade, com muito mais precisão. Vamos lá? DIÁRIO DE BORDO 19 UNIDADE 1 Crescemos ouvindo sobre a importância da água, e, por meio de uma simples observação, conseguimos notar a sua necessi- dade. A água tem sido reconhecida por todos e vem ganhando importância ao longo dos anos. Quando a água não apresenta tratamento e distribuição adequados, toda a população recep- tora sofre com isso, pois a saúde e a qualidade da água estão in- terligadas e, por estar presente em praticamente todas as nossas atividades, ela é imprescindível para nossa higiene, além da sua diversa importância em outros usos, tais como barragens para geração de energia elétrica e, também, combate ao incêndio. Poderíamos citar mais inúmeras utilidades que a água apre- senta para o ser humano e discutirmos a respeito deste assunto por páginas e páginas, por este motivo, vamos nos voltar, nessa unidade, a alguns pontos específicos desse assunto. Descrição da Imagem: à esquerda da imagem, temos uma criança segurando uma escova de dentes ao lado de sua mãe, e ambas estão escoradas em uma pia com torneira e prontas para realizar a escovação dos dentes. Figura 3 - Mãe e filha utilizando a água para higiene pessoal 20 UNICESUMAR O desenvolvimento de um projeto de água fria deve levar em conta diversos fatores, como: a preservação da qualidade da água, que deve ser considerada na especificação e na seleção dos materiais e na execução, pois, como os componentes estarão em constante contato com a água potável, eles não podem alterar o padrão de potabili- dade, transmitir gosto, cor, odor ou toxicidade à água, nem promover, ou favorecer o crescimento de micro-organismos. Descrição da Imagem: ao centro, temos uma pia com uma torneira aberta pela qual está saindo água escura, sem condições de ser consumida. Figura 4 - Água fora dos padrões de potabilidade DESTAQUE São preconizados pela NBR 5626 como requisitos essenciais para um projeto de ins- talações de água fria: • Garanta potabilidade dentro dos parâmetros que não interfiram à saúde dos usuários; • Que tenha previsibilidade de manutenção das partes de todas as partes da instalação; • Que se evite a interrupção total do fornecimento, mesmo em operações de manu- tenção; • Que seja corretamente dimensionado, para uso diário, reservas ou de segurança (incêndio quando se aplicar); • Que atenda Pressões e Vazões, conforme demandas específicas e funções das edi- ficações; 21 UNIDADE 1 Um projeto predial de água fria é desenvolvido, em grande parte dos casos, partindo de um subsistema para outro sistema maior, de um ponto de entrada até seu ponto final de distribuição, englobando, tam- bém, as instalações prediais de água quente e de combate a incêndio. Dessa forma, entenderemos como se dão as distribuições e as entradas de água fria para o desenvolvimento apropriado de um projeto. Descrição da Imagem: encanamentos vermelhos e azuis sobre uma parede de azulejos, simbolizando, respectivamente, água quente e fria. Figura 5 - Tubulações de água quente e fria Agora, entenderemos melhor a entrada e a distribuição de água fria, e, para isso, analisaremos qual a forma de alimentação que pode ser feita para este tipo de projeto. Existem duas formas distintas que podem ser utilizadas, sendo a primeira delas a rede pública, e a outra um sistema particular ou privado. Normalmente, essa segunda opção é utilizada em locais em que a rede pública não consegue atender à solicitação. A entrada predial de água precisa ser alimentada por um ramal, no caso da rede pública de abastecimento, esse ramal será alimentado pela própria concessionária, fazendo a ponte entre a entrada do prédio e a rede pública de distribuição (CARVALHO JUNIOR, 2011). 22 UNICESUMAR Figura 6 - Encanamentos vindos da concessionária para o conjunto habitacional Descrição da Imagem: ao fundo, temos um conjunto habitacional, e, à frente da imagem, podemos ver dois encanamentos chegando para abastecer os prédios. As responsabilidades envolvidas em um projeto de água fria são muitas, por este fato, o engenheiro deve estar ciente de todas as informações pertinentes ao projeto do local que será executado o projeto. Deve-se, sempre, solicitar a ligação de água, após realizar uma consulta prévia junto à concessionária local para obter todos os dados necessários a respeito do fornecimento de água no local de execução da obra. Quanto maior o número de informações necessárias ao projeto for adquirida maior a probabilidade de não ocorrerem surpresas desnecessárias ao longo do desenvolvimento do projeto. Então, é importante obter informações tais como: limitações de vazão, do regime de variação de pressões, das características da água, da constância de abastecimento, entre outros. 23 UNIDADE 1 Quando pensamos a respeito da forma como a edificação pode ser abastecida, inúmeras perguntas podem nos vir à cabeça, dessa forma, é necessário entender como cada uma funciona e quais as possibilidades para cada projeto. Segundo Carvalho Júnior (2011), é possível admitir três formas de abastecimento: direto, indireto e misto, sendo que cada um deve ser estudado a fim de entendermos suas vantagens e desvantagens, que devem ser analisadaspelo res- ponsável em desenvolver o projeto, conforme a realidade local e as características do edifício em que esteja trabalhando. Quando falamos a respeito do sistema direto de alimentação da rede predial de distribuição, estamos dizendo que ela é feita, direta- mente, da rede pública de abastecimento, ou seja, o reservatório não está incluso na distribuição, pois é inexistente, e a distribuição é feita de forma ascendente, com isso estamos dizendo que as peças de utilização de água são abastecidas, diretamente, da rede pública. A vantagem de utilização desse sistema inclui o baixo custo de instalação, porém, se houver qualquer problema que ocasione a interrupção no fornecimen- to de água no sistema público, o receptor ficará sem abastecimento, ou seja, faltará água para os usuários da habitação. Tubulação de água fria Torneira Registro Descrição da Imagem: esboço simplificado de uma casa com encanamento; em azul, temos a representação da água fria vindo, diretamente, da rua. Figura 7 - Sistema direto / Fonte: a autora. 24 UNICESUMAR Outra alternativa que temos ao projetar um sistema é o sistema indireto, neste caso, são adotados reservatórios. Como são diversos os problemas que podem ocasionar ter uma ali- mentação por meio da rede pública, este tipo de sistema visa minimizar os problemas referentes à intermitência ou às irregularidades no abas- tecimento de água e às variações de pressões. Dentro desse sistema, podemos ter algumas variações, por exemplo o sistema indireto sem bombeamento, quando se tem um reservató- rio superior, e sabemos que a pressão vinda da concessionária é suficiente para alimentar esse reservatório e distribuir a água até os pontos indicados (CARVALHO JUNIOR, 2011). O reservatório superior é utilizado para ali- mentação dos pontos de consumo da residência ou das residências, dessa forma, por meio da gravidade a água chega até os pontos, por essa razão a altura que o reservatório será instalado é um fator muito importante para que todo o sistema funcione da forma adequada. Esse sis- tema torna-se interessante, pois quando ocorre alguma limitação na entrega de água da rede pública, ele consegue garantir, por algum tempo, o fornecimento de água, variando com a capaci- dade do reservatório e o consumo dos usuários, sendo assim, esse sistema acaba sendo muito utilizado em edificações de até três pavimentos. (CARVALHO JUNIOR, 2011). Outra opção que temos é o sistema indireto com bombeamento. Ao contrário do sistema sem bombeamento, este é utilizado quando a pressão da rede pública não é suficiente para alimentar, diretamente, o reservatório superior, e, nesse caso, a bomba é utilizada para que a vazão necessária chegue até os pontos. O siste- ma do reservatório superior funciona de forma equivalente, onde a água desce por gravidade, Figura 8 - Caixa de água Descrição da Imagem: a imagem apresenta, ao centro, um reservatório de água simbólico e uma tubulação saindo da parte superior da tampa do reservatório. porém o diferencial desse sistema é o reserva- tório inferior, em que a água é bombeada até o reservatório elevado, por meio de um sistema de recalque. Este tipo de sistema é utilizado em edificações com altura superior a três pavimen- tos ou nove metros. E, por último, dentro dos sistemas indiretos, temos o sistema indireto hidropneumático, sen- do esse pouco recomendado visto que possui algumas desvantagens, como, ao faltar energia elétrica, ele fica inoperante, a não ser que o local possua um gerador para alimentá-lo. Esse sistema de abastecimento requer um equipamento para pressurização da água a partir de um reservatório inferior. Ele é adotado sempre que há necessidade de pressão em determinado ponto da rede que não pode ser obtida pelo sistema indireto por gravida- de, ou quando, por razões técnicas e econômicas, se deixa de construir um reservatório elevado, e, por exigir manutenção, acaba não sendo muito recomendado (CREDER, 2006). Agora, o sistema mais utilizado nas residências é o sistema de distribuição mista, em que po- 25 UNIDADE 1 demos alimentar a rede de distribuição de duas formas distintas. A primeira forma consiste em utilizar a rede pública em conjunto com o reservatório superior, o que chamamos de sistema misto. Este tipo de sistema apresenta vantagens distintas, pois agrega os benefícios contido nos dois métodos, sendo algumas peças alimentadas, direta- mente, pela rede pública, como torneiras externas, tanques em áreas de serviço ou edícula, situados no pavimento térreo, e o restante pelo reservatório superior. Nesse caso, teremos uma diferença de pressão entre os pontos de abastecimento da casa, pois a pressão na rede pú- blica quase sempre é maior do que a obtida a partir do reservatório superior. Dessa forma, os pontos de utilização que serão abastecidos pela rede pública terão uma pressão maior do que os abastecidos pelo reservatório. Os reservatórios que utilizamos nos sistemas prediais têm sido uma boa solução para fugir de possíveis problemas da rede pública, como a falta de abastecimento. Reservatório superior Tubulação vinda do reservatório Tubulação de alimentação da concessionária Descrição da Imagem: ao centro, uma simbologia representando uma casa de dois pavimentos, com um reservatório na parte superior. A residência apresenta dois tipos de alimentação, um vindo direto da concessionária, e outra do reservatório superior. Figura 9 - Sistema indireto ou misto / Fonte: a autora. 26 UNICESUMAR O sistema direto e o sistema misto costumam ser os mais utilizados, sendo o misto o mais indicado para residências, ou o direto e o indireto mais indicado para edifícios. Lembrando que é sempre necessário o engenheiro responsável pelo projeto analisar as condições existentes no local de implantação e a necessidade do projeto desenvolvido para validar o melhor sistema indicado para cada caso. O sistema hidrop- neumático é pouco utilizado, devido ao seu alto custo de implantação e inconvenientes necessários à manutenção. Você já percebeu que o tipo de reservatório possui total importância no sistema hidráulico de uma casa, não é mesmo? Agora, imagine a confusão que pode ser gerada se ele não for detalhado de forma correta dentro dos projetos, ou não tiver um acompanhamento. Ao elaborar um projeto de residência, muitos profissionais acabam esquecendo de locar a caixa d’água, e, por mais absurdo que isso possa parecer, é um erro que acontece com frequência. Ao realizar a concepção do projeto, é necessário pensar em todos os detalhes, inclusive, a caixa d’água, visto que ela necessita de um bom espaço para ser alojada. Ao dimensionar, ou alocar o reservatório superior, é necessário detalhar alguns itens, como: localização, altura, tipo, capacidade etc. Se possível, o aconselhável é procurar a marca e a capacidade do reservatório que será utilizado e indicá-lo no projeto para que não ocorram imprevistos quanto à execução do projeto. Figura 10 - Projetos em desenvolvimento Descrição da Imagem: a imagem apresenta um projeto aberto sobre a mesa e alguns outros projetos enrolados, na lateral esquerda; há, também, as mãos do projetista segurando um lápis, apoiadas sobre os projetos. 27 UNIDADE 1 Quando os reservatórios apresentarem uma capacidade maior, eles devem ser divididos em dois ou mais compartimentos (interligados por meio de um barrilete), pois este espaço é re- querido para as operações de manutenção sem interrupção na distribuição de água. Figura 11 - Detalhamento de projetos Alguns pontos precisam ser verificados para que não seja neces- sário realizar modificações que possam atrapalhar todo o fluxo do projeto, tais como: verificar se será necessário comportar a reserva de incêndio, que consiste em um acréscimo de reserva além daquela que havia sido prevista para consumo, ou se será feita a captação da água das chuvas. Além do dimensionamento e da localização dos reservatórios, ele deve preveruma altura adequada para o barrilete. Vale ressaltar a importância deste ponto, afinal, muitos projetos dimensionam este espaço de forma incorreta, pois ele deve conter facilidade de acesso, o que facilita as manutenções que deverão ser feitas ao longo de toda vida útil da estrutura (CARVALHO JUNIOR, 2011). Descrição da Imagem: à esquerda, temos metade do corpo de um homem com o braço estendido, segurando um projeto em 3D, e, ao redor do projeto, estão as anotações do mesmo. 28 UNICESUMAR Figura 12 - Sobrado em corte com tubulações aparente Ao executar o reservatório elevado, o acesso é de extrema im- portância e deve ser observado e pensado de modo a facilitar a entrada dos operadores, como a utilização de escadas ou portas independentes. O acesso ao interior do reservatório para ins- peção e limpeza deve ser garantido, por meio de uma abertura mínima de 60 cm, em qualquer direção. Já o reservatório inferior também precisa de recomendações específicas, tais como ser instalado em locais de fácil acesso, de forma isolada, e afastado de tubulações de esgoto para evitar eventuais vazamentos ou contaminação pelas paredes. Descrição da Imagem: a imagem apresenta um sobrado cortado ao meio, com as mobílias e as tubulações aparentes. À direita, é possível observar as tubulações do banheiro e da lavanderia, e, à esquerda, os mobiliários da sala e do quarto. 29 UNIDADE 1 Figura 13 - Casa, na Austrália, com reservatório de água Descrição da Imagem: a imagem conta com um gramado em toda sua extensão e uma casa localizada ao fundo, com um grande reservatório de água no nível térreo e uma cerca de madeira em toda a extensão do terreno. Quando os reservatórios estiverem localizados no subsolo, é preciso se atentar às elevações das tampas que deverão estar a, pelo menos, 10 cm em relação ao piso acabado, e nunca no mesmo nível, a fim de se evitar a contaminação pela infiltração de água. No projeto, deve ser previsto um espaço físico para localização do sistema ele- vatório, denominado casa de bombas, suficiente para a instalação de dois conjuntos de bomba, ficando um de reserva para atender a eventuais emergências (CREDER, 2006). O reservatório inferior é extremamente importante para o sis- tema elevatório, pois estão interligados, dessa forma, ao projetar o reservatório inferior, este aspecto deve ser levado em consideração. Quanto às bombas, existem dois tipos básicos de disposição com relação ao nível de água do poço de sucção: acima do reservatório; em posição inferior, no nível do piso do reservatório (bomba afoga- da). A disposição mais utilizada é a que está em nível mais elevado, que permite melhores condições de manutenção do sistema e de seu próprio abrigo (CARVALHO JUNIOR, 2011). 30 UNICESUMAR Agora que você já entendeu os conceitos relativos aos reservatórios e sua importância, vamos à parte prática, o dimensionamento. Prova- velmente, você estava ansioso para a chegada deste momento, não é mesmo? Mas não se engane, os conceitos teóricos são extremamente importantes para que o engenheiro seja capaz de dimensionar de forma correta, pois, assim, conseguirá se atentar melhor aos detalhes, e não somente às contas necessárias. Podemos definir o ato de dimensionar como a determinação de dimensões e grandezas. Ao projetar as instalações de água fria, os requisitos citados na NBR 5626 (ABNT, 2020) devem ser atendidos ao serem executados. Sendo assim, um bom projeto deve garantir o fornecimento de água sem interrupções e em quantidade suficiente, de forma que todo o sistema funcione, perfeitamente, além de preservar, rigorosamente, a qualidade da água do sistema de abastecimento e dentro do que for possível, garantir o máximo de conforto aos usuários, incluindo a redução dos níveis de ruído nas tubulações. O dimensionamento das instalações prediais de água fria segue, basicamente, duas etapas, as quais conhe- ceremos a seguir e aprenderemos a iniciar o dimensionamento através dos reservatórios (CARVALHO JUNIOR, 2011). • Necessitam de manutenção; • Devem preservar a água, garantindo isenção das características organolépticas (cor, odor e sabor) ou toxinas; • Apresentar estanqueidade a poeira, insetos, líquidos, entre outros; • Não devem ser apoiados no solo ou enterrados (total ou parcial), devido à in�ltração, distanciados de pelo menos 0,60 m. 31 UNIDADE 1 Conforme conversamos, é grande a responsabilidade do projetista visto que existe uma série de requisitos que precisam estar de acordo com a NBR 5626 – Instalação Predial de Água Fria (ABNT, 2020), que estabelece os critérios necessários para dimensionar as instalações prediais de água fria, atendendo às condições técnicas mínimas de higiene, economia, segurança e conforto aos usuários. De acordo com a NBR 5626 (ABNT, 2020) o reservatório deve ser dimensionado a fim de garantir, no mínimo, um consumo normal por 24 horas acrescido de um volume de água destinado ao combate a incêndio. Todavia, devido a instabilidade do abastecimento de água no país, autores e profissionais da área sugerem a adoção de reservatórios com capacidade de armazenamento de água para dois dias de consu- mo, isto é, 48 horas. Para a reserva de incêndio pode-se acrescentar de 15 a 20% do volume total de água armazenada. As edificações com mais de três pavimentos necessitam de um sistema de recalque para o abastecimento dos reservatórios superiores. Nessas situações é recomendado que o reservatório inferior tenha capacidade para 3/5 do volume total e o superior os 2/5 restantes. Descrição da Imagem: a imagem apresenta, no canto superior direito, um chuveiro aberto, e, abaixo dele, uma pessoa com as mãos na cabeça tomando banho. Figura 14 - Consumo de água no banho 32 UNICESUMAR A seguir, teremos um exemplo para que fique clara a forma como cada orientação deve ser aplicada. Realizaremos as operações necessárias em um prédio com reservatório superior de 7000 litros. Neste caso, teríamos 1400 litros para reserva de incêndio, ou seja: 7000 x 20/100 = 1400 litros. Vamos a outro exemplo prático. Todas as vezes que efetuarmos o dimensionamento, precisamos analisar os cômodos e a quantidade de possíveis moradores na residência. Como saber qual a capacidade da caixa d’água de uma residência que atenderá duas pessoas? Para isso, existe uma tabela que contém as informações de que precisamos para análise, a tabela de estimativa de consumo predial diário mos- tra-nos o consumo médio em litros/dia em diferentes edificações, então, analisando a tabela, vemos que uma pessoa consome, em média, 150 litros de água por dia. Tipo de construção Consumo médio (litros/dia) Alojamentos provisórios 80 por pessoa Casas populares ou rurais 120 por pessoa Residências 150 por pessoa Apartamentos 200 por pessoa Hotéis (s/cozinha e s/ lavanderia) 120 por hóspede Escolas - internatos 150 por pessoa Escolas - semi internatos 100 por pessoa Escolas - externatos 50 por pessoa Quartéis 150 por pessoa Edifícios públicos ou comerciais 50 por pessoa Escritórios 50 por pessoa Cinemas e teatros 2 por lugar Templos 2 por lugar Restaurantes e similares 25 por refeição Garagens 50 por automóvel Lavanderias 30 por kg de roupa seca Mercados 5 por m² de área Matadouros - animais de grande porte 300 por cabeça abatida Matadouros - animais de pequeno porte 150 por cabeça abatida Postos de serviço p/ automóveis 150 por veículo Cavalariças 100 por cavalo Jardins 1,5 por m² Orfanato, asilo, berçário 150 por pessoa Ambulatório 25 por pessoa Creche 50 por pessoa Oficina de costura 50 por pessoa Tabela 1- Tabela de estimativa de consumo diário/ Fonte: Tomaz (2000, p.198). 33 UNIDADE 1 IMPORTANTE: quando não se sabe quantas pessoas morarão na casa, devemos fazer uma estimativa analisando os ambientes do projeto. Agora, voltando ao nosso exemplo, para uma residência de duas pessoas, devemos, inicialmente, calcular o consumo diário. Assim, devemos multiplicar: 2 pessoas X 150 litros/dia = 300 litros/dia deconsumo de água na casa. Lembrando que o reservatório deverá atender à casa por dois dias, e este valor deverá ser multiplicado por 2, ou seja: 300 X 2 = 600 litros para dois dias de consumo para dois moradores da casa. Neste caso, o consumidor pode optar por uma caixa de 1000 litros ou duas de 500 litros. Mas se o consumo para dois moradores foi feito e o mínimo solicitado foi 600 litros, por que o projetista deverá optar por 1000 litros? A resposta é simples: o pro- jetista deve sempre olhar os modelos disponibilizados. Se o consumo tivesse dado 800 litros, ele teria que optar por uma de 1000 litros da mesma forma, pois, depois de 500 litros, a mais comum de ser encontrada é a caixa de 1000 litros. No entanto outro ponto importante é nos atentarmos à condição financeira do cliente e sempre usar o bom senso ao chegar a um valor final para o tamanho que será utilizado na caixa. Você já parou para pensar qual o tamanho da sua caixa d’água e em como ela foi dimensionada? Já sofreu com alguma parada de água repentina e ficou sem água em casa? O dimensionamento da caixa d’água é importante para situações como essa em que o abastecimento depende, uni- camente, do reservatório de cada residência. Observação: muitas vezes, o projetista precisa utilizar o seu bom senso e realizar uma análise diferente da que fizemos anteriormente para definir o tamanho do reservatório. Ainda, em nosso exemplo, foi estimado um mínimo de 600 litros por dia, dessa forma, poderíamos optar por uma caixa de 500 litros. Caso o cliente não queira desembolsar uma quantia maior pelos 100 litros/dia excedentes, devemos lembrar que, além das despesas com o reservatório, dependendo do tamanho escolhido, o valor desembolsado para a estrutura também aumentará visto que terá que resistir ao peso da caixa. Para efeito de comparação, é importante saber que 1000 litros equivalem a 1000 kg. 34 UNICESUMAR O valor dimensionado foi de 600 litros, após este dimensiona- mento, são estimadas as capacidades dos reservatórios inferior e superior, então, teremos: • Reservatório inferior: para calcular o tamanho da caixa d’água inferior, devemos achar o valor correspondente a 3/5 de 600 da seguinte forma: 3/5 X 600 = 360 litros Neste caso, como não se encontra no mercado caixa d’água com este volume, deve-se instalar a caixa d’água de 500 litros ou de 310 litros, conforme conversamos na observação anterior. • Reservatório superior: para a caixa d’água superior, o valor que devemos encontrar é de 2/5 do consumo, ou seja, 2/5 de 600: 2/5 X 600 = 240 litros Também, neste caso, não encontramos, no mercado, caixa d’água com 240 litros, portanto, deve-se instalar a caixa d’água de 310 litros (CARVALHOJUNIOR, 2011). Descrição da Imagem: no centro da imagem, é possível observar as mãos de duas pessoas segurando cada uma sua escova de dentes. Ao canto direito, a torneira está aberta, derramando água sobre as escovas. Figura 15 - Casal dividindo a torneira para escovar os dentes Ao realizarmos a análise total dos reservatórios, verificamos que, se for colocada uma caixa d’água de 310 litros tanto no reservatório superior como no reservatório inferior, teremos um total de 620 litros, 20 litros a mais do que foi calculado como o consumo diário dos 2 moradores da residência. 35 UNIDADE 1 TORRE CAIXA D'ÁGUA Obs: Sistema de aquecimento solar deverá ser dimensionado na instalação DETALHE H3 ESCALA 1:50 Suspiro A lim en ta çã o 2, 50 1, 88 CAIXA D'ÁGUA Reservatório de água quente Vai para placas solares Vai para utilização Vai para utilização Figura 16 - Detalhamento de caixa d’água / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: ao centro da imagem, temos uma caixa d’água e um reservatório de água quente, na parte inferior dela, a imagem apresenta dois tipos de encanamentos, os azuis representando as tubulações de água fria, e os vermelhos representando as tubulações de água quente. Entender a forma que a água chega até nossas torneiras envolve muito mais conceitos de pontos de atenção do que você imaginou, não é mesmo? Por este motivo, entender esses conceitos são tão importantes para que não ocorram falhas no dimensionamento. Dessa forma, vamos recapitular o que vimos até agora: • - Existem três principais formas de dimensionar o sistema de um local, são eles: os sistemas direto, indireto e misto, sendo o sistema direto aquele em que todo o sistema depende da concessio- nária, exclusivamente; o indireto em que o abastecimento conta com o uso de reservatórios, e o misto, que contempla os dois sistemas anteriores. • - Quando houver dúvidas em relação ao projeto, o projetista arquitetônico deve ser consultado, imediatamente, antes de avançar com o projeto para que não haja incoerências, e as necessi- dades do cliente sejam respeitadas. • - Ao dimensionar a caixa d’água, é necessário ser sensato em relação às necessidades do clien- te, utilizando tanto do bom senso do projetista como verificando as limitações financeiras do projeto/cliente. 36 UNICESUMAR Vamos entender um pouco melhor a rede de distribuição. Esta pode ser compreendida, por meio das canalizações que fazem a ligação entre os pontos de consumo ao reservatório da edificação. Para que a rede de distribuição seja melhor compreendida, e se- jam evitados possíveis erros ao estabelecer como serão realizadas as ligações, é sempre aconselhável fazer a divisão dos pontos de consumo. Uma boa dica para iniciar este estudo é estabelecer que os pontos de consumo do banheiro devem ser alimentados por uma canalização, e os pontos de consumo da cozinha e da área de serviço por outra. Podemos justificar esta separação por dois motivos: canalização mais econômica e uso não simultâneo. Quanto menor for o número de pontos de consumo de uma canalização, menor será seu diâmetro, e, consequentemente, seu custo (CARVALHO JUNIOR, 2011). 1,50 0,96 0,78 0,30 0,05 0, 20 0, 800, 90 0, 10 PVC 0,25 mm Entrada tanque A.F. Entrada tanque A.F. Entrada tanque A.F. PVC 0,25 mm Figura 17 - Pontos de utilização de água fria da lavanderia / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma tubulação azul à direita, no sentido horizontal, a 0,90 e 0,80m do chão; a tubulação apresenta descrição de PVC com diâmetro de 25 mm. 37 UNIDADE 1 A comunicação entre todos os envolvidos no projeto e na execução deve ser a mais clara possível para evitar eventuais equívocos. Assim, os pontos de alimentação devem ser levantados da forma correta e, para isso, é interessante que todas as dúvidas sejam esclarecidas antes de iniciar a execução junto ao autor do projeto arquitetônico. Caso o projetista tenha dúvidas a respeito de algum ponto, o autor do projeto arquitetônico deve ser comunicado para que todas as dúvidas sejam sanadas. Agora que você já aprendeu a respeito dos sistemas que estão envolvidos, entenderemos como funcionam os aparelhos de medição da água utilizada. O hidrômetro é o aparelho utilizado para realizar a medição da água consumida, porém ele precisa ser instalado de acordo com as normas vigentes em cada região. Já foi muito utilizada a medição de água por meio de um único hidrômetro, porém, ao se per- ceber que este sistema de medição era injusto, pois acabavam pagando, igualmente, sendo que nem todos utilizavam a mesma quantidade de água, em alguns locais, eles, porém os medidores de água individuais, foram estabelecidos como o único que deve ser utilizado a partir de 2021, pois estes apresentam igualdade e justiça no valor cobrado por utilização. As edificações mais atualizadas, fazem a individualização dos ramais de entrada, com hidrô- metro dedicado para cada unidade consumidora, permitindo proporcionalidade de consumo, mesmo em edificações de múltiplo uso (edifício verticais e comerciais) por exemplo além da leitura individual, tem um hidrômetro em separado para utilização dos serviços em área comum, normalmente sendo a taxas cobradas dentro do condomínio. Esta individualizaçãode consumos e em hidrômetros específicos, facilita muito a organização de manutenção pois, eventuais vazamentos em uma das unidades, não seria necessário, desativar toda instalação relacionada as demais unidades consumidoras, e sim somente aquela que precise de manutenção. Em projetos mais modernos, além da individualização dos hidrômetros, adotam-se logo após os hidrômetros, no início de cada ramificação interna para unidades consumidora, registros, de controle, nas ramificações, para que manutenções parciais consigam ser feitas sem desabastecer a uni- dade. A cobrança de eventuais problemas de manutenção e vazamentos são de exclusividade de cada unidade, logo, obrigando os proprietários, melhorar a periodicidade de manutenção das instalações sanitárias. é importante que os projetistas estejam alinhados quanto às necessidades do cliente. Vale ressaltar que o ponto de utilização da bacia sanitária deve ser deslocado, horizontalmente, 0,15 m em relação ao eixo da bacia. 38 UNICESUMAR 0, 25 PVC O 22 mm PVC O 25mm 2, 08 0, 30 0, 58 Entrada pia A.Q. Entrada Pia A.F. Entrada V.S. 0, 45 0, 43 PVC O 25mm PV C O 2 5m m PV C O 2 5m m 0,19 0,22 0,64 1,13 0,17 0,14 0, 95 0, 88 Figura 18 - Pontos de utilização banheiro / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: a imagem apresenta duas tubulações, uma vermelha e outra verde, mostrando os pontos de utilização do banheiro com suas respectivas cotas. A 2,08m do chão, é possível perceber o ponto do chuveiro. Você conhece a importância e a forma de instalação dos hidrômetros? Sabia que os hidrômetros não podem ser colocados de qualquer for- ma? Isso mesmo! E, caso o engenheiro responsável autorize a insta- lação do hidrômetro errado, a alteração será inevitável. Que tal saber mais a respeito dos padrões de instalações e da importância dos hi- drômetros? Fique por dentro deste conteúdo acessando o Podcast. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6431 Que tal reforçarmos estes conceitos e aprendermos um pouco mais so- bre as peças do sistema hidráulico? Assista ao vídeo indicado e visualize os conteúdos desta unidade, de forma resumida e didática. Para acessar, use seu leitor de QR Code. 39 UNIDADE 1 As alturas recomendadas para cada ponto de utilização devem ser observadas pelo projetista e podem sofrer alterações em função do projeto arquitetônico, por esta razão, é importante que os projetistas estejam alinhados quanto às necessidades do cliente. Vale ressaltar que o ponto de utilização da bacia sanitária deve ser deslocado, horizontalmente, 0,15 m em relação ao eixo da bacia. Você viu, ao longo desta unidade, que as instalações de água fria consistem no conjunto de tubulações, dispositivos, equipamentos e reservatórios que têm a finalidade de abastecer os pontos de utilização de água em uma edificação. Elas começam, na verdade, na definição de qual sistema será utilizado dentro da residência para que os outros pontos possam ser definidos dentro do projeto hidrosanitário. Tudo deve ser elaborado de modo a tornar o mais eficiente possível a utilização da água, contemplando os valores mínimos necessários e suficientes para o bom funcionamento da instalação e para a satisfação das exigências do usuário. Dessa forma, por meio dos cálculos aprendidos ao longo desta unidade, é possível calcular a quanti- dade adequada de um reservatório de água para uma família, sabendo, apenas, quantas pessoas estarão morando na residência. Podemos citar, também, algo que comentamos, no início dessa unidade, a respeito do fluxo de água. Lembra? Este é um problema muito comum dentro das residências, e mui- tas pessoas afirmam que ele é causado por baixa pressão d’água. Porém o que determina a pressão de entrada da água é a altura do reservatório (ou seja, a caixa d’água), dessa forma, como profissional, cabe a você realizar esta análise. Ademais, agora, você possui capacidade de analisar a canalização da sua residência, conforme propomos no Mão na Massa, verificando se elas estão dispostas da melhor maneira para seus respectivos usos. O projeto de água fria para o engenheiro civil é muito importante visto que ele está presente, obrigatoriamente, em unidades a partir de 100m², e é a partir dele que se escolhe qual sistema será utilizado em sua casa, os pontos de utilização e como as tubulações chegarão até cada ponto, além do seu dimensionamento, que veremos nas próximas unidades, completando seu conhecimento a respeito deste assunto. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6436 40 M A P A M EN TA L Agora, é hora de testar seus conhecimentos e fixarmos os assuntos mais importantes estudados até aqui. Relembre todos os conceitos que estudamos, no decorrer desta unidade, a respeito dos reservatórios e suas aplicações e fique à vontade para fazer anotações pertinentes, que lhe ajudarão a reforçar o conteúdo aprendido. Iniciei o Mapa Mental com a intenção de lhe dar um direcionamento, mas gostaria que você o completasse. Ok? Re si dê nc ia s R ES ER V A TÓ R IO A té 3 p av im en to s Ac im a de 9 m et ro s 41 A G O R A É C O M V O C Ê 1. A água é essencial para nossa higiene e saúde, fazemos seu uso para escovar nossos dentes, tomar banho, limpar a casa, lavar os alimentos entre tantas outras coisas. Por este motivo, é importante que o sistema de água de nosso lar esteja, corretamente, dimensionado a fim de evitar a escassez deste recurso. A respeito do dimensionamento de reservatórios, analise as afirmações a seguir: I) O sistema de alimentação direto possui como sua principal vantagem o fato de ser conec- tado, diretamente, com a concessionária. II) O sistema de alimentação direto possui como sua principal desvantagem ser, unicamente, ligado à concessionária. III) O sistema misto é o mais indicado e comum para usos residenciais. Está correto o que se afirma em: a) I apenas. b) I e II. c) II e III. d) III apenas. e) II apenas. 2. Ao dimensionarmos um reservatório, é necessário se atentar a alguns itens, entre eles o número de moradores que ocuparão a residência, o padrão de consumo da família e o bom senso do projetista. Após analisar todos estes fatores, conseguimos obter o correto dimensio- namento para o reservatório. No caso de uma casa de padrão comum, com três moradores, qual seria o tamanho de reservatório adequado? Assinale a alternativa correta. a) 1 reservatório de 500 litros. b) 2 reservatórios de 250 litros. c) 1 reservatório de 250 litros. d) 1 reservatório de 500 litros e 1 reservatório de 250 litros. e) 1 caixa de 1000 litros. 42 A G O R A É C O M V O C Ê 3. Para uma obra ser bem executada, é comum que as funções de todos os projetos necessários para tal sejam distribuídas entre diferentes projetistas, desta forma, a comunicação entre eles é muito importante para evitar que ocorram erros por conta da ausência da comunicação. Agora é com você, analise quais afirmações são verdadeiras e quais são falsas, marcando V ou F nas afirmativas a seguir: ) ( O projeto arquitetônico não precisa prever a caixa d’água. ) ( A entrada de água compartilhada é o melhor método para realizar a medição de consumo. ) ( Quanto maior for o detalhamento do projeto hidráulico, mais confusa será sua execução. ) ( A altura da caixa d’água influencia, diretamente, a pressão de água por gravidade. Está correto o que se afirma em: a) V, V, V, F. b) F, F, F, V. c) F, V, F, V. d) V, V, F, F. e) F, F, V, V. 43 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S 1. Alternativa C; o sistema direto possui como desvantagens sua única ligação com a concessio- nária, pois, em casos de falta de água, ele não possui um reservatório para suprir as necessi- dades da residência até que a situação normalize. 2. Alternativa E; 3 pessoas na residência X 150 litros/dia = 450 litros/dia de consumo de água na casa. Lembrando que o reservatório deverá atender à casa por dois dias, então, este valordeverá ser multiplicado por 2, ou seja: 450 X 2 = 900 litros para dois dias de consumo para dois moradores da casa. Neste caso, o consumidor pode optar por uma caixa de 1000 litros. 3. Alternativa B; o projeto arquitetônico precisa prever a caixa d’água para que tenha o correto espaço de posicionamento da mesma, quanto maior o nível de detalhes mais clara se torna a execução do projeto, e a entrada de água individual torna mais justo o que é cobrado pelo consumo de água. 44 R EF ER ÊN C IA S ABNT. NBR 5626 – Sistemas prediais de água fria e água quente – Projeto, execução, operação e manutenção. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. CREDER, H. Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 6. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2006. CARVALHO JUNIOR, R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura. 12. ed. São Paulo: Blucher, 2011. TOMAZ, P. Previsão do consumo de água. Interface das instalações prediais de água e esgoto com os serviços públicos. São Paulo: Comercial editora Hermano & Bugelli Ltda., 2000. 2Instalações de água fria Esp. Daiane Rodrigues Caro(a) aluno(a), nesta unidade, entenderemos como as tubulações influenciam em diversos aspectos do uso da água, tais como pressão e qualidade da mesma, além de entender a contribuição que as perdas de carga têm na pressão da água. É de suma importância o conteúdo aprendido neste capítulo visto que serão abordados os dimensiona- mentos a respeito de perda de carga e diâmetro de tubulação. Desejo que você faça um bom proveito desta unidade e saia mais capacitado ao fim do seu estudo. Imagine que você está elaborando um projeto para uma edificação de dois pavimentos (sobrado), em que residirão quatro pessoas, você saberia indicar qual a tubulação correta a ser utilizada em cada ambiente no projeto hidráulico? Qual o diâmetro apropriado para utilizar, ou como saber quando alterar o diâmetro da tubulação? Estas são algumas perguntas que serão respondidas ao longo dessa unidade. Para o engenheiro civil, tanto as áreas mais dedicadas ao projeto quanto a execução são importantes e, para isso, todos os processos envolvidos em cada uma de suas atividades precisam ser entendidos em seus mínimos detalhes. Somente com a prática, claro, que o entendimento será aperfeiçoado, porém entender a teoria é parte fundamental para o sucesso em sua profissão, afinal, um bom engenheiro concilia bem estas duas partes: Teoria e Prática. Dessa forma, quando você estiver em campo, ou sentado à mesa elaborando um projeto hidráulico, saberá como projetar, corretamente, os detalhes e prever possíveis erros que possam ocorrer em seu projeto, ou, até mesmo, entenderá como fazer contas rápidas para responder a questionamentos que possam surgir na obra e precisam de uma resposta imediata. Para que você saiba dimensionar, corretamente, uma tubulação, é necessário que você tenha o conhecimento de algumas tabelas que nortearão seu dimensionamento. Para dar início ao projeto, precisamos entender o conceito de demanda do recurso hídrico no uso das edificações e, para isto, contamos com uma série de tabelas de apoio (normas e livros especializados) para primeiro entender predimensionar o consumo, logo, o que deve ser reservado para consumo, e do ponto de armazenamento (caixa d´água) fazer as descidas até os pontos efetivos de consumo. Da caixa d´água até os pontos de consumo, precisamos entender além da geometria da tubulação, precisamos elencar todo o conjunto de peças que compõe o sistema (tubulações, curvas/cotovelos, válvulas, entre outros) para enten- der como se dá a vazão e a pressão necessária para cada ponto de consumo (torneiras, chuveiros e demais equipamentos) que precisam ser abastecidos. Por esta razão, o conteúdo que será desenvolvido ao longo desta unidade é tão importante para você aluno(a) para que possa ter seus conhecimentos a respeito dos cálculos da rede hidráulica expandidos e saiba resolver questões relacionadas a eles tanto no projeto quanto em obra. Agora, imagine a seguinte situação: você está em um almoço de família e seus parentes se reúnem à mesa com você para almoçar, e, ao longo da conversa, perguntam a você por que a pressão do chuveiro da casa do seu tio Celso é tão baixa. Como um engenheiro(a) sensato(a), você responde que diversos podem ser os fatores que ocasionam este tipo de situação, então, seu tio começa a lhe contar toda a história da construção de sua casa. Para iniciar a conversa, ele já vai logo avisando que não fizeram o projeto hidráulico de sua casa, pois, por ser uma casa não tão grande, acharam que não seria necessário. Após isso, ele começa a lhe contar como o local da caixa d’água, inicialmente proposto perto dos banheiros, foi deslocado, pois não havia pilares para apoiá-la e, dessa forma, ela precisou ficar em cima da garagem, no outro lado da casa. E aí, você conseguiria começar a responder os questionamentos do tio Celso a partir destas informações que ele lhe apresentou? Vamos refletir acerca da situação apresentada, mas, em primeiro lugar, é necessário extrair o máximo de informações possível. Em todos os problemas que resolveremos como engenheiro(a), precisaremos de uma lista de informações, sempre que possível, para que possamos analisar da forma correta o que está acarretando a situação em análise. 46 UNICESUMAR 1. Função da edificação. 2. Número de usuários. 3. Consumo per capita. 4. Legislação local ou normativa para o tipo de edificação. Para dimen- sionamento da reserva de con- sumo. 1. Instalação do cavalete e do hidrômetro (concessionária) e como ficará a ligação até os pontos de reserva (caixa d´água ou cisterna). 2. Localização do ponto de reserva (caixa d´água ou cisterna). 3. Localização dos pontos de consumo. 4. Geometria da tubulação e acessórios interligando a reserva (caixa d´água ou cisterna). 5. Vazão necessária nos pontos de consumo. 6. Pressão necessária dos pontos de consumo. 7. Se for fluxo descendente, sem adoção de bomba, verificar posicionamento da caixa d´água e verificar vazão e pressão dos pontos de consumo. 8. Se for fluxo ascendente, necessário estudo específico e consulta de catálogo de fornecedores para atender a vazão e a pressão dos pontos de consumo. Para dimensio- namento da tu- bulação, todas estas variáveis são influentes sobre a pressão e vazão. Quadro 1 - Lista de informações / Fonte: a autora. Cabe salientar que é apenas um início de coleta de informações, temos que nos preocupar como projetista e, depois, como executor deste projeto, o atendimento dos requisitos normativos (ABNT, por exemplo), ou mesmo dos requisitos de concessionárias de fornecimento de água locais, ou dos códigos de prevenção contra incêndio (variam de Estado para Estado) que podem pedir atendimento de requisitos mais específicos, exigindo, ainda mais, o detalhamento dessas informações iniciais. Após isso, é preciso levar alguns conceitos em consideração, como o que é vazão e pressão, além das formulações disponibilizadas, ao longo desta unidade. Faça uma lista dos possíveis problemas que possam estar ocasionando o enfraquecimento da pressão de água no chuveiro. DIÁRIO DE BORDO 47 UNIDADE 2 As instalações hidráulicas estão inseridas em nosso dia a dia, em nossa rotina e, praticamente, em tudo ao nosso redor. Por esta razão, é difícil falarmos a respeito de algum ponto que você não conheça, mas, talvez, possamos conversar acerca de circunstâncias que você ainda não havia parado para pensar sobre sua importância. Por exemplo, você sabe em que consiste um sistema de distribuição de água? Quero dizer, você sabe explicá-lo com propriedade? Provavelmente, você já deve ter ouvido falar de sistema de água, porém não deve ter parado para pensar em tudo que ele consiste. Segundo Carvalho Júnior (2013), podemos defini-lo como uma rede formada por um conjunto de tubulações, conexões, reservatório e bombas hidráulicas, tendo como sua principal função atender os pontos ao qual foi projetado dentro dos requisitos solicitados,tais como condições sanitárias apropriadas, vazão e pressão. Os detalhes relacionados ao sistema de água variam em relação ao local em que se encontram, pois são diversos os fatores que podem influenciar em sua estrutura, mas, de modo geral, podemos dizer que são as con- cessionárias as responsáveis por fazer com que a água chegue até a entrada de cada residência, onde a instalação do cavalete e do hidrômetro são feitas. Até este ponto, a concessionária tor- na-se responsável para que a água chegue, porém, a partir daí, cada consumidor precisa zelar por seu ponto de consumo. Caso você esteja se questionando a respeito de como as decisões são tomadas em torno das redes hidráulicas, então, eu preciso lhe res- ponder que tudo é normatizado. Por exem- plo, para a regulamentação de projetos de rede de distribuição e abastecimento, temos a NBR 12218. Esta norma é extremamente impor- tante, pois é nela que se define uma série de critérios importantes para nós, engenheiros civis, e sociedade de uma forma geral. Por meio dela a rede de distribuição é definida como uma “parte do sistema de abasteci- mento formada por tubulações e órgãos acessórios, destinadas a colocar água potável à dis- posição dos consumidores, de forma contínua, em quantidade e pressão recomendadas” (ABNT, 2020). 48 UNICESUMAR De acordo com Carvalho Júnior (2013), neste ponto é onde a atenção precisa ser redobrada, pois é momento em que temos um grande nível de complexibilidade tanto em relação ao di- mensionamento, como manutenção e operação. Por se tratar da parte mais trabalhosa do projeto global de abastecimento, aqui, o conhecimento do engenheiro é colocado em prática em relação aos parâmetros do sistema, das hipóteses de cálculo assumidas e das metodologias, de modo a se obter um projeto eficiente. Para iniciarmos o nosso dimensionamento do ramal predial, precisamos ter algumas informações já em mãos, e estas foram apresentadas na Unidade 1. O dimensionamento do ramal predial usará as seguintes informações: • Consumo diário (CD) do imóvel. • Pressão disponível da rede de distribuição. Ainda referenciando Carvalho Júnior (2013) para dimensiona- mento da rede de distribuição, é preciso atenção sobre alguns pontos que discutimos na unidade anterior, tais como altura da caixa d’água, distribuição nos pontos de consumo e alimentação dos mesmos: “Tal fato se justifica por dois motivos: canalização mais econômica e uso não simultâneo. Quanto menor for o nú- mero de pontos de consumo de uma canalização, tanto menor será seu diâmetro e, consequentemente, seu custo” (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 52). Ao iniciarmos nosso estudo a respeito da rede de distribuição, precisamos conhecer o barrilete, que pode ser definido, segundo Carvalho Júnior (2013), como sendo o conjunto de tubulações que possuem a origem no reservatório e do qual as colunas de distribuição se originam, podendo ser concentrado ou ramificado. Primeiramente falaremos sobre o barrilete concentrado, como o próprio nome diz, ele apresenta uma concentração maior da tu- bulação em um espaço menor, facilitando, assim, a manutenção e o controle do sistema, pois, devido às tubulações estarem próximas, é possível criar um local para realizar as manutenções e a segurança das tubulações. O barrilete ramificado, por outro lado, apresenta suas tubulações mais espaçadas, em que os registros são colocados antes do início das colunas de distribuição. Como vantagem, este método utiliza um número menor de registros e, por este motivo, acaba se tornando mais econômico (CARVALHO JÚNIOR, 2013). 49 UNIDADE 2 Figura 1- Colunas de distribuição Descrição da Imagem: a imagem apresenta diversas colunas de tubos com um registro fixado em parte da tubulação. Você observou uma palavrinha diferente ali, quando falamos a respeito do barrilete ramificado? Isso mesmo, colunas de distribuição. Talvez você tenha lido de forma rápida e não parou para pensar do que ela se tratava. Apesar de seu nome dar uma ideia intuitiva do seu funcionamento, elas se originam no barrilete e tem por objetivo alimentar os ramais, e estes, os sub-ramais. Vale lembrar que uma re- sidência possuirá um sistema mais simplificado do que uma edificação de múltiplos pavimentos. Na edificação de multiplico pavimentos, a coluna de distribuição é aquela que realizará a distribuição de água do barrilete para os ramais dos diferentes andares de uma edificação. Por fim, nas peças de utilização, como você pode perceber, o sistema funciona com uma cadeia de alimentação, então, você já consegue parar para pensar no que acontece caso algo dê errado nesse tempo entre a água sair da caixa d’água e chegar até os pontos de alimentação? Simplesmente, o usuário não teria mais água para utilizar, ou teria por algum tempo até a caixa d’água esvaziar por completo. Por isso, existem algumas soluções que os engenheiros devem adotar em seus projetos a fim de minimizar eventuais desastres que possam ocorrer na rede. Vamos, agora, entender algumas particu- laridades a respeito das colunas de distribuição. Quando falamos de registro de gaveta, cada coluna deve possuir seu próprio registro, e este fica posicionado a montante do primeiro ramal, já as válvulas de descarga devem ser exclusivas para cada coluna, pois podem ocorrer problemas nas tubulações, como falamos anteriormente. A NBR 5626:2020, no item 6.5.12.5, faz recomendação quanto ao sistema de distribuição, indicando que ele deve ser setorizado de forma a permitir a operação e a manutenção dos diversos pavimentos de forma autônoma. 50 UNICESUMAR “O sistema de distribuição deve ser setorizado de forma a permitir a operação e a manutenção independente de diferentes pavimen- tos, unidades autônomas ou economias e atividades-fim (ABNT, 2020, p. 28). As válvulas de descarga também merecem atenção especial por outro motivo, existe um fenômeno conhecido como retrossifonagem, que pode ocorrer neste tipo de válvula e é definido como o fenômeno de intrusão da água servida na instalação de abastecimento de água po- tável. Com fim de evitá-lo, existe a recomendação na NBR 5626, muito interessante, que é a inserção da ventilação na coluna para instalação de válvulas de descarga, conforme figura apresentada. Descrição da Imagem: a imagem apresenta dois reservatórios, sendo o primeiro apresentando apenas o tubo de ventilação, e o segundo reservatório apresenta ramal ramificado com o tubo de ventilação também. Reservatório Reservatório NA Tubo de ventilação NA Alternativa 1 Alternativa 2 Figura 2 - A primeira figura apresenta um esquema de separação atmosférica padronizada, e a se- gunda imagem apresenta o esquema de ventilação da coluna / Fonte: ABNT (2020, p. 15). 51 UNIDADE 2 Esta solução, além de evitar este fenômeno, ajuda no extermínio da formação de bolhas de ar que podem ocasionar a redução das vazões nas tubu- lações, veja o que o autor Junior diz a esse respeito: “Com a ventilação da coluna essas bolhas serão expelidas, melhorando o funcionamento das peças de utilização. Também no caso de es- vaziamento da rede por falta de água e, ao ser preenchido de água novamente, o ar fica ‘preso’, dificultando a passagem da água. Neste caso, a ventilação permitirá a expulsão do ar acu- mulado (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 54). Descrição da Imagem: ao centro da imagem, vemos nove tubos de PVC de diferentes tamanhos e espessuras. Todos os tubos estão encostados uns nos outros. Você já deve ter percebido que a NBR 5626 é a nossa bússola de orientação por aqui, não é mesmo? Ela também nos traz recomendações sobre os tipos de materiais que podem ser em- pregados nas instalações prediais, essas indi- cações são feitas com base em três primícias: • Potabilidade da água. • Desempenhos dos componentes em rela- ção a água. • Desempenho dos componentes em relação ao uso. Figura 3 - Tubos de PVC 52 UNICESUMAR A escolha do material apropriado ao projeto con- tará com o conhecimento doprojetista em obser- vância com a norma técnica, visto que é necessário observar os benefícios e a adequação dos sistemas construtivos utilizados. Todo cuidado na seleção de materiais da tubulação é feita a fim de mini- mizar possíveis erros que possam ocorrer ao qual o material possa causar qualquer agravamento. Dessa forma, devemos optar sempre pela escolha mais segura em observância com a norma. A vida útil dos materiais que serão empre- gados na execução do projeto varia muito, pois Descrição da Imagem: a imagem apresenta quatro tubos de cobre retos e três conectores em cobre. Figura 4 - Tubulação hidráulica de cobre são diferentes aspectos que contribuem, como o tipo de material e o cuidado que será empre- gado na manutenção e na utilização. Entre os materiais mais utilizados dentro dos projetos de água fria, pois temos diferentes tipos de acessó- rios em um projeto, como tubos e conexões e válvulas por exemplo, porém, os materiais que mais são utilizados são: Cloreto de polivinila (PVC rígido), aço galvanizado e cobre. É im- portante sempre se atentar à norma, pois ela apresenta alguns outros tipos de materiais ao qual recomenda a utilização. 53 UNIDADE 2 Segundo Carvalho Júnior (2013), a grande maioria das tubulações destinadas ao transporte de água potável são encontradas em tubos de plástico (PVC), que apresentam uma grande vantagem, o fato de serem imunes à corrosão. Provavelmente, você já deve ter visto tubos de PVC com grande frequência nas tubulações aparentes, pelo fato de ele ser o principal tubo adotado em construções residenciais, e, por encontrarmos uma diversidade grande de fabricantes, com algumas marcas um pouco mais conhecidas que outras, até pelo padrão de qualidade que apresentam. Por recomendação normativa, para projeto de instalações de água existe recomendação normati- va quanto ao tipo de material e sua aplicabilidade. A bitola deve ser obtida pelo cálculo de perda de pressão durante o percurso da tubulação do ponto de reserva (caixa d´água ou cisterna) até os pontos de consumo, e toda a geometria e os componentes envolvidos. Entre os mais comuns atualmente uti- lizados em hidráulica predial são: Nome Aplicação Características PVC - Policloreto de Vinila Um dos mais populares e comuns entre as opções de mercado e uti- lizado na maioria das construções por ser de baixo custo, principal- mente, quando a temperatura da água não excede 25ºC. Facilidade de instalação, como na soldagem a frio por cola específica em tubos e conexões; Recomendação de teste de estanqueidade (NBR 5626) deve ser feito 12 horas após as soldagens. CPVC - Policloreto de Vinila Clorado Versatilidade no uso para água quente e fria, baixa condutividade térmica e suporta temperatura de até 80ºC. Soldagens são realizadas a frio por cola adesiva específica. Recomendação de teste de estanqueidade (NBR 5626) deve ser feito 12 horas após as soldagens. PEX - Polietileno Reticulados Flexível Também apresenta versatilidade de uso tanto para transporte de água quente ou fria, porém de custo, re- lativamente, alto, considerando que possui alta resistência térmica e su- porta temperaturas de até 140ºC. O acoplamento entre tubo e conexão é feito por um equipamento que os une por meio de pressão, visto que seu material e formato assemelham-se a uma mangueira de jardim; sendo maleável, tem flexibilidade de curvaturas e facilidade de instalação. Tem pouco uso de conexões em curvas e uti- lizadas quando há necessidade de derivações e mudanças de sentido da tubulação. A vantagem é a sua flexibilidade, que facilita o acesso para eventuais manutenções, evitando quebras. PPR - Polipropileno Copolímero Random A união de tubos e conexões é feita por termofusão e elimina a necessi- dade de soldas, pasta, colas, evitan- do o risco de vazamentos, suporta temperatura de até 80ºC. Por possuir parede reforçada, mantém a tem- peratura do fluido, praticamente, constante durante todo o percurso. Quadro 2 - Tipos de materiais e sua aplicabilidade / Fonte: a autora. 54 UNICESUMAR http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4274 http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4274 Figura 5 - Tubulação de PVC Descrição da Imagem: a imagem apresenta um fundo de madeira e uma tubulação branca passando por cima dele, a tubulação está fazendo algumas curvas, e seu material é PVC. Agora, falaremos um pouco sobre as vantagens deste tipo de tubulação, o tubo de PVC. Como já falamos, possui muitos fa- bricantes, o que nos permite ter uma variabilidade muito grande no mercado na hora de escolher tanto em preço quanto em qua- lidade. Mas, além deste ponto, podemos citar como vantagens desse tipo de tubo: leveza e facilidade de transporte e manu- seio; durabilidade ilimitada; resistência à corrosão; facilidade de instalação; baixo custo e menor perda de carga. As principais desvantagens são: baixa resistência ao calor e degradação por exposição prolongada ao Sol. Já as principais desvantagens são: baixa resistência ao calor e degradação por exposição prolongada ao Sol (CARVALHO JÚNIOR, 2013). 55 UNIDADE 2 Outro tipo de tubulação que podemos citar são os tubos metálicos, que, assim como os tubos de PVC, apresentam van- tagens e desvantagens em relação ao seu uso. Carvalho Jú- nior (2013) diz que podemos citar como vantagens: maior resistência mecânica; menor deformação; resistência a altas temperaturas (não entram em combustão nas temperaturas usuais de incêndio). As desvantagens são: suscetíveis à corrosão; possibilidade de alteração das características físico-químicas da água pelo processo de corrosão e de outros resíduos; maior transmissão de ruídos ao longo dos tubos; maior perda de pres- são os tubos e conexões de ferro galvanizado, geralmente, são utilizados em instalações aparentes e nos sistemas hidráulicos de combate a incêndios. Nas instalações de água quente, os tubos e as conexões de cobre são mais facilmente encontrados, e este será um assunto de que falaremos nos próximos capítulos. Mas, apesar de ser mais comumente utilizado em águas quentes, também pode ser utilizado em água fria. Outro aspecto interessante sobre este tipo de tubulação é a respeito da economia que ele traz no dimensionamento, pois proporcionam menores diâmetros no dimensionamento, porém, é preciso analisar muito bem o projeto em questão visto que seu custo é maior que as de PVC. Você sabia que mesmo um projeto sendo feito com um mesmo tipo de material em suas tubulações, elas podem apresentar diferentes durabilidades? Isso ocorre, pois ela depende de diferentes fatores, como: junta utilizada, o meio ao qual o material foi exposto e natureza química, além do uso específico do material que contempla a temperatura do líquido que será transportado pela tubulação. Fonte: adaptado de Gedore (2016, on-line)1. 56 UNICESUMAR Independentemente do que o projetista escolher para as instalações, o material sempre deve ser verificado, assim como todos os outros pontos em conformidade com a NBR em questão. Uma dica interessante é, na hora da compra do material, verificar se eles possuem marcação com o número da norma da ABNT correspondente e a marca do fabricante. Figura 6 - Registro de aço galvanizado em péssimas condições devido à falta de manutenção Descrição da Imagem: ao centro, é possível observar um Registro de aço galvani- zado em péssimas condições, devido à falta de manutenção, confinado entre dois pedaços de madeira. Agora que você já conhece um pouco mais sobre os materiais disponí- veis e as tubulações de um modo geral, conheceremos qual a influên- cia delas nas pressões dos dispositivos e em seu dimensionamento. Você já teve a oportunidade de estar em uma obra no momento da instalação hidráulica? Que tal você visualizar um pouco mais a respeito de um projeto de instalações hidráulicas em 3D? Eu indico a animação a seguir para que você consiga se aproximar um pouco mais da realidade de projetos hidráulicos.Para acessar, use seu leitor de QR Code. 57 UNIDADE 2 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6441 Após a escolha do material que será utilizado, o projetista precisa ponderar a instalação dos registros dentro de cada cômodo que se tornar necessário, sendo a altura padrão dos registros de gaveta de 180 cm em relação ao piso acabado e os de pressão (dentro do box) entre 100 e 110 cm. Figura 7 - Chuveiro externo com registro de pressão Descrição da Imagem: a imagem, ao centro, apresenta dois chuveiros com seus respectivos registros, e, no chão, dois espaços sinalizados para o banho. Em cima do chuveiro da direita está a imagem de um menino pintado na parede, e, no chuveiro a esquerda, uma menina. Este menino e esta menina são os símbolos utilizados para a demarcação de Banheiro. 58 UNICESUMAR Segundo Carvalho Júnior (2013), o posicionamento dos pontos de entrada de água e a posição de registros variam de acordo com o fabricante e o modelo do aparelho. As alturas mais utilizadas são: BS bacia sanitária c/ válvula h = 33 cm BCA bacia sanitária c/ caixa acoplada h = 20 cm DC ducha higiênica h = 50 cm BI bidê h = 20 cm BH banheira de hidromassagem h = 30 cm CH chuveiro ou ducha h = 220 cm LV lavatório h = 60 cm MIC mictório h = 105 cm MLR máquina de lavar roupa h = 90 cm MLL máquina de lavar louça h = 60 cm PIA pia h = 110 cm TQ tanque h = 115 cm TL torneira de limpeza h = 60 cm TJ torneira de jardim h = 60 cm RP registro de pressão h = 110 cm RG registro de gaveta h = 180 cm VD válvula de descarga h = 110 c Quadro 3 - Altura dos pontos de utilização Fonte: adaptado de Carvalho Júnior (2013) Estes pontos são importantes para o detalhamento de posicio- namento dos pontos de consumo, logo, estabelece que uma vez alocados permitirão entender a relação de medidas envolvidas entre a reserva, passando por toda a geometria, da tubulação de distribuição até eles. Para entendermos melhor a rede de distribuição de água fria, quando formos efetuar o dimensio- namento, precisaremos dos pontos de utilização, conforme o exemplo que veremos mais adiante nesta unidade. 59 UNIDADE 2 A NBR 5626 apresenta parâmetros que devem ser seguidos para o dimensionamento das tubulações. Todas as peças de uti- lização são associadas a uma vazão que está relacionada, empiri- camente, com um número convencionado de peso das peças para seu correto funcionamento, e os pesos possuem relação direta com os diâmetros mínimos necessários para o funcionamento das peças, conforme tabela a seguir. Aparelho Sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s) Peso relativo Bacia Caixa de descarga/ Válvula de descarga 0,15/ 1,70 0,3 Banheiro Misturador (água fria) 0,30 32 Bebedouro Registro de pressão 0,10 1,0 Bidê Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro Misturador (água fria) 0,20 0,1 Lava pratos Registro de pressão 0,10 0,4 Lavatório Misturador (água fria) 0,30 0,1 Mictório cerâmico C/ sifão integrado Válvula de descarga 0,15 1,0 S/ sifão integrado Caixa de descarga, registro de pressão, ou válvula de descarga para mictório 0,50 2,8/0,3 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15 0,3 Pia Torneira ou misturador (água fria) / Torneira elétrica 0,25/0,10 0,7/0,1 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 0,20 0,4 Tabela 1 - Pesos relativos nos pontos de utilização / Fonte: ABNT (2020, p. 28). A respeito da tabela indicada com os pesos relativos, a NBR 5626:2020 diz: 60 UNICESUMAR “Os pesos relativos são estabelecidos empiricamente em fun- ção da vazão de projeto, A quantidade de cada tipo de peça de utilização alimentada pela tubulação, que está sendo di- mensionada, é multiplicada pelos correspondentes pesos relativos e a soma dos valores obtidos nas multiplicações de todos os tipos de peças de utilização constitui a somatória total dos pesos (ΣP) (ABNT, 2020, p. 28). Soma dos pesos 0 – 1,1 1,1-3,5 3,5-18 18-44 44 – 100 ø soldável (mm) 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm ø Roscável (pol.) ½” ¾” 1” 1.1/4” 1.1/2” Tabela 2 - Ábaco simplificado (somatórios de 0 a 100) Fonte: Carvalho Júnior (2003, p. 69). Entenderemos, na prática, como ficaria o dimensionamento dos diâmetros das tubulações de uma instalação de água fria que abas- tece as seguintes peças de utilização: 1 bacia sanitária com válvula de descarga, 1 ducha higiênica, 1 lavatório (torneira ou misturador, 1 chuveiro elétrico, 1 pia (torneira ou misturador), 1 tanque e 1 torneira de jardim. O primeiro passo para resolver este dimensionamento é sepa- rarmos as peças de utilização e seus respectivos pesos: 1 Bacia sanitária com válvula 32 1 Ducha higiênica 0,4 1 Lavatório (torneira ou misturador) 0,3 1 Chuveiro elétrico 0,1 1 Pia (torneira ou misturador) 0,7 1 Tanque (torneira) 0,7 1 Torneira de jardim 0,4 61 UNIDADE 2 Para a próxima etapa, é necessário que os ramais sejam desenhados para melhor entendimento, conforme figura a seguir. RGRG B A E D C CH RG VD LV RP DCF BS PIA TQ G TJ Figura 8 - Dimensionamento de ramais / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 71). Descrição da Imagem: à esquerda, temos um reservatório superior elevado com duas tubulações saindo de seu interior, as tubu- lações se conectam com outras tubulações e finalizam nos dispositivos finais. A imagem aparece em formato de um corte diagonal de um banheiro em 3D. 62 UNICESUMAR Agora, atribuiremos um peso a cada ramal correspondente e seu respectivo diâmetro, olhando seus pesos e analisando a Tabela 2. Trechos Pesos Diâmetros (mm) A - B ( barrilete): bacia sanitária c/válvula 32 40 B - C (coluna): bacia sanitária c/válvula 32 40 D - E (barrilete): DC, LV, CH, PIA, TQ, TJ 2,6 25 E - F (coluna): DC, LV, CH, PIA, TQ, TJ 2,6 25 F - G (ramal): DC, LV, CH, PIA, TQ, TJ 2,6 25 Tabela 3 - Dimensionamento de Ramal / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 72). Agora que você já aprendeu como dimensionar as tubulações de água fria, vamos nos atentar a outro detalhe muito importante, que são as pressões máximas e mínimas. São utilizadas para a análise três tipos de pressão, sendo elas: estática (água parada), dinâmica (água em movimento) e pressão de serviço (pressão máxima que se pode aplicar a um tubo, uma conexão, uma válvula ou outro dispositivo, quando em uso normal) (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Provavelmente, você já deve ter ouvido a seguinte frase: metros de coluna d’água. Caso não tenha ouvido, não se sinta mal por isso, pois esta é uma expressão bem específica da engenharia, que se refere à medida de pressão. Temos, também, outras formas de quantificar essa pressão, tais como: kgf/cm² (quilograma força por centímetro quadrado) e Pascal. Ok? Agora que você entende a que se refere a frase metro de coluna d’água, vamos quantificá-la fazendo uma comparação com uma unidade já conhecida. Dessa forma, 1 kgf/cm² é a pressão exercida por uma coluna d’água de 10 m de altura, porém, aqui no Brasil, adotamos o Pascal, que é a unidade referida, internacionalmente, pelo sistema de unidades. Nossa, quanto conteúdo interessante, não é mesmo? Que tal revisarmos um pouquinho de tudo que vimos até aqui? A Rede de distribuição consiste em toda tubulação oriunda do reservatório que faz intermediação com os pontos de consumo do usuário. Os materiais utilizados apresentam grande importância visto que são fatores determinantes para o diâmetro utilizado no projeto, além de possuírem diversas vantagens e desvantagens que devem ser analisadas pelo projetista para tomar a decisão final pelo melhor custo – benefício para o cliente final. As pressões nas tubulações devem ser observadas e analisadas pelo projetista de modo a serem guiadas pela NBR 5626, que estabelece os limites de pressões em m.c.a para as tubulações. 63 UNIDADE 2 A NBR 5626 orienta-nos em relação à pressão estática que pode ocorrer dentro das tubulações, e este limite da pressão estática máxima não pode ultrapassar seu limite de 40 m.c.a. (metros de coluna d’água). Mas, por que foiestabelecido esse limite? O que ocorre caso ele venha a ser ultrapassado? Caso ocorra o avanço desse limite, o usuário poderá enfrentar problemas em sua tubulação, tais como: ruído, golpe de aríete e manutenção constante nas instalações. Falamos um pouco sobre a pressão estática, agora, entendere- mos a pressão dinâmica. Novamente, recorreremos à NBR 5626 para nos nortear em relação aos limites estabelecidos para este tipo de pressão. A norma diz que, em qualquer ponto da rede predial de distribuição, a pressão da água em regime de escoa- mento não deve ser inferior a 1 m.c.a, exceto o ponto da caixa de descarga, onde a pressão pode ser menor, até um mínimo de 0,50 m.c.a., pois este é um valor limite estabelecido pela NBR 5626 para que o ponto de encontro entre barrilete e coluna de distribuição não obtenha a pressão negativa. Lembrando que as peças devem sempre ser dimensionadas a fim de garantir a maior economia ao usuário. A sobrepressão pode ser definida como: “Pressão adicional, ora positiva ora negativa, à pressão estática, que aparece na tu- bulação quando o movimento do fluido em um sistema por gravidade ou por recalque é modificado bruscamente” (SOARES, 2012, p. 7). A respeito dela, a NBR 5626 diz que o fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobrepressão em qualquer ponto da instalação que seja maior que 20 m.c.a. acima da pressão estática nesse ponto. Ou seja, sabendo que a pressão estática é de, no máximo, 40 m.c.a, então, a pressão de serviço pode atingir em seu limite 60 m.c.a. Vale ressaltar que independentemente do tipo de material que está sendo empregado na obra, os limites estabelecidos devem ser obedecidos, pois o tipo de material não influi na pressão dentro da tubulação. Outro ponto importante que a NBR 5626 (ABNT, 2020) aborda é que as tubulações sejam dimensionadas com velocidade máxima de 3 m/s, pois, acima desse valor, podem ocorrer ruídos desagradáveis na tubulação, devido à vibração das paredes em decorrência do escoamento da água. Você sabia que, para edifícios com mais de 40 m de altura, é ne- cessário tomar alguns cuidados diferentes ao projetar as tubula- ções de água fria? Como, então, projetar uma instalação de água fria em um edifício com mais de 40 metros de altura? A solução será discutida nesse podcast. 64 UNICESUMAR https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6432 Figura 9 - Vazão de água escoando da torneira Descrição da Imagem: a imagem apresenta, à direita, uma tubulação com uma torneira cromada escoando água através dela. Mais outras duas torneiras são indicadas ao fundo da imagem. E, por último e não menos importante, falaremos sobre a perda de carga nas tubulações. Ela está presente em todas as tubulações exis- tentes, em algumas mais e em outras menos, porém uma coisa é fato, o projetista precisa estar ciente e atento aos cálculos referentes a ela. Quando a água percorre a tubulação, o atrito gerado entre seu movimento e o material da tubulação gera a perda de carga que pode ser distribuída ou localizada. Podemos dizer, então, que “a perda de carga em uma canalização pode ser entendida como a diferença entre a energia inicial e a energia final de um líquido, quando ele flui em uma canalização de um ponto ao outro” (CARVALHO JÚ- NIOR, 2013, p. 82). A perda de carga distribuída ocorre por conta do movimento da água na tubulação, já a localizada é referente às conexões, e já adianto, não é possível a água se movimentar dentro das tubulações sem que ocorra essa perda. 65 UNIDADE 2 Viscosidade e turbulência. Você já ouviu falar sobre estes dois aspectos em outras disciplinas, não é mesmo? Pois é! Aqui, eles são fatores que contribuem, ativamente, para que ocorra a perda de carga, e a conclusão a que podemos chegar é que: • quanto maior comprimento de tubos, maior será o número de conexões. Por conseguinte, é necessário: • avaliar a rugosidade dos tubos mais rugosos (depende do tipo de material). • avaliar os diâmetros (menores geram mais atritos e choques). • tipos de conexões, quantidade e mudanças de sentido (conexões) e peças (válvulas, registros), em teoria, a quantidade e tipo são influentes na maior perda de carga, logo, a pressão de abas- tecimento do ponto de consumo. Dessa forma, o que podemos fazer é dimensionar as tubulações de modo que esta perda de carga não reflita na perda de pressão. Como solução, podemos nos atentar ao comprimento de tubos, ao número de conexões que está sendo utilizado e à rugosidade dos tubos (CARVALHO JUNIOR, 2013). A NBR 5626 (ABNT, 2020) recomenda que, para o cálculo do valor da perda de carga nos tubos, podemos fazer uso da equação universal para fins de obter os valores de rugosidade, que, na maioria dos catálogos dos fabricantes, já são informados. Quando não encontrarmos estas informações, po- demos utilizar a fórmula de Fair-Whipple-Hsiao. Para tubos rugosos (tubos de aço carbono, galvanizado ou não): 6 1,88 –4,88 20,2 10 J Q d= × × × Para tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre): 6 1,75 –4,75 8,69 10 J Q d= × × × Onde: J = perda de carga unitária, em quilopascals por metro; Q = vazão estimada na seção considerada, em litros por segundo; d = diâmetro interno do tubo, em milímetros. Para calcular a pressão dinâmica em qualquer ponto da instalação, utiliza-se a seguinte fórmula (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 85): 66 UNICESUMAR DESTAQUE Pd = Pe – hf Onde: Pd = pressão dinâmica Pe = pressão estática hf = perda de carga total Observe a figura a seguir: RG - registro de gaveta RP - registro de pressão LV - lavatório BS - bacia sanitária CH - chuveiro TQ - tanque MLR - máquina de lavar roupa Reservatório RG RG MLR TQ RG 40,00m 35,00m CH RP BS LV Figura 10 - Pressão disponível no chuveiro / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 85). Descrição da Imagem: a imagem apresenta um reservatório superior e duas ramificações contendo tubulações e dispositivos conectados em suas bordas. Esses dispositivos referem-se ao registro de gaveta, registro de pressão, lavatório, bacia sanitária, chuveiro, tanque e máquina de lavar roupas. É possível observar que: • A cota 40,00 m indica o nível mínimo de água do reservatório. • a perda de carga total entre o reservatório e o chuveiro é de 2,0 m.c.a. • a pressão mínima recomendada para o funcionamento do chuveiro elétrico é de 1 m.c.a. Com base nestas informações, calcula-se a pressão dinâmica no ponto do chuveiro. Solução: Pd = Pe – hf Pd = (40,00 – 35,00) – 2,00 Pd = 5,00 – 2,00 = 3 m.c.a. Logo, chegamos à conclusão que pressão é satisfatória, pois Pd > 1 m.c.a. 67 UNIDADE 2 Dessa forma, a maioria dos dados genéricos que extraímos são encontrados nas tabelas anexadas no decorrer desta unidade, mas simplificaremos os passos de cálculo da seguinte forma: 1. Determinar a relação geométrica entre o cavalete (hidrômetro) e o ponto de reserva (caixa d´água e ou cisterna). 2. Posicionamento da caixa d´água e ou cis- terna, após o levantamento de demanda do consumo per capita por dia. 3. Estabelecer os pontos de consumo, assim como as pressões e as vazões necessárias para estes pontos. 4. Estabelecer o tipo de tubulação, geometria da tubulação, ligando a reserva e os pontos de consumo, com consequente estabeleci- mento dos tipos de conexões e acessórios utilizados. 5. Determinar os trechos, somar cada ponto, considerando as peculiaridades de cada ra- mificação a partir do reservatório. 6. Verificar se a vazão e a pressão destes pontos foram atingidas pelas geometrias de distri- buição até o ponto, em função dos diâmetros determinados. 7. Não atingindo as pressões e as vazões, revi- sar a geometria das conexões, procurando a otimização, de modo a considerar a menor perdas de carga. 8. Desenvolver o projeto geométrico da tubula- ção, considerando todos os pontos anteriores. 9. A norma coloca requisitos bem específicos a depender das condições de projeto, sugere- -se, então, que haja a observaçãodetalhada da norma NBR 5626 a cada novo projeto. Como as normas estão sempre sendo re- visadas, é possível atentar-se para o uso da última versão da norma em questão, pois está em constante atualização. Neste capítulo, elencamos, brevemente um conjunto de etapas para um pré-dimensio- namento e uma roteirização do processo de projeto para instalações hidráulicas de água fria, em especial, considerando as variáveis in- fluentes. Mas a proposição e a metodologia su- gerida não se finaliza nela mesma, já que cada projeto, tipo de função da edificação, pode ter recomendações normativas mais específicas que precisam ser consideradas, principalmen- te, nas etapas iniciais de projeto. Uau! Quanto conteúdo interessante nesta unidade, não é mesmo? Acho que não seria nem necessário justificar onde você utilizará todos os cálculos e os conceitos aprendidos no decorrer da sua leitura, mas vamos lá! Todo o dimensionamento hidráulico uti- lizará os conceitos aprendidos até aqui e, se somados aos aprendidos na unidade anterior, tenho certeza de que tudo já está muito mais claro a respeito das tubulações e dos projetos hidráulicos de água fria em sua cabeça, não é mesmo? O engenheiro precisa do conheci- mento adquirido nessa unidade, pois, a partir deles, é que os cálculos do projeto hidráulico começam a ser desenvolvidos e o dimensio- namento é feito. Ao analisar a situação do tio Celso (lem- bra dele?), precisamos levar alguns pontos em consideração, como: distância da caixa d’água, altura e perda de carga. Como percebemos, a distância da caixa d’agua foi movida, logo, isso acarretará uma distância maior para chegar ao ponto de abastecimento, consequentemente: a perda de carga será maior, e, como vimos ao longo dessa unidade, esta perda de carga faz com que a pressão diminua, assim, o fluxo de água pode não ser o desejado para o uso. 68 UNICESUMAR A seguir, separamos um espaço muito especial para que você possa reforçar alguns conceitos aprendidos até aqui. Analise a figura em destaque e escreva pontos relacionados a ela que re- forcem o seu aprendizado. Ah, fique à vontade para realizar outras anotações que você achar coerentes para revisar todo conteúdo visto ao longo desta unidade. Descrição da Imagem: a imagem apresenta um retângulo ao centro, com a palavra pressão e quatro outros retângulos inter- ligados ao retângulo principal de pressão. 69 M A P A M EN TA L 1. Observe o que o autor diz: “Para traçar uma rede de distribuição, é sempre aconselhável fazer uma divisão dos pontos de consumo. Dessa forma, os pontos de consumo do banheiro devem ser alimentados por uma canalização, e os pontos de consumo da cozinha e da área de serviço por outra” (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 52). I) A Respeito do sistema de distribuição, analise as afirmativas a seguir: II) O sistema de distribuição consiste na ligação do sub-ramal até o dispositivo final. III) O sistema de distribuição consiste em toda a distribuição feita de água desde a concessio- nária. IV) O sistema de distribuição consiste na ligação dos pontos de consumo até o reservatório. Está correto o que se afirma em: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II. e) II e III. 2. Em nosso cotidiano, ao saber que somos engenheiros civis, não é difícil encontrar pessoas que acabam questionando situações do cotidiano, como a ausência de pressão e vazão em seus pontos de consumo. Sabendo disso, analise as afirmativas seguintes e assinale o correto. a) Quanto mais alto for o reservatório do ponto de alimentação, menor será a pressão. b) Quanto mais distante o reservatório de água do ponto de alimentação, maior será a perda de carga. c) Quanto mais conexões tivermos nas tubulações, melhor será a vazão no dispositivo final. d) Quanto mais baixo for o reservatório do ponto de alimentação, maior será a pressão. e) A pressão nada tem a ver com a altura em que se encontra o reservatório. 70 A G O R A É C O M V O C Ê 3. Cada vez mais a interação entre projetistas se torna realidade, e acabam existindo diversos profissionais trabalhando em um mesmo projeto. Para isso, existe uma série de critérios que devem ser observados a respeito das tubulações de água fria. A esse respeito, analise as afirmativas e assinale a correta. a) Para as instalações hidráulicas ainda não possuímos nenhuma norma regulamentadora. b) As definições que devem ser seguidas nas instalações de água fria são somente as do fabri- cante. c) A norma regulamentadora de água fria é a NBR 5626/2020, que estabelece diferentes limites. d) A NBR 5626 orienta, porém não é obrigatório que o projetista siga o que nela está estabelecido. e) As normas de sistemas hidráulicos não sofrem atualizações, pois, uma vez definidas, não precisam ser atualizadas. 4. Você, como engenheiro civil, foi chamado para direcionar o estagiário a respeito de um di- mensionamento referente à perda de carga em um trecho da tubulação de PVC cujo diâmetro é de 20 mm e a vazão é de 0,15 L/s de uma instalação de água fria. Para achar a perda de carga por metro, foi utilizado o conceito da fórmula de Fair-Whipple-Hsiao. A perda de carga encontrada para estas características foi: a) 0,20 KPa/m. b) 0,56 Kpa/m. c) 0,45. d) 0,36 Kpa/m. e) 0,30 Kpa/m. 71 A G O R A É C O M V O C Ê 1. A resposta correta é a letra C; primeiramente, não tem como duas alternativas estarem corretas, pois a questão trata de um conceito, sendo apenas uma definição aceita. 2. A resposta certa é B, pois, como visto na unidade, quanto mais longe for a tubulação do ponto do dispositivo final, maior será a perda de carga, pois a água percorrerá um caminho maior para chegar a seu destino. 3. A questão certa é a letra E, pois devemos respeitar os limites estabelecidos pela NBR 5626/2020, que é a norma que referencia o sistema de água fria e quente. 4. a) Utilizando a fórmula para tubos lisos de plástico, temos: 6 1,75 –4,75 8,69 10 J Q d= × × × Onde: J = perda de carga unitária, em Kpa/m; Q = vazão estimada na seção considerada, em litros por segundo; d = diâmetro interno do tubo, em milímetros, dessa forma, para Q=0,15 L/s e um diâmetro de 20 mm, J é, aproximadamente, 0,20 Kpa/m. 72 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S ABNT. NBR 5626 – Sistemas prediais de água fria e água quente – Projeto, execução, operação e manutenção. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. ABNT. NBR 12218 – Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. CARVALHO JÚNIOR, R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura. 7. ed. São Paulo: Blucher, 2013. SOARES, H. Apostila de Hidráulica Geral. Juiz de Fora: UFJF, 2012. Referência on-line 1Em: http://www.gedore.com.br/blog/qual-a-durabilidade-do-encanamento-de-um-edificio-qual-o-me- lhor-material-para-as-tubulacoes-hidraulicas/. Acesso em: 5 fev. 2021. 73 R EF ER ÊN C IA S 74 M EU E SP A Ç O 3Instalações de Água Quente e de Combate a Incêndios Esp. Daiane Rodrigues Caro(a) aluno(a), nesta unidade, aprenderemos sobre as instalações de água quente, passando por pontos, como os sistemas de aquecimento individual, central privado, central coletivo e com energia solar, consu- mo de água quente e considerações hidráulicas sobre o sistema, além, é claro, do dimensionamento e materiais recomendados. Sobre as instalações de combate a incêndio, veremos um pouco de legislação, hidrantes e, como não podemos desvincular de extintores, devido à classe de incêndio, precisaremos pontuar como o assunto deve ser tratado em associação com sistemas hidráulicos direciona- dos ao combate a incêndio. Todo o conteúdo será muito utilizado por você, futuro(a) profissional da engenharia civil, tanto para elaboração de projetos quanto para execução. Imagine que você está trabalhando em um escritório de engenharia e desenvolverá o projeto de água quente, fria e prevenção e combate a incêndio para um empreendimento. O projetoque será desenvolvido consiste em um condomínio residencial de quatro andares, sendo dois apartamentos por andar e, no térreo, contarão com duas salas comerciais. Você já parou para pensar os motivos pelos quais utilizamos a água quente em nosso dia a dia e que, conforme consumo, é feito o dimensionamento de reservatório específico? Sabia que existe uma especialização quanto às tubulações de distribuição diferentes das demais tubulações de água fria e de incêndio? Você alguma vez fez uso de algum sistema de prevenção e combate a incêndio? Qual? Já usou sistemas de hidrantes e mangueiras dispostas nas edificações? Percebeu que existe uma lógica de sinalização e mesmo uma organização a depender da edificação? Por que algumas edificações contam com hidrantes, e outras contam apenas com extintores? O que determina isto? Caso o futuro proprietário da edificação sugerida, anteriormente, questionasse você sobre os sistemas hidráulicos necessários e como eles se desenvolveriam na edificação, você saberia descrevê-los e explicar por que há a necessidade de diferenciação entre os mesmos? Conseguiria, também, explicar o motivo pelo qual cada sistema tem que atender a requisitos de normas especí- ficas, considerando material utilizado, organização geométrica e mesmo os acessórios necessários? Especificamente em prevenção e combate a incêndio, saberia dizer se uma edificação com este caráter sugerido deveria ter apenas extintores ou sistema hidráulico de prevenção e combate a incêndio? No caso apresentado, se alguém perguntasse a respeito das medidas de prevenção, você saberia responder? Este é o momento para consultar as nor- mas e as legislações e tentar entender quais são as normas pertinentes aos sistemas de água quente e fria e prevenção ao combate a incêndio, primeiramente na ABNT, buscan- do o entendimento sobre como tais normas definem cada um destes sistemas. Também é preciso correlacionar o conjunto de normas, a sua localidade, considerando a concessio- nária local de fornecimento de água (água fria), corpo de bombeiros (regionalizado) para prevenção e combate a incêndio. Você perceberá que, geralmente, as normas ABNT referenciam as normas locais, mas podem ser mais restritivas (por margem de segurança) em relação às normas da ABNT. Já comece a formar, pelo menos, um glossário de normas que se correlacionam aos assuntos propostos. 76 UNICESUMAR Sobre a confiabilidade da informação em pesquisa via internet, é sempre prudente buscar nos endereços de órgãos e instituições oficiais visto as normas passam por constantes atualizações, e você pode correr o risco de pegar algo desatualizado ou de fonte não confiável. Cabe investir certo tempo de estudo para entender como as normas dos Corpos de Bombeiros possuem relação com as normas da ABNT e ver que o que se aplica a um Estado, por exemplo, nem sempre se aplica a outro. A partir do conteúdo desenvolvido dentro desta unidade, você será capaz de compreender tais pesquisas e, também, dar início a projetos de água quente, além de conhecer por onde se orientar para desenvolver os projetos de prevenção de incêndio. Pensando em tudo que falamos até o momento, que tal você rea- lizar uma experimentação prática deste assunto? Faça uma busca nas Normas de Procedimentos Administrativas, que são as legislações do Corpo de Bombeiro, responsáveis por orientar os projetos de prevenção de incêndio e listar quais são direcionadas para hidrantes e sistemas hidráulicos auxiliares e as que são aplicáveis, sistemas de prevenção auxiliares, por exemplo o de extintores. Os extintores não podem ser alocados no nível do piso Agora, conto com a sua colaboração, hein! Utilize o Diário de Bordo para realizar a lista. Ok? Antes de começar qualquer tipo de projeto hidráulico seja de água fria, água quente, seja de prevenção e combate a incêndio, provavel- mente, diante do cliente, você se deparará com um conjunto de neces- sidades referentes a estes tipos de sistemas hidráulicos que nem mesmo o cliente conseguirá lhe fornecer subsídios para o começo do projeto. É por este motivo que o domínio de normas da ABNT e normas de órgãos específicos é imprescindível. De onde devemos partir quanto ao projeto hidráulico? Certamente, o projeto arquitetônico é o norteador, inclusive, de quais informações devemos buscar nas normas e legislações. Por ele, conseguimos esta- belecer pontos de chegada, locais onde serão colocados os reservató- rios (cisterna, caixa d´água, sistemas de bombas, quando necessário), função da edificação, população usuária e consumidora dos recursos hídricos. Para se ter uma ideia, o tipo de edificação (escola, hospital, hotéis, edifícios) e população para a maioria das normas são parâ- 77 UNIDADE 3 metros para determinação de demanda (água quente e fria) e de classificação de risco (incêndio), que é, essencialmente, determinante para adoção de sistemas hidráulicos de prevenção de incêndio ou adoção de extintores, ou estes dois sistemas em conjunto. Num segundo momento, após análise do projeto arquitetônico e com os dados anteriormente le- vantados, é necessário, alinhar as obrigatoriedades legais e normativas e deixar o cliente (leigo) para que o edifício tenha as devidas licenças e seja operado dentro de requisitos de segurança e, também, garanta a qualidade operacional destes sistemas, mas, para isto, geralmente, representam um sistema custo relativamente expressivo dentro do orçamento. O cliente, sendo levado pela questão econômica tentará sempre minimizar os custos, e você precisa ter domínio das normas para poder argumentar. Como engenheiro(a) civil, você precisa estar apto a orientar seus clientes a respeito destas questões, ou, pelo menos, ter domínio de qual norma consultar e quais são os parâmetros que as NBR’s e outras normas de órgãos consultar. Por exemplo, uma edificação que nunca teve sua função original alterada ao longo de vinte anos, a legislação válida será a da época do projeto, mas, se houve adaptação da sua função para um novo uso, este determinará os requisitos normativos a serem atendidos na época de sua atualização, isto vale, especialmente, para projeto de prevenção de incêndio. Normalmente, em reutilizações de edificações, os sistemas de águas quente e fria precisam de atualizações, e o que outrora era embutido na parede, precisa, agora, ser inutilizado. Sua substituição, geralmente, é feita por material com tecnologia atualizada, e as normas, assim, são outras para o novo material e para técnicas de construção do sistema (atualização tecnológica). O cliente entende que, uma vez existente e querendo evitar dispêndio financeiro, apenas uma adaptação será suficiente. Entretanto a gambiarra deve ser refutada com argumentos amparados nas normas. O que pretendemos com a unidade é lhe direcionar a conhecer algumas normas para poder iniciar seu repertório de conhecimento para estes sistemas. É necessário entender o processo e os tipos de soluções que podem ser dispostos nesta situação. Tudo isso será visto ao longo desta unidade. DIÁRIO DE BORDO 78 UNICESUMAR A água quente tem se tornado cada vez mais comum em residências, indústrias e comércios, fazendo parte do dia a dia das pessoas, assim, aumentando o nível de conforto, por exemplo. Em locais em que o clima é frio, é mais comum encontrarmos este tipo de instalação, mas, de uma forma geral, podemos dizer que o ser humano tem caminhado em busca da melhoria de sua qualidade de vida, o que pode ser aumentado com a água quente para atividades cotidianas. Assim como vimos em água fria, as instalações de água quente também apresentam uma norma que a regulamenta, a antiga NBR 7198, atualmente, revisada e substituída pela NBR 5626 (ABNT, 2020), e essa nova norma define água quente como: “água potável com tem- peratura superior à temperatura do ambiente, aquecida por meio artificial, como por sistemas de aquecimento” (ABNT, 2020, p. 2). As instalações prediais de água quente devem ser projetadasde modo que: o fornecimento de água seja contínuo, a temperatura possa ser controlada de modo a garantir segurança aos usuários, a qualidade da água não seja de forma alguma prejudicada e o con- sumo de energia seja racionalizado (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Atualmente, encontramos, no mercado, diferentes tipos de aque- cedores, dando liberdade ao usuário ou projetista de escolher aquele que mais se adapte ao tipo de projeto que está sendo desenvolvido e à realidade financeira do usuário. Existe uma padronização nas temperaturas de água quente de alguns pontos de utilização, que se encontram no quadro a seguir. Uso pessoal em banhos ou higiene 35 a 50°C Em cozinhas 60°C a 70°C Em lavanderias 75°C a 85°C Em finalidades médicas 100°C Quadro 1- Temperaturas convenientes de utilização Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 90). Cada projeto deve ser desenvolvido levando em conta as especifica- ções do cliente, desta forma, podemos ter uma série de variedades quando falamos a respeito de característica dos sistemas que serão adotados. Pode, também, variar em questão de condições climáticas visto que um projeto desenvolvido para uma região de calor inten- so durante o ano será diferente de um projeto de uma região com invernos mais rigorosos (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Observe, no quadro a seguir, uma estimativa de consumo para água quente. 79 UNIDADE 3 Prédio Consumo litros/dia Alojamento provisório da obra 24 por pessoa Casa popular ou rural 36 por pessoa Residências Elétrico Gás Solar 45 por pessoa 40 por pessoa 50 por pessoa Apartamento 60 por pessoa Quartel 45 por pessoa Escola 45 por pessoa Hotel 36 por hospede Hospital 125 por leito Restaurante 12 por refeição Lavanderia 15 por Kg de roupa seca Quadro 2 - Estimativa de consumo de água quente Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 91). Agora que você teve acesso à estimativa de consumo por local, pode- mos conversar a respeito dos tipos de sistema de aquecimento que são possíveis adotar em seu projeto. Os três tipos possíveis são: centrais privados e coletivos e os individuais (CARVALHO JÚNIOR, 2013). O sistema de aquecimento individual pode ser chamado assim quando é utilizado para ali- mentar um único ponto, como o chuveiro, ou, ainda, pode ser local, ou seja, quando existem pequenos aquecedores elétricos ou a gás tra- balhando para que seja alimenta- do um único compartimento. Já o aquecimento central privado consiste no sistema que alimenta vários pontos de utilização, porém dentro de uma mesma unidade habitacional e, por último, temos o sistema de aquecimento central coletivo, que consiste na alimen- tação coletiva de várias unidades habitacionais por meio de uma central (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Descrição da Imagem: a imagem apresenta um aquecedor com duas tubulações saindo dele, a de água quente e a de água fria, ambas conectadas a outra tubu- lação que acessa o chuveiro. Abaixo do chuveiro, a água está caindo e temos um homem se ensaboando, desfrutando do seu banho. Figura 1 - Aquecimento elétrico 80 UNICESUMAR Entre os tipos de aquecedores que podemos encontrar no mercado, temos a opção de aquecedores elétricos, a gás ou solar, e, também, temos a opção de aquecedores diretos e indiretos e de passagem ou acumulação. Segundo Carvalho Júnior (2013), os aquecedores elétricos podem ser tanto de passagem como de acumulação, sendo os de passagem caracterizados pelo aquecimento instantâneo da água, já os de acumulação são aqueles também conhecidos como boiler elétrico, proporcionando um conforto maior ao usuário, pois permite que a água seja acumulada e aquecida em um momento diferente do seu uso. Este tipo de aquecimento apresenta como van- tagem o fato de ser compacto e de fácil instalação, e as desvantagens estão ligadas ao custo e à pressão. Descrição da Imagem: a imagem apresenta um reservatório de água ligado por meio de uma tubulação ao aquecedor elétrico e esse apresenta tubulações saindo dele e indo até o ponto de consumo. Reservatório de água fria Aq. elétrico Luva de união Válvula de alívio (ou de segurança) Luva de união Alimentação do aquecedor Drenagem do aquecedor ou da válvula de alivio RG RG Ligação da válvula de alivio ao dreno Águe quente (Consumo) > 30 c m Figura 2 - Aquecimento elétrico por acumulação em uma residência / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 93). Os aquecedores a gás devem seguir o estipulado pelas normas NBR 5626 e NBR 13103, que ditam as condições apropriadas para ins- talação e projeto deste tipo de aquecedor. Os reservatórios a gás merecem um pouco mais da nossa atenção, a começar, normal- mente, os modelos a gás apresentam melhor vazão do que os de sistema elétrico. 81 UNIDADE 3 Outro detalhe a que devemos nos atentar é o tipo de alimentação que pode ser realizada, por meio de dois sistemas, o de passagem e o de acumulação, sendo o de passagem aquele que oferece um sistema mais simplificado, além da facilidade de utilização, pois, ao ligar o sistema, a água já sai, automaticamente, quente. Os aquecedores a gás por acumulação, normalmente, são maiores do que os de passagem e são mais utilizados quando é necessário aquecer água para vários pontos, até por possuírem uma capacidade maior de armazenamento, sendo que esse tipo de aquecedor deve atender às normas contidas na NBR 10540 (Aquecedores a gás do tipo acumulação – terminologia). Ainda segundo Carvalho Júnior (2013, p. 95): “No dimensionamento de aquecedores de acumulação, devem ser criteriosamente observadas as características do sistema de aquecimento escolhido, levando-se em consideração, principalmente, a frequência de utilização, o volume de armazenamento e a capacidade de recuperação. Quando o aquecedor a gás é o modelo escolhido para ser utilizado na residência, é necessário prestar atenção onde ele ficará localizado, pois, para sua instalação, é necessário constante ventilação. Ventilação superior área min. útil 600 cm 2 Inclinação 2% Máx. 35 cm M ín im o 15 0 cm (Opção 1) Ventilação inferior área útil 200 cm 2 (Opção 2) Ventilador inferior área útil 200 cm 2 Máx. 80 cm Figura 3 - Sugestão para localização de aquecedores instantâneos a gás Fonte: Carvalho Júnior, (2013, p. 96). Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma sala com uma porta e uma janela, e locado ao lado da janela encontra-se o aque- cedor, na parede; a imagem apresenta próximo à janela duas saídas de circulação que são necessárias. 82 UNICESUMAR E, por último, entre as opções que abordaremos para aqueci- mento, temos o aquecimento solar, que vem ganhando muita credibilidade entre as pessoas no decorrer dos anos, pois é uma ótima opção para economia de energia elétrica cuja taxa tem subido cada vez mais, fazendo com que as pessoas procurem meios alternativos. Os sistemas de aquecimento solar possuem uma grande vantagem em relação aos outros sistemas, que é o trio: segu- rança, ecologia e economia. Como vantagens desse sistema, podemos acrescentar sua fácil manutenção e a ausência de poluição, porém como desvantagem apresenta um ponto de deficiência, que é a ausência de produção quando o dia está nublado. Uma solução para este ponto de fragilidade do siste- ma é fazer a mescla entre o sistema elétrico e o sistema solar (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Figura 4 - Aquecimento de água por placas solares Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma casa em corte, onde é possível observar as tubulações de água quente e água fria, separadas, descendo do telhado por meio de uma conexão com as placas solares que estão locadas sobre o telhado. 83 UNIDADE 3 Para a instalação das placas solares, é necessário um prévio entendimento do sistema desde a concepção do projeto arquitetônico, pois ele necessita locar, de forma correta, o sistema, prevendo os espaços ne- cessários, tipo de tubulação diferenciada para cada sistema (água quente e fria) e locação dos aparelhos de forma correta na cobertura (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Uma coisa é fato caro(a)aluno(a), as pessoas, ao longo dos anos, têm se conscientizado a respeito da importância de cuidar do meio ambiente, e, com isso, o crescimento envolvendo energia solar tam- bém aumentou. Que tal aprendermos um pouco mais sobre o aque- cimento solar? Descrição da Imagem: a imagem apresenta um telhado com uma caixa locada abaixo dele, com um boiler locado abaixo dela, e as tubulações saindo da caixa até o boiler e do boiler para as placas. A instalação é um fator muito importante neste tipo de sistema. Observe a imagem para que você compreenda um pouco melhor de qual forma os equipamentos devem ser dispostos e instalados: 11 3 7 2 5 4 7 2 3 9 1 106 8 Entre 0,15m e 5,00 m 6 5 4 Entre 0,30m e 4,00 m Máximo de 6,00 m 1 Figura 5 - Detalhe esquemática de instalação de aquecedor solar / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 100). 84 UNICESUMAR https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6433 Na Figura 5, podemos observar os seguintes pontos: 1. Coletor 2. Depósito de água quente 3. Reservatórios de água fria 4. Subida de água quente do coletor 5. Descida de água para o coletor 6. Sistema auxiliar de aquecimento 7. Entrada de água fria 8. Saída de água quente 9. Respiro 10. Consumo de água fria 11. Dreno de coletores O principal ponto deste sistema é o posicionamento das placas, elas precisam ser posicionadas sem- pre para o norte para que possam receber o maior número possível de incidência solar, “com desvio máximo de 30°C a nordeste ou noroeste” (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 100). Norte 0 = latitude + 5 e 10º 0 H1 H2 0,30 Figura 6 - Inclinação ideal das placas / Fonte: Carvalho Júnior (2013, p. 100). Descrição da Imagem: a imagem apresenta um telhado com uma caixa locada abaixo dele, com um boiler locado abaixo dela, e as tubulações saindo da caixa para o boiler e do boiler para serem conectadas às placas solares, que estão em direção ao norte. 85 UNIDADE 3 Você já deve ter ouvido falar nos boilers. Certo? Eles são os reservatórios térmicos que têm por objetivo a reserva e o armazenamento da água aquecida. “Eles possuem resistência elétrica, que aquece a água em dias em que não há luz solar suficiente, comandada por um termostato, ela liga e desliga de acordo com a temperatura da água” (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 101). Os boilers de alta pressão trabalham com 20 metros de coluna de água (m.c.a.), já os de baixa pressão com até 5 m.c.a., a escolha deve ser feita com base no tipo de telhado que o cliente possui para alocar o sistema, desta forma é necessário ter conhecimento sobre as alturas entre caixa d’água e equipamento para que as distâncias máximas e mínimas sejam respeitadas (CARVALHO JÚ- NIOR, 2013). Ao realizar um dimensionamento de água quente, assim como no sistema de água fria que vimos anteriormente, é necessário coletar o má- ximo de informações possíveis que auxiliarão na inserção correta dos dados, tais como entender a rotina da família e quantas pessoas residirão na residência, quais os pontos em que a unidade precisará da água quente e quais as prioridades dos usuários, caso seja necessário, por questões financeiras, priorizar algum ponto. Iniciaremos pelo dimensionamento dos aque- cedores de passagem a gás, para isso, precisamos conhecer os pontos que serão dimensionados, assim como as vazões que serão utilizadas, que são referenciadas pela NBR 5626. A partir disso, realizamos o cálculo de uma ducha e um lavatório que terão os seguintes pontos de utilização: 1 Ducha - 12 litros/min 1 lavatório - 21 litros/min Após realizar a verificação dos pontos de utiliza- ção, deve-se somar o total da vazão desses pontos, no caso: Vazão total - 21 litros/min Para o sistema de água quente, consideramos apenas metade da vazão calculada, pois levamos em consideração que as águas quente e fria estão sendo misturadas, neste caso: Qnecessária = Qtotal/2 = 21/2 = 10,5 litros/min Assim como é necessário utilizar as dimensões já conhecidas e comercializadas da caixa d’água, o mesmo processo é feito para os aquecedores, no caso a dimensão mais próxima que encon- traremos será de 10 litros (CARVALHO JÚ- NIOR, 2013). Você já havia parado para refletir a respeito dos benefícios que as placas solares trazem ao usuário e ao meio ambiente? 86 UNICESUMAR Agora, veremos um exemplo de aquecedores de acumulação tanto elétrico como a gás, os conhecidos boilers, para isso, precisamos ter o conhecimento do número de pessoas residindo na edificação. Para o exemplo em questão, consideraremos sete pessoas, apresentando um banheiro a ser utilizado. O consumo médio por pessoa (como visto nas unidades anteriores) é de 45 litros, então, multipli- camos pelo número de pessoas para encontrar o total de consumo: 7 X 45 = 315 litros/dia Agora, para a banheira, temos o volume de 180 litros. Dividindo por 2 este valor, teremos um consumo de 90 litros. Somando o total de água consumida teremos: 315 + 90 = 405 litros Olhando os catálogos disponíveis dos fabricantes, é possível perceber que o boiler a ser utilizado é o de 400 litros. Por último, realizaremos o dimensionamento de um sistema de aquecimento solar. Para este tipo de consumo, adotamos 50 litros/dia/pessoa, até porque, quando não existe o consumo de energia elétrica, a tendência é que as pessoas aumentem seu consumo. Calcularemos o sistema para uma residência de um total de sete pessoas, e, com conhecimento que a re- sidência terá duas banheiras de hidro, com consumo de 200 litros cada. O primeiro passo é acharmos o consumo total dessa residência, que será: V = 50.7 = 350 litros Acrescentando o volume das banheiras, teremos 200 litros no total, pois o consumo das banheiras deve ser dividido por 2, logo, o total necessário será a soma de 350 litros de consumo das pessoas + 200 litros da banheira, totalizando 550 litros, então, po- demos adotar um boiler de 500 litros. Por último, devemos fazer o dimensionamento do número de coletores que será necessário para que o sistema funcione, dessa forma, podemos adotar que a cada 2m², consideramos 100 litros de água aquecida, então: n° de coletores = 500/100 = 5 coletores A rede de distribuição de água quente se assemelha à rede de água fria em vários pontos, porém o material empregado é diferente, e as duas devem ser separa- das, sendo a de água quente localizada à esquerda do ponto de água fria, considerando que a análise está sendo feita de forma frontal. Os pontos a que devemos nos atentar ao dimen- sionar uma rede de água quente é que a temperatura da água aquecida deve atingir um máximo de 70°C e, a partir de 40°C, os misturadores são obrigatórios. Ao cuidar dos materiais a serem utilizados, todos devem ter uma capacidade de resistência a 70°C, que é o máximo a que a água quente poderá che- gar, sendo utilizados, neste tipo de instalação, cobre, CPVC, PEX e PPR. Para o dimensionamento da tubulação de água quente, adotaremos os mesmos critérios de dimen- sionamento para tubulação de água fria (critério dos pesos das peças por trecho). Vale frisar que, ao contrário do que ocorre na água fria, o super- dimensionamento das peças de água quente não é bem-vindo, pois pode causar danos ao usuário, tais como demora na chegada da água até os pontos necessários. Agora, falaremos a respeito do projeto de combate a incêndio. Este tipo de projeto exige um desprendimento de conceitos maiores do que os outros dimensionamentos, pois se trata de uma série de situações específicas que devem ser aten- didas para que o dimensionamento correto seja feito e seja coerente com aquilo que é solicitado em cada Estado. Segundo Carvalho Júnior, os 87 UNIDADE 3 projetos de combate a incêndio devem ser dimensionados de modo que “Proteja a vida dos ocupantes (...) dificulte a propagação do incêndio (...) proporcione meios de controle e extinção do incêndio e dê condições de acesso para as operações do corpo de bombeiros” (CARVALHO JÚNIOR, 2013, p. 117). Desta forma, todoo conteúdo que será desenvolvido, ao longo desta unidade, sobre este tema é para que o projeto arquitetônico possua o mínimo de informações para desenvolver um projeto seguro e de responsabilidade, assim como indicar as normas que devem ser procuradas, no caso de necessitar de informações mais especificas a respeito de algum tema. Cada Estado possui suas normas que devem ser respeitadas, e, quando houver conflito entre aquilo que está escrito na NBR pertinente e nas normas estaduais, deve ser adotada sempre a medida mais conservadora a fim de prezar pela segurança. No quadro 3 a seguir, é possível realizar a consulta das normas utilizadas para desenvolver o projeto, assim como seus fins. NBR 10897 - Proteção contra Incêndio por Chuveiro Automático NBR 10898 - Sistemas de Iluminação de Emergência NBR 11742 - Porta Corta-fogo para Saída de Emergência NBR 12615 - Sistema de Combate a Incêndio por Espuma NBR 12692 - Inspeção, Manutenção e Recarga em Extintores de Incêndio NBR 12693 - Sistemas de Proteção por Extintores de Incêndio NBR 13435: Sinalização de Segurança contra Incêndio e Pânico NBR 13435: Sinalização de Segurança contra Incêndio e Pânico NBR 13437: Símbolos Gráficos para Sinalização contra Incêndio e Pânico NBR 13523 - Instalações Prediais de Gás Liquefeito de Petróleo NBR 13714 - Instalação Hidráulica Contra Incêndio, sob comando NBR 13714: Instalações Hidráulicas contra Incêndio, sob comando, por Hidrantes e Mangotinhos NBR 13932- Instalações Internas de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) - Projeto e Execução NBR 14039 - Instalações Elétricas de Alta Tensão NBR 14276: Programa de brigada de incêndio NBR 14349: União para mangueira de incêndio - Requisitos e métodos de ensaio NBR 5410 - Sistema Elétrico NBR 5419 - Proteção Contra Descargas Elétricas Atmosféricas NBR 5419 - Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (Para-raios) NBR 9077 - Saídas de Emergência em Edificações NBR 9441 - Sistemas de Detecção e Alarme de Incêndio NR 23, da Portaria 3214, do Ministério do Trabalho: Proteção Contra Incêndio para Locais de Trabalho Quadro 3 - Principais Normas pertinentes aos projetos de prevenção e combate ao incêndio; em negrito são as que se relacionam, diretamente, com os projetos hidráulicos / Fonte: a autora. 88 UNICESUMAR 89 UNIDADE 3 Mas por que não colocamos somente as normas relacionadas à parte hidráulica e dos projetos específicos? Pelo simples fato de que existe correlação direta entre as nor- mas, e, por conta de um conceito ou outro, de um parâmetro ou outro, seja necessário fazer uma pesquisa conjunto até conseguir atingir o entendimento do ponto específico. Para o projeto de incêndio, cada Estado possui um Código de Segurança Contra In- cêndio e Pânico do Corpo de Bombeiro, e as nomenclaturas das normas e a numeração podem variar, porém a ABNT é, praticamente, a base paramétrica para todos estes códigos. Sendo assim, como profissional projetista, poderá desenvolver todo o projeto com re- quisitos previstos na ABNT e fazer uso de um procedimento administrativo que, normal- mente, denomina-se consulta prévia, dis- ponibilizada pelos departamentos de análise e aprovação do projeto, em que oficiais espe- cializados auxiliam tirando dúvidas e dando sugestões para adequação à legislação local, antes de submeter à aprovação e consequente obtenção da licença específica para funciona- mento do estabelecimento. Uma das normas que auxilia os projetis- tas, principalmente em início de carreira, é a Norma NBR 9077, cuja temática é “Saídas de emergência em edifícios”, e para dimensiona- mento destas, é necessário fazer um conjunto de pré-classificações conforme os anexos a seguir, que por acaso é o mesmo usado pelos códigos de prevenção do corpo de bombei- ro Estaduais em suas normas, com pequenas adaptações: Anexo / Tabela Tipo de classificação feita Tipos de variáveis consideradas Tabela 1 Classificação das edi- ficações quanto à sua ocupação • Código do Grupo (tipologia edificação) Ocupação/Uso Divisão Descrição Exemplos Interfere, diretamente, no pro- jeto hidráulico de prevenção e combate a incêndio. Tabela 2 Classificação das edifica- ções quanto à altura • Tipo de edificação • alturas conforme números de pavimentos Interfere, diretamente, no pro- jeto hidráulico de prevenção e combate a incêndio Tabela 3 Classificação das edifi- cações quanto às suas dimensões em planta • Natureza do enfoque Código Classe da edificação Parâme- tros de área Interfere, diretamente, no pro- jeto hidráulico de prevenção e combate a incêndio Tabela 4 Classificação das edifica- ções quanto às suas ca- racterísticas construtivas • Código Tipo Especificação Exemplos Interfere, diretamente, no pro- jeto hidráulico de prevenção e combate a incêndio Tabela 5 Dados para o dimensio- namento das saídas • Ocupação (Grupo/Divisão) • População • Capacidade da U. de passa- gem (Acessos e Escadas(B)/ descargas e rampas/portas Como se trata de uma tabela que tem o tipos de edificações, esta classificação estabelecerá os requisitos específicos para cada tipo de projeto hidráulico, água fria e prevenção e com- bate a incêndio. Tabela 6 Distâncias máximas a serem percorridas • Tipo de Grupo e divisão da edificação de ocupação • Sem chuveiros automáticos • Com chuveiros automáticos Interfere, diretamente, no pro- jeto hidráulico de prevenção e combate a incêndio Tabela 7 Número de saídas e ti- pos de escadas • Dimensão • Altura • Ocupação • P (área de pavimento ≤750 m2) • Q (área de pavimento> 750 m2) Requisitos complementares de um projeto de prevenção de incêndio, mais especifica- mente, no gerenciamento do pânico, mas que é cobrado com o projeto hidráulico de prevenção de incêndio Tabela 8 Exigência de alarme • Dimensões em planta • Alturas • Classe e grupo de ocupação Requisitos complementares de um projeto de prevenção de in- cêndio, mais especificamente, no gerenciamento do pânico Quadro 4 - Anexos ABNT - NBR 9077 / Fonte: adaptado da ABNT (2001, p. 25-33). Sendo assim, é necessário realizar a consulta do ambiente a ser projetado para verificar quais as necessidades do mesmo. As medidas de proteção que devem ser providenciadas para cada local específico consistem em dispositivos que causarão a prevenção ou o aviso caso ocorra alguma situação de risco, podendo considerar que, para uma edificação ser considerada segura, ela deve proporcionar o mínimo de risco possível que o incêndio se inicie, e, caso isso aconteça, ela proporcione uma grande capacidade de fuga (CARVALHO JÚNOR, 2013). Os elementos estruturais, por exemplo, precisam estar protegidos do fogo de modo que não desmoro- nem, imediatamente, trazendo ainda mais risco para uma situação já perigosa, como um incêndio, desta forma o projeto visa permitir que os ocupantes da edificação deixem a mesma em uma condição segura e evite danos a própria estrutura. 90 UNICESUMAR As medidas ativas de proteção são aquelas que estão relacionadas à detecção, ao alarme, à ilumina- ção, à extinção do fogo e aos sistemas de ilumina- ção. Mas, antes de falarmos sobre elas, é necessário entendermos que, dependendo do tipo de material que está sendo queimado, temos variação na classe do incêndio. De acordo com Carvalho Júnior (2013, p. 125), estas são: “Classe A: Causadas por materiais de fácil combustão, Classe B: Causados por mate- riais que queimam apenas em superfície(...) Classe C: Fogo que ocorre em equipamentos elétricos, (...) caso exista energia elétrica(...) Classe D: Incêndios em elementos pirofóricos e suas ligas, tais como: alumínio, magnésio(...) inflamam-se em contato com o ar. Os extintores são direcionados, conforme o tipo de fogo que combaterão, sendo sua composição variada de acordo com este fim, podendo ser: gás carbônico, pó químico seco, água pressurizada e compostos halogenados. Eles precisam estar bem localizados de modo que não haja dificul- dade em encontrá-los em caso de emergência, por isso,é necessária a existência de sinalização apropriada (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Mas por que falar de extintor em um capítulo de instalações hidráulicas? Mui- tas das soluções de segurança de prevenção em combate a incêndio precisam trabalhar de modo complementar e, em alguns casos, é es- sencial, por conta dos tipos de materiais que determinada edificação possui, e a água não é o agente extintor. Figura 7 - Extintor de incêndio passando por inspeção Descrição da Imagem: a imagem apresenta um homem segurando uma prancheta, próximo a um extintor de incêndio que está pendurado na parede. 91 UNIDADE 3 A NR 23 (BRASIL, 1978, on-line), mas que foi alterada pela Portaria nº 221, em 2011, fornece-nos informações a respeito da classificação dos incêndios de acordo com o tipo de material que será queimado, sendo classificadas entre classes A, B, C e D. CLASSES DE FOGOS SOLIDOS COMBUSTÍVEIS Madeira, papel, tela de algodão, etc LÍQUIDOS INFLAMÁVEIS Gasolinas, tintas, solventes, etc. EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS ENERGIZADOS Computadores. Batedeiras. Máquinas de lavar roupa, micro-ondas, etc. METAIS PIROFÓRICOS Sódio, magnésio, potássio, alumínio, zinco, titânio, etc Figura 8 - Classificação de extintores Descrição da Imagem: a imagem apresenta quatro classificações que podemos encontrar de extintores. Essas classificações estão separadas por letras que as identificam em: letra A = Sólidos combustíveis, letra B = Líquidos inflamáveis, letra C Equipamentos elétricos energizados, e, por fim, letra D = Metais pirofóricos. A classe A é composta por materiais que estão sendo queimados e que deixam brasas e resíduos, são aqueles que queimam por com- pleto, tanto em sua camada externa quanto interna. 92 UNICESUMAR Figura 9 - Folha de papel – Material classificado como Classe A Descrição da Imagem: a imagem apresenta nove folhas de papel dobradas e amassadas. Descrição da Imagem: a imagem apresenta chamas ardentes com reflexos de água sobre fundo preto. Figura 10 - Fogo sobre óleo na água A classe B apresenta os materiais que não queimam em seu interior, apenas na superfície, e, também, ao queimarem, não apresentam resíduos, diferente da classe A, que apresenta. Dentro dessa, classe podemos citar os óleos, a gasolina, as tintas etc. 93 UNIDADE 3 Figura 11 - Ar condicionado pegando fogo Agora que você já aprendeu a diferença entre os tipos de materiais e suas relações com os incêndios, é importante ressaltar que os extin- tores também passam por este processo de diferenciação por tipo de incêndio e nem todo material pode ser combatido com água. Desta forma, um sistema hidráulico de prevenção e combate a incêndio (Hidrantes) não é, exclusivamente, a única forma de fazer frente à extinção do fogo, é preciso ter conhecimento das múltiplas normas envolvidas para conseguir atender, plenamente, a um projeto de prevenção e combate a incêndio. Descrição da Imagem: a imagem apresenta um ar fixado sobre a parede; num ponto dele está pegando fogo e saindo fumaça. A classe C é destinada aos incêndios que ocorrem em equipamentos elétricos que, se estiverem desligados, caso o incêndio ocorra e exista energia elétrica, eles voltam para a classe A. Dentro dos equipamentos que se enquadram nessa classe, podemos citar o ar condicionado e a televisão. Por último, temos a classe D, que é desti- nada a incêndios pirofóricos e suas ligas, tais como alumínio, potássio, titânio e outros. Esse tipo de material, quando en- tra em contato com o ar, inflama e pode causar, inclusive, explosões. 94 UNICESUMAR Quando os extintores forem ins- talados, deve-se atentar a seguir as recomendações de projeto, pois o projetista deve locá-los longe de escadas e em locais que caso venha a ocorrer algum in- cêndio, ou que não corra o risco de eles ficarem bloqueados pelas chamas. Além dessas recomen- dações, eles devem ter altura máxima em relação ao piso aca- bado de 1,6m, sendo apropriado colocar os extintores próximos ao piso, contanto que eles respeitem uma altura mínima de 0,10 a 0,20 em relação a esse nível e apoiado sobre suporte apropriado. Os ex- tintores precisam estar de acordo com o risco que o local oferece, sendo direcionado por este fator. Quando o risco de incêndio é baixo, os extintores podem ser es- paçados em 25m, quando o risco é médio, essa distância torna-se 20m, agora, se o local apresenta um risco alto de incêndio, então, a distância entre os extintores deve ser, no máximo, de 15m. (CAR- VALHO JÚNIOR, 2013). Ao longo desta unidade, você viu um pouquinho sobre as classes do fogo. Não é mesmo? Que tal assistir a um vídeo que explica a diferença entre eles e os tipos de extintores que devem ser usados? Dessa forma, seu aprendizado será ainda mais completo. Para acessar, use seu leitor de QR Code. 1, 60 Figura 12 - Altura do extintor em relação ao nível do solo Fonte: Carvalho Júnior (2013, p.129). Descrição da Imagem: a imagem apresenta dois extintores com uma cota no valor de 1,60 indicando a Altura do extintor em relação ao nível do solo. Outra medida de proteção que temos são os sprinklers, que possuem ação imediata em caso de incêndios, sendo eles pressurizados e sen- síveis à elevação da temperatura. Após o seu uso, é necessário que eles recebam reparos para voltarem a funcionar normalmente. O espaça- mento entre eles depende do modelo que será utilizado, classificação do risco e local em que serão instalados (CARVALHO JÚNIOR, 2013). 95 UNIDADE 3 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6442 Figura 13 - Sprinklers em uso Descrição da Imagem: Sprinklers derramando água sobre um fogo intenso. Para casos de incêndio, é necessário que uma reserva seja feita e que esta esteja de acordo com a NBR 13714, sendo um reservatório des- tinado para o armazenamento desta água, de fácil acesso ao corpo de bombeiros, não podendo ser compartilhada a água destinada, exclusi- vamente, a essa reserva para outros usos (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Outro ponto interessante para citarmos a respeito dos extintores é que cada pavimento deve conter, no mínimo, dois extintores, desta forma, quando houver conflito entre as informações estipuladas, deve-se sempre adotar a medida mais favorável em razão da segu- rança. No caso dos tipos de extintores que devem ser instalados, eles podem ser específicos para a classe que combaterão de acordo com a norma vigente, ou podem ser substituídos por extintores do tipo ABC, que servem para o combate das três classes (A, B e C) (CARVALHO JÚNIOR, 2013). 96 UNICESUMAR São inúmeras as exigências que são feitas para um projeto de prevenção de incêndio, até porque esse é um projeto de grande responsabilidade. Dessa forma, como dito, não conseguiremos apresentar, ao longo desta unidade, todos os itens necessários para a elaboração de um projeto, apenas apre- sentaremos os caminhos que devem ser segui- dos. Porém, dentro de cada cidade, deve ser feita a consulta específica a respeito das normativas necessárias dentro do seu Estado. A NBR 11742 (ABNT, 2003) e 9077 (ABNT, 2001) trazem as orientações necessárias destinadas Descrição da Imagem: a imagem apresenta, à direita e à frente, um funcionário segurando um extintor que está sendo utilizado e, ao seu lado, um bombeiro instruindo-o a respeito do seu uso. Ao fundo, é possível perceber outros funcionários no pátio, observando, ou aguar- dando sua vez de realizar o treinamento. às saídas de emergência, em que é necessário ob- servar: tudo que está destinado a este fim; o dimen- sionamento das saídas de emergência realizado de acordo com o número de usuários da edificação; a largura das saídas deve ser dimensionada em função do número de pessoas que por elas deva transitar; levar em consideração que as escadas, as rampas e as descargas são dimensionadas em função do pavimento de maior população, o qual determina as larguras mínimas para os lanços correspondentes aos demais pavimentos, considerando-se o sentido da saída,conforme NBR 9077 (ABNT, 2001). Figura 14 - Funcionários realizando treinamento de combate a incêndio 97 UNIDADE 3 A respeito do espaço aberto, tra- tado na citação anterior, a Norma diz que ele deve ser um local seguro, uti- lizado, temporariamente, pelo usuá- rio, acessado por meio das saídas de emergência de um setor ou setores, ficando entre esse(s) e o logradou- ro público ou a área externa com acesso aos setores, conforme NBR 9077(ABNT, 2001). Dessa forma, é necessário garantir este abrigo para que o usuário se mantenha em segu- rança durante seu trajeto. A largura das saídas, isto é, dos acessos, das escadas, das descar- gas e outros, é dada pela seguinte fórmula: N= P/C Sendo: N = Número de unidades de pas- sagem, arredondado para número inteiro, imediatamente superior. P = População, conforme instruí- do na NBR 9077 C = Capacidade da unidade de passagem, conforme da NBR 9077 As larguras mínimas das saídas, em qualquer caso, devem ser as seguintes: 1,10 m, corresponden- do a duas unidades de passagem e 55 cm, para as ocupações em geral, ressalvado o disposto a seguir: 2,20 m para permitir a passagem de macas, camas e outros, nas ocupações do grupo H, divisão H-3 , conforme NBR 9077 (ABNT, 2001). Figura 15 - Incêndio atingindo as escadarias de um condomínio Descrição da Imagem: a imagem apresenta uma escadaria branca de um condomínio e, na parte, muito fogo e fumaça oriundos de um incêndio que atingiu as escadas. 98 UNICESUMAR As escadas, as rampas e as descargas são dimensionadas de acordo com sua função, no caso de mais de uma utilidade, elas devem ser direcionadas pela situação mais rigorosa, em função do pavimento de maior população ou maior largura exigida na edificação a qual determina as larguras mínimas para os lan- ços correspondentes aos demais pavimentos, considerando-se o sentido de saída. E aí? Pronto para fazer seu primeiro projeto? Você percebeu que seu estudo não pode parar por aqui, não é verdade? Existe uma série de detalhes que devem ser vistos direto com o Corpo de Bombeiro, por meio das NPT’s e NBR’s que precisam ser estudadas com bastante atenção para entender todos os detalhes que envol- vem um projeto. Porém, na prática, é isso que você utilizará: saber onde procurar e como iniciar seu projeto fará toda a diferença a você como profissional. Creio que você tenha entendido, ao lon- go desta unidade, como dimensionar e escolher um aquecedor e como estruturar um projeto de incêndio, além de compreender a diferença entre os extintores e como eles devem ser locados. Dessa forma, você conseguirá verificar se a lista que você realizou no Mão na Massa está de acordo com o que, de fato, deve ser feito, ou seja, respeitando a altura de 1,60 sobre o solo, e sendo os ex- tintores apoiados quando necessário, próximos ao piso acabado, respeitando a altura de 0,10 a 0,20 cm desse nível. 99 UNIDADE 3 Que tal fazer uma revisão do conteúdo de uma forma mais dinâmica? Vamos construir um Mapa Mental para isso. Observe a imagem a seguir e preencha os espaços que se relacionam com os conteúdos semelhantes. Esta é a hora de você, aluno(a) realizar uma autoanálise e verificar quais pontos você aprendeu e quais precisam ser reforçados. Ok? M ed id as a tiv as Ti po A Ti po D Sp rin kl er PR EV EN ÇÃ O D E IN CÊ N D IO Descrição da Imagem: aqui, temos o Mapa Mental que apresenta vários retângulos com um tema central, que é prevenção de incêndio, interligados na parte inferior em tipo A e dois espaços em branco para que você, estudante, preencha; depois, temos mais um retângulo preenchido indicando o tipo D. Já na parte superior, temos um novo retângulo indicando medidas ativas e um retângulo para o seu preenchimento, também, há outro retângulo preenchido com a palavra sprinkler e mais uma nova conexão a ser preenchida. 100 M A P A M EN TA L 1. A NBR 5626 (ABNT, 2020) é a norma que regulamenta os projetos referentes a tubulações de água quente e fria, e estas devem ser dimensionadas de forma que garanta a velocidade estipulada pela norma, em qualquer trecho da tubulação. Este valor refere-se a: a) 4 m/s. b) 5 m/s. c) 6m/s. d) 8m/s. e) 12m/s. 2. Os extintores apresentam uma série de particularidades em relação à sua implementação. É necessário observar o tipo de fogo que ele combaterá, quais as diretrizes impostas em relação ao local e ao tipo de atividade, entre outras definições. A respeito da localização do extintor, analise as afirmativas seguintes: I) Eles devem ter uma altura máxima em relação ao piso acabado de 1,6 m. II) Devem respeitar uma altura mínima de 0,10 a 0,20 em relação ao nível do piso. III) Podem ser colocados em qualquer local. Assinale a resposta correta em relação às afirmativas. a) Apenas a III é verdadeira. b) Apenas a II é verdadeira. c) I e II são verdadeiras. d) Apenas a I é verdadeira. e) II e III são verdadeiras. 3. O conforto dentro dos lares vem sendo almejado cada vez mais pelas famílias, e dessa forma, uma série de mudanças podem ser observadas em relação às construções mais antigas, como a presença de aquecedores de água, que têm se tornado cada vez mais indispensáveis dentro das residências. Em relação aos aquecedores, assinale verdadeiro ou falso nas afirmativas a seguir: ) ( Os aquecedores elétricos são os mais vantajosos para o meio ambiente. ) ( Os aquecedores solares são os mais vantajosos para o meio ambiente. ) ( Os aquecedores a gás precisam de um sistema de ventilação constante. a) V, V, V, V. b) F, F, V, V. c) F, V, V, F. d) F, F, F, F. e) V, F, V, F. 101 A G O R A É C O M V O C Ê 1. A; a norma diz que a velocidade máxima nos trechos da tubulação não pode superar os valores de 4 m/s. 2. C; a norma afirma que os extintores devem ter um mínimo de 0,1- 0,2 do piso acabado e quando ins- talados na parede, devem atingir no máximo 1,60 em relação ao pisco acabado. 3. C; os aquecedores solares, por possuírem uma fonte de energia sustentável, apresentam maior bene- fício em relação ao meio ambiente. 102 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S ABNT. NBR 9077 - Saídas de emergência em edifícios. Rio de Janeiro: ABNT, 2001. ABNT. NBR 11742 - Porta corta-fogo para saída de emergência. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. ABNT. NBR 10540 - Aquecedores a gás do tipo acumulação – terminologia. Rio de Janeiro: ABNT, 2016. ABNT. NBR 5626 - Sistemas prediais de água fria e água quente – Projeto, execução, operação e manutenção. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. BRASIL. Portaria nº 221, de 6 de maio de 2011. Altera a Norma Regulamentadora nº. 23. Disponível em: https://sit.trabalho.gov.br/portal/images/SST/SST_legislacao/SST_portarias_ 2011/Portaria_221_Altera_a_NR_23.pdf. Acesso em: 8 fev. 2021. CARVALHO JÚNIOR, R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura. 11. ed. São Paulo: Blucher, 2017. 103 R EF ER ÊN C IA S https://sit.trabalho.gov.br/portal/images/SST/SST_legislacao/SST_ 104 M EU E SP A Ç O 4Coleta do Esgoto Sanitário Esp. Daiane Rodrigues Caro(a) aluno(a), ao longo desta unidade, você terá a oportunidade de aprender a respeito do funcionamento das redes de esgoto. O conheci- mento será desenvolvido por meio de conceituação teórica e indicações de como utilizar a norma pertinente, promovendo a ponte entre teoria e prática, sempre levando em conta a NBR 8160. Imagine uma situação em que você foi convidado(a) a realizar uma vistoria junto a uma empresa de engenharia, com a intenção de fazer um levantamento a respeito de algumas reclamações que os condôminos de um edifício estavam fazendo sobre a localização das caixas de passagem. Ao entrar nesse edifício, você foi designado(a) para procurar, em todas as áreas comuns, essas caixas de passagem, porém, ao localizá-las, você não soube muito bem o motivo pelo qual elas estavam locadas daquela forma, nas proximidades da edificação, então, chamou o engenheiro responsável para lhe explicar.Ele explicou que é muito comum este tipo de reclamação, pois muitas empresas não levam em conside- ração todas as orientações presentes na NBR 8160, que trata da forma correta com que o projeto de esgoto deve ser desenvolvido. Você já parou para pensar que toda água que entra para consumo precisa, depois de seu uso (com contaminantes), ser dispensada para siste- mas públicos de coleta, que, por sua vez, se dire- cionam aos tratamentos de esgoto? Faz sentido denominar “água residual”? Você já parou para pensar sobre o caminho percorrido por estas águas residuais até que elas cheguem ao sistema de coleta público? Conhece os componentes hidráu- licos (ralos, ralos sifonados, caixas de passagem, caixas de gordura etc.) do sistema de esgoto neces- sários para o correto funcionamento e, também, como o esgoto coletado faz o percurso dentro de sua residência? E qual o caminho que ele percorre para sair de dentro dela? São muitos os detalhes que envolvem um pro- jeto de esgoto, dessa forma, o engenheiro civil precisa estar apto a tomar decisões e oferecer so- luções sempre que necessário. Este conteúdo será útil para a realização de projetos e a execução de sistema de esgoto, mas também lhe auxiliará no desenvolvimento de todos os outros projetos, pois, quanto mais conhecimento a respeito do processo construtivo como um todo, maior o nível de deta- lhes que você terá de pensar durante a elaboração e concepção de um projeto arquitetônico. Mas, por ser água residual, saberia me dizer o motivo pelo qual, quando bem projetado o sistema de esgoto, não há retorno do mal cheiro para dentro da casa? 106 UNICESUMAR Que tal promovermos uma experimentação prática para entendermos melhor este assunto? Escolha um edifício ou um projeto dentro de sua realidade e analise se consegue localizar todos os componentes dos sistemas de esgoto e o posicionamento deles. Em específico, busque pelas seguintes definições: ralos, ralos sifonados, sifão, selo hídrico, caixa de passagem e caixa de gordura. Tente classificar, tam- bém, pesquisando na Internet, quais são considerados “descontectores” e por que recebem este nome. Dica: muitos deles usam a mesma estratégia geométrica para fazer a desconexão entre o ambiente da casa e a tubulação de esgoto. Tente entender como acontecem as mudanças de sentido e qual a incli- nação recomendada para a tubulação de esgoto. Busque, nas normas, o posicionamento das caixas de passagem, o contexto ideal de locação e o distanciamento normativo em relação à edificação. Por que elas estão inseridas naquele local? Faça uma lista com as possibilidades que você acredita que foram consideradas para escolher o local onde elas estão instaladas. Realmente, são vários os conceitos inseridos no desenvolvimento de um projeto de esgoto. Ao locar as caixas de passagem, por exemplo, devem ser observados alguns pontos que podem interferir no seu perfeito funcionamento. Pense na seguinte situação: você localizou, em um edifício, as caixas alocadas próximo ao estacionamento, mas, não dentro dele. Então, coloque em sua lista: 1. Próximo ao estacionamento, mas não dentro, para evitar que o peso dos automóveis esteja localizado sobre elas. Dessa forma, a constatação anterior é feita em razão do peso que o automóvel faz sobre as caixas, o que pode prejudicá-las, estragá-las. Agora, é com você! Escolha um local e prossiga desenvolvendo este raciocínio. Utilize o seu Diário de Bordo para isso. DIÁRIO DE BORDO 107 UNIDADE 4 A norma que regulamenta os projetos e execuções de instalações da rede de esgoto é a NBR 8160. Esta estabelece que “O sistema de esgoto sanitário tem por funções básicas coletar e conduzir os despejos provenientes do uso adequado dos aparelhos sanitários a um destino apropriado” (ABNT, 1999, p. 3, grifo do autor). Ela, ainda, nos dá recomendações dos critérios em que o sistema predial deve ser projetado (ABNT, 1999): o mesmo deve ser capaz de evitar a contaminação da água, garantindo a sua qualidade de consumo, atendendo às partes externa e interna, ou seja, no interior dos sistemas de suprimento e de equipamen- tos sanitários bem como nos ambientes receptores; a água deve escoar de maneira rápida, pois, assim, é possível evitar a ocorrência de vazamentos e a formação de depósitos no interior das tubulações; impedir que os gases provenientes do interior do sistema predial de esgoto sanitário atinjam áreas de utilização; a vedação precisa ser feita de forma correta, a fim de evitar a circulação de bichos e, também, deve permitir a inspeção; impossibilitar o acesso de esgoto ao subsistema de definições; por último, permitir ajustes dos aparelhos sanitários somente por dispositivos que facilitam a sua remoção para manutenções. “Os sistemas de coleta dos esgotos podem ser individuais ou coletivos, sendo os sistemas individuais aquele cujo cada prédio irá possuir seu próprio sistema de coleta, escoamento e tratamento, no caso de não haver rede pública, as normas pertinentes devem ser seguidas (JUNIOR, 2013, p. 140). Figura 1 - Vista esquemática de rede de esgoto Todo projeto deve ser desen- volvido por um engenheiro responsável em dimensionar, de forma apropriada, a fossa e o sumidouro, levando em consideração a quantidade de pessoas que residem no local e o padrão da habitação, pois os resíduos seguem a propor- cionalidade do nível de água consumido. Os materiais uti- lizados para a construção da fossa podem ser de alvenaria ou pré-fabricada, em ambos os casos, as normas pertinentes devem ser seguidas, quais se- jam: a NBR 7229 e a NBR 3969 (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma casa, na parte superior do terreno, com um corte mostrando o esquema de esgoto abaixo da residência. 108 UNICESUMAR Edi�cação Águas servidas Águas servidas Fossa séptica Sumidouro Sumidouro CI CICI CI Figura 2 - Sistema individual / Fonte: Junior (2013, p. 139). Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma edificação vista por cima, e, saindo da edificação, existem dois encanamentos que passam pela fossa séptica e conectam-se ao sumidouro, onde os encanamentos da rede de esgoto encerram na via pública, representando o sistema individual. No sistema coletivo, as redes coletoras ficam localizadas nas ruas e direcionam o esgoto até o local apropriado. Neste local, o esgoto receberá tratamento e, após isso, será lançado em um leito de água. A respeito das instalações coletivas: “Cada edificação deve ter sua própria rede de esgoto, indepen- dente de prédios vizinhos com ligação a rede coletora pública, ou seja, cada edificação deve ter só um ramal predial, exceto em construções de grande porte, que podem, a critério da conces- sionária local, terem mais de uma ligação de esgoto ao coletor público (JUNIOR, 2013, p.140). Embora existam políticas governamentais que buscam atingir metas para a universalização dos sistemas de coleta e tratamento da população, que, em teoria, deve ser impulsionada pela Lei nº 14.026, de 15 de julho de 2020, a qual atualiza o marco legal do saneamento, ainda é presente, na realidade brasileira, o fato de que grande parte da população não possui tratamento de esgoto apropriado. É importante salientarmos que cada edificação deve possuir a sua própria rede de esgoto, sendo esta composta por fossa, filtro e sumidouro. 109 UNIDADE 4 http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/lei%2014.026-2020?OpenDocument http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/lei%2014.026-2020?OpenDocument Ed i� ca çã o Ed i� ca çã o Ed i� ca çã o Caixa de inspeção Caixa de inspeção Caixa de inspeção Rede coletora pública Rua Ra m al p re di al Ra m al p re di al Ra m al p re di al Figura 3 - Sistema coletivo / Fonte: Junior (2013, p. 141). Falaremos, agora, a respeito do sistema predial de esgoto e, para isso, é de suma importância trazermos alguns conceitos que serão utilizadosno decorrer do nosso estudo. Em primeiro lugar, conhece- remos os principais elementos que compõem um sistema predial de esgoto: aparelhos sanitários, desconectores ou sifões, ralos e caixas sifonadas, ramal de descarga, tubo de queda, coluna de ventilação, subcoletor, dispositivos de inspeção, coletor predial e válvula de retenção (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta três edificações vistas de cima, onde uma tubulação está saindo de cada uma delas e se direcionando até o coletor público. 110 UNICESUMAR Figura 4 - Rede de esgoto Conhecer as partes que integram o sistema de esgoto é fundamental, pois, durante o processo de elaboração do projeto, é essencial que o projetista entenda qual a melhor solução para alguma situação que possa surgir, e, ainda, entender as vantagens e desvantagens de modo a trazer benefícios ao cliente. O projeto deve ser desenvolvido a fim de trazer economia e praticidade para os usuários, de modo que eles não percebam as decisões que foram tomadas, em razão da comodidade. Coluna de ventilação Tubo de queda Ramal de ventilação Vaso autossifonado Caixa sifonada Ramal de esgoto Figura 5 - Vaso sanitário autossifonado / Fonte: Junior (2013, p. 140). Descrição da Imagem: A imagem apresenta um vaso sanitário autossifonado e uma tubulação saindo abaixo dele, sendo ela o ramal de esgoto. À direita dela, encontra-se a caixa sifonada, à esquerda, o tubo de queda e a coluna de ventilação, que são tubos verticais. Descrição da Imagem: A imagem apresenta várias casas, em uma rua, com uma vista em corte mostrando a tubulação de esgoto passando abaixo da rua. 111 UNIDADE 4 Iniciaremos a nossa conversa falando a respeito do ramal de descarga. Este ramal é aquele responsável por receber os dejetos do aparelho sanitário e é ligado à caixa de inspeção, no caso de residências térreas, ou, ao tubo de queda, no caso de instalações prediais. A caixa sifonada é aquela responsável por receber toda a tubulação do bidê, do ralo, da banheira e do tanque, ou seja, basicamente, todas as outras tubulações se conectarão a ela. As caixas de gordura são aquelas destinadas a receber os efluentes com gordura, como as da cozinha, porém as caixas de gordura são destinadas somente ao térreo, pois, quando a edificação possui mais andares, elas serão destinadas a tubos de queda específicos para esta finalidade. Entende-se por ramais de descarga toda tubulação e os con- junto de conexões que saem dos pontos de coleta, ou seja, dos aparelhos sanitários, e cada qual tem um peso de contribuição (o qual, pela Tabela 1, está denominado pelo número de unidades Hunter de contribuição). Esta unidade, o Hunter, é, na verdade, um número que cor- relaciona a probabilidade de simultaneidade de uso à vazão do aparelho (descarga), diante de seu máximo uso. Fazendo uma analogia, seria como se todos os pontos despejassem os fluidos ao mesmo tempo, e, com base nisso, estabelece-se os diâmetros nominais. Como é um parâmetro normativo e a maioria dos equipa- mentos hidráulicos já seguem normas, basicamente, são cor- relacionadas as unidades Hunter aos tubos e, à medida que a tubulação conflui, adota-se o somatório de unidades Hunters nas tubulações que se direcionam aos sistemas de coleta. Uma boa analogia é a de um rio que, a partir de sua nascente, encontrasse outros corpos d’água (riachos) e o seu leito tivesse que alargar à medida que o volume de água fosse incorporado. O racional é o mesmo. 112 UNICESUMAR Aparelho Sanitário N° de unidades Hunter de contribuição Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga Bacia sanitária 6 100 Banheira de residência 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 1 40 Chuveiro De residência Coletivo 2 4 40 Lavatório De residência De uso geral 1 2 40 Mictório Válvula de descarga Caixa de descarga Descarga automática De calha 6 5 2 2 75 50 40 50 Pia de cozinha residencial 3 50 Pia de cozinha industrial 3 4 50 Tanque de lavar roupas 3 40 Máquina de lavar louças 2 50 Máquina de lavar roupas 3 50 Tabela 1 - Unidades de Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga / Fonte: ABNT (1999, p. 16). Algumas observações podem ser feitas a respeito da tabela e são trazidas na nota de rodapé da NBR 8160 (ABNT, 1999). Por exemplo, o diâmetro mínimo DN para o ramal de descarga da bacia sanitária pode ser reduzido para 75, caso a realização dos cálculos apropriados mostre esta redução justificável, ou, ainda, em relação ao DN utilizado para máquina de lavar louças e roupas, devem ser consideradas as recomendações dos fabricantes, sendo o citado na norma apenas um parâmetro a ser analisado (ABNT, 1999). Podemos, ainda, trazer o dimensionamento dos ramais de esgoto relacionando o diâmetro nominal às Unidades Hunter de Contribuição (UHC), conforme a Tabela 2. Diâmetro nominal mínimo do tubo DN N° máximo de unidade de Hunter de contribuição UHC 20 3 50 6 75 20 100 160 Tabela 2 - Dimensionamento dos ramais de esgoto / Fonte: ABNT (1999, p. 17). 113 UNIDADE 4 Dessa forma, podemos relacionar a Tabela 1 com a Tabela 2 por meio do diâmetro nominal mínimo e este será utilizado, na tubulação, de acordo com o número máximo de Unidades Hunter de Contribuição, para realizar o dimensionamento dos ramais de esgoto. Agora, falaremos, um pouco, a respeito do sifão. Este tem, por objetivo, evitar a saída de gases e, por esta razão, ele possui um fecho hídrico, que contém uma camada liquida de 5 cm, de modo que os gases não retornem através das tubulações. Nas instalações de esgoto, podemos encontrar dois tipos de desconectores, que são: a caixa sifonada e o sifão, sendo que o sifão consegue atender a, apenas, uma unidade, e a caixa consegue atender a múltiplas unidades (JUNIOR, 2013). A NBR 8160 (ABNT, 1999) orienta que os aparelhos sanitários sejam providos de um desco- nector (sifão ou caixa sifonada), e que devem ter um fecho hídrico com altura mínima de 50 mm, e o seu orifício, com o mesmo diâmetro ou maior do que o ramal de entrada. O fator que determinará como e em qual período serão feitas as manutenções é o ambiente onde o aparelho sanitário está e de que forma esse aparelho está sendo utilizado, ou seja, cabe ao usuário analisar a situação e verificar quando as manutenções são necessárias. Lembrando que a manutenção preventiva é sempre melhor do que a aquela que ocorre na hora de um problema, então, o cuidado com o sistema é fundamental para que o mesmo funcione de forma correta, por muito mais tempo (JUNIOR, 2013). Figura 6 - Instalação do sifão Descrição da Imagem: A imagem apresenta três edificações vistas de cima, onde uma tubulação está saindo de cada uma delas e se direcionando até o coletor público. 114 UNICESUMAR A caixa sifonada é aquela que recebe efluentes dos lavatórios, ralos e bidês para encaminhá-los ao esgoto, sendo alocada de acordo com as especificações do projeto, atendendo aos critérios de estética e praticidade. Essa caixa possui vedação hídrica e isso faz com que insetos e odores não retornem pelos orifícios. O material de fa- bricação da caixa sifonada pode ser o PVC e o ferro fundido, com diâmetros que podem variar entre 100, 125 e 150 mm, podendo ter até sete entradas de esgoto, porém, apenas uma opção de saída (JUNIOR, 2013). As caixas de passagem são, como o nome diz, apenas para passa- gem, normalmente, são utilizadas quando há mudança de sentido, em especial, quando a angulação da tubulação, simplesmente, não consegue fazer frente ao esforço promovido pelo escoamento do fluido. Por este motivo, geralmente, essas caixas estão posicionadas quando a mudança de sentido acontece (normalmente, a 90 graus), e o seu posicionamento, nesta condição, ajuda o fluido a desacelerar. O posicionamento de várias caixas de passagem deve observar, sobretudo, as inclinações, e as angulações de mudança de sentido devem ser posicionadas de modo a facilitar o escoamento do es- goto, permitindo fácilacesso em manutenções periódicas. Agora que abordamos as caixas sifonadas, podemos falar dos ralos. Eles podem ser secos ou sifonados, sendo que os ralos secos são, comumente, mais utilizados para a água do chuveiro e a lavagem de pisos e terraços. Os modelos de ralos, normalmente, são encon- trados em dois materiais: ferro fundido e PVC (JUNIOR, 2013). Além dos ralos tradicionais, podemos encontrar ralos de saída articulada, anti-infiltração e antiespuma. Na verdade, com a evolu- ção da tecnologia, são diversas as funcionalidades que encontramos, atualmente, disponíveis, porém focaremos nestas três. O ralo de saída articulada é destinado a coletar água e a guiá-la para a saída do ramal de descarga, apresentando alguns benefícios em relação aos ralos comuns, que são: facilidade de instalação; evita o entupimento do sistema de esgoto e apresenta melhor desempe- nho hidráulico (JUNIOR, 2013). 115 UNIDADE 4 O ralo antiespuma é utilizado junto ao ralo sifonado, bloqueia a espuma que possa retornar e evita a passagem de insetos, sendo possível encontrá-lo nos diâmetros DN 100 e DN 150. Dentre as vantagens de utilizar esse ralo, podemos citar: vedação efi- ciente; evita o retorno da espuma e é fácil de limpar e instalar (JUNIOR, 2013). O ralo anti-infiltração tem, como principal função, impedir a infiltração entre o piso e a caixa sifonada, atuando, em conjunto, com o sistema de impermeabilização. Então, na possibilidade de infiltração, esse ralo pode ser encontrado nos diâmetros de DN 100 e DN 150. Dentre as suas vantagens, podemos citar: fácil instalação; compatibilidade com todos os sistemas do mercado; além de, devido ao seu sistema, ser muito difícil ocorrer a má instalação (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta seis tipos diferentes de ralos de drenagem, todos são circulares, estando os três primeiros locados dentro de uma borda quadrada. Dos tipos de ralos, quatro são vazados em seus interiores, e dois, apenas, em seu entorno. Figura 7 - Ralos de drenagem 116 UNICESUMAR O ralo linear é utilizado em ambientes com escadas e sacadas e, normalmente, é fabricado em PVC. Dentre os principais benefícios deste tipo de ralo, estão: design inovador, mais capacidade de captação de água; fáceis instalação e limpeza. Atualmente, podemos encontrar, também, os ralos invisíveis, que são aqueles que possuem o mesmo acabamento do piso, ficando visível, apenas, uma pequena linha, sendo, assim, muito mais discretos do que os outros ralos (JUNIOR, 2013). O ramal de esgoto é aquele destinado a rea- lizar a coleta das águas oriundas do ramal de descarga, sendo a caixa de inspeção o ponto co- nector responsável entre esse ramal e o coletor predial. Em uma casa térrea, torna-se mais fácil fazer a manutenção, principalmente, com pou- cos usuários, pois o seu uso é menos intenso e eventuais paradas são mais fáceis. Agora, imagine, por exemplo, uma edifica- ção de múltiplos andares e com uma população usuária fazendo uso, praticamente, intermitente. É necessário que se individualizem determinadas partes da edificação, normalmente, por ramais. Es- tes, por sua vez, se ligam à caixa de passagem por meio de um conjunto de unidades, ou, diretamen- te, às prumadas de descida, também relacionadas a um conjunto de unidades. “Em edifícios com mais de um pavimento, o ramal de esgoto do térreo deverá ser ligado diretamente a caixa de inspeção, por tubula- ção independente. Para seu dimensionamen- to, utiliza-se a tabela apropriada de acordo com a NBR 8160 (JUNIOR, 2013, p. 149). Estas estratégias de organização de poucas uni- dades que confluem para um sistema de coleta minimizam o dimensionamento de tubulações exageradas, pois o “peso”, a pressão e a viscosidade do fluido exigiriam tubulações mais robustas, o que encareceria o sistema. Outro ponto positivo é que individualizando, por prumadas, as porções do sistema, permite-se que apenas algumas unidades fiquem desprovidas do serviço do esgoto para a manutenção, mas as outras ficam em uso normal. Alguns artifícios, como shafts e caixa de inspeção, são os pontos, cuidadosamente, planejados que são capazes de facilitar tais manutenções. Assim, o ramal de esgoto do térreo deverá ser ligado, diretamente, à caixa de inspeção, por tu- bulação independente. Para isso, utilizaremos a Tabela 2, a qual nos fornece o diâmetro para o ramal de esgoto que poderá ser utilizado neste dimensionamento. Você já parou para pensar como as fossas sépticas são esvaziadas? 117 UNIDADE 4 Então, a NBR 8160 (ABNT, 1999) será a base de apoio para o di- mensionamento do ramal, pois, se fôssemos transcrevê-la, nesta unidade, gastaríamos várias e várias páginas para trazer os pontos importantes, dessa forma, ela deve ser utilizada como material de apoio a este conteúdo. Tubo de queda Bacia sanitária Ramal de esgoto Ramais de descarga Ramal de ventilação Coluna de ventilação Figura 8 - Ligação do ramal de esgoto / Fonte: Junior (2013, p. 150). O tubo de queda que estamos comentando, ao longo desta unida- de, é responsável por receber os efluentes dos ramais de esgoto e descarga, e deve seguir alguns parâmetros de instalação, sendo que ele precisa ser alinhado e não pode sofrer desvios ao longo do seu percurso, além de não poder, jamais, ser admitido o diâmetro menor do que o diâmetro das tubulações que estão sendo desaguadas nele. O diâmetro mínimo admitido é de 75 mm, já o dimensionamento dos tubos de queda também deve seguir todas as especificações contidas na NBR 8160 (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta os ramais de descarga conectados ao ramal de esgoto. Eles vão até a coluna de ventilação e o tubo de queda. 118 UNICESUMAR Figura 9 - Tubos de queda / Fonte: Junior (2013, p. 150). Outro ponto interessante de falarmos é a respeito da coluna de ventilação, pois ela é essencial para o sistema de esgoto, afinal, é por meio dela que a circulação de ar é feita, ou seja, ela permite que o ar da atmosfera entre dentro das tubulações, a fim de protegê-las, pois, rupturas podem ocorrer, no fecho hídrico dos sifões, sem essa circulação de ar (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma série de tubulações que vão do subsolo até a cobertura. As tubulações horizontais apresentadas são o tubo de queda e de ventilação, na vertical, é possível ver as tubulações de esgoto saindo das áreas do banheiro e se conectando a elas. Vamos analisar a concepção de um projeto de esgoto em 3D? Dessa forma, ficará muito mais fácil a visualização do conteúdo apresentado, pois você entenderá como tudo é construído! Para acessar, use seu leitor de QR Code. 119 UNIDADE 4 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6462 A coluna de ventilação, assim chamada quando presente em habitações com mais de um pavi- mento, precisa ter, em sua extremidade superior, uma abertura para a atmosfera, ficando locada acima do telhado, em 30 cm, no mínimo. Para que essa abertura não fique prejudicada por en- trada de folhas ou por qualquer outra obstrução que possa ocorrer, podem ser utilizados alguns dispositivos fabricados, justamente, para estes fins, sendo possível encontrar ampla variedade no mercado (JUNIOR, 2013). A NBR 8160 (ABNT, 1999) traz algumas diretrizes específicas para casos isolados, por exemplo, no caso de terraços que são utilizados para outros fins que não sejam, exclusivamente, o de cobertura: o tubo precisa estar instalado, no mínimo, a 2 m de altura. Dentro do projeto arquitetônico, existem algumas especificações que, também, devem ser cuidadas, como: o tubo ventilador primário e a coluna de ventilação não devem estar a menos de 4 m de qualquer janela, porta ou vão de ventilação e precisam ser elevados, no mínimo, a 1 m das vergas (JU- NIOR, 2013). O tubo ventilador primário e a coluna de ven- tilação devem ser verticais e alinhados em uma única prumada bem como uniformes em toda sua prumada. Para residências, devem possuiro valor mínimo de 50 mm e, acima de dois pavi- mentos, 75 mm (JUNIOR, 2013). Figura 10 - Tubo de queda saindo de uma calha Descrição da Imagem: A imagem apresenta o beiral de um telhado e uma calha, ao final da calha, é possível observar um tubo que está conectado a ela e que é responsável por dimensionar a água coletada, podendo ser chamado de tubo de queda. 120 UNICESUMAR Segundo Junior (2013, p. 151), o ramal de ventilação “é o trecho destinado a instalação que interliga o desconector, ou ramal de descarga, ou ramal de esgoto, de um ou mais aparelhos sanitários a uma coluna de ventilação ou a um tubo ventilador primário”. A tabela, a seguir, faz referência à distância entre o tubo conector e o de ventilação. Diâmetro nominal do ramal de descarga Distância máxima em (m) 40 1,00 50 1,20 75 1,80 100 2,40 Tabela 3 - Distância máxima de um desconector ao tubo de ventilação / Fonte: Junior (2013, p. 150). Descrição da Imagem: A imagem apresenta duas lajes, sen- do a primeira, com o tubo de ventilação, que está ligado 30 cm acima da laje, e a segunda, 2, m acima da laje, conforme citado durante o texto. Ao ser conectado o tubo de ventilação ao tubo de esgoto, ocorrerá a mudança na direção – ho- rizontal para vertical – e ela deve ser próxima ao tubo, o máximo possível, respeitando uma distância de duas vezes o diâmetro do ramal de descarga. Este ramal deve evitar que o es- goto sanitário tenha acesso a ele, dessa forma, a instalação dessa tubulação deve respeitar a inclinação de 1%, a fim de evitar essa situação. “O ramal do esgoto deve ser ligado a coluna de ventilação no mínimo 15 cm acima do nível de transbordamento da água”, (JUNIOR, 2013, p. 150). Dessa forma, garantiremos as condi- ções de segurança especificadas na NBR 8160 (ABNT, 1999). Na imagem anteriormente indicada, é possí- vel perceber os detalhes normativos que devem ser respeitados na instalação do tubo de venti- lação, nos dois casos descritos. Já na imagem, a seguir, é possível verificar o detalhamento do encaixe das peças e entender, um pouco melhor, como elas interagem entre si, pois o sistema é composto de inúmeros detalhes que devem ser estudados, a fim de compreender como o sis- tema funciona por completo (JUNIOR, 2013). VP 0,30m Laje VP 2,00 m Terraço Figura 11 - Tubo de ventilação Fonte: Junior (2013, p. 151). 121 UNIDADE 4 Tubo de queda Coluna de ventilação Ra m al d e ve nt ila çã o Ramal de esgoto Ramal de descarga Figura 12 - Tubo de ventilação / Fonte: Junior (2013, p. 151). Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma parede explodida, com a tubulação vinda do ramal de esgoto. À direita, temos uma pia e um vaso sanitário, embaixo deles, é possível perceber toda a tubulação, com o ramal de esgoto e de descarga, e estes conectados ao tubo de queda e coluna de ventilação. 122 UNICESUMAR O próximo dispositivo que precisamos conhecer, para realizar o correto dimensionamento do sistema de esgoto, é o subcoletor. Ele é responsável por receber os efluentes dos esgotos ou dos tubos de queda e deve estar locado nas partes não construídas do terreno, ou fixado, com braçadeiras, sobre a laje da cobertura (JUNIOR, 2013). O diâmetro mínimo que deve ser utilizado nos projetos é DN 100 mm, e, neste caso, também utilizaremos a inclinação de 1%, no mínimo, com intercalação feita por caixas de inspeção, sendo elas necessárias todas as vezes em que houver mudança de direção ou quando houver novas conexões das tubulações. O dimensionamen- to dos subcoletores é realizado por meio do somatório das Unidades de Hunters de Contribuição (UHC), conforme tabela, a seguir: Diâmetro nominal do tubo Número máximo de Unidades de Hunters de Contribuição em função das declividades mínimas (%) DN 0,5 1 2 4 100 - 180 216 250 150 - 700 840 1 000 200 1 400 1 600 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 Tabela 4 - Dimensionamento de subcoletor / Fonte: ABNT (1999, p. 18). As caixas de inspeção devem ser locadas de modo que seja fácil o acesso à manutenção, permitindo a sua limpeza e a desobstrução de tubulações de esgoto. Essas caixas são instaladas todas as ve- zes que houver mudança de direção ou quando o comprimento da tubulação de esgoto ultrapassar o limite de 12 m, porém, em prédios que possuem diversos pavimentos, as caixas precisam ser locadas a, pelo menos, 2 m dos tubos de queda dos quais elas estão ligadas (JUNIOR, 2013). A imagem, a seguir, apresenta as simbologias trazidas pela norma para que o projeto possa ter fácil leitura entre todos os profissionais. 123 UNIDADE 4 Ralo sinfonado (RS) Caixa de inspeção (CI) Caixa retentora (especificar o tipo de caixa) VAA = Válvula de admissão de ar Ralo seco (R) Caixa sifonada (CS) Caixa retentora de gordura (simples) (CGS) Caixa retentora de gordura (dupla) (CGD) Tanque séptico Caixas de passagem (CPs) Válvula de retenção (VR) Figura 13 - Simbologia trazida pela norma para projetos de esgoto sanitário / Fonte: ABNT (1999, p. 23). Descrição da Imagem: A imagem apresenta 12 simbologias a respeito dos itens utilizados em projeto, sendo oito deles representados por um símbolo redondo, do qual sai um tracinho, e quatro deles, por um retângulo, do qual sai um tracinho, alterando, apenas, o preenchimento dos símbolos. 124 UNICESUMAR De acordo com a NBR 8160 (ABNT, 1999), as caixas de inspe- ção podem ser encontradas em concreto, alvenaria ou plástico, co- mercializadas, normalmente, em forma retangular, com diâmetro de 60 cm e profundidade máxima de 1 m. Um detalhe importante que deve ser ajustado é que a tampa da caixa deve estar visível para a fácil localização em manutenções necessárias, por esta razão, a tampa precisa estar nivelada e receber vedação apropriada. O que, infelizmente, ocorre, é que as caixas se encontram locali- zadas sobre as vagas de veículos, dentro do condomínio, causando transtornos. Dessa forma, caixas devem ser evitadas em áreas priva- tivas e precisam ser alocadas de modo que não haja pesos sobre elas. Agora, falando a respeito das caixas de gordura, como havía- mos comentado anteriormente, elas são responsáveis por reterem toda a gordura que possa vir com os resíduos. A quantidade de caixas costuma estar sujeita ao projetista, salvo em locais com especificações a respeito delas (JUNIOR, 2013). As caixas de gordura pequenas (CGP) apresentam algumas es- pecificações a respeito de seu tamanho e de sua utilização, poden- do, também, serem chamadas de caixa de gordura simples (CGS), apresentando as seguintes dimensões: diâmetro interno de 30 cm, parte submersa do septo de 20 cm, capacidade de retenção de 18 l, diâmetro nominal da tubulação de saída de 75 mm. As caixas de gordura apresen- tam um papel interessante na hora de serem locadas, pois precisam estar bem instaladas e localizadas, visto que são encai- xadas no mesmo nível do piso. Que tal entender, um pouco melhor, as tomadas de decisão para a instalação dessas caixas? Vamos recapitular? A NBR 8160 (ABNT, 1999) é a norma técnica responsável por trazer as orientações a respeito da elaboração dos projetos de esgoto, dessa forma, todas as orientações necessárias para o dimensionamento do projeto estão contidas em suas tabelas. É fundamental que o engenheiro tenha conhecimento dela e já tenha realizado a leitura, por completo, para indicar os dimensionamentos desse tipo de projeto. 125 UNIDADE 4 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6434 A NBR 8160 (ABNT, 1999) traz orientações a respeito da forma com que as caixas de gordura podem ser dispostas no projeto, sendo que, para residências que possuam uma cozinha, podemos fazer a utilização das caixas pequenas, quando tratamos de edifícios com diferentes pavimentos, os mesmos devem ser ligados a tubos de queda separados para essa especificação, que são os tubos de gordura. Estes serão despejados em uma caixa de gordura coletiva, locada no térreo. Parao dimensionamento das caixas de gordura, a NBR 8160 (ABNT, 1999) traz referências sobre a quantidade de cozinhas, a capacidade de cada caixa e as dimensões mínimas que elas devem apre- sentar (JUNIOR, 2013). É importante salientar que as caixas de gordura são um dos últimos equipamentos hidráulicos usados, antes do lançamento do esgoto no sistema de coleta de tratamento, e os maiores resíduos, que não foram decompostos no processo de encaminhamento, são retidos na mesma. Por este fato, de tempos em tempos, a sua manutenção é necessária, de modo a evitar a sua completa saturação, a geração de gases e os inconve- nientes quanto a transbordamento. Para fins de dimensionamento, utiliza-se a seguinte tabela: N° de cozinhas a serem dimensionadas Dimensionamento segundo a NBR 8160 1 Caixa de gordura pequena 2 Caixa de gordura simples ou dupla Até 12 Caixa de gordura dupla Mais de 12 Caixa de gordura especial Tabela 5 - Dimensionamento das caixas de gordura em função do número de cozinhas / Fonte: ABNT (1999). É importante salientar que, no caso de restaurantes, escolas, hospitais e outros locais que contenham cozinhas grandes ou com grande fluxo de gordura, é necessário utilizar as caixas de gordura especiais. Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma caixa de gordura localizada em cima da grama, com a tubulação saindo da parede, pas- sando pela caixa e retornando ao solo. 126 UNICESUMAR Figura 14 - Caixa de gordura instalada no quintal Segundo a NBR 8160 (ABNT, 1999, p. 10), podemos definir o coletor predial como “o trecho da tu- bulação compreendida entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou descarga e o coletor público”, ou seja, podemos dizer que o coletor predial é a tubulação que faz a conexão da caixa de inspeção até o coletor público. Esgoto secundário Caixa sifonada Esgoto primário Tubo de ventilação Última caixa de inspeção Coletor predial máximo 15 m Coletor público 1,50m Descrição da Imagem: A imagem apresenta o corte de uma residência, nela, é possível ver a tubulação saindo de um banheiro e indo até o coletor público. A tubulação sai da pia e do vaso como esgoto sanitário, passa pela caixa de inspeção, escorre pelo coletor predial até chegar ao coletor público que está a 1,50 m abaixo do passeio público. Figura 15 - Corte esquemático do coletor predial / Fonte: Junior (2013, p.161). Analisando a imagem, esta apresenta o corte esquemático do coletor predial, em que podemos fazer algumas análises em relação a ele, tais como: deve ser conectado, diretamente, ao coletor público; possuir espaçamento máximo de 15 m entre a caixa de inspeção e o coletor público e ser ligado por gravidade, respeitando a inclinação necessária para conexão, variando de acordo com o tipo de terreno e projeto. O diâmetro mínimo solicitado para o coletor predial é de DN 100 mm (ABNT, 1999). Ao longo desta unidade, foram descritos os materiais utilizados para cada parte do projeto, mas, em geral, os materiais mais utilizados nos sistemas de esgoto são os materiais de PVC, devido à sua boa resposta em relação às solicitações deste tipo de tubulação, porém, é possível encontrar outros tipos de materiais dispostos no mercado: PVC, ferro fundido e manilha cerâmica. Eles devem ser escolhidos após a análise do tipo de esgoto que será conduzido, da temperatura e dos efeitos químicos aos quais 127 UNIDADE 4 a tubulação ficará exposta (JUNIOR, 2013). Os sistemas prediais de esgoto devem ser dimensionados con- forme especificações na NBR 8160 (ABNT, 1999), com as tabelas que são dispostas para cada especificação. Essa norma funcionará como um manual, sendo, tecnicamente, simples de ser interpretada em comparação a outras mais complexas. É necessário que o(a) engenheiro(a) responsável pelo projeto de esgoto analise o local e o projeto arquitetônico e, assim, desenvolva o traçado de forma a não prejudicar os elementos estruturais que estão dispostos no projeto. Dessa forma, todas as informações inseridas nesta unidade de- vem ser observadas a fim de que o projeto tenha harmonia em sua entrega final, cabendo ao(à) engenheiro(a) a redução de custos dOS projetos e as melhores soluções técnicas. Figura 16 - Escavação para instalação do sistema de esgoto Descrição da Imagem: A imagem apresenta um grande canteiro de obras, com guindastes de torre e edifícios, ao fundo, o pôr do sol. À direita, temos a escavadeira fazendo a escavação para a colocação de tubos de esgoto pluvial subterrâneo. Ao fundo, os prédios sendo levantados. 128 UNICESUMAR Para finalizar esta unidade, realizaremos o dimensionamento de uma tubulação de esgoto. Para iniciar, é necessário sabermos que cada UHC apresenta um valor específico, conforme consta na Tabela 1 apresentada anteriormente. Cada tubulação possui um diâmetro que depende do total de UHC que está conectado ao aparelho sanitário, então, com base nesses aparelhos, realizamos o dimensionamento. As declividades utilizadas no projeto serão levadas em consideração e, como o projeto pode variar em relação às declividades, normalmente, utilizamos 2% para diâmetros inferiores a 75 mm e 1% para diâ- metros superiores a 100 mm. Assim como a tabela apresentada, a NBR 8160 apresenta cada tabela relacionada ao fator que se pretende dimensionar, dessa forma, basta analisar o projeto e consultar cada uma das tabelas-guia (JUNIOR, 2013). O projeto de esgoto, realmente, é muito interessante, não é verdade? Foram inúmeros os conceitos vistos até aqui que lhe tornaram um(a) profissional, futuramente, mais capacitado(a). Em seu dia a dia, você terá a oportunidade de utilizar todos os conceitos aprendidos, tanto na execução teórica de seu trabalho quanto na prática. Por exemplo, ao elaborar um projeto hidráu- lico, o conhecimento sobre as tubulações e o dimensionamento é essencial. Na prática, saber inspecionar os itens de projeto e avaliar quando eles estão corretos ou não, ou, ainda, tomar decisões rápidas no canteiro de obra exigem conhecimento dos conceitos vistos ao longo desta unidade. Podemos, por meio dos exemplos das caixas de gordura, saber se elas estão em um local inapropriado, como no meio de um estacionamento ou embaixo de algum móvel que faça peso sobre elas, ou, ainda, se estão mal assentadas ou mal fechadas, facili- tando a entrada e a saída de baratas e ratos. Enfim, todos estes conceitos são fundamentais a você, futuro(a) engenheiro(a) civil! 129 UNIDADE 4 Quantos assuntos interessantes vimos ao longo desta unidade, não é mesmo? Que tal realizar a autoanálise a respeito do conteúdo visto até aqui? Observe o mapa mental, a seguir, e preencha os retângulos vazios com informações que você aprendeu, ao longo desta unidade, a respeito das caixas de gordura. Fique à vontade para realizar outras anotações que achar pertinente! O importante é revisar o conteúdo aprendido! CA IX A D E G O RD U RA M ud an ça d e di re çã o Descrição da Imagem: A imagem apresenta um retângulo central, em que está escrito “caixa de gordura”, e quatro outros retângulos saindo desse retângulo principal, sendo que três deles estão em branco, para serem preenchidos, e um apresenta a frase “mudança de direção”. 130 M A P A M EN TA L 1. As redes de esgoto devem ser dimensionadas conforme a funcionalidade que cada peça do sistema representa. Dessa forma, é muito importante que o(a) engenheiro(a) civil entenda o sistema como um todo, de modo a conseguir designar a melhor solução para o projeto. Assim, a respeito das partes que compõem um projeto de esgoto, analise as afirmativas a seguir: I) O ramal de descarga é a tubulação que recebe, diretamente, os efluentes de aparelhos sanitários. II) O sifão não faz parte das partes de um projeto de esgoto. III) Os sifões fazem parte de um conjunto chamado desconectores. Está correto o que se afirma em: a) I, II e III. b) Apenas I. c) Apenas II. d) Apenas III. e) Apenas I e II. 2. O projeto de esgoto apresenta diversasespecificações, dentre elas, algumas tubulações ver- ticais que são locadas para fins específicos, as quais podemos citar os tubos de queda e os tubos de ventilação. A respeito de ambos os tubos, assinale a alternativa correta: a) O tubo de queda existe apenas em edificações com mais de dois pavimentos. b) O tubo de queda existe apenas em edificações com dois ou mais pavimentos. c) O tubo de ventilação é aquele em que instalamos um miniventilador em seu interior. d) O tubo de ventilação pode ser dispensado em edificações altas. e) O tubo de queda e o tubo de ventilação possuem as mesmas finalidades. 3. Toda edificação deve ter a sua própria rede de esgoto, sendo que essa rede deve respeitar todas as especificações da NBR 8160 (ABNT, 1999), para que o projeto saia dentro dos parâ- metros estipulados. O coletor predial também recebe algumas especificações dessa norma. A respeito do coletor predial, assinale a alternativa correta: a) Ele é dispensável nas edificações. b) Ele pode ser instalado com DN 50 mm. c) Ele não deve ultrapassar 15 m em sua ligação com o coletor público. d) O coletor público nada tem de ligação com o coletor predial das residências. e) A caixa de passagem e o coletor público podem ser, na mesma finalidade, simplificados. 131 A G O R A É C O M V O C Ê 1. A. Todas as afirmativas estão corretas, visto que os sifões são conhecidos como desconectores, também. 2. B. O tubo de queda é descrito, pela norma NBR 8160, como necessário a partir de dois ou mais pavi- mentos. 3. C. O coletor predial e o dispositivo de inspeção não devem ultrapassar 15 m do coletor público. 132 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S ABNT. NBR 8160:1999 – Sistemas prediais de esgoto sanitário – Projeto, execução, operação. Rio de Janeiro: ABNT, 1999. JUNIOR, R. de C. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura. 6. ed. São Paulo: Blücher, 2013. 133 R EF ER ÊN C IA S http://www.abnt.org.br/noticias/6932-abnt-nbr-5626-2020-sistemas-prediais-de-agua-fria-e-agua-quente-projeto-execucao-operacao-e-manutencao http://www.abnt.org.br/noticias/6932-abnt-nbr-5626-2020-sistemas-prediais-de-agua-fria-e-agua-quente-projeto-execucao-operacao-e-manutencao 134 M EU E SP A Ç O 5Coleta de Água Pluvial Esp. Daiane Rodrigues Olá, caro(a) aluno(a). Ao longo desta unidade, você terá a oportunidade de adquirir conhecimento de como realizar o dimensionamento da coleta de águas pluviais. A forma como o conteúdo foi desenvolvido tornará o seu estudo mais interessante, e você concluirá esta unidade com todas as informações necessárias para preparar os seus projetos. A coleta de água de chuvas envolve dois aspectos: o primeiro é a capitação que ocorre, em todas as residências, por meio da inclinação do telhado e do dimensionamento das calhas, a segunda é para o aproveitamento, ou seja, o reuso das águas pluviais. Levando isso em conta, eu lhe pergunto: você já parou para pensar de que forma é realizado o reaproveitamento das águas pluviais? A conscientização a respeito da degradação que o ser humano realiza no meio ambiente tem feito as pessoas terem mais consciência a respeito de como devemos utilizar os recursos hídricos. Por este motivo, cada vez mais, os incentivos para captação e reuso de águas pluviais têm crescido. Em alguns municípios, a prefeitura oferta descontos no IPTU para os moradores que fazem a captação de água pluvial para reuso, ou, ainda, nos selos de certificações ambientais, é levada em consideração a forma como é feita o reapro- veitamento dessas águas, agregando valor aos empreendimentos. Agora, por meio de uma narrativa, quero que se imagine como o(a) engenheiro(a) civil que atenderá João, um cliente que gostaria de realizar um projeto e incluir o reuso das águas pluviais. Por onde você começaria a orientá-lo? É necessário ter o entendimento de todo o processo e entender o dimensionamento para que você realize as melhores soluções de projeto. Para ajudar João, imagine que você decidiu fazer um experimento com o objetivo de tirar as suas próprias conclusões a respeito da coleta de água de chuva. Dessa forma, selecione dois recipientes de mesmo tamanho e selecione duas calhas de dois diâmetros diferentes, posicione a calha e o tanque para a coleta em uma área externa, cada calha em um tanque distinto. Agora, é só aguardar a chuva e tirar as suas conclusões a respeito desse experimento. Após realizar o experimento indicado, você deve avaliar a quantidade de água coletada. Houve diferença? Por quê? São questões que devem ser pontuadas acerca da forma de coleta. Primeiramente, para desenvolver o experimento, é necessário que você encontre recipientes iguais, pois, dessa forma, será mais fácil realizar a avaliação da água coletada quando realizar a comparação. Após isso, é necessário escolher os tipos de calha. Você mesmo(a) pode produzir essa calha, utilizando canos de PVC de diâmetros diferentes e abrindo cada cano na metade, para que parte deles fique exposta à superfície e colete a água. Agora, é só posicionar o seu experimento em um local aberto, livre de qualquer cobertura, e aguardar um dia chuvoso para realizar a comparação. DIÁRIO DE BORDO 136 UNICESUMAR Antes de abordarmos qualquer outro assunto, nesta unidade, é preciso entendermos o que são consideradas águas pluviais. Estas são as águas oriundas das precipitações, que podem ser captadas para a reutilização das atividades dentro de uma residência, por exemplo, lavar roupas ou lavar calçadas, não sendo própria para consumo. O projeto de águas pluviais visa coletar essa quantidade de água que cai sobre o telhado e direcioná-la para os locais apropriados, conforme a NBR 10844 orienta (ABNT, 1989), visto que esta é a norma que regulamenta instalações prediais de águas pluviais e deve ser exclusivo para este tipo de captação. Para a elaboração do projeto de águas pluviais, é necessário estarmos atentos ao projeto arqui- tetônico, pois o mesmo deve ser dimensionado de forma que contemple os espaços necessários de captação e, para isso, o telhado é a parte mais importante desse dimensionamento, então, revi- saremos as partes constituintes do telhado. Inicialmente, é necessário estar atento(a) à inclinação do terreno, normalmente, são válidas duas opções quando o escoamento não ocorre de forma natural para a rua, em frente ao terreno projetado. A primeira solução é aterrar o terreno e nivelá-lo com a rua, e a segunda solução é escoar a água para a rua mais próxima, passando pelo terreno vizinho, conforme está previsto no Código Civil brasileiro, ou seja, o lote a jusante deve receber as águas pluviais do lote a montante. Outra solução seria o bombeamento da água, porém, não é aconselhável, visto que os custos ao usuário, para a manutenção, serão altos. -1,40 0,00 C.A.G. H1 H2Perfil natural do terreno ø 100 (decl. mín. = 0,5%) Guia (Águas pluviais) Água pluvial Figura 1 - Rede coletora de águas pluviais em terrenos acentuados para o fundo Fonte: Junior (2013, p. 201). A primeira parte que revisaremos é a cobertura propriamente dita. Esta deve estar apta a proteger a edificação contra as intempéries e ser composta por outras partes, tais como as águas, que são as divisões em que o telhado sofrerá uma caída devido à sua inclinação, desaguando as águas coletadas em calhas ou grelhas. O telhado pode conter as águas furtadas, que são um canal entre as águas do telhado, e, por meio delas, é possível que a água escoe. A cumeeira é o ponto mais elevado do telhado, neste ponto, estão locadas as terças, as quais são uma grande viga de madeira que sustenta os caibros. É na cumeeira que ocorre o encontro das partes do telhado. Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma residência e o traçado do terreno. Abaixo do perfil natural do terreno, é possível perceber o encanamento de água pluvial. 137 UNIDADE 5 Os telhados, normalmente, apresentam um beiral, que é um pro- longamento destinado à proteção dos vãos da edificação,tais como portas e janelas. Esse prolongamento se estende além das paredes e necessita que uma calha seja colocada no final do prolongamento, para captação de água, ou, no caso de telhados com platibanda, uma calha embutida. É possível, contando com a criatividade do projetista, realizar a inserção de elementos estéticos (JUNIOR, 2013). Figura 2 - Partes constituintes do telhado Agora, falaremos a respeito das partes que constituem o sistema de águas pluviais propriamente dito, iniciando pelas calhas, citadas anteriormen- te. Elas podem ser de duas maneiras: as calhas de beiral e as calhas de platibanda, ambas são destinadas a realizar a coleta das águas do telhado e destiná-las aos coletores apropriados. As calhas possuem diferentes formatos, dependendo do material que será empregado e do projeto arquitetônico, sendo que elas devem ser especificadas pelo projetista e, ao serem instaladas, o proprietário precisa estar ciente da necessidade de manutenção, visto que calhas entupidas podem causar diversas si- tuações, como o extravasamento das águas por entupimento, e o ideal é que sejam limpas, pelo menos, duas vezes ao ano (JUNIOR, 2013). Descrição da Imagem: A imagem apresenta um telhado com diferentes divisórias, representando todas as partes que lhe constitui. 138 UNICESUMAR Figura 3 - Calha entupida Descrição da Imagem: A imagem apresenta um recorte de telhado, visto por cima, com foco na calha que está coberta por folhas, causando o seu entupimento. Descrição da Imagem: A imagem apresenta cinco tipos de calhas, sendo a primeira em formato de U aberto com a base quadrada, a segunda, em formato de U fechado com base quadrada, a terceira, em formato de V, a quarta, em formato de U circular, e a terceira, em forma de U, porém com amplitude maior. As seções mais utilizadas nas calhas estão apresentadas na Figura 3 e, como citado, as calhas são direcionadas pelo projeto arquitetônico, pois a forma como o telhado foi projetado influenciará, diretamente, no tipo de calha que será utilizado. Retangular Circular SemicircularU V Figura 4 - Tipos de calha / Fonte: Junior (2013, p.180). As calhas, assim como os telhados, também precisam ter decli- vidade para o escoamento das águas, pois se essa declividade for ausente, pode ocorrer o empoçamento da água e, consequente- mente, danos à edificação. Por esta razão, costuma-se adotar a inclinação mínima em direção ao tubo de queda, que é o tubo responsável por coletar as águas das calhas. O valor mínimo utilizado nas calhas é de 0,5%, com exceção das de água furtada, que são definidas em função da cobertura. 139 UNIDADE 5 Segundo Junior (2013), a redução da capa- cidade de escoamento da calha pode chegar a 17% quando ocorrem mudanças de inclinação no trajeto, dessa forma, essas mudanças devem ser evitadas. A Tabela 1 nos mostra a redução da capacidade de escoamento da calha, em função da distância da curva até a saída de escoamento. Tipo de curva Distância da curva à saída d<2m 2m<d>4m Canto vivo 17% 9% Canto arredondado 9% 5% Tabela 1 - Redução da capacidade de escoamento da calha / Fonte: Junior (2013, p.185). Para realizarmos o detalhamento do projeto arquitetônico, é necessário que, antes, realize- mos o dimensionamento para os ajustes, pois, somente, dessa forma, entenderemos o que será necessário para o projeto e, para isso, precisa- mos entender o que é vazão de projeto, podendo ser definida como: “ Intensidade da chuva adotada para a loca- lidade e para um certo período de retor- no (número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez) (JUNIOR, 2013, p. 185). O período de retorno é estabelecido pela NBR 10844 (ABNT, 1989), que dita valores fixos de acordo com a necessidade de drenagem. Então, segundo a norma, temos que T = 1 quando o acu- mulo de poças é tolerado, T= 5 quando estamos tratando de coberturas ou terrações e, por último, T= 25 quando poças ou extravasamentos não po- dem ocorrer (JUNIOR, 2013). Para o cálculo das vazões coletadas pelas calhas, é necessário saber a intensidade pluviométrica da região onde a residência está locada. Para isso, indico a consulta da tabela indicada no link, a seguir, que direciona para a NBR10844, com todas as informações a respeito das intensidades de chuva no Brasil, localizadas na página 11. Para acessar, use seu leitor de QR Code. Para iniciarmos o dimensionamento, é necessário que tenhamos o conhecimento a respeito da área de contribuição do telhado (que, segundo a NBR 10844 (ABNT, 1989), pode ser definida como a soma das áreas das superfícies. Estas, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação) e o conhecimento da intensidade pluviométrica localizada na NBR 10844. Sabendo destas informações, podemos calcular a vazão coletada pelas calhas por meio da formulação: 140 UNICESUMAR https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6471 60 IxAQ = Onde: Q = Vazão em L/min. I = Intensidade pluviométrica em mm/h. A = área de contribuição em m². De acordo com a NBR 10844 (ABNT, 1989), existe um tempo limite para a calha suportar o escoa- mento da água, sendo estabelecido o período de cinco anos de retorno sobre a área de contribuição do telhado (JUNIOR, 2013). A área de contribuição do telhado deve ser detalhada no projeto arquitetônico, mostrando, por meio de cortes e indicações de declividade, a forma de escoamento. A forma como ocorre a divisão do telhado para que a água escoe para as calhas deve ser oriunda do estudo, de modo que o traçado mais econômico seja realizado, gerando, por consequência, economia na instalação do sistema de captação de águas pluviais. Para a área de contribuição, existem alguns detalhes que precisam ser levados em consideração, visto que a chuva que escoa sobre o telhado sofre influência da inclinação do telhado e das paredes que estão dispostas ao longo da cobertura. Para entendermos melhor o cálculo da área de contribuição, acompanharemos um exemplo. Observe o telhado, a seguir, é possível verificar que ele possui uma inclinação, ou seja, uma superfície inclinada: 10 m 5 m 1,6 m Figura 5 - Área de contribuição de um telhado de superfície inclinada Descrição da Imagem: A imagem apresenta duas malhas que estão inclinadas, uma para direita, e outra, para a esquerda, repre- sentando um telhado de duas águas. 141 UNIDADE 5 2 hA a b= + 1,65 10 2 A = + 5,8 10 58 ² A x A m = = b b a a b A = a x b A = a – Superfície plana horizontal b – Superfície inclinada c – Superfície plana vertical única d – Duas superfícies planas veticais opostas h a b A = a + x bh 2( )— a x b 2 a b A = a x b 2 Figura 6 - Esquema indicativo para cálculo da área de contribuição / Fonte: Junior (2013, p. 190). Descrição da Imagem: A imagem apresenta quatro superfícies de análise. A primeira é um retângulo, a segunda é um telhado com duas águas, a terceira é um retângulo em pé, como fosse uma parede, e a quarta é uma caixa aberta. 142 UNICESUMAR As calhas semicirculares são analisadas em função do seu diâmetro e de sua declividade, conforme a NBR 10844 (ABNT, 1989) estipula. Observe a tabela, a seguir, acerca desta capacidade, em comparativo com as suas dimensões: Diâmetro interno Declividade 0,5% 1% 2% 100 130 183 256 125 236 333 466 150 384 541 757 200 829 1167 1634 Tabela 2 - Capacidade de calhas semicirculares (L/min) / Fonte: ABNT (1989, p. 6). Outros tipos de calhas que são muito utilizadas são as de seção retan- gular. Para o dimensionamento desse tipo de calha, podemos utilizar as informações contidas na Tabela 3, cujo dimensionamento ocorre em função do comprimento do telhado (lado de escoamento da água). Se a situação em análise consiste no uso de dois telhados para uma mesma calha, utilizaremos a largura média para o dimensionamento, conforme Tabela 3: Você já parou para pensar na importância da relação entre calhas etipos de telhados adotados no projeto? A Figura 6 demonstra os esquemas necessários para realizar o cál- culo da área de contribuição, levando em consideração a superfície que será analisada. No caso do nosso exemplo, estávamos utilizando a superfície indicada na letra B. Agora, analisaremos como as calhas contribuem para a captação de água pluvial, sendo que o formato da calha é um importante fator de influência em sua capacidade hidráulica. 143 UNIDADE 5 Comprimento do telhado (m) Largura da calha (m) Até 5 0,15 De 5 a 10 0,20 10 a 15 0,30 15 a 20 0,40 20 a 25 0,50 25 a 30 0,60 Tabela 3 - Dimensionamento da calha em função da altura do telhado / Fonte: Junior (2013, p. 192). Analisando a Tabela 3 e a imagem, a seguir, é possível perceber as dimensões necessárias para que o detalhamento da calha seja reali- zado em projeto, dessa forma, quanto maior o número de informa- ções que o(a) engenheiro(a) conseguir colocar em um projeto, sem que o mesmo se torne poluído, atrapalhando a sua leitura, maior será a probabilidade de não ocorrerem equívocos na execução. Descrição da Imagem: A imagem apresenta um telhado, em corte, à direita, onde as telhas terminam em uma calha. A imagem indica que a largura da calha é L e a altura é L/2, a distância entre o final da telha até o início da calha é L/3. L —L3 —L2 Figura 7 - Dimensões necessárias da calha / Fonte: Junior (2013, p. 192). 144 UNICESUMAR Os condutores verticais devem ser dimensionados conforme os prescritos na NBR 10844 (ABNT, 1989), sendo eles os responsá- veis por realizar a coleta da água da calha e direcioná-las ao solo ou as redes destinadas a coletar essa água. Segundo a NBR 10844, a instalação dos coletores pode ser tanto externa quanto interna, e esta decisão cabe ao projetista, que analisará o tipo de ocupação do prédio e decidirá o material dos condutores, porém os coletores devem ser projetados em prumada, sempre que possível. Figura 8 - Manutenção sendo feita em calha por causa do entupi- mento por folhas Em situações em que for necessário realizar desvios por alguma razão específica, a norma direciona conforme o trecho a seguir: “Quando houver necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 90° de raio longo ou curvas de 45° e devem ser previstas as peças de inspeção” (ABNT, 1989, p. 6). Dessa forma, a instalação dos coletores deve ser pensada com cautela, visto que, se estiver localizada próxima a locais com árvo- res, por exemplo, precisam ser adicionados telas no bocal, a fim de evitar o entupimento e diminuir o intervalo de tempo necessário à manutenção. Descrição da Imagem: A imagem mostra um telhado, uma calha e uma mão. Esta realiza a manutenção na calha que está entupida por folhas. 145 UNIDADE 5 5 6 3 4 1 2 7 8 6 1 - Telhado 2 - Platibanda 3 - Laje de forro 4 - Rufo de chapa galvanizada 5 - Calha de chapa galvanizada 6 - Joelho de 45° 7 - Luva 8 - Condutor de águas pluviais Figura 9 - Detalhamento da ligação da calha ao condutor / Fonte: Junior (2013, p. 193). Na imagem, é possível perceber todos os detalhes que compõem a ligação da calha ao condutor, note que a abertura do condutor pode, facilmente, sofrer entupimento por folhagens ou por outros materiais que possam estar sobre o telhado. Figura 10 - Calha sendo anexada ao condutor vertical Descrição da Imagem: A imagem apresenta, à esquerda, um corte realizado em uma parede, para mostrar o detalhamento da ligação da calha ao condutor. Na imagem, o telhado desagua na calha e, esta, no condutor que está fixado na parede. Descrição da Imagem: A imagem apresenta um homem realizando a instalação da calha a um condutor vertical, o qual é uma tubulação que desce do telhado até o chão, conduzindo a água das calhas. 146 UNICESUMAR Vamos entender, na prática, como dimensionamos esse tipo de condutores? Para isso, é necessário tomarmos a NBR 10844 (ABNT, 1989) como base. Ela nos orienta a dimensionar os con- dutores, levando em consideração a vazão de projeto (L/min), a altura da lâmina d’agua na calha (mm) e o comprimento do condutor vertical (m). Normalmente, para este tipo de tubulação, são utilizados diâ- metros de 75 mm ou maiores, mas, para realizar o dimensiona- mento do diâmetro interno, devemos utilizar os ábacos a seguir: 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 0mm QI / mín. H = 5 0m m H = 5 0m m H = 6 0m m H = 6 0m m H = 70 m m H = 70 m m H = 80 m m H = 80 m m H = 9 0m m H = 9 0m m L = 0,3m L = 0,3m L = 0,6m L = 0,6m L = 1m L = 1m L = 1,5m L = 1,5m L = 2m L = 2m L = 3m L = 3m L = 6m L = 6m L = 25m L = 25m L = ∞L = ∞ H = 1 00 m m H = 1 00 m m Descrição da Imagem: A imagem apresenta um gráfico quadriculado cujo eixo horizontal representa a vazão em minutos e o eixo vertical representa a quantidade precipitada em mm. Cruzando os eixos, temos linhas, levemente, inclinadas para a horizontal, com o comprimento, na vertical, com a altura. Figura 11 - Gráfico utilizado para dimensionamento de calha com saída em aresta viva Fonte: ABNT (1989, p. 8). 147 UNIDADE 5 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 0mm QI / mín. L = 2m L = 2m H = 5 0m m H = 5 0m m H = 6 0m m H = 6 0m m H = 70 m m H = 70 m m H = 80 m m H = 80 m m H = 9 0m m H = 9 0m mL = 0,3m L = 0,3m L = 0,6m L = 0,6m L = 1m L = 1m L = 1,5m L = 1,5m L = 3m L = 3m L = 6m L = 6m L = 25m L = 25m L = ∞L = ∞ H = 100m m H = 100m m Figura 12 - Gráfico utilizado para dimensionamento de calha com funil de saída / Fonte: ABNT (1989, p. 8). Para as calhas com saída de aresta viva ou com funil de saída, deve-se utilizar o gráfico da Figura 11, sendo que o procedimento para o utilizar, de acordo com a NBR 10844, consiste em “Levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. Se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. Transportar a interse- ção mais alta até o eixo D. Adotar o diâmetro nominal cujo diâmetro interno seja superior ou igual ao valor encontrado (ABNT,1989, p. 7). Como o uso do ábaco pode demonstrar ser um pouco complexo, segundo Junior (2013), alguns projetistas utilizam um método simplificado como sugestão para o pré-dimensionamento. Descrição da Imagem: A imagem apresenta um gráfico quadriculado cujo eixo horizontal representa a vazão em minutos e o eixo vertical representa a quantidade precipitada em mm. Cruzando os eixos, temos linhas, levemente, inclinadas para a horizontal, com o comprimento, na vertical, com a altura. 148 UNICESUMAR Diâmetro (mm) Vazão (L/s) Área do telhado (m²) 50 0,57 14 75 1,76 42 100 3,78 90 125 7,00 167 150 11,53 275 200 25,18 600 Tabela 4 - Área máxima de cobertura para condutores verticais de seção circular / Fonte: Junior (2013, p. 194). Na prática, vamos entender como funciona o dimensionamen- to. Imagine se estivermos calculando um telhado de 150m² de área de contribuição, e precisarmos dimensionar o número de condutores, assim, adote 100 mm para o diâmetro dos condu- tores. Neste caso, o que precisaríamos fazer é dividir a área de contribuição de telhado pela área que o condutor é capaz de escoar, então, teremos: 150 90 n = n = 1,66 Como não é possível adotarmos 1,66 condutores, arredondamos este número para mais, pois 1,66 seria o mínimo necessário. Neste caso, utilizamos dois condutores. Temos, ainda, outro tipo de condutor além dos verticais, que são os condutores horizontais. Estes condutores possuem o ob- jetivo de dar continuidade ao escoamento das águas coletadas pelos condutores verticais e dar a elas a finalidade apropriada pelos dispositivos legais. A NBR 10844 (ABNT, 1989) recomenda que sejam realizadas inspeções nos seguintes casos: conexões com outras tubulações,mudança de direção, mudança de declividade, ou, a cada 20 m, ainda que retilíneos. Caso as tubulações sejam enterradas, é ne- cessário que seja realizada a locação no traçado para caixas de inspeção, ainda que a instalação desses condutores seja realizada com inclinação uniforme de valor mínimo de 0,5%. 149 UNIDADE 5 A respeito dos coletores horizontais de seção regular, a norma nos orienta a realizar o dimensionamento considerando a altura da lâmina d’água a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo que está sendo utilizado, dessa forma, na Tabela 5, a qual foi extraída da NBR 10844 (ABNT, 1989), encontra-se a capacidade de vazão dos condutores de seção circular. Diâmetro interno (mm) n = 0,011 n = 0,012 n = 0,013 0,5 1 2 4 0,5 1 2 4 0,5 1 2 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 50 32 45, 64 90 29 41 59 83 27 38 54 76 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 226 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 243 343 486 125 370 521 735 1040 339 478 674 956 313 441 622 882 150 602 847 1190 1690 552 777 1100 1550 509 717 1010 1430 200 1300 1820 2570 3650 1190 1670 2360 3350 1100 1540 2180 3040 250 2350 3310 4660 6620 2150 3030 4280 6070 1990 2800 3950 5600 300 3820 5380 7590 10800 3500 4930 6960 9870 3230 4550 6420 9110 Tabela 5 - Capacidade dos condutores horizontais de seção circular (L/min) / Fonte: ABNT (1989, p. 9). Outra simplificação que podemos realizar pelo dimensionamen- to por meio de tabelas é a da rede coletora de águas pluviais. A Tabela 6 apresenta essa simplificação, considerando a chuva de 150 mm/h, por exemplo. Diâmetro (mm) Declividade/Área 0,5% 1,0% 2,0% 4,0% 50 - - 32 46 75 - 69 97 139 100 - 144 199 288 125 167 255 334 502 150 278 390 557 780 200 548 808 1105 1616 250 910 1412 1807 2824 Tabela 6 - Dimensionamento das redes coletoras de águas pluviais / Fonte: Junior (2013, p.197). Esta tabela nos mostra o diâmetro que deve ser utilizado em função da declividade por áreas, levando em consideração a sua área de contribuição. 150 UNICESUMAR Realizaremos o dimensionamento de rede coletora de águas pluviais. Para isso, considere a incli- nação adotada de 2% e observe a imagem: 1 2 3 4 1 2 3 4 A B Deságua na guia 45° Deságua na guia 45° Ru a 4, 0 4, 0 4, 0 4, 0 10,010,010,010,0 Figura 13 - Rede coletora de águas pluviais de uma edificação / Fonte: Junior (2013, p.198). A primeira constatação que devemos fazer, após decidir a inclinação, é analisar a área de contribuição que já está traçada na imagem, dessa forma, podemos indicar a construção de uma tabela para que nossos cálculos fiquem mais claros. Calculando a área de contribuição, temos que 4 m multiplicado por 10 m são 40 m, logo, verifique a tabela a seguir: REDE TRECHO ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO (m²) DIÂMETRO (mm) Simples Acumulada A 1-2 80 80 75 2-3 80 160 100 3-4 80 240 125 4-A 80 320 125 B 1-2 80 80 75 2-3 80 160 100 3-4 80 240 125 4-B 80 320 125 Tabela 7 - Planilha de cálculo da rede de esgoto / Fonte: Junior (2013, p. 198). Descrição da Imagem: A imagem apresenta um telhado centralizado, com duas caídas de água, e, na parte de cima e na de baixo, paralelamente, as caixas coletoras pluviais ligadas entre si e desaguando na guia a 45°. 151 UNIDADE 5 Na planilha, podemos perceber que, em A, a área de contribuição e a inclinação definem o diâmetro de tubulação que será utilizado, então, para a construção da tabela, foi calculada a área de contribui- ção e verificado, junto à Tabela 7, a inclinação de 2%, assim como qual o diâmetro mínimo necessário para aquele trecho, lembrando que a área que deve ser consultada é a área acumulada, visto que, ao longo da tubulação, as vazões são somadas. Segundo Junior (2013), os materiais mais utilizados em dimen- sionamentos de águas pluviais são o PVC rígido, o ferro fundido, o fibrocimento e o aço galvanizado. Normalmente, são utilizadas as tubulações de PVC, porém alguns projetistas optam por utilizar o ferro fundido, por ele ser mais resistente em situações que, aparen- temente, estão mais sujeitas a choques elétricos. Figura 14 - Tubos de aço Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma pilha de tubos de aço empilhados. 152 UNICESUMAR Provavelmente, você deve estar se perguntando, desde o início desta unidade, quando trataremos as águas pluviais para consumo, não é mesmo? Então, entenderemos, agora, como realizar o dimensio- namento da coleta de água para o consumo. Figura 15 - Armazenamento incorreto de água de chuva Primeiramente, precisamos entender quais são os conceitos que estão envolvidos e como eles se iniciam no projeto arquitetônico. Durante a elaboração do projeto, deve ser prevista a coleta de águas pluviais para consumo, gerando economia de 50 a 65% (JUNIOR, 2013). O armazenamento das águas pluviais é feito em um reservatório independente, normalmente, subterrâneo, do tipo cisterna. Para os usos das águas pluviais de forma não potável, usos esses que não exigem tantas qualidades da água, os quais são, por exemplo, des- carga, irrigação e limpeza de pisos ou reserva de incêndio, contamos com os seguintes componentes: captação, condução, tratamento, armazenamento, tubulações sob pressão, sistema automático, ou manual de comando, e utilização. Descrição da Imagem: A imagem apresenta um barril com a superfície aberta para o ambiente, coletando a água que escoa do telhado. Que tal entendermos, um pouco melhor, os usos que podem ser feitos da captação da água da chuva? Fique por dentro deste assunto tão importante e entre nesta roda de conversa! 153 UNIDADE 5 https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6435 Figura 16 - Captação de água da chuva para reutilização Descrição da Imagem: A imagem apresenta uma casa com uma tubulação descendo pela parede e indo até o subsolo onde existe um reservatório enterrado que, por sua vez, está recebendo a água da chuva. A imagem também mostra uma tubulação saindo desse reservatório para a irrigação do jardim. Com a crescente demanda sobre a conscientização do uso das águas, cada vez mais o consumi- dor tem se interessado por uma postura ambiental mais amigável, dessa forma, os projetos de coleta de água de chuva para reuso têm sido solicitados em maior quantidade, ao longo dos anos. Vamos relembrar alguns pontos importantes a serem considerados nesse dimensionamento. As águas coletadas para usos não potáveis devem ser dispostas de modo a evitar o consumo indevido, a garantir padrões de qualidade de acordo com o uso previsto e a impedir a contami- nação do sistema de água potável. É importante salientarmos que as águas captadas da chuva não devem, de forma alguma, ser misturadas com as águas de uso do- méstico para consumo. Esse sistema de utilização é bem simples e consiste, basicamente, na coleta da água pelas calhas, em seguida, essa água passa por um filtro, este tira as suas impurezas e, após isso, destina-a à cisterna ou ao reservatório subterrâneo (dependendo da forma com o projetista estipulou). Em seguida, por meio de uma bomba, a água é destinada ao reservatório independente e, por gravidade, é distribuída para as suas funções. 154 UNICESUMAR Figura 17 - Tanque de coleta de água de chuva Agora, vamos à prática! Realizaremos o dimensionamento cal- culando a quantidade de água esperada para uma chuva, com os seguintes dados: 120m² de telhado, 150 mm/h de chuva (2,5 mm/min) com du- ração de 5 minutos. Volume = intensidade x área de contribuição x tempo de duração V = 2,5x5x120 V= 1,50 m³ ou 1500 litros Dessa forma, esta é a quantidade esperada para os dados expostos. Para finalizarmos, as cisternas podem ser de diferentes tipos de materiais, desde as moldadas in loco até as industrializadas. É importante salientar que o reuso das águas para fins não potáveis deve atender às normas sanitárias vigentes e ser dimensionado de modo a impedir a contaminação das águas potáveis. Uau! Muito interessante, não é mesmo? A captação de águas pluviais é um conteúdo muito importante e presente no dia a dia do(a)engenheiro(a) civil, seja elaborando projetos, seja realizando obras, a chuva sempre terá relação com a engenharia civil. Agora que você entendeu como as calhas e a inclinação do telhado in- terferem no sistema de captação de águas pluviais, você consegue compreender a influência do diâmetro de escoamento das águas? Quanto maior o diâmetro da calha, maior a quantidade de água coletada e, consequentemente, a reserva para reuso. Descrição da Imagem: A imagem apresenta um tanque de coleta de água de chuva localizado no fundo de uma residência. 155 UNIDADE 5 Vamos recapitular, de forma diferente, todos os pontos importantes a serem considerados no dimensionamento de um telhado? Analise o mapa mental e preencha os espaços com pontos que você viu ao longo desta unidade. Fique à vontade para realizar anotações extras! TE LH A D O S In cl in aç ão Ca lh as Descrição da Imagem: A imagem apresenta um retângulo central com o tema “telhados” e mais dois retângulos originados dele, onde estão escritas as palavras “calhas” e “inclinação”, além de outros dois retângulos vazios a serem preenchidos com palavras correspondentes. 156 M A P A M EN TA L 1. Os telhados possuem diferentes características dependendo de sua arquitetura. Dentre os fatores que influenciam a escolha do telhado, estão a praticidade, a arquitetura e o financeiro. Em relação aos telhados, analise as alternativas, a seguir, e considere V para Verdadeiro e F para Falso. ) ( As calhas possuem a função de coletar folhas que caem nos telhados. ) ( A inclinação do telhado tem pouca influência na calha. ) ( Os telhados precisam de manutenção a cada 15 anos. ) ( As calhas são destinadas à coleta de água do telhado. A sequência correta para a resposta da questão é: a) F, F, F, V. b) F, V, F, V. c) F, F, V, V. d) V, V, V, F. e) V, V, F, F. 2. O dimensionamento dos tubos coletores e calhas leva em consideração a arquitetura do telhado e um aspecto, em específico, que chamamos de área de contribuição, sendo ela um dos itens influentes para a decisão do diâmetro adotado. A respeito da área de contribuição de uma cobertura, assinale a alternativa correta: a) A área de contribuição corresponde a 50% do telhado. b) A área de contribuição é dividida de acordo com o número de águas. c) A área de contribuição é a soma das áreas que contribuem para determinado ponto. d) A área de contribuição consiste na divisão da cobertura a cada 4 m². e) A área de contribuição não consta na norma, ficando a critério do(a) engenheiro(a). 157 A G O R A É C O M V O C Ê 3. A captação de águas pluviais para aproveitamento de atividades auxiliares tem crescido muito, assim como outras fontes alternativas que preservam o meio ambiente e acarretam a diminuição de contas, como água e luz. A respeito da captação de águas pluviais, analise as afirmativas, a seguir: I) O armazenamento de águas pluviais pode ser feito no mesmo reservatório de água potável. II) Em caso de terrenos com aclive, as águas pluviais devem ser escoadas para a rua mais próxima. III) A reutilização de águas pluviais pode gerar economia de mais de 50%. É correto o que se afirma em: a) I e II, apenas. b) II e III, apenas. c) III, apenas. d) II, apenas. e) I, apenas. 158 A G O R A É C O M V O C Ê 1. A. As calhas são destinadas à coleta de águas pluviais vindas do telhado. 2. C. A norma define a área de contribuição como a soma das áreas das superfícies que, interceptando a chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação. 3. B. A única afirmativa errada é a que diz respeito ao armazenamento da água potável ser junto com o das águas pluviais. Estas devem ser armazenadas em reservatórios separados, a fim de evitar contaminação. 159 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S ABNT. NBR 10844:1989 – Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro: ABNT, 1989. JUNIOR, R. de C. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura. 6. ed. São Paulo: Blücher, 2013. 160 R EF ER ÊN C IA S 6A Energia Elétrica e a sua Alimentação Me. Audrey Cristine Esteves Caro(a) acadêmico(a), a energia elétrica é de fundamental importância à vida das pessoas nos tempos atuais, o nosso conforto diário está ligado à utilização de aparelhos eletroeletrônicos, além de iluminação e aquecimento. Até a sua utilização, essa energia percorre um longo caminho para chegar a nossas casas, desde o fornecimento pela usina geradora, passando pela distribuição via concessionária até a entrada nas unidades de consumo. Neste estudo, abordaremos, exatamente, como esta energia distribuída entra nas unidades consumidoras (nossas casas) e os padrões escolhidos em cada caso particular. Ao ligar dois chuveiros, simultaneamente, no inverno, em sua casa, a família de João se de- parou com um problema: os disjuntores foram desarmados. Foi pedido a João que resolvesse o problema e, ao rearmar os disjuntores, será que ele resolveu? Já cansado da recorrência desta situação, João resolveu entender o que estava acontecendo. Você passou por problema simi- lar? Já teve situações em que houve sobrecarga, e os disjuntores desarmaram pela ligação de vá- rios equipamentos potentes, simultaneamente? Saberia dizer por que isso ocorre? Tentando solucionar os problemas em sua residência, João passou a observar em quais situações os disjuntores eram desarmados e percebeu, então, que ligando dois chuveiros, simultaneamente, um ferro de passar roupa ou a torneira elétrica da pia da cozinha, sempre ocorria o desarmamento do disjuntor. Então, notou que esse sempre desarmava quando dois ou mais aparelhos de potências altas eram liga- dos ao mesmo tempo. Não sabendo o que era, João perguntou a um amigo, que cogitou duas possibilidades: o padrão de entrada da casa não suporta a quantidade de equipamentos ligados e o dimensionamento dos circuitos destas cargas frente ao padrão de entra- da também é inadequado. João, não entendendo a explicação do amigo, pesquisou sobre o assunto. Situações como desarmes são recorrentes quando o dimensionamento da carga instalada não está de acordo e o padrão de entrada não supre a quantidade de equipamentos que foram instalados ali, uma vez que esse padrão de entrada foi calculado na construção da casa, e João não tinha tantos equipamentos de alta potência. A quantidade de fases (fios energizados) e a limi- tação do disjuntor (chave) podem interferir num novo hábito de consumo? Então, essa situação passou a ocorrer no momento em que a família de João adquiriu aparelhos mais novos e potentes. Você saberia responder à pergunta de João? Caso não saiba, nesta unidade, abordaremos os principais conceitos e os padrões de entrada para que você compreenda uma parte do problema. Você sabe como a energia chega até a sua casa? Sabe como é feita a distribuição do poste até os seus pontos de iluminação e as tomadas? A energização da unidade consumidora é escolhi- da de acordo com algumas variáveis. Então, para esta tarefa, procure identificar qual o padrão de entrada da sua casa, estabelecendo uma relação econômica na tarifação da sua concessionária bem como o atendimento das suas exigências de equipamentos. Pense em como o projeto inicial foi realizado e, dessa forma, você poderá com- preender como um projeto é feito! Caro(a) aluno(a), ao fazer a verificação, você conseguiu identificar como é feita a distribuição de energia desde o poste até o seu relógio de me- dição? E a passagem desde o relógio até o seu quadro de distribuição? Em sua fatura da concessionária de energia, existe a especificação do padrão de entrada, sendo monofásico, bifásico ou trifásico. O projeto de instalações elétricas é feito com base na previsão interna de cargas, com o dimensionamento de circuitos isolados e, depois, interligados ao dis- juntor geral. Ao olhar o seu quadro de distribuição você se deparou com um disjuntor geral e com vários ou-tros disjuntores. Sabendo a potência do chuveiro que você usa e a tensão nominal da sua cidade, consegue determinar, aluno(a), a corrente que passa por esse chuveiro e, dessa forma, verificar se o valor nominal do disjuntor é adequado a esse chuveiro? Por que o disjuntor possui esse valor nominal para esse circuito? 162 UNICESUMAR Ao longo desta unidade, você será capaz de responder a estes ques- tionamentos e a dimensionar, devidamente, tanto o padrão quanto os disjuntores, de forma segura e obediente às normas vigentes. Lembre-se que, quando se trata de eletricidade, segurança é o mais importante, portanto, você, como futuro(a) engenheiro(a), deve ter em mente que materiais de qualidade, cálculos seguros e instalações bem feitas fazem toda a diferença. Nos dias de hoje, não vivemos sem energia elétrica, é muito difícil imaginar a vida moderna sem a presença dela, pois a mesma nos proporciona luz bem como manutenção e acondicionamento de alimentos, banho quente, aquecimento e resfriamento de ambientes, além do uso amplo de aparelhos eletrodomésticos e eletrônicos. Todo o desenvolvimento tecnológico está vinculado ao uso da eletri- cidade, desde máquinas para trabalho até pequenos equipamentos de comunicação e lazer. Poderíamos listar uma série de objetos que funcionam a partir da energia elétrica, porém abordaremos, nesta unidade, alguns pontos específicos que nos interessam em instalações elétricas prediais. Aqui, abordamos como a energia que chega até nós passa por etapas que vão da geração, transmissão e distribuição até a utilização em nossas casas. O sistema de geração se apresenta em um conjunto de equipamentos e unidades geradoras, consistindo em um processo desde as fontes geradoras de energia até o seu ponto de transmissão. Usina de geração de energia Transformador de tensão Linhas de transmissão Poste e transformador (com aterramento) SPDA* (*) Sistema de proteção de descargas atmosféricas Quadro de disjuntores (com aterramento)Padrão de entrada: especificação passada pela concessionária (com aterramento) Pontos de utilização Figura 1 - A geração de energia na usina com passagem pela subestação, por postes de transmissão, transformador, sistema de aterramento, postes de distribuição, cabeamento até quadro de medição, quadro de distribuição e pontos de uso no interior da dependência Descrição da Imagem: Do centro para a esquerda, vemos a linha de transmissão até a usina geradora de energia. Já do centro para a direita, vemos a mesma linha de transmissão e a rede de distribuição em nossas casas. 163 UNIDADE 6 A geração de energia elétrica é feita pela transformação da ener- gia potencial em energia cinética, em diversos processos. Estes são denominados fontes primárias de energia. Torna-se indispen- sável saber se a quantidade de energia gerada por tal fonte será suficiente para atender ao consumo e chegar, de forma eficiente, ao usuário. A escolha da fonte e a forma de armazenar a energia primária influenciam todo o processo de geração (GEBRAN; RIZZATO, 2017). Fontes renováveis Fontes não renováveis São as que se reciclam, naturalmente, ou com a intervenção humana. São consideradas energias limpas, pois não deixam resíduos na natureza. São as que se esgotam e não são repostas na natureza. A sua regeneração leva muito tempo. Hidrelétrica Águas dos rios Combustíveis fósseis Carvão, gás natural, petróleo Solar Calor e luz solar Nuclear reações de urânio e tório Eólica Ventos Geotérmica Calor oriundo do interior da terra Mares e oceanos Ondas Biomassa Queima de combustíveis Hidrogênio Reação química entre oxi- gênio e hidrogênio Quadro 1 - As principais fontes energéticas / Fonte: a autora. Segundo a EPE – Empresa de Pesquisa Energética, ligada ao Ministério de Minas e Energia, a principal matriz energética brasileira é a geração por usinas hidrelétricas, compreenden- do uma geração de 60% de toda a energia gerada e consumida no país, sendo a principal a Usina de Itaipu, localizada no Rio Paraná (EPE, 2020). Embora outras fontes estejam presentes, como parques eólicos, fotovoltaicas e termelétricas. A busca por energias mais limpas e renováveis que não causem impactos ao meio ambiente também vem sendo desafiadora. 164 UNICESUMAR Figura 2 - Usina Hidrelétrica de Itaipu, a qual tem um potencial estimado de 170.000 MW Saindo da usina geradora, há a fase de transmissão de energia elétrica, que consiste no transporte dessa energia aos centros de consumo. Para economia, a transmissão é toda feita por geradores trifásicos de corrente alternada, em uma faixa de 13,8 Kv, e deve ser elevada por subestações elevadoras, a valores padronizados de acordo com a potência de transmissão e o distanciamento dos centros consumidores. Os valores usuais desta tensão, nas linhas, são: 69 kV, 138 kV, 230 kV. Acima de 500 Kv, pode haver, também, a alternativa mais econômica de transmissão, em corrente contínua, como é o caso de Itaipu, em 600 kV. Especificamente, nestes casos, há a necessidade de uma subestação retificadora para a transformação do sinal de alternado para contínuo e, depois, de uma subestação inversora, com o objetivo de retornar o sinal para corrente alternada e fazer a distribuição às unidades consumidoras (CREDER, 2016). Descrição da Imagem: A figura mostra a Usina de Itaipu com as suas comportas abertas. 165 UNIDADE 6 Figura 3 - Poste de transmissão em alta voltagem Chegando aos centros urbanos e industriais, é feita a distribuição, sendo o segmento do setor elétrico destinado ao rebaixamento da tensão que chega pelas linhas de transmissão, em valores padroni- zados, na rede primária de distribuição de 13,8 kV e 34,5 kV. Dessas redes primárias partem as redes de distribuição secundárias (baixa tensão), onde a subestação abaixadora reduz a tensão aos padrões de utilização (CREDER, 2016). Descrição da Imagem: A figura mostra, ao centro, uma torre de transmissão. 166 UNICESUMAR O esquema, a seguir, demonstra as faixas de tensão em cada uma das etapas, desde a geração até a utilização. ALTA TENSÃO TENSÃO DE TRANSMISSÃO Transmissão de energia elétrica das usinas para as cidades 750 kV 440 kV 345 kV 230 kV 138 kV 69 kV MÉDIA TENSÃO TENSÃO DE DISTRIBUIÇÃO 15,0 kV 6,6 kV 2,3 kV BAIXA TENSÃO TENSÃO DE USO Residencial, iluminação, motores tração, urbana 127 / 220 V 220 / 380 V 380 / 440 V 600 V NBR 14039 Instalações elétricas de média tensão ( 1 a 36,2kV) NBR 5410 Instalações elétricas de baixa tensão (50V a 1kV) Figura 4 - Classificação das faixas de tensão / Fonte: a autora. Neste estágio, as concessionárias são responsáveis pela distribuição adequada à demanda dos clientes, oferecendo os chamados padrões de entrada de energia, que satisfazem às necessidades de cada uni- dade consumidora. Nesse estágio, há a necessidade de projetos que visam elaborar e prever as cargas, de forma individual. As instalações elétricas prediais englobam os processos de alimentação desde a rede elétrica até os pontos de utilização das unidades consumidoras (tomadas, condutores, iluminação, proteção). O projeto é subdividido em partes desde o dimensionamento de cargas e os materiais utilizados, passando pelo tempo de execução de obra até o orçamento. A sua regulamentação é feita pela NBR 5410 (ABNT, 2004), a qual prevê as cargas em projetos de baixa tensão, sendo 1,5 kV em CC e 1,0 kV em CA. As tensões de utilização são 380/220 V, 220 V/127 V – sistema trifásico e 220 V/110 V – sistema monofásico com tape. No Brasil, as cidades possuem tensão fase-neutro de 220 V, e outras, 127 V (CREDER, 2016). Descrição da Imagem: No primeiro quadro, as faixas de frequência pertencentes à alta tensão que são usadas na transmissão, ao centro, as faixas de média tensão, usadas na distribuição de energia, à direita, as tensões comuns de uso, que estão na faixa de baixa tensão. 167 UNIDADE 6 As redes de distribuição nos centros urbanos ou industriais podem ser subterrâneasou aéreas, cujos transformadores são colocados em postes ou subestações abrigadas (CREDER, 2016). Os padrões de entrada são estabelecidos pelas concessionárias de energia, por meio de suas normas técnicas, de seus limites e tipos de fornecimento para unidades consumidoras indivi- duais, ou edificações coletivas, por meio de cálculo de demandas máximas previstas e potências instaladas. Seguindo estes critérios, os sistemas de distribuição ficam caracterizados pelas suas tensão nominal e frequência nominal (no Brasil, 60 Hz) e pelo número de condutores fase e neutro, assim denominados monofásicos, bifásicos ou trifásico. Cada concessionária tem o seu padrão definido para as ligações aos consumidores (LIMA FILHO, 2011). De acordo com a carga, a escolha do padrão é feita de acordo com a tabela simplificada, veja: Monofásica Bifásica Trifásica Até 4 kW De 4 a 8 kW Superior a 8 kW Dois condutores Três condutores Quatro condutores Um fase e um neutro Dois fase e um neutro Três fase e um neutro Tabela 1 - Valores de referência para a escolha do padrão de en- trada / Fonte: adaptada de Creder (2016, p. 8). Obs.: cada concessionária tem a sua tabela com valores para a escolha do padrão de entrada, e os valores da Tabela 1 são, apenas, breves referências. Este trecho da instalação elétrica está entre o ponto de derivação da rede da concessionária e a caixa de passagem na saída do relógio (caixa de medidor de energia) e é composto por equipamentos, condutores e acessórios. É o trecho cuja concessionária realiza a inspeção, e a sua execução exige viabilidade técnica, melhor posi- cionamento para a medição, o aterramento, os materiais usados, a proteção e a bitola dos fios. Os padrões de entrada podem ser de dois tipos: uso individual (um medidor) e uso coletivo (a partir de dois medidores). Vamos conversar, um pouco, so- bre alguns assuntos importan- tíssimos que abordamos nesta unidade. Você me acompanha? 168 UNICESUMAR https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6437 Em edificações residenciais e comerciais, o pa- drão de entrada de energia elétrica recebe outro nome: centro de medição. A NBR 5410 (ABNT, 2004, p. 12) sugere que: “A determinação da potência de alimenta- ção é essencial para a concepção econômica e segura de uma instalação, dentro de limi- tes adequados de elevação de temperatura e de queda de tensão. Na determinação da potência de alimentação de uma instalação ou de parte de uma instalação devem ser computados os equipamentos de utilização a serem alimentados, com suas respectivas potências nominais e, em seguida, consi- deradas as possibilidades de não-simulta- neidade de funcionamento destes equipa- mentos, bem como capacidade de reserva para futuras ampliações. Usamos, em nosso cotidiano, uma diversidade de equipamentos que dependem de energia elétrica para o funcionamento, todos eles são caracteriza- dos por valores nominais, geralmente, descritos pelos fabricantes, tais como: potência nominal (expressa em watts (W) ou quilowatts (kW)); ten- são nominal (expressa em volts (V)) e corrente nominal (expressa em ampères (A)). Aparelho Potência W Aquecedor de água por acumulação 2000 Aquecedor de água de passagem 6000 Aquecedor de ambiente 1000 Aspirador de pó 600 Bomba de água 400 Cafeteira elétrica (residencial) 600 Churrasqueira elétrica 3000 Chuveiro elétrico 5500 Computador 300 Condicionador de ar 1400 Conjunto de som 150 Cortador de grama 1300 Ebulidor 1000 Ferro elétrico 1000 Fogão elétrico duas bocas 3000 Fogão elétrico quatro bocas 6000 Forno elétrico pequeno 1500 Forno elétrico grande 4500 Forno micro-ondas 2000 Freezer horizontal 500 Freezer vertical 300 Geladeira simples 250 Geladeira duplex 500 Grill 1200 Impressora 45 Liquidificador 200 Máquina de lavar louça 1500 Máquina de lavar roupa 1000 Secador de cabelo 1000 Secadora de roupas 3500 TV Led 42” 200 Torradeira elétrica 4400 Torradeira 800 Ventilador 100 Videogame 20 Tabela 2 - Potência nominal de equipamentos elétricos / Fonte: adaptada de ABNT (2004). 169 UNIDADE 6 Para entendermos as questões de demandas de projetos, alguns conceitos de grandezas elétricas são fundamentais, tais como: carga elétrica, corrente elétrica, tensão e potência. Existem dois tipos de cargas elétricas encontradas, a positiva (próton) e a negativa (elétron). Em estado natural, todo átomo se encontra em equilíbrio em relação a essas cargas, sendo, eletricamente, neutro. Quando o número de uma das cargas supera o outro, o corpo está carregado (GEBRAN; RIZZATO, 2017). Ao abordarmos grandezas físicas, é importante citar os materiais condutores, os quais possuem elétrons livres, facilitando, então, a movimentação desses elétrons no interior desses mesmos materiais. Este movimento não é ordenado, logo, não existe corrente elétrica. Para que se ordene esse fluxo de elétrons para o mesmo lado, é necessária uma força que conduza esses elétrons, denominada tensão elétrica (ALEXANDER; SADIKU, 2013). A tensão elétrica é definida como a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, ou seja, a energia necessária para mover as unidades de carga entre esses pontos. Pelo Sistema Internacional (SI), a unidade de tensão elétrica é o volt (V), e a grandeza é representada, também, pelas letras V (sinais contínuos) e v (sinais alternados) (ALEXANDER; SADIKU, 2013). A relação matemática para o cálculo de corrente elétrica é dada por: dw dq ν = onde v é a tensão, w é a energia necessária em joules (J) para mover a carga (q) em coulombs (C). Existem dois tipos de tensão (GEBRAN; RIZZATO, 2017): • Tensão contínua – É a tensão que não muda nem a polaridade, nem o seu valor no tempo, circu- lando, sempre, no mesmo sentido. Exemplos de geradores de tensão contínua são as pilhas e baterias. • Tensão alternada – É a tensão variável, que muda de polaridade, de forma periódica. Um exemplo é a tomada cuja frequência normal é de 60 Hz, significando que esta alternância ocorre 60 vezes, a cada segundo. Esta é a tensão que usamos, no dia a dia, em nossos aparelhos. 170 UNICESUMAR IMPORTANTE √ Todo gerador de energia elétrica possui uma tensão. √ Os aparelhos elétricos exibem a tensão a qual devem ser ligados bem como a potência que desenvolvem. √ Alguns aparelhos permitem autoajuste da tensão pelo sistema bivolt, por meio de uma chave (computadores, rádios). Outros, como máquinas de lavar, refrigeradores e eletrodomésticos, não possuem esse ajuste, logo, devem ser ligados à tensão nominal exibida pelo fabricante, se essa tensão do aparelho for menor do que a da rede, ele queimará. Outra grandeza física muito importante é a corrente elétrica, que constitui um fluxo ordenado de elétrons no interior de um condutor. A sua unidade, no SI, é ampère (A), e a grandeza é representada pela letra i (ALEXANDER; SADIKU, 2013). A relação matemática para cálculo da corrente elétrica é dada por: dqi dt = onde i é a corrente elétrica em ampères (A), q é a quantidade de carga em coulombs (C) que atravessa o condutor, t é o tempo em segundos. Segundo Gebran e Rizzato (2017), existem dois tipos de cor- rente: • Corrente contínua – É a corrente que circula, sempre, no mesmo sentido e com intensidade constante. I (A) t (s) Figura 5 - Gráfico para corrente contínua / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: O gráfico mostra a intensidade da corrente contínua. Esta se mantém constante em todo intervalo de tempo. 171 UNIDADE 6 Essa é a corrente que circula em aparelhos eletrônicos, como celulares. • Corrente alternada – É a corrente oscilatória que cresce de amplitude e muda de sentido, periodicamente, ao longo do tempo. Estes valores são chamados de ciclos e se repetem 60 vezes por segundo. i (s) t (s) Figura 6 - Gráfico para corrente alternada / Fonte: a autora. √ Essa é a corrente presente nas tomadas das casas. Em virtude de o caminho percorrido pelos elétrons ser menor, a perda também é menor, quando é utilizada a corrente alternada. Descrição da Imagem:O gráfico mostra a intensidade da corrente alternada, mu- dando de sentido e intensidade ao longo do intervalo de tempo. 172 UNICESUMAR IMPORTANTE Existem duas vertentes em relação ao sentido que os portadores de cargas se movem no interior do condutor, o sentido real e o convencional. Ambos os casos descrevem a corrente elétrica e diferem, apenas, no sentido de percurso. • Sentido convencional: este é o sentido que vai do polo positivo para o negativo, o que obedece ao sentido do campo elétrico atuante no condutor. • Sentido real: é o sentido do polo negativo para o positivo, pela movimentação dos elétrons. Falamos muito em padrão de entrada e que a sua escolha se deve ao cálculo da carga instalada. Esse cálculo prevê o somatório das potências dos equipamentos utilizados. Na prática, tensão e corrente elétrica nem descrevem, nem quan- tificam os circuitos. Para isso, necessitamos da potência, que está relacionada com a variação de energia (absorvida ou liberada) ao longo do tempo. Potência é a variação de energia em função do tempo, medida em watts (W) e relacionada, diretamente, com a tensão e a corrente elétrica, a partir da seguinte equação matemática (ALEXANDER; SADIKU, 2013): dw dw dqp i dt dq dt ν= = = onde w é o trabalho em joules (J), q é a carga em coulombs (C), t é o tempo em segundos (s). Esta é a potência instantânea (fornecida ou absorvida) por um elemento do circuito. Em corrente alternada, encontramos três tipos de potência: Potência aparente (S) – É a potência total absorvida da rede e des- crita como produto da tensão pela corrente elétrica. A sua unidade é VA (volt-ampère). .S V I= Potência ativa (P) – É a parcela da potência total utilizada pelas cargas na transformação em trabalho. A sua unidade é W (watts). 2P R I= ⋅ Potência reativa (Q) – É a parcela da potência total utilizada para a manutenção do campo magnético em máquinas elétricas de indu- ção. Essa potência não é consumida, é, apenas, trocada com a rede, sendo a diferença entre a potência total e a potência ativa. 173 UNIDADE 6 Podemos expressar as potências por meio do triângulo de po- tências, a seguir, o qual demonstra as parcelas delas e o fator de potência, o qual é uma relação entre a potência ativa e total. Esse fator será abordado na próxima unidade. S P Q φ Figura 7 - Representação do triângulo de potências (ativa, reativa e aparente) / Fonte: a autora. De posse da potência ativa total (kW) prevista para o projeto reali- zado, determinamos o padrão de entrada, seguindo a tabela de cada concessionária de sua região, porém, quando o resultado desse cálculo tem a potência superior a 25 kW, há a demanda por fornecimento trifásico, surgindo, assim, outra necessidade de cálculo, solicitando, dessa forma, a demanda em kVA, ou seja, uma conversão da potência ativa em kVA é um cálculo de demanda. Toda concessionária dis- ponibiliza uma norma para tal cálculo, sendo de suma importância conhecê-la, previamente, ao projeto elétrico (GEBRAN; RIZZATO, 2017; CREDER, 2016). Descrição da Imagem: A figura mostra a composição do triângulo de potências com a reta P, em verde (potência ativa), a reta Q, em vermelho (potência reativa), a reta S, em azul (potência aparente) e o ângulo representa o fator de potência. 174 UNICESUMAR Vamos lá? Vimos, nesta unidade, alguns pontos importantes sobre conceitos e aplicações necessários a esse projeto, por exem- plo, o nível da tensão elétrica, o dimensionamento de disjuntor, o cálculo de potência e a demanda, entre outros parâmetros necessários ao dimensionamento correto. O projetista, quando recebe uma planta para elaborar o proje- to de instalações elétricas, necessita, não, apenas, dimensionar os circuitos pela norma e, sim, ter o bom senso de prever quais são os tipos de equipamentos que ali serão utilizados, a fim de pro- porcionar mais conforto e segurança ao cliente. Normalmente, os valores da carga instalada são minimizados com a finalidade de economia do projeto, porém, atualmente, a avaliação do tipo de imóvel, do perfil do cliente e do orçamento disponível pode dizer muito durante a fase de projeto. Entenderemos melhor a distribuição de energia por meio de um projeto executado no Paraná. A partir do cálculo da deman- da pela carga instalada obtida, veremos, aqui, como foi feito o projeto da entrada de energia em uma instalação predial. O projeto apresentado demonstra como foi realizada a ins- talação do padrão de entrada. Deve-se consultar a NBR 5410 (ABNT, 2004) para o melhor entendimento da execução do pro- jeto apresentado bem como a norma de sua concessionária local para a comparação com a que foi utilizada aqui. Você já parou para pensar sobre o dimensionamento dos circuitos em sua casa e se o padrão de entrada é, atualmen- te, o mais indicado? Já sofreu com desarmes repetidos de disjuntores? Saiba que esse dimensionamento foi realizado no projeto original da sua casa e, se nada foi alterado, de- pendendo do ano da habitação, o dimensionamento não comporta mais a necessidade. 175 UNIDADE 6 Seguindo as normas da ABNT e da Copel (Companhia Paranaense de Eletri- cidade) de instalações prediais, verificamos a corrente limitada em 50 A e, assim, podemos verificar como a divisão dos circuitos individuais foi realizada bem como todos os elementos que a compõem. A escolha do padrão de entrada implica, também, a escolha de materiais a serem utilizados de acordo com a especificação da norma da concessionária. Veja, por meio do QR Code, a planta elétrica térrea. Aqui, indico para você um vídeo educativo sobre a instalação dos padrões de entrada. Desse modo, a ideia fica mais clara. Para acessar, use seu leitor de QR Code. O chamado projeto de padrão de entrada (PAD) se constitui em um levantamento residencial ou comercial que necessita de aumento da carga instalada, ou, ainda, uma previsão do que será alocado ao local. O PAD também pode ser indicado para verificar eventuais empecilhos ao sistema de proteção vigente, tais como disjuntores que não estão comportando a utilização de vários equipamentos elétricos ligados ao mesmo tempo, principalmente, os de mais potência, sem nenhum problema com a proteção ou com o cabeamento do sistema elétrico. O PAD é usado com a finalidade de regularizar a instalação elétrica entre o sistema de distribuição de energia e o empreendimento, ou seja, para a adequação do poste até o medidor. Todos os cálculos realizados, individualmente, na próxima unidade, serão de utilidade para a escolha do padrão de entrada, logo, um levantamento por previsão, normalmente, é dado nos projetos iniciais, considerando as características da obra em questão. Lembrando que, na engenharia civil, essas instalações são permitidas com assi- natura em até 75 kVA pelo(a) engenheiro(a) civil. Esse dimensionamento deve ser o mais cauteloso possível, proporcionando qualidade e segurança aos clientes. Acima desse valor, há a necessidade da presença de um(a) engenheiro(a) eletricista. 176 UNICESUMAR https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6519 Aqui, você deve testar os seus conhecimentos sobre o que abordamos nesta unidade, assim, serão fixados, com mais efetividade, os assuntos importantes. Iniciei o mapa mental e, a partir disso, gostaria que você continuasse a preenchê-lo com o conteúdo aprendido. Vamos lá? EN ER G IA E LÉ TR IC AN BR 5 41 0 N BR 1 40 39 Fo nt es N ão re no vá ve is Eó lic a U si na g er ad or a Co m od id ad es Co nc es si on ár ia H id re lé tr ic a Co m bu st ív ei s f ós se is N uc le ar Pa dr ão d e en er gi a D em an da s m áx im as p re vi st as 177 M A P A M EN TA L 1. São consideradas baixa tensão, em um sistema trifásico, as tensões de: a) 127 V. b) 380 V. c) 1.200 V. d) 2.300 V. e) 13.800 V. 2. Um chuveiro de 6000 W deve ser instalado em uma residência, onde a tensão é de 120 V. O técnico deve escolher o disjuntor e o condutor queusará para fazer esta instalação elétrica. Determine a corrente (em ampères) para que o técnico tenha esta informação e escolha adequadamente: a) 50. b) 72. c) 0,5. d) 36. e) 25. 3. O uso de equipamentos mais potentes nos obriga a prever pontos especiais para que a ins- talação não seja nem prejudicada, nem sobrecarregada. Com o intuito de proteção desses equipamentos, eles são inseridos em circuitos individuais, possuindo um ponto próprio e que, normalmente, está próximo ao local onde será ligado. A recomendação para a escolha da individualidade é que os equipamentos possuam: a) 10 A. b) 8 A. c) 5 A. d) 2 A. e) 1 A. 178 A G O R A É C O M V O C Ê 4. Em toda instalação elétrica, há a necessidade de agrupar alguns elementos, o que é feito por funções, localizações etc. De acordo com a NBR 5410, o principal objetivo da divisão de circuitos é: a) Prever novos pontos para instalações futuras ou facilitar a realização de manutenção. b) Proteger os equipamentos contra eventuais picos de tensão. c) Organizar o quadro e identificar todos os circuitos. d) Proteger os demais circuitos caso ocorra um curto-circuito, em que o disjuntor seccionará, apenas, a parte atingida. e) A divisão de circuitos é necessária, apenas, em grandes edificações. 5. Um projeto deve ser desenvolvido para um cliente e, nele, são listados os seguintes equi- pamentos elétricos, de acordo com a tabela, a seguir. Determine o padrão de entrada de acordo com o somatório das potências e faça a explicação. Lembre-se de utilizar a norma da concessionária. Quantidade Tipo de equipamento Carga por unidade (W) 2 Chuveiro elétrico 7500 1 Geladeira comum 250 2 Televisor 200 1 Torneira elétrica 5500 2 Ar-condicionado 1200 6 Lâmpadas 9 1 Máquina de lavar roupa 200 Fonte: a autora. 179 A G O R A É C O M V O C Ê 1. B. As tensões inferiores a 1 kV são consideradas de baixa tensão. 2. A. Calculando a corrente, temos que: 6000 50 120 Pi A V = = = utilizando a fórmula de corrente elétrica = potência/tensão, o técnico obterá o calor da corrente, con- siderando a potência igual a 6.000 W no numerador e a tensão de 120 V no denominador. Logo, o resultado será de 50 A. 3. A. Pela recomendação da NBR 5410, qualquer equipamento que exiba corrente superior a 10 A deve ser dimensionado em um circuito separado, com um disjuntor próprio, para evitar sobrecargas. 4. D. Segundo a recomendação da NBR 5410, a norma prevê limitações em faltas, ou seja, o isolamento de uma seção da instalação elétrica, sem que haja a necessidade do desligamento de toda a linha para manutenção. 5. A potência total é de 23 579 W (23,58 Kw). Pela tabela da concessionária, indica-se uma ligação trifásica, se fazendo necessária a análise de potências por fator de demanda, para que se encaixe melhor em suas necessidades. 180 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S ABNT. NBR 5410:2004 – Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. CREDER, H. Instalações Elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. EPE. Atlas da Eficiência Energética Brasil-2020: Relatório de Indicadores. Brasília: EPE, 2020. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publica- cao-556/Atlas%20consolidado_01_02_2021.pdf. Acesso em: 10 fev. 2021. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações Elétricas Prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017. LIMA FILHO, D. L. Projetos de Instalações Elétricas. 12. ed. São Paulo: Érica, 2011. 181 R EF ER ÊN C IA S 182 M EU E SP A Ç O 7Instalações elétricas prediais Me. Audrey Cristine Esteves Caro acadêmico(a), vimos que a energia está presente de forma efetiva em nosso cotidiano, o planejamento de como essa energia é distribuída nos locais garante maior conforto e segurança. As instalações elétricas prediais, mediante um projeto elétrico, garantem que essa distribuição seja suficiente, segura e efetiva em todos os ambientes. Toda a previsão é feita a partir da confecção de um projeto elétrico – que consiste em um detalhamento da localização de pontos de consumo de energia, cálculos, comandos, trajetos de condutores, cargas usadas, materiais e desenho – orientado pela norma vigente NBR 5410. 184 UNICESUMAR Ao comprar um imóvel, você se deparou com algumas dificuldades elétricas, como não conseguir instalar ou usar um aparelho eletrô- nico; um chuveiro mais potente, pois os disjuntores desarmam; ou, ainda, insatisfação na quantidade e distribuição dos pontos de energia (tomadas)? Será que todos esses problemas seriam resol- vidos, apenas, com o uso de extensões ou trocas de tomadas? Você saberia resolvê-los de forma rápida e segura? Nessa unidade, você compreenderá a importância e a necessi- dade da confecção de um projeto de instalações elétricas prediais bem como organizar e prever cada uma das partes, dimensionado com segurança, praticidade e conforto cada um dos ambientes, seja residencial, seja comercial. Você já teve medo de ligar um chuveiro ou acionar um interrup- tor? Sentiu cheiro de queimado ao usar algum aparelho eletrônico? Teve seu banho frio ao desarmar o disjuntor? Essas são experiências que não gostamos de enfrentar, medo de curtos-circuitos ou de levar choques é bem comum, e são situações perigosas. Ao tentar responder os questionamentos, você deverá analisar cada situação individualmente e buscar, primeiramente, as causas e, depois, traçar um plano de contingência. Em instalações elétricas, desde o projeto arquitetônico até a execução da obra, o engenheiro enfrentará desafios. No início, em planejar de acordo com as ne- cessidades dos clientes. Nessa fase, é interessante um dimensiona- mento de acordo com o padrão da obra, considerando os requisitos mínimos necessários. O conhecimento da norma técnica facilitará a resolução de problemas triviais. 185 UNIDADE 7 Daremos, portanto, aqui, ênfase na solução de problemas relativos a instalações prediais de baixa tensão, abordando os principais conceitos de projetos, dimensionamento e normatização, além de organizar de forma sistemática as etapas para um projeto claro, seguro e eficiente. Você já analisou a instalação elétrica de sua residência? Saberia identificar como os circuitos foram divididos, a partir da abertura do seu quadro de distribuição? Então, vamos lá?! Nessa tarefa, abra seu quadro de distribuição e verifique quantos circuitos estão ali; quais disjuntores foram escolhidos e o porquê dos valores exibidos neles. Também identifique os disjuntores, de acordo com a disposição em sua casa. Por fim, tente imaginar se tal configuração poderia ser melhor ou se há algum impedimento de utilização de novos aparelhos elétricos. Caro(a) aluno(a), ao fazer a verificação conseguiu identificar como é feita a distribuição dos cir- cuitos em sua residência? Entendeu os valores nominais dos disjuntores? Ao abrir seu quadro de dis- tribuição, você se deparou com um disjuntor geral e com vários outros disjuntores, os agrupamentos dos circuitos são feitos setorialmente, como iluminação, força, usos específicos como chuveiros, além de dimensionados de acordo com um cálculo de previsão de carga. Analisando sua residência, você conseguiria descrever cada parte da instalação de sua residência? Saberia elaborar um projeto a partir de uma planta arquitetônica com o dobro de área da sua residência? Aqui, você será capaz de fazer a divisão e dimensionamento de cada um desses circuitos, escolher materiais, traçar as melhores trajetórias dos condutores e seu dimensionamento em cada caso. Lem- bre-se que todo dimensionamento deve ser feito com cuidado. Afinal, não se brinca com eletricidade! Você como futuro(a) engenheiro(a) deve pensar sempre em segurança, tanto na previsão das cargas quanto na escolha de material de qualidade, pois existe a ART (Anotação de Responsabilidade Técnica) que seráassinada como responsabilidade pela obra! DIÁRIO DE BORDO 186 UNICESUMAR Uma instalação elétrica varia de acordo com o tipo de edificação e com a complexidade em sua estruturação. A classificação desses projetos, que dá em industriais, prediais ou residenciais, deve-se ao tipo e carga. Um projeto de instalação predial contempla edificações comerciais e residenciais e segue uma lógica para elaboração de atender as necessidades do cliente, realizar um estudo preliminar do local e, com isso, a elaboração do projeto completo. A composição do projeto prevê, primeira- mente, um levantamento dos equipamentos que necessitam de alimentação de energia, como tomadas, iluminação e cargas especiais, como chuveiros, motores, entre outros (GEBRAN; RI- ZATTO, 2017). Obviamente, a quantidade de equipamentos elétricos a serem instalados, no pós-obra, sofrerá alterações, entretanto uma boa estimativa garante que esses aumentos poderão ser implantados sem grandes mudanças nas instalações, que, em sua maioria, são internas às paredes. A seguir explicamos, segundo a norma- tização da NBR 5410. Nos pontos de iluminação, a carga prevista deve considerar a potência nominal das lâmpadas para aparelhos fixos, perdas e fator de potência. Devem ser preservadas segurança e qualidade, adequando a escolha dos materiais de acordo com as características do ambiente, tais como umidade, entre outras. Os critérios adotados são: • Em cada cômodo deve constar pelo menos um ponto de luz no teto acompanhado de um interruptor. • Dependências com área inferior ou igual a 6m2, a carga mínima deve ser de 100VA. • Dependências com área superior a 6m2 serão acrescidos aos 100VA supracitados no item anterior, o valor de 60VA para cada 4m2 inteiros, valores inferiores de- vem ser desprezados. Dependência Carga Área igual ou inferior 6m2, 100VA Superior 6m2 100VA+60VA Quadro 1 - Resumo de carga de iluminação por dimensões locais / Fonte: a autora. Com relação às tomadas, serão divididas em 2 subgrupos: TUG’s (tomadas de uso geral), usadas em ligações de equipamentos estacionários, tais como eletrodomésticos, e TUE’s (tomadas de uso específico), usadas em fixos ou estacionários com maior potência nominal, a distribuição dessas tomadas nos ambientes obedece alguns critérios (NISKIER,2008; GEBRAN; RIZATTO, 2017), sen- do, assim, devemos certificar que: • Cada dependência com área superior a 2,25 m2 e inferior ou igual a 6m2 deve ter pelo menos um ponto de tomada. • Em áreas superiores a 6m2, como salas e dor- mitórios, um ponto de tomada a cada 5m de perímetro, com espaçamento uniforme, exceto em banheiros, onde a previsão de uma tomada média é suficiente. • Em ambientes como copa e cozinha, a pre- visão é de uma tomada a cada 3.5m de pe- rímetro. • Dependências, como sótãos, garagens, varan- das, subsolos, têm previsão de pelo menos uma tomada, conforme necessidade ou área do local. 187 UNIDADE 7 As cargas dos pontos de tomadas são previstas de acordo com o nú- mero de equipamentos alimentados na unidade. Então, a previsão segue a divisão dos tipos de tomadas. Para as chamadas tomadas de uso geral teremos: • Em locais como cozinhas, copas, áreas de serviço e banheiros, o valor mínimo é de 600VA por tomada, nas três primeiras unidades e 100VA por cada ponto extra instalado. Cada local tem carga calculada individualmente. • Nas demais dependências, os pontos devem ter previsão de 100VA no mínimo. O Quadro 2 tem um conjunto de regras para o lançamento de toma- das de uso geral (TUG), tomando por base a metragem quadrada de cada ambiente, correlacionando à carga a ser instalada. É importante ressaltar que se trata de requisitos mínimos, logo, fica a critério do profissional, que faz o projeto elétrico, propor quantidades superiores a esta condição imposta. Dependência Quantidade mínima Locais com área inferior ou igual a 6m2 Mínimo de 1 tomada de 100VA. Locais com áreas superiores a 6m2 1 tomada de 100VA, a cada 5m de perímetro acrescentar outro pon- to de tomada de 100VA de forma uniformemente distribuída. Banheiros 1 tomada de 100VA próximo à pia e distante 60cm do box. Cozinha, copa, área de serviço As primeiras 3 tomadas de 600VA, distribuídas a 3,5m, e as demais acrescidas de 100VA. Garagens, subsolos, varandas 1 tomada de 100VA mínimo. Quadro 2 - Resumo da localização e carga de previsão de TUG’s Fonte: a autora. IMPORTANTE: a norma estabelece o mínimo necessário, entretanto deve-se estabelecer, em alguns ambientes, pelo menos um ponto de tomada por parede. 188 UNICESUMAR Para as tomadas de uso específico, que englobam fornos, apa- relhos de aquecimento e refrigeração, chuveiros entre outros, o cálculo deve ser feito a partir da potência ativa, da corrente e tensão a que serão submetidos os equipamentos. Caso não seja encontrado o uso das tabelas dos aparelhos específicos, dis- poníveis na NBR 5410, recorrer às informações do fabricante (GEBRAN; RIZATTO, 2017). Se algum aparelho exigir algum tipo de instalação específica ou exibir alguma potência que não seja habitual para projetos residenciais, verificar o que a norma especifica e adequar o ponto para instalação! Muito provavel- mente, a depender da potência, seja, por norma, qualificado como tomada de uso específico. Os pontos de tomada específicos devem estar, no máximo, 1,5m do equipamento alimentado. Aparelhos destinados ao aquecimento de água, como torneiras e chuveiros, não devem ser ligados com uso de tomada de corrente, sua conexão deve ser de forma direta. Figura 1 - Aquecedor elétrico de água e chuveiro acoplado Descrição da Imagem: a figura mostra, ao centro, um chuveiro acoplado a uma unidade de aquecimento de água. 189 UNIDADE 7 Após o devido levantamento das potências, efetua-se o preenchi- mento do quadro para que se possa visualizar melhor a situação. D ep en dê nc ia s Dimensões Iluminação TUG TUE Á re a Pe rím et ro N º d e Po nt os Po tê nc ia U ni tá ria (W ) Po tê nc ia To ta l ( VA ) N º d e Po nt os Po tê nc ia U ni tá ria (W ) Po tê nc ia To ta l ( VA ) A pa re lh o Po tê nc ia (W ) Sala Quarto cozinha banheiro Área de serviço TOTAIS Quadro 3 - Levantamento de cargas / Fonte: a autora. Ao final do cálculo de previsão de cargas, as potências devem ser somadas e, com isso, o padrão de entrada a ser solicitado para a concessionária será definido. De acordo com a ANEEL, essa carga total instalada deve ser expressa em kW, seguindo a expressão: carga total ( ) carga( ) 0,92kw kVA= O valor de 0,92 é o fator médio de potência permitido pela con- cessionária em instalações, sem que ocorram sanções. O fator de potência representa uma relação entre as potências fornecidas pela concessionária e a realmente consumida nas instalações. O controle dessa relação se deve, principalmente, ao fator econô- mico, ligado à tarifação da energia pelas empresas responsáveis pela distribuição. O limite permitido é o de 0,92, logo algumas adequações são feitas, quando esse valor não é atingido (GE- BRAN; RIZATTO, 2017). Algumas medidas são tomadas para ajudar na correção desse fator de potência, como a utilização de banco de capacitores. Essa correção traz alguns benefícios, como redução em contas de energia elétrica, diminuição da bitola de cabos e das perdas de linhas, redu- ção nas quedas de tensão e um aumento significativo na potência ativa em transformadores. 190 UNICESUMAR Um quesito importante a ser analisado, no projeto, é a de demanda, feita a partir da previsão de cargas. Essa avaliação define a categoria de concessão energética e dimensionamento dos equipamentos e materiais usados no padrão de entrada. Essas entradas podem ser individuais ou coletivas e cada uma delas determina a caracte- rística da instalação. Potência (W) Fator de demanda 0 – 1000 0,86 1001 – 2000 0,75 2001 – 3000 0,66 3001 – 4000 0,59 4001 – 5000 0,52 5001 – 6000 0,45 6001 – 7000 0,40 7001 – 80000,35 8001 – 9000 0,31 9001 – 10000 0,27 Acima de 10000 0,24 Tabela 1 - Fator de demanda para iluminação e pontos de tomadas (TUG) / Fonte: adaptada de NBR 5410 (2004). A demanda geral é a soma de pequenas parcelas, seguindo a tabela da NBR 5410, sendo a deman- da total D: 1 2 3 4 5 6( )D kVA d d d d d d= + + + + + O Quadro 4 tem por objetivo indicar fatores de potência para cada tipo de demanda e discorrer quais são utilizados ou indicar onde devemos bus- car a informação, sendo, aqui, apenas uma breve exposição dos que é mais trivial em um projeto. Índice Tipo de demanda Fator de potência d1 Demanda de ilumina- ção e tomadas. FP = 1,0. d2 Demanda para apare- lhos de aquecimento de água. FP = 1,0. d3 Demanda para apare- lhos de ar condicionado. Vide tabelas anexas NBR 5410. d4 Demanda para centrais de condicionamento de ar, seu cálculo é feito a partir de correntes máxi- mas fornecidas pelos fa- bricantes, considerar de- manda individual 100%. Vide tabelas anexas NBR 5410. d5 Demanda de motores e máquinas de solda tipo motor-gerador. Vide tabelas anexas NBR 5410. d6 Demanda de máquinas de solda a transformador e aparelhos de raio X. Vide tabelas anexas NBR 5410. Quadro 4 - Classificação das demandas com seus fatores de potência adequados / Fonte: a autora. A maioria das residências não possui uma correta distribuição de circuitos, estes são agrupados por função para economizar na quantidade de disjun- tores. A separação das cargas em circuitos pode ser feita por setores, seguindo um critério lógico de iluminação, TUG’s e TUE’s. Os circuitos podem ser divididos por cômo- dos, por função ou característica, mas obrigato- riamente TUG’s e TUE’s devem estar separadas. A potência máxima de cada circuito deve ser con- siderada, não ultrapassando 1200W em 127V e 2200W em 220V (NBR 5410). Pela NBR 5410, algumas considerações gerais, também, podem ser pontuadas: 191 UNIDADE 7 • Cada equipamento que exceder 10A de corrente deve estar em um circuito exclusivo. • Cozinha, lavanderias e áreas dessa natureza devem ter circui- tos exclusivos de alimentação, pois exibem demanda maior de corrente elétrica. • Os circuitos de iluminação podem ter um circuito comum, entretanto é interessante dividir em área social e área comum, apenas, para praticidade e conforto. • Se conjugados os circuitos de iluminação e TUG’s, não deve exceder 16A. De posse dessas informações, é possível montar o diagrama uni- filar, calculando os disjuntores e dividindo os circuitos de forma prática e segura. No quadro de distribuição, estão os dispositivos de proteção da alimentação e dos circuitos bem como as informações sobre a instalação feita. Os dispositivos DR, identificação das fases de cada circuito bem como a tensão de alimentação, disjuntores de proteção, entre outras informações podem ser retiradas desse ponto na instalação. Figura 2 - Quadro de distribuição de força de uma instalação predial Descrição da Imagem: a figura mostra, ao centro, um quadro de força metálico com todos os disjuntores presentes em uma instalação elétrica predial. 192 UNICESUMAR A localização do quadro de distribuição cujo pri- meiro critério é seu posicionamento, em local de fácil acesso e, se possível, próximo ao cômo- do de maior carga, garante maior economia na instalação. Se a residência tiver anexos ou anda- res, é interessante exibirem quadros separados. A representação arquitetônica, feita a partir da planta baixa, destina-se a mostrar o trajeto dos condutores, o posicionamento dos pontos de ilu- minação e tomadas, a divisão dos circuitos com as especificações dos condutores em cada um deles, além de detalhar o tipo de material usado. A escolha de cabos (composto de vários fios) e fios (único condutor) para as instalações elétricas dependem de normas e cálculos bem dimensionados. A diferenciação entre os cabos para aterramento, chuveiro, motores, tomadas e iluminação possui variações e detalhes muito importantes. Para a escolha das secções míni- mas dos condutores, em cada um dos circui- tos, deve-se calcular a corrente e, desse modo, escolher na tabela o cabo que suporta a carga. A classificação desses condutores é diver- sificada quanto à função que desempenha no circuito (PE, PEN, NEUTRO e FASE), quanto a cores: neutro (azul claro), proteção PE (dupla coloração verde – amarela ou verde), proteção PEN (azul claro com anilhas verde amarelas) e Fase (qualquer cor diferente); quanto aos tipos: nu, unipolar e multipolar (GEBRAN; RIZATTO, 2017). Um prévio conhecimento da instalação quanto a: • Tipo de instalação (subterrânea, aérea, dutos, calhas etc.). • Corrente a ser transportada. • Tensão elétrica do circuito. • Distância. • Fator de potência. • Qual a fonte de alimentação (direta ou in- direta). • Destino da alimentação (motor, barramen- to, forno etc.). • Quantos condutores por fase. • Tipo de sistema (monofásico ou trifásico). • Tipo de corrente (CA ou CC). O quadro, a seguir, é a indicação das áreas de seção (“bitola”), mais, usualmente, utilizadas em uma residência, por exemplo. Via de regra, porém, o profissional que desenvolve o projeto elétrico faz as devidas conferências para indicação das áreas das seções da fiação, em paralelo com os catálogos dos fabricantes e a norma de referência de insta- lações elétricas e, mais específicas, a depender dos equipamentos instalados. Para interior de residên- cia, a norma prevê: Utilização no circuito Área de seção Iluminação 1,5 mm2 Circuitos de força 2,5 mm2 Específicas Dimensionado de acordo com o equipamento a ser usado: 4mm2, 6mm2 e 10 mm2 Quadro 5 - Simplificação do tipo de circuito e se- ção dos condutores / Fonte: a autora. Para a proteção dos fios e cabos, são instalados eletrodutos que garantem um percurso limpo até o ponto de entrega. Seu dimensionamento é feito de acordo com uma previsão de ocupação interna de: • 53% - no caso de um condutor ou cabo. • 31% - no caso de 2 condutores ou cabos. • 40% - no caso de três ou mais condutores ou cabos. 193 UNIDADE 7 É necessário levar em consideração a quantidade de circuitos dentro do eletroduto. Cada quantidade de circuitos requer um fator de correção diferente (NBR 5410), por exemplo: para um eletroduto, contento 4 circuitos, o fator de correção da tabela da NBR é 0,65. Esse fator deve ser usado na capacidade de condução do circuito de 2,5 mm² no interior do eletroduto. A equação usada é Iz = Ic x Fc. • Iz – (o valor da corrente de condução do condutor corrigida). • Ic – (o valor da corrente de condução do condutor na tabela). • Fc – (fator de correção), ou seja, 0,65. O dimensionamento correto, tanto dos condutores como sua ins- talação dentro dos eletrodutos, implicará em menor aquecimento e, consequentemente, em economia, além de segurança que é o principal em instalações elétricas. Está pronto para mais um po- dcast? Venha comigo ter mais conhecimento e informação so- bre uma área que você poderá atuar enquanto engenheiro(a). A prioridade em segurança, quando se trata de qualquer ativida- de que envolva eletricidade, trouxe adaptações de leis e regula- mentações de forma a evitar acidentes. Os perigos relacionados às instalações elétricas não englobam apenas choques elétricos, mas também arcos elétricos, explosões, incêndios, queimaduras, paradas cardiorrespiratórias entre outros. Para essa regulamentação, existe uma norma específica, a NR-10, cujo objetivo é a implementação de medidas de controle e prevenção da segurança de trabalhadores do setor elétrico. Visa estabelecer as condições de segurança mínimas para qualquer processo que envolva a prática de instalações elétricas ou serviços. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6438 194 UNICESUMAR Figura 3 - Instalação elétrica malfeita e risco de incêndio Descrição da Imagem: a figura apresenta uma explosão em um quadro elétrico. Você já parou para pensar sobre o dimensionamento dos circuitos em sua casa e se seupadrão de entrada é, atualmente, o mais indicado? Já sofreu com quedas repetidas de disjuntores? Saiba que esse dimensionamento foi realizado no projeto original da sua casa, e se nada foi alterado, dependendo do ano da habitação, essa instalação não comporta mais sua necessidade. Fonte: a autora. Vamos lá?! Vimos, nessa unidade, alguns pontos importantes sobre conceitos e aplicações que são necessários a esse projeto, por exemplo, qual o nível da tensão elétrica, dimensionamento de disjuntor, cálculo de potência e demanda entre outros parâmetros necessários para o dimensionamento correto. Vamos lá! Veremos a seguir um modelo de confecção simples de projeto de uma instalação predial com 4 unidades consumidoras. A partir do projeto arquitetônico, devidamente cotado, os cálculos e o posicionamento são efetuados. A tabela a seguir representa todo o levantamento de potência já setorizado, prevendo disjuntores, ligações, condutores, tipos. 195 UNIDADE 7 De posse dos dados apresentados na tabela indicada anteriormente, calcula-se a demanda, aqui, apre- sentada relativa apenas ao quadro de distribuição de uma das unidades. Tipo de carga Potência instalada (kVA) Fator de demanda (%) Demanda (kVA) Iluminação e TUG’s 2,79 66,00 1,54 Uso específico 8,80 100,00 8,80 TOTAL 10,64 Tabela 4 - Cálculo de demanda / Fonte: a autora. A planta baixa apresenta a localização dos pontos e do quadro, trajetos dos circuitos, tipos e quantidade de circuitos e condutores. Tabela 3 - Cálculo das potências já setorizadas, divisão de circuitos por fases, condutores, disjuntores. O método de referência B1 representa o embutido em alvenaria. Para acessar, use seu leitor de QR Code. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6515 196 UNICESUMAR 2 tomadas baixas a 0,30m do piso 2 tomadas médias a 1,20m do piso Bloco autônomo ilum. emergência na parede Caixa de passagem Conjunto 1 tecla simples e tomada a 1,20m do piso Interruptor paralelo 1 tecla a 1,20m do piso Interruptor simples 1 tecla a 1,20m do piso Interruptor simples 2 teclas a 1,20m do piso Ponto genérico de luz 100W Quadro de distribuição Tomada alta a 1,80m do piso Tomada baixa a 0,30 m do piso Tomada média a 1,20 m do piso (2x) (2x) Legenda Figura 4 - Projeto elétrico de unidade consumidora e legenda / Fonte: a autora. Com as divisões dos circuitos gerais feitas, a seguir, o dimensionamento do diagrama especificando a ligação das fases. Descrição da Imagem: a Figura 4 é junção de uma planta baixa e sua legenda, com os respectivos símbolos de cada tipo de componente representado na planta, em que estão descritos, ao lado de cada símbolo, o tipo de componente e sua função, com breve descritivo e sua altura de instalação em relação ao piso. 197 UNIDADE 7 Conduto ø2” 2#16(16)16 mm² 50 A 63 A DPS 175 V – 8 KA DR 1ILUMINAÇÃO 900 W 10 A 1.5 3TOMADAS COZINHA 800 W 10 A 2.5 2TOMADAS SALA/QUARTOS 900 W 10 A 2.5 4 6800 W CHUVEIRO 32 A 4 5 1000 W Reserva 10 A 2.5 6 1000 W Reserva 10 A 2.5 Verde S T N Pr et o Ve rm el ho A zu l c la ro Potência instalada (W) S 5300 T 6100 Total 11400 Figura 5 - Diagrama unifilar de divisão geral / Fonte: a autora. Para uma das unidades, a representação do diagrama unifilar interna, especificando os condutores e a que circuitos pertencem: T QD3 (11400 W) 10W.h QM1 50 A 5 kA 50 A DPS 175 V - 8 KA 5 kA 16 63 A DR T 1.5 10 A 3 kA (900 W) T 1 (ILUMINAÇÃO) T 2.5 10 A 3 kA (900 W) T 2 (TOMADAS SALA/QUARTOS) T 2.5 10 A 3 kA (800 W) T 3 (TOMADAS COZINHA) T 4 10 A 4.5 kA (6800 W) S+T 4 (CHUVEIRO) T 2.5 10 A 4.5 kA (1000 W) S+T 5 (Reserva) T 2.5 10 A 4.5 kA (1000 W) S+T 6 (Reserva) Figura 6 - Diagrama unifilar de uma unidade consumidora / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: diagrama unifilar leva até o quadro geral, considerando cada tipo de circuito, geralmente fazendo a divisão por ambiente, distinguindo-se as tomadas de uso geral e tomadas de uso específico, sempre considerando a possibilidade de expansão para eventuais novos circuitos. Estão relatados para cada tipo de instalação a amperagem, potência instalada e a quais estão vinculadas. Descrição da Imagem: nesta figura podemos verificar a representação das fases (três linhas na vertical) de um projeto. Em cada uma destas três linhas estão dispostas a “Fase” representada pela letra S, na qual o fio deve ser preto, o fio Terra, representado pela letra T, dever ter o fio na cor vermelha, e o neutro, representado pela letra N, que deve ser na cor azul claro. Na horizontal, sempre, estarão colocados os tipos de circuito, sendo especificados sua respectiva amperagem, potência instalada e demais dispositivos." 198 UNICESUMAR O projetista, quando recebe uma planta para elaborar o projeto de instalações elétricas, necessita dimensionar os circuitos pela norma e ter o bom senso de prever quais são os tipos de equipamentos que serão utilizados a fim de proporcionar maior conforto e segurança ao cliente. Normalmente, os valores da carga instalada são minimizados, com a finalidade de economia do projeto, porém atualmente a avaliação do tipo de imóvel, perfil do cliente e orçamento disponível podem dizer muito, durante a fase de projeto. O quantitativo de material, embora interessante anexar à planta de projeto, pode ser colocado no memorial descritivo a ser elaborado, contendo todo o detalhamento da obra, desde localização, cálculos, projeto, orçamentos, quantitativos, mão de obra e quaisquer outras informações pertinentes à boa execução da obra. O uso de fer- ramentas virtuais na elaboração de projetos agiliza muito o trabalho. Os softwares mais usados para confecção de projetos elétricos são: • AutoCAD Electrical: é uma ferramenta vinculada ao AutoCad (Autodesk), destinada à realização de desenhos para controles elétricos. • PRO-Elétrica: também uma ferramenta paga destinada a projetos de instala- ções elétricas, cabeamento estruturado, SPDA, automação residencial, locação de postes, iluminação e instalação de placas fotovoltaicas. • CadProj Elétrica: também é pago, destinado aos projetos de baixa tensão, constando de análises, cálculo e quantitativo de material. • QiBuilder: plataforma que abrange tecnologia Bim integrada para projetos de instalações prediais, com modelagem, dimensionamento, compatibi- lização e detalhamento. O software é nacional, pago e de fácil utilização. A escolha dessas ferramentas está ligada ao tipo de projeto, rapidez, versatilidade e eficiência. Então, torna-se interessante verificar alguns requisitos básicos: √ A ferramenta deve possuir um ambiente próprio de desenho, reduzindo custos com licenças e panes por atualizações ou travamento no sistema. √ Integração de cálculos ao ambiente CAD. √ Automatização de desenhos e processos. √ Objetos inteligentes. √ Normatização dos cálculos. √ Planilha de peças, equipamentos e ou materiais bem como automatização da geração dessas planilhas. √ Atualização automática dos desenhos com detalhamento integrado dos cál- culos. √ Integração para softwares de outras áreas com compatibilidade. √ Boa renderização. 199 UNIDADE 7 O projeto elétrico depende, no seu primeiro momento, de um levantamento criterioso das caracte- rísticas dos equipamentos e da iluminação, principalmente no que tange às potências, e, para fins de atendimento da norma relatada na unidade, é feito um descritivo dos requisitos mínimos de instala- ções de tomada de uso geral, uso específico e iluminação. A subdivisão dos circuitos dentro destes três grandes grupos, ainda, carece da observação de critérios de distribuição de ambiente, uso dos áreas de seção da fiação e, também, a consideração de otimização de recursos (materiais e financeiros) na distribuição das instalações. Até que seja, efetivamente, feito o projeto elétrico, representado em planta, cortes e elevações, é ne- cessário proceder com um desenvolvimento de memorial de cálculo que amparará o projeto e, como parte dele, deveser relatado na Anotação de Responsabilidade Técnica. Embora o desenho dos projetos seja uma representação técnica, ele é a representação gráfica das conclusões obtidas pelo cálculo, e a colocação das simbologias é padronizada, porém peculiar a indicação para cada projeto. Vê-se, na atualidade, que alguns aplicativos já internalizaram partes dos requisitos das normas e “mecanizaram” o processo de representação do projeto, isso, porém, não garante o perfeito atendimen- to das necessidades dos clientes. Ao projetista, além do domínio da ferramenta, cabe dominar todos os processos de cálculo, para identificar quais são aplicáveis e, controlando as variáveis de cálculos e as minúcias de cada projeto, avaliar a pertinência das sugestões dos aplicativos e se, realmente, está aderente a reais necessidades dos clientes. Retomando nossos questionamentos sobre a análise da instalação elétrica na residência e de quais eram os circuitos e sua divisão no quadro de distribuição, você já se acha apto a esta identificação? Acredito que, além disso, é possível fazer uma verificação de como está separando e, assim, fazer a nominação em cada disjuntor, a qual tipo de circuito (TUG, TUE e iluminação) e, ainda, fazer a sepa- ração por ambiente. Mais do que isso, você já está apto a fazer algumas verificações, por exemplo, caso queira fazer a instalação de algum equipamento cuja potência é relativamente alta. Se a fiação já estiver instalada, conseguiria, pois, juntamente com os equipamentos existentes e com adição deste novo, não sobre- carregaria demasiadamente o circuito. Infelizmente, por conta de uma cultura errônea, muitas instalações elétricas, das residências da grande maioria da população, não possuem projeto elétrico, tão pouco são acompanhadas por profis- sional habilitado. Isso dificulta a conferência, mas nada impede que você, agora, conhecedor do assunto, apenas, documente o que está instalado e mantenha consigo as informações para futuras modificações. Uma edificação é composta de uma gama de projetos cada qual com sua importância, mas por muitas vezes o projeto elétrico é subestimado por ser uma parte que pouco aparece. Entretanto é um dos mais importantes, pois todos sabem dos riscos que uma instalação malfeita pode ocasionar, desde curtos-circuitos, choques e incêndios. Sua elaboração cuidadosa evita acidentes e contratempos, ga- rante segurança na utilização de equipamentos e, ainda, proporciona economia de energia. Um bom exemplo a ser discutido é a implementação de um equipamento ou sistema novo, em que se desconhece a trajetória e o dimensionamento dos condutores, o padrão de entrada e os dispositivos de proteção. 200 M A P A M EN TA L Você deve testar seus conhecimentos sobre o que abordamos nessa unidade, assim irá fixar com mais efetividade os assuntos importantes. Finalize o mapa que iniciei, abordando todas as etapas de um projeto de instalações elétricas, vamos lá? INSTALAÇÕES ELÉTRICAS NBR_________ Entrada e medição Dispositivo de proteção Fases Terra Tomadas (tipos) Iluminação Alimentador Descrição da Imagem: todo o projeto descreve uma cadeia de trajetória desde a concessionária até a divisão dos circuitos. 201 A G O R A É C O M V O C Ê 1. Os quadros de distribuição, hoje, atendem demandas locais cada vez maiores, pela frequente instalação de equipamentos mais potentes. Todo projeto prevê cargas futuras, deixando re- servado um espaço neles para que se possa expandir as instalações existentes, sem precisar reconstruir tudo. Considerando a importância dos quadros de distribuição e da NBR 5410, assinale a correta: a) O espaço mínimo para reserva não tem relação com a quantidade de circuitos já inclusos no quadro. b) Existe relação entre a quantidade de circuitos no quadro e os circuitos reservas. c) Os quadros podem ser instalados em qualquer lugar da edificação. d) Os quadros de distribuição não possuem barramentos de entrada. e) Não há necessidade de identificação dos circuitos no quadro de distribuição. 2. A tomada próxima à pia do banheiro deve atender o uso de alguns equipamentos, como barbeadores, chapinhas e secadores de cabelo, cabe então que ela: a) Tenha maior capacidade para atender a potência do aparelho, logo um uso de 20A é adequado. b) Seja instalada com aterramento especial. c) Qualquer tomada pode atender essa demanda. d) Da tensão exibida na residência e pode possuir 100VA. e) Deve possuir fio de 6mm. 3. Sabe-se que o fator de potência é o marcador de eficiência ligado ao desperdício de energia. O fator de potência representa o percentual de perda de energia em uma instalação. Sobre esse importante parâmetro julgue as proposições: I) Em baixo fator de potência, a instalação de um banco de capacitores é usada para correção. II) O fator de potência depende exclusivamente da potência ativa, logo, diminuindo-a, o fator de potência irá diminuir também. III) A subexcitação de motores que operam de forma síncrona pode melhorar o fator de potência. IV) A mesma energia reativa é consumida com um motor, operando no máximo de sua potência bem como se estiver desligado. a) I, II e IV, apenas. b) II, III e IV, apenas. c) I e III, apenas. d) II e IV, apenas. 202 A G O R A É C O M V O C Ê 4. Levando em consideração o cálculo da previsão de carga, algumas orientações devem ser seguidas para que os circuitos sejam bem dimensionados. De acordo com esse cálculo po- demos afirmar que: a) A potência das lâmpadas deve ser considerada para a divisão do circuito de iluminação e sua soma não pode passar de 3000W. b) A corrente alternada absorvida por um motor é a carga a ser considerada no dimensionamento. c) Para a TUE’s, é necessário o uso da potência nominal do aparelho a ser usado. d) Em salas, são previstos apenas um ponto de tomada por parede. e) As tomadas de uso geral podem ser agrupadas, sempre, em um mesmo circuito, não impor- tando a dimensão da residência. 5. Sobre o dimensionamento dos eletrodutos, segundo a NBR 5410:2004, a taxa de ocupação deles está relacionada ao número de circuitos. Com base no diâmetro externo do mesmo, a área de seção útil não deve ser superior a: a) 40%, no caso de um condutor, e 53%, no caso de dois condutores. b) 53%, no caso de um condutor, e 31%, no caso de dois condutores. c) 53%, no caso de dois condutores, e 31%, no caso de três ou mais condutores. d) 40%, no caso de um condutor, e 53%, no caso de três ou mais condutores. 6. O projeto representa a parte organizacional da instalação, a previsão de uso de equipamen- tos, localizações, demandas. Sobre essa parte tão importante, podemos dizer que um projeto não contempla: a) Só existe a necessidade de projetos em edificações com mais de 7 unidades consumidoras ou carga superior a 90kW. b) Um projeto contém memorial descritivo, ARTs, diagramas e desenhos, além dos cálculos. c) Para dimensionamento de todo e qualquer circuito, deve-se fazer um levantamento da carga instalada. d) O fator de demanda é uma relação entre potência instalada e o uso máximo, ou seja, demanda máxima da unidade. e) O fator de demanda leva em consideração a não simultaneidade de uso de equipamentos e que seu funcionamento nem sempre estão no máximo de sua potência ativa. 203 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S 1. B. A reserva é prevista de acordo com o número de circuitos já existentes e com uma visão futura da possível carga na edificação. 2. A. A tomada de 20A atende melhor à potência dos secadores e chapinhas. 3. D. A correção de baixo fator de potência é feita com a utilização de banco de capacitores bem como a subexcitação dos motores, pois ajudam a equilibrar. 4. C. Todo dimensionamento das tomadas de uso específico deve ser feita pela potência nominal do aparelho ou pela soma das potencias dos aparelhos a serem usados naquele local. 5. B. Pela norma é prevista 53% para um fio e 31% para 2 fios, essa recomendação facilita a passagem, a troca dos condutores bem como evitaaquecimentos. 6. A. Qualquer edificação exige um projeto de instalações elétricas, pois existe responsabilidade por sua execução. 204 R EF ER ÊN C IA S ABNT. NBR 5410: 2004 – instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004. CAVALIN, G. Instalações Elétricas Prediais. 4. ed. São Paulo: Érica, 2000. COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas. 5. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2008. CREDER, H. Instalações Elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações Elétricas Prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017. LIMA FILHO, D. L. Projetos de Instalações Elétricas. 12. ed. São Paulo: Érica, 2011. NISKIER, J. Manual de Instalações Elétricas. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. SOUZA, R. T. de. Instalações Elétricas Prediais e Industriais. 1. ed. Brasília: NT, 2017. 8Sistemas de Iluminação Me. Audrey Cristine Esteves Caro(a) aluno(a), no desenvolvimento desta unidade, abordaremos os conceitos importantes relacionados à iluminação, aos aparelhos, ao dimensionamento e ao projeto, de modo a compreender como os parâmetros relacionados à iluminação precisam ser abordados para que o projeto atenda aos objetivos solicitados pelo cliente. 206 UNICESUMAR Chegando em casa após um dia de trabalho, você decidiu ler seu jornal na sala e notou que forçou um pouco sua visão durante a leitura. Após terminar sua leitura, ligou a televisão e resolveu apagar a luz, pois ficava mais confortável. A constatação é que a iluminação do ambiente não estava adequada tanto a para a leitura quanto para assistir à televi- são. Será que trocando a lâmpada você adequaria o ambiente às duas situações? Será que existem outras situações a serem consideradas para que você se sinta confortável ao ler seu jornal e assistir à televisão, no mesmo ambiente? Você já tentou ler algo no escuro, ou sentiu algum desconforto com o tipo de iluminação onde estava? Se já passou por esta situação, já se sentiu desconfortável em um ambiente com muita ou pouca iluminação, seja em sua casa seja no trabalho. Por vezes, não nos damos conta de como a iluminação é fundamental para qualquer ambiente, seja residencial ou comercial. Futuro(a) engenheiro(a), nesta unidade, você estudará sobre os conceitos e as aplicações da lu- minotécnica, que é o estudo da aplicação de ilumi- nação artificial em diversos ambientes, e, com isso, poderá compreender e intervir melhor em uma solução para que João possa realizar suas atividades na sala, sem sentir desconforto. Vários são os desafios envolvidos em um projeto luminotécnico, dessa forma, o engenheiro deve es- tar ciente de todas as possibilidades para resolução do problema de iluminação bem como agradar ao cliente. A prática, é claro, é a melhor forma de aper- feiçoamento e do desenvolvimento da criatividade, entretanto o conhecimento da teoria é fundamental para a execução com precisão e segurança. 207 UNIDADE 8 Quando você se deparar com problemas práticos, poderá prever soluções, erros de projeto e execução, assim como realizar aproxima- ções de cálculos mais rápidos em resposta a algum questionamento. O dimensionamento do projeto exige que você tenha conhecimento prévio das normas, dos conceitos e das possíveis aplicações, além de alguns materiais utilizados no projeto. Você conseguiu responder todas as perguntas feitas anterior- mente? Caso não tenha conseguido, nesta unidade, abordaremos os principais conceitos, os materiais usados e os cálculos para que se possa efetuar um bom projeto luminotécnico. Você saberia escolher o tipo de lâmpadas e as posicionar em sua casa ou em seu ambiente de trabalho? Saberia como escolher a cor ou a intensidade de acordo com o ambiente? Tanto o posicionamento quanto o tipo de lâmpada são escolhidos a partir do que se deseja do ambiente. Espaços iluminados, adequadamente, tornam-se mais espaçosos, aconchegantes e confortáveis. Caro(a) estudante, para esta tarefa, pense a respeito destes am- bientes e procure identificar e listar os problemas na iluminação em sua residência e seu local de trabalho e a possível solução, de forma adequada, sem que haja prejuízo na estética, usabilidade e conforto visual. Ao verificar os ambientes de sua residência ou trabalho, conseguiu identificar problemas na iluminação? Conseguiria propor um proje- to de melhoria para iluminação, escolhendo os materiais necessários? Em sua residência, provavelmente, sua iluminação é conven- cional, sendo o tipo mais comum, caracterizada por uma ilumi- nação difusa com a lâmpada posicionada no centro do ambiente, onde a iluminação é sem contrastes e uniforme, usado em sala e quartos. Já em ambientes de trabalho e de leitura, usa-se a ilu- minação direta, em que a luz é concentrada em um ponto es- pecífico, também, pode ser usada para dar ênfase a algum objeto. Outra forma é a iluminação indireta, caracterizada pela meia luz, com algum rebatimento do foco para amenizá-lo e deixar o ambiente mais confortável e aconchegante. 208 UNICESUMAR Outro fator muito importante aliado à iluminação é a eficiência da lâmpada. Você saberia escolher, para os ambientes, lâmpadas que também fossem econômicas? Sa- beria dimensionar cada ambiente de acordo com a necessidade de luz de cada um deles? Ao longo desta unidade, você será capaz de analisar ambientes de acordo com sua funcionalidade e, com isso, conseguirá dimensio- nar o melhor tipo de iluminação para eles. Lembrando que um projeto luminotécnico contempla tanto a parte funcional quanto es- tética do uso da luz, logo, agradar aos clientes exige criatividade, não se esquecendo nunca do aspecto econômico tanto na aquisição de materiais quanto no consumo de energia. Utilize o seu Diário de Bordo para responder as perguntas que propus a você. DIÁRIO DE BORDO Descrição da Imagem: a figura mostra um jardim iluminado no chão e nas árvo- res, com lâmpadas de diferentes temperaturas de cor, com a finalidade de criar um efeito estético. Figura 1 - Tipo de Iluminação em um jardim 209 UNIDADE 8 A NBR 5413 - Iluminância de Interiores, que regulamenta os projetos e execuções de luminotécnicos e estabelece os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para ilu- minação artificial em interiores, em que se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras. O projeto luminotécnico está, diretamente, ligado ao projeto elétrico (NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão)(ABNT, 2004). Na unidade anterior, vimos como calcular e posicionar a iluminação em ambientes convencionais, o que deve ser entendido como requisito mínimo, ou seja, realizar menos do que o proposto pela norma seria incorrer em alguns erros e impactaria, além da usabilidade, alguns aspectos de segurança e saúde dos usuários. O projeto luminotécnico, muitas vezes, precisa se especializar e, a depender dos tipos de atividades a que se destina a iluminação, outros parâmetros, que, de certo modo, são muito, simplificadamente, colocados na NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão), como o mínimo de quantidade de pontos, mínima potência etc., precisam ser extrapolados e direcionados à investigação de outros parâmetros, como níveis de radiação (determinante para a cor e tempe- ratura), fluxo luminoso, intensidade luminosa, iluminância, luminância, índice de reprodução de cores, tipos de lâmpadas, geometria da iluminação desejada, entre outros aspectos. Por exemplo, a figura a seguir, demonstra que ainda podemos lançar mão de artifícios de luminárias a fim de contribuir para o direcionamento da iluminação, como luminárias. 210 UNICESUMAR Primeiramente, entenderemos o que é luz e os conceitos que estão relacionados ao estudo da iluminação. A Luz tem natureza de onda eletromagnética e, por esta carac- terística, ora oscila com comportamento de onda elétrica, ora oscila como onda magnética, perpendiculares entre si. Campo elétrico Campo magnético Figura 1: Campo elétrico e magnético Diferente das ondas mecânicas,como a vibração e o som, que têm a capacidade de influir, mecanicamente, com a atmosfera na qual estão inseridos, a luz, sendo uma radiação, tem a capacidade de ser transmitida, inclusive, no vácuo, entre outros meios, e somente tem sua alteração de velocidade quando passa de um meio para outro. Uma luz acesa emite um espectro de radiações eletromagnéticas que estão compreendidas entre o infravermelho e ultravioleta. A faixa de radiação importante para o estudo da iluminação situa- -se em radiações com comprimento de onda entre 380 a 760 nm, onde está localizada a luz visível ao olho humano, que é capaz de estimular a retina (NISKIER, 2008; GEBRAN; RIZATTO, 2017; MOREIRA, 1999). Descrição da Imagem: na figura é possível verificar a representação de dois campos: acima o campo elétrico e abaixo o magnético. 211 UNIDADE 8 RAIOS CÓSMICOS RAIOS GAMA RAIO X ESPECTRO VISÍVEL ONDAS INFRAVERMELHO DE ALTA INTENSIDADE ONDAS INFRAVERMELHO DE BAIXA INTENSIDADE ONDAS DE RÁDIO ONDAS ACÚSTICAS Figura 2 - Espectro eletromagnético da luz visível Descrição da Imagem: a figura mostra um olho humano ao centro, acima, as ondas eletromagnéticas de alta frequência, abaixo, as ondas de baixa frequência e, à esquerda, as faixas de frequência presentes no espectro visível ao olho humano. As cores são as exibidas no arco-íris. A luz, por ser uma onda eletromagnética, propaga-se por vários materiais refletindo a cor incidente neles (GEBRAN; RIZATTO, 2017). A cor de um objeto depende do fluxo luminoso emitido pela fonte, reflectância do objeto iluminado e da detecção e da interpre- tação da luz recebida pelos olhos do receptor (MOREIRA, 1999). Uma grandeza importante é a temperatura de cor, medida que define a cor da luz vista. Cada cor possui uma frequência diferen- te, proporcionando temperatura específica, ou seja, quanto mais branca é a cor da luz da lâmpada maior a temperatura em kelvin (K) (GEBRAN; RIZATTO, 2017). 212 UNICESUMAR Figura 3 - Classificação das luminárias de acordo com sua temperatura de cor Toda fonte luminosa emite fluxo luminoso (Φ), caracterizado pela potência total da radiação que é emitida. A razão entre esse fluxo luminoso e a potência determina a eficiência luminosa das lâmpa- das, conforme sua potência e seu tipo (NISKIER, 2008). A equação a seguir fornece o rendimento da conversão de energia em luz por uma fonte luminosa. P φ ∈= onde: ∈ - eficiência luminosa em lumens/watt ( )/lm W φ - fluxo luminoso em lumens ( )lm P - potência em watts ( )W Considerando que uma fonte luminosa não emite a mesma potência em todas as direções, definimos, então, a potência irradiada em determinada direção como intensidade luminosa (NISKIER, 2008; MOREIRA, 1999). Essa intensidade é determinada por: I w φ = onde: I - intensidade luminosa em candela ( )cd φ - fluxo luminoso em lumens ( )lm w - ângulo sólido Descrição da Imagem: do centro para a esquerda mostra lâmpadas de cores mais amareladas a vermelhas, e, para a direita, as cores mais azuladas, de acordo com suas temperaturas de cor. 213 UNIDADE 8 A figura a seguir demonstra como se mede um ângulo sólido e a área da superfície do cone inclusa. Unidades suplementares Radianos Esferorradiano Equivalente em área Figura 4 - Medidas dos ângulos radianos (r) e esferoradianos (sr) A iluminância (E) (ou iluminamento) é dada pela quantidade de irradiação de uma lâmpada por unidade de área, calculada pela equação: E A φ = onde: E - iluminância ( )lux φ - fluxo luminoso em lumens ( )lm A - superfície A luminância (L) é a sensação de claridade relacionada à intensidade que reflete na superfície, cal- culada por: IL A senθ = onde: L - luminância em candela por metro quadrado ( )/ 2cd m I - intensidade luminosa em candela ( )cd A - superfície e θ - ângulo de reflexão A percepção do olho humano em relação à fidelidade é medida pelo índice de reprodução de cores (reflexão), que corresponde à cor real e sua aparência. O quadro a seguir demonstra, em percentual, como é medido esse RA (MOREIRA, 1999). Descrição da Imagem: a figura mostra um círculo à esquerda com os ângulos medidos em radianos, e, à direita, uma esfera, mostrando como o ângulo sólido é medido em 3D. 214 UNICESUMAR Classificação em nível Reprodução Aplicações Nível 1 1a 90 < RA < 100 1b 80 < RA < 90 Excelente Muito boa Shoppings, residências, lojas Nível 2 2a 70 < RA < 80 2b 60 < RA < 70 Boa Razoável Escritórios, oficinas, fábricas Nível 3 40 < RA < 60 Regular Pátios e depósitos Nível 4 20 < RA < 40 Insuficiente Canteiros de obras, ruas, estacionamentos. Quadro 1 - Índice de reprodução de cores de acordo com o percentual / Fonte: adaptado da ABNT (1992). / Uma variedade de tipos de lâmpadas é usada nos projetos de iluminação. Figura 5 - Lâmpadas ícones de linha plana. Tipos de lâmpadas LED, fluorescentes, filamentos, halo- gênio, diodo e outras iluminações Descrição da Imagem: a figura mostra todos os tipos de lâmpadas de acordo com sua forma física. Segundo Creder (2016), as lâmpadas pertencem a três grandes grupos: incandescentes, descargas e Led. As lâmpadas incandescentes possuem um filamento interno (resistência) de tungstênio em forma de espiral e são revestidas por um tubo de vidro, chamado bulbo, possui uma luz amarela mais próxima da luz natural, porém têm baixa vida útil e não são nada econômicas, transformando apenas 10% em luz, o resto em calor e, também, não são recicláveis. São divididas em comuns e halógenas (MOREIRA, 1999). 215 UNIDADE 8 O Bulbo tem por função manter a condição envolto ao filamento, com menor nível possível oxigênio para que tenha o prolongamento da vida útil do filamento aumentada. O oxigênio é comburente, e so- bre a condição incandescente do filamento a passagem de corrente elétrica geraria ignição com o aumento da temperatura do mesmo, com isto, o rompimento, ou seja, a lâmpada queima. Lâmpadas incandescentes HALOPIN AR PAR Dicróicas Classica opaca (leitosa) Classica transparente Comuns Halógenas Figura 6 - Lâmpadas / Fonte: a autora. As lâmpadas halógenas possuem subdivisões de acordo com suas características e aplicações. TIPO APLICAÇÃO Dicroicas Iluminação decorativa: diversidade de temperatura de cor e formatos estéticos. PAR Iluminação externa: variadas opções de cores, boa reprodução das mesmas. AR Iluminação de precisão: luz focalizada para efeitos de média e longa distância. Halopin Iluminação compacta: pequena é de forte intensidade. Quadro 2 - Características gerais das lâmpadas halógenas / Fonte: a autora. 216 UNICESUMAR O vidro do bulbo das lâmpadas alógenas é feito de quartzo fundi- do, sílica ou aluminossicato, que melhoram a resistência à pressão e à temperatura maior, normalmente, emitida por este tipo de lâmpada. O termo halógena deriva do fato de usar elementos químicos (gases) monovalentes e, ionicamente, favorecidos com grande facilidade pelos elementos flúor, cloro, bromo, iodo e astatínio. A depender do gás usado, poderá adquirir diferentes cores e tem a vantagem de seu uso ser mais intenso do que a de uma lâmpada comum. As lâmpadas de descarga usam a condução de corrente elétri- ca em um meio gasoso, ou seja, usam uma mistura de gases ou vapores, de forma direta ou indireta, e têm ótimo desempenho. Quanto a estas lâmpadas, as mais conhecidas são as fluorescentes do modelo palito cujo princípio é que um gás, em uma condição de pressão seja, por meio de ignição, ativado a aumentar a velo- cidade das moléculas e, pela transferência da energia de ignição entre as moléculas, seja manifestada a luz. São subdivididas em: fluorescentes, mista, vapor de mercúrio ou sódio, luz negra e multivapores metálicos (CREDER, 2016). TIPO APLICAÇÃO Fluorescentes Ótimo desempenho para iluminação de interiores em locais pequenos. Mista Usada em interiores, como galpões e ambientes similares, porém limitada a 220V. Vapor de mercúrio Usada em vias públicas, pois possui vida longae alta eficiência. Vapor de sódio de alta pressão Apresentam iluminação branco-dourada, usadas em áreas externas, apresentam boa economia de energia e alto índice de iluminamento. Luz negra São lâmpadas de mercúrio usadas em funções específicas, como exames de pedras preciosas e minerais, impressões digitais e setores de correios. Multivapores metálicos São lâmpadas de mercúrio com boa eficiência luminosa e excelente qualidade de reprodução de cores, usada em lojas estádios. Quadro 3 - Características gerais das lâmpadas de descarga / Fonte: a autora. Os tipos mais usados, atualmente, são as lâmpadas de LED, que são eletrônicas, convertendo eletricidade em luz, por meio de chip sem aquecimento, são muito eficientes, além de econômicas e ecológicas. São amplamente usadas em residências e estabelecimentos comer- ciais por possuírem várias temperaturas de cor (MOREIRA, 1999). 217 UNIDADE 8 TIPO APLICAÇÃO Lâmpada LED spot Tipo dicroica, gera menos calor, evitando acidentes, ideal para ambientes com pouca ventilação e manuseio de materiais, como papéis. PAR 20 Com brilho uniforme, é usada em iluminação de ambientes com focos pontuais, como vitrines, salas e similares. PAR 30 Intensidade maior que a PAR 20, para ambientes requintados que precisam de luz mais intensa. Bulbo Com aparência próxima às incandescentes, oferece diferentes tonalidades com toda a tecnologia do LED. Ideal para residências, restaurantes, bares. Tubular Usada em indústrias que necessitam grande intensidade de luz em ambientes amplos. É silenciosa quando comparada à fluorescente. Bolinha Ótima qualidade, segurança, tamanho pequeno e cores alegres, excelente para vitrines, exposições etc. Quadro 4 - Características gerais das lâmpadas LED / Fonte: a autora. • Boas condições de visibilidade. • Boa reprodução de cores. • Economia de energia elétrica. • Facilidade e menores custos de manutenção. • Preço inicial compatível. • Utilizar iluminação local com reforço. • Combinação de iluminação artificial com natural. Pela NBR 5413:1992 (ABNT, 1992) a parte de iluminação de in- teriores tem por finalidade a fixação de parâmetros e conceitos importantes na utilização da iluminação de forma eficiente para proporcionar ambientes confortáveis, além do auxílio na escolha dos tipos de lâmpadas e dos seus desempenhos. Os projetos de iluminação são divididos de acordo com os locais em: iluminação de interiores, por projetores e iluminação pública. Em instalações prediais, abordaremos apenas a iluminação de interiores de locais fechados, como residências, galpões, lojas, escritórios. Esses projetos devem buscar, segundo Moreira (1999): 218 UNICESUMAR Lembrando que precede a este resumo uma análise de necessidades de cada tipo de atividade ou efeito de iluminação desejado pelo cliente, sendo a visita ao local, com o projeto arquitetônico em mãos, o ponto inicial para o desenvolvimento do projeto, e que, juntamente com um levantamento de neces- sidades em entrevista ao cliente, respaldará o início do projeto. Como as matérias-primas do projeto elétrico e de iluminação possuem valor relativamente alto aos demais componentes da construção, é comum, após feita uma primeira versão e orçadas todas as partes deste, o cliente pedir modificações, mesmo que, em um primeiro momento, ele tenha passado informações sobre aspectos financeiros. No dimensionamento do projeto luminotécnico, segundo a norma, o projetista pode escolher como a iluminância será considerada: por meio da tabela por classes de tarefas visuais (que é a mais simples e abrangente) ou pela lista de iluminância por atividades (que engloba uma lista imensa) (GEBRAN; RIZATTO, 2017). Classe Iluminância (lux) Tipo de atividade A - Iluminação geral para áreas usadas interruptamente ou com tarefas visuais simples 20 - 30 - 50 Áreas públicas com arredores escuros 50 - 75 - 100 Orientação simples para permanência curta 100 - 150 - 200 Recintos não usados para trabalho contínuo; depósitos 200 - 300 - 500 Tarefas com requisitos visuais limitados, tra- balho bruto de maquinaria, auditórios. B - Iluminação geral para área de traba- lho 500 - 750 - 1000 Tarefas com requisitos visuais normais, traba- lho médio de maquinaria, escritórios 1000 - 1500 - 2000 Tarefas com requisitos visuais especiais, gra- vação manual, inspeção, indústria de roupas. C - Iluminação adi- cional para tarefas visuais difíceis 2000 - 3000 - 5000 Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrô- nica de tamanho pequeno. 5000 - 7500 -10000 Tarefas visuais muito exatas, montagem de microeletrônica 10000 -15000 - 20000 Tarefas visuais muito especiais, cirurgia Quadro 5 - Iluminâncias por classe de tarefas visuais / Fonte: ABNT (1992, p. 2). √ Em geral, um projeto pode ser resumido, segundo Moreira (1999), em: √ Escolha das lâmpadas e luminárias adequadas a cada ambiente. √ Cálculo do quantitativo de luminárias e lâmpadas. √ Disposição de luminárias no ambiente. √ Cálculo da viabilidade econômica. 219 UNIDADE 8 Os cálculos são feitos pelo método de Lúmens, ou, se houver necessidade de maior precisão, pelo método ponto a ponto. O mais usado para dimensionamento do projeto luminotécnico é o Mé- todo dos Lúmens, também chamado método dos fluxos cuja finalidade é determinar nível de iluminância médio em meio a um local de iluminação geral distribuída, porém não serve para iluminação geral localizada. O plano de trabalho é horizontal a 0,8m do piso, segundo Moreira (1999). A determinação do fluxo luminoso é dada pela expressão a seguir: mS E u d φ = onde: • φ : fluxo luminoso total ( )lm (lm) • S : área do recinto ( )²m ;(m²) • mE : nível de iluminância mantida ( )lx ver tabela • u : coeficiente de utilização, tabela 2 • u : fator de manutenção, tabela 4 O desenvolvimento de um projeto exige uma metodologia para se estabelecer uma sequência lógica de cálculos: 1. Determinação dos objetivos da iluminação. 2. Levantamento das dimensões físicas do local. 3. Análise dos fatores de Influência na qualidade da iluminação. 4. Cálculo da iluminação geral. 5. Adequação dos resultados ao projeto. 6. Cálculo de controle. 7. Definição dos pontos de iluminação. 8. Cálculo de iluminação dirigida. 9. Avaliação do consumo energético. 10. Avaliação de custos. 11. Cálculo de rentabilidade. 220 UNICESUMAR O método ponto a ponto, ou, também, chamado método das intensidades luminosas, baseado nas Leis de Lambert, é usa- do para fontes com dimensões muito pequenas, consistindo na determinação da iluminância em qualquer ponto da superfície, individualmente. O iluminamento total será a soma dos individuais (MOREIRA, 1999). Este método é usado quando da instalação e alimentação das lâmpadas associada a luminárias, que auxiliam a potencialização do direcionamento das intensidades luminosas pela geometria e/ou acabamento da iluminação. De acordo com o local e a forma a ser instalada, são classificadas em: sobrepor ou de embutir. Figura 6 - Tipos de aparelhos de iluminação (luminárias) Vamos lá! Aqui, exercitaremos, juntos, o cálculo de um projeto simples luminotécnico. Usando o método de Lumens, você precisa iluminar uma in- dústria de produção de materiais elétricos cujas dimensões são: Descrição da Imagem: a figura mostra doze tipos de luminárias usadas para en- caixe de lâmpadas. 221 UNIDADE 8 Neste ambiente, serão usadas quatro lâmpadas fluorescentes em cada uma das luminárias industriais de 32W em 127V. Como você calcularia a distribuição e o número de lâmpadas usadas? Considerando a informação sobre o ambiente e consultando a tabela a seguir, a iluminância é de 500 lux. Tipo de ambiente, tarefa ou atividade Em (lux) 7 Indústria elétrica Montagem média – quadros de distribuição 500 Montagem fina: telefone 750 Montagem de precisão: equipamentos de medição 1000 Oficinas eletrônicas 1500 Tabela 1 - Recorte da tabela do nível de iluminância para atividades Fonte: adaptada da ABNT (1992). Consultando o catálogode lâmpadas (para exemplificação, da marca Philips) com todas as especificações e considerando o que foi pedido como luminária industrial com quatro lâmpadas de 32W - (TMS 500 c / RA 500 K), determinando o índice do local e admitindo que a lâmpada será instalada a 0,80m do teto: 4,80 1,00 0,80 3,00mh m= − − = O índice local é 11,50 45 3,05 ( ) 3,00 (11,50 45)m c lk h c l ⋅ ⋅ = = = + ⋅ + A determinação da refletância é dada pelas cores do teto, das paredes e do piso, como se trata de uma indústria elétrica, supomos paredes claras, piso escuro, teto branco e verificamos, na tabela, qual o índice de cada correspondência. √ Dimensões do barracão: 11,50 x 45 m √ Pé-direito (altura): 4,80m √ Iluminação de trabalho: Toda a equipe possui mesas de 1,0 m √ Cores do ambiente: paredes claras e piso escuro e teto branco 222 UNICESUMAR Índice Reflexão Significado 1 10% Superfície escura 3 30% Superfície média 5 50% Superfície clara 7 70% Superfície branca Tabela 2 - Índices de reflexão típicas / Fonte: adaptada da ABNT (1992). De acordo com a tabela inserida anteriormente, teremos 7 - teto branco, 5 paredes claras, 1 piso escuro, logo, a refletância encontrada é 751. Novamente usando o ca- tálogo e de posse do índice do local e da refletância, o valor do fator de utilização verificado é 0,81. TMS 500 com RA 500 – 1 TLD 32W Índice do local K Refletâncias 751 731 711 551 531 511 331 311 000 0,60 0,44 0,38 0,34 0,43 0,38 0,34 0,48 0,34 0,33 0,80 0,52 0,46 0,42 0,51 0,46 0,42 0,45 0,42 0,40 1,00 0,59 0,53 0,49 0,57 0,52 0,49 0,52 0,48 0,46 1,25 0,64 0,59 0,55 0,63 0,55 0,58 0,54 0,54 0,52 1,50 0,69 0,64 0,60 0,67 0,63 0,59 0,62 0,59 0,57 2,00 0,75 0,71 0,67 0,73 0,70 0,67 0,69 0,66 0,64 2,50 0,79 0,75 0,72 0,77 0,74 0,71 0,73 0,71 0,69 3,00 0,81 0,78 0,76 0,79 0,77 0,75 0,76 0,74 0,72 4,00 0,84 0,82 0,80 0,82 0,80 0,79 0,79 0,78 0,75 5,00 0,86 0,84 0,82 0,84 0,82 0,81 0,81 0,80 0,77 Tabela 3 - Coeficientes de utilização / Fonte: adaptada de Viana (2019). 223 UNIDADE 8 Prosseguindo, determinamos o fator de manutenção de referência, que relaciona o fluxo emitido no fim do período de manutenção da luminária e o fluxo luminoso inicial dessa luminária. Como o trabalho da indústria é em local fechado, consideraremos a carga de poluição ambiente normal e as luminárias com pequena tendência de coleta de poeira. Pela tabela a seguir, o índice relacionado foi de 0,67. Fator de manutenção Local 0,80 Ambiente muito limpo, com pequena tendência de coleta de poeira. 0,67 Ambiente com carga de poluição normal e pequena tendência de coleta de poeira. 0,57 Ambiente com carga de poluição normal e tendência normal de coleta de poeira. 0,50 Ambiente sujo com tendência normal de coleta de poeira. Tabela 4 - Exemplos de fatores de manutenção para sistemas de iluminação de interiores com lâmpadas fluorescentes / Fonte: adaptada da ABNT (1992). Dessa maneira, o fluxo luminoso total dado pela expressão a seguir é: (11,50 45) 500 469771,00 0,81 0,67 mS E lumens u d φ ⋅ ⋅ = = = ⋅ O espaçamento máximo entre as luminárias 0,9 0,9 3,0 2,7máx me h= ⋅ = ⋅ ≅ Direita Semidireita Geral difusa Semi-indireta Indireta 10,90,9 1 1 Da luminária ao piso Do teto ao piso vezes em hm vezes em hm Figura 7 - Espaçamento máximo entre luminárias / Fonte: Viana (2019). 224 UNICESUMAR No enunciado, as lâmpadas escolhidas foram fluorescentes 32W industriais, pela tabela da norma, pode ser verificado que o fluxo luminoso será de 2950 lm para cada unidade. Incandescente Fluorescente Vapor de mercúrio Potência (W) Fluxo luminoso (lm) Potência (W) Fluxo luminoso (lm) Potência (W) Fluxo luminoso (lm) 25 230 20 1100 80 3600 40 450 32 2950 125 6300 60 800 40 3000-3500 250 12700 100 1500 110 7800 400 22000 Tabela 5 - Lâmpadas e algumas características Fonte: adaptado da ABNT (1992). n φ ϕ = onde: – número de luminárias ;Φ - fluxo luminoso em lumens (lm) e -fluxo luminoso em lumens (lm) por luminária. 4 2950 11800lumensϕ = ⋅ = 499771 39,80 11800 n φ ϕ = = = Logo, o número de luminárias é 40, distribuídas (39,80 luminá- rias) a 2,7m ao longo do ambiente. De posse destas informações e sabendo a área, basta distribuir essas lâmpadas, uniformemente, ao longo do ambiente. O mesmo cálculo pode ser feito usando o método ponto a ponto. 225 UNIDADE 8 Um projeto luminotécnico garante boas condições de visão, no interior de ambientes, sendo a visibilidade, a segurança e a orientação fatores de extrema importância. Além disso, propor- ciona a criação de efeitos especiais com luzes e uma ambientação personalizada, conferindo ao lugar estética e conforto visual. Sua execução evita ambientes com iluminação clara ou escura demais, sendo importante no aproveitamento da área, visando sempre utilizar a maior eficiência das lâmpadas. Já em projetos comerciais, a iluminação influencia, diretamente, na visibilidade de produtos e nas atividades desenvolvidas por funcionários, sendo responsável pelos índices de produtividade, segurança e estética. Além destes ambientes, os projetos também são usados em iluminações públicas e ambientes especiais com caracterís- ticas bem específicas. Os softwares para projetos de iluminação são usados como complemento, no projeto lumino- técnico, sendo ferramentas que realizam desde os cálculos mais complexos até a renderização do ambiente a ser iluminado. A escolha do software é feita de acordo com a necessidade do que será proposto no projeto, auxiliando na noção espacial, na localização dos componentes, na renderização, nos efeitos e nos cálculos. O programa, para ter precisão nos cálculos, depende de dois componentes: superfícies de modelos e fontes de luz selecionadas. Todos os softwares disponíveis utilizam uma ou duas opções de métodos para se calcular ilu- minância e luminância. O software mais usado para a realização do cálculo e da disposição de luminárias no projeto luminotécnico é o Dialux. Este programa é gratuito, apresenta uma versa- tilidade muito grande na criação de efeitos de iluminação em 3D e possui um acervo grande de acessórios de diversos fabricantes, além de ser de uso simples. A tecnologia BIM (modelagem da informação da construção) tem sido amplamente utilizada nos projetos, pois há benefícios e vantagens tanto na consistência de informações quanto na redução de erros e custos, proporcionando um desenvolvimento mais eficiente. Em projetos de luz, esta metodologia possibilita um desenvolvimento integrado por um modelo unificado, incluindo dados estruturais, instalações elétricas e sistemas agregados que compõem o projeto. Caro(a) aluno(a), chegamos a mais um Podcast de nossa disci- plina. Convido você a dar o play e mergulhar em mais uma aven- tura comigo. Vamos lá?! https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6439 226 UNICESUMAR Retomando, assim, os questionamentos: Você saberia escolher o tipo de lâmpadas e as posicionar em sua casa ou em seu ambien- te de trabalho? Saberia como escolher a cor ou a intensidade de acordo com o ambiente? Tanto o posicionamento quanto o tipo de lâmpada são escolhidos a partir do que se deseja do ambiente. Espaços iluminados, adequadamente, tornam-se mais espaçosos, aconchegantes e confortáveis. Para o entendimento do tipo de lâmpadas e posicionamento em casa ou no trabalho, precisaríamos, primeiro, entender as necessida- des reais, avaliando alguns aspectos, como parâmetros como níveis de radiação (determinante para a cor e temperatura) de início. A cor e a intensidade de iluminação têm relação direta com a interação entre iluminação as propriedades das lâmpadas escolhidas (de como absorvem ou refletem), logo, são variáveis a serem analisa- das: fluxo luminoso, intensidade luminosa, iluminância, luminância, índice de reprodução de cores. Referente às condições de conforto lumínico na proporção certa, é necessário ter domínio sobre o fluxo luminoso, aa intensidade luminosa, o tipo de lâmpada e, até mesmo, o controle da geometria da iluminação (adoçãode luminárias por exemplo). Normalmente, envolve-se no projeto de iluminação, de forma mais intensa, profissionais de arquitetura e de design de interiores, que procuram conferir níveis de conforto associados ao design, não sendo impeditivo que outros profissionais também atuem, porém, quando falamos de projeto de eletricidade, o projeto precisa de amparo de um profissional com habilitação para isto, o qual avaliará a potência total instalada e, com isto, dimensionar, corretamente, o conjunto de componentes da instalação elétrica, adequadamente. Agora que a norma foi apresentada, a atividade vista em Mão na Massa pode ser resolvida, de forma muito rápida. No ambiente residencial, vemos que cada ambiente deve atender às suas neces- sidades e ao conforto, logo, a escolha da lâmpada e sua localização são indispensáveis, para isto, precisamos sempre fazer uso das es- pecificações do fabricante juntamente com as normas. No escritório, a escolha dos materiais deve versar sempre pela praticidade, estética e versatilidade, proporcionando o conforto vi- sual para cada tipo de atividade realizada, e a escolha das lâmpadas é feita conforme as tabelas de características e aplicações. 227 M A P A M EN TA L Aqui, você deve testar seus conhecimentos sobre o que abordamos nesta unidade, assim, fixará, com mais efetividade, os assuntos importantes. Faça um organograma listando os principais conceitos que foram estudados sobre as grandezas importantes ao projeto luminotécnico, di- mensionamento e os aparatos usados. Desenvolva um mapa mental a partir do que iniciei e tente estabelecer, de forma bem sucinta, tudo que foi comentado. D im en si on ad o Fl ux o lu m in os o Ilu m in ân ci a Ín di ce d e re pr od uç ão de c or es Lu z e co r N ív ei s de ra di aç ão Te m pe ra tu ra d a lu z Ti po s de la m pa da s Pr oj et o Descrição da Imagem: o projeto luminotécnico deve ser feito com base nos conceitos físicos de luz e cor bem como no dimen- sionamento dos componentes. 228 A G O R A É C O M V O C Ê 1. Um fator importante a ser considerado num projeto de iluminação pública é o ofuscamento. Para reduzi-lo, pode-se recorrer à(s) seguinte(s) medida(s) preventiva(s): 1) Utilizar fontes de luz de alta luminância. 2) Utilizar fontes de luz de grande superfície aparente. 3) Utilizar aparelhos com distribuição vertical ilimitada que emitam luz, segundo grandes ân- gulos formados com a vertical inferior, passando pelo seu centro. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. e) Todas afirmativas são verdadeiras. 2. Analise, entre as opções a seguir, qual a alternativa apresenta as lâmpadas mais comumente usadas em iluminação pública. a) Lâmpadas incandescentes. b) Lâmpadas fluorescentes. c) Lâmpadas de vapor de mercúrio. d) Lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão. e) Lâmpadas de iodeto metálico. 3. Com base no estudo que desenvolveu sobre a relação de vida útil, em horas, comparando a lâmpada de Vapor de Sódio e a lâmpada de Vapor de Mercúrio, ambas com mesma potência de 250 W de iluminação, podemos dizer que a vida útil de cada uma delas é: a) 4.000 h / 1.000 h. b) 24.000 h / 10.000 h. c) 10.000 h / 24.000 h. d) 200 h / 4.000 h. e) 1000 h / 2.000 h. 229 A G O R A É C O M V O C Ê 4. Qual das alternativas a seguir correlaciona apenas variáveis relacionadas à Iluminância? a) (cd/m2), (cd), m2, ângulo de reflexão. b) (cd), (m2), ângulo de reflexão. c) (lux), (lm) (m2). d) (lux), (lm), ângulo de reflexão. e) (cd/m2), (cd), (m2). 5. Se temos a Luminância (L) ligada à sensação de claridade relacionada à intensidade que reflete, e no sentido de fazer a substituição de ?X e ?Y , quais seriam, respectivamente, as variáveis que deveríamos correlacionar? Tomar por referência a fórmula ? ? cos XL Y θ = ⋅ • L - luminância em candela por metro quadrado ( )/ 2cd m • I - intensidade luminosa em candela ( )cd • A - superfície ( )²m • θ - ângulo de reflexão a) ?X = i ( )cd ; ?Y = φ ( )lm . b) ?X = E ( )lux ; ?Y = A ( )²m . c) ?X = φ ( )lm ; ?Y = A ( )²m . d) ?X = E ( )lux ; ?Y = φ ( )lm . e) ?X = i ( )cd ; ?Y = A ( )²m . 230 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S 1. B - para iluminação pública, o interesse é o alcance das lâmpadas. 2. D - de acordo com a especificação e aplicação da tabela de lâmpadas na norma técnica, a melhor a ser aplicada é a de vapor de sódio, por ter mais durabilidade e alcance. 3. B - a tabela mostra os valores de vida útil das lâmpadas. Vapor de Sódio de 250 W -24 000h Vapor de Mercúrio 10000h 4. A iluminância (E) (ou iluminamento) é dada pela quantidade de irradiação de uma lâmpada por unidade de área, calculada pela equação: E A φ = Onde: E - iluminância ( )lux φ - fluxo luminoso em lumens ( )lm A - superfície 5. A luminância (L) é a sensação de claridade relacionada à intensidade que reflete na superfície, calculada por: IL A senθ = Onde: L - luminância em candela por metro quadrado ( )/ 2cd m I - Intensidade luminosa em candela ( )cd A - superfície 2m θ - ângulo de reflexão 231 R EF ER ÊN C IA S ABNT. NBR 5413 - Iluminância de interiores. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ABNT. NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. CREDER, H. Instalações Elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2016. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações Elétricas Prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017. MOREIRA, V. A. Iluminação Elétrica. 1. ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher Ltda., 1999. NISKIER, J. Manual de Instalações Elétricas. 5. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2008. SOUZA, R. T. de. Instalações Elétricas Prediais e Industriais. 1. ed. Brasília: NT Editora, 2017. VIANA, D. Luminotécnica: exercício de fixação. Guia da Engenharia. 2014, [S.l.]. Disponível em: https:// www.guiadaengenharia.com/luminotecnica-exercicio/. Acesso em: 23 jan. 2021. https://www.guiadaengenharia.com/luminotecnica-exercicio/ https://www.guiadaengenharia.com/luminotecnica-exercicio/ 232 M EU E SP A Ç O 9SPDA – Sistemas de Proteção para Descargas Atmosféricas Me. Audrey Cristine Esteves Caro(a) aluno(a), a incidência de raios no Brasil é alta, pois este fenô- meno é mais comum em climas tropicais. A chegada de períodos mais quentes favorece a formação de tempestades e requer atenção especial para as quedas de raios. Em áreas urbanas, esses raios ocasionam, frequentemente, a interrupção no fornecimento de energia elétrica, além de provocarem queima de aparelhos e equipamentos; acidentes com vítimas fatais e incêndios. Diante desta realidade em nosso país, as edificações devem estar protegidas destas descargas atmosféricas, com a finalidade de reduzir prejuízos e proporcionar segurança. Nesta unidade, abordaremos conceitos importantes relacionados à formação dessas descargas, aos princípios físicos associados aos sistemas de proteção e à normatização para instalação e uso de equipamentos. 234 UNICESUMAR Com certeza, você já presenciou uma descarga atmosférica atin- gindo o solo ou a edificação próxima onde você estava e, neste momento, ficou amedrontado(a), afinal, esse é um fenômeno que, pela sua intensidade e pelo seu perigo, nos causa muito medo. Entretanto, você, realmente, sabe se está protegido(a) dentro de sua casa? Sabe qual a função de um para-raios? Já se perguntou como ele funciona? Conhece as tecnologias empregadas que estão disponíveis no mercado? Caso nunca tenha parado para analisar, o Sistema de Proteção contra Descargas Elétricas, mais conhecido como SPDA, é uma das partes mais importantes da segurança em edificações, pois tudo o que for instalado em seu interior estará protegido se o SPDA for efetivo. Nesta unidade, você aprenderá acerca da formação e dos con- ceitos físicosrelacionados à formação e à queda de raios, os sistemas de proteção bem como as suas tecnologias e as normas vigentes. Você já teve medo de ligar o chuveiro e tomar banho em meio a uma tempestade? Já teve dúvidas sobre operar aparelhos ele- trônicos durante a mesma? Desligou tudo da tomada? Por que os aparelhos eletrônicos queimam nestas situações? Estes são questionamentos pertinentes em nosso cotidiano, afinal, todos entendem as consequências que um raio pode trazer. Cada questionamento apresentado, anteriormente, requer análise individual para entender que, se o chuveiro elétrico está ligado à rede alimentadora e um raio cai sobre ela, tensões eleva- das podem surgir, e o choque elétrico é bem plausível. Podemos analisar, da mesma forma, a operação de equipamentos, pois é o mesmo princípio. O desligamento dos aparelhos das tomadas nem sempre é possível, mas é uma boa medida para evitar pre- juízos, entretanto, existem alternativas de proteção eletrônica, relativamente, baratas, para que não haja a necessidade de des- ligamento. Os aparelhos eletrônicos sofrem quando a energia elétrica é reestabelecida, pois ocorre um pico de tensão que pode acarretar a queima de aparelhos. Em instalações prediais, é importante prestar atenção na lo- calização, na dimensão e nas características da edificação, para que se fazer, corretamente, o dimensionamento e a proteção de toda a estrutura. O conhecimento da normativa e das tecnologias disponíveis facilitará, no projeto de SPDA, a escolha tanto pela segurança quanto pela economia. 235 UNIDADE 9 Nesta unidade, apresentaremos opções para construir e solucionar problemas de aterramento, abordando o projeto como um conjugado do dimensionamento e escolhas do melhor método, para que se consiga obter segurança, efetividade e eficácia na proteção. Você já verificou se, em sua residência, há um para-raios? E nas residências vizinhas? Então, vamos lá! Nesta tarefa, verifique se há um sistema de aterramento em sua residência e, se não houver, se atente para as edificações vizinhas e identifique se há! Verifique, também, a proximidade e a altura dessas edificações em relação à sua. Procure entender se, com essa proximidade, você estaria protegido(a) ao estar perto de uma edificação com SPDA. Verifique, também, o tipo de SPDA exibido pela edificação. Conseguiu realizar as tarefas? Verificou se existe um sistema de aterramento ou em sua residência ou na vizinhança? Saberia dizer se você está protegido(a) e de que tipo é o para-raios? Em pequenas edificações, não há a necessidade de um sistema próprio de aterramento, uma vez que o risco é baixo, entretanto, existem edificações onde, de acordo com a norma, a sua obrigatorie- dade é evidente, tais como: locais de grande afluência de público; locais que prestam serviços públicos essenciais; áreas com alta densidade de descargas atmosféricas; estruturas isoladas ou com altura superior a 25 m e estruturas de valor histórico ou cultural (ABNT, 2015). Embora o para-raios tenha uma área de ação, não existe garantia de que o sistema da vizinhança protege- rá a sua edificação, logo, o melhor é ter, em sua residência, o seu próprio sistema de aterramento. Uma análise de riscos do local pode ser feita por você, futuro(a) engenheiro(a), para a determinação da necessidade e do tipo de tecnologia a escolher. No decorrer desta unidade, você será capaz de estabelecer os critérios de dimensionamento e escolha do tipo de aterramento para cada edificação, esco- lher materiais e solucionar problemas de aterramento individuais, lembrando que tudo deve ser feito dentro das nor- mas e especificações, com materiais de qualidade, afinal, aqui, se encontra um projeto que protege toda a estrutura e as instalações em seu interior. Figura 1 - Para-raios construído em uma residência isolada Descrição da Imagem: A figura exibe uma residência em área rural, com um para-raios de haste na parte superior, conduzindo um raio até o solo. 236 UNICESUMAR A formação de tempestade ocorre pela própria constituição das nuvens, as quais possuem inúmeras partículas de água, que, ao sofrerem interferências atmosféricas, colidem, gerando eletrici- dade. Em geral, as cargas negativas se instalam na parte inferior, e as positivas, na parte superior dessas nuvens. Esta configuração provoca um processo de indução das cargas negativas em relação ao solo, o que exibe carga positiva, logo, a configuração solo-nu- vem se assemelha a um capacitor. A elevação da tensão termina por ocasionar uma descarga elétrica preliminar que ioniza o ar e estabelece um caminho de acesso (NISKIER, 2008). Vamos pensar em termos de campo elétrico! Este campo di- minui com a altitude, enquanto a condutividade aumenta. Nas proximidades do solo, esse campo apresenta muitas variações, ocasionadas pelas condições meteorológicas associadas à larga movimentação de cargas. Logo, em algum momento, uma ligação entre solo e nuvem é feita pela diferença de potencial. Segundo a ELAT, grupo de estudo de eletricidade atmosférica pertencente ao INPE – Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais (ELAT, [2021], on-line), a movimentação rápida de elétrons pro- voca a formação de relâmpagos, que são os clarões vistos no ar. O aquecimento desse ar, de forma abrupta, causa expansão, resul- tando no trovão (que é a onda sonora). No momento quando o relâmpago rompe a rigidez dielétrica do ar e chega ao solo, ele é chamado de raio. No Brasil, são registrados cerca de 79 milhões de raios por ano (CAZARRÉ, 2017, on-line). Então, antes de falarmos sobre sistemas de proteção contra esses raios, entenderemos alguns conceitos físicos que propor- cionaram o desenvolvimento deste tipo de tecnologia. Algumas observações acerca dos fenômenos elétricos natu- rais já haviam sido feitas, porém o estudo experimental sobre os fenômenos físicos associados aos raios iniciou em meados de 1700, com Benjamin Franklin, em suas pesquisas sobre estática. Ele demonstrou o poder elétrico dos raios e que hastes de ferro conectadas à terra serviam de condutores para estas descargas. Logo as primeiras proteções estavam sendo criados, os primeiros para-raios (LIMA FILHO, 2011). Outro conceito muito importante foi o originário das expe- riências de Michel Faraday (1930), quando construiu uma gaiola 237 UNIDADE 9 metálica (Gaiola de Faraday) para demonstrar que condutores elétricos, quando parte de uma estrutura fechada, eletrizam-se, apenas, em sua superfície externa. A gaiola é composta por uma tela de metal e uma base isolada, dessa forma, exibe o efeito cha- mado de blindagem eletrostática, que é o fenômeno físico que torna o campo elétrico nulo no interior de condutores. Esse efeito de blindagem é, amplamente, usado na proteção de equipamentos e aparelhos eletroeletrônicos, além das estruturas metálicas usadas na composição de automóveis, aviões e prédios. A Gaiola de Faraday é usada como uma barreira de proteção para campos elétricos e magnéticos, evitando possíveis interferências no funcionamento de alguns equipamentos. Figura 2 - Experiência com Bobina de Tesla e Gaiola de Faraday Descrição da Imagem: A figura exibe uma Bobina de Tesla, que é um transformador que produz altas tensões de elevadas frequências. Essa bobina fecha um circuito com a chamada Gaiola de Faraday, a qual é um dispositivo metálico que isola o ambiente interno. 238 UNICESUMAR Exemplo prático: demonstração fácil do funcionamento da Gaiola de Faraday – Pegue dois celulares e embale um deles em papel alumínio intacto e tente efetuar uma ligação para o celular embalado. Se o papel estiver, realmente, intacto, esse celular não terá sinal e, consequentemente, não tocará. Ao retirar o papel alumínio, o aparelho buscará sinal e funcionará perfeitamente. O forno de micro-ondas também pode ser testado da mesma forma. A aplicação do conceito da Gaiola de Faraday deu origem a dispositivos de proteção chamados de para-raios. Estes são compostos por hastese cabos metálicos que se conectam à terra. Estas estruturas são colocadas em edificações, estabelecendo a trajetória de acesso das cargas das nuvens até o solo. Os seus formato e material aumentam a probabilidade de atuarem como ponto de captação e desvio desses raios. O formato pontiagudo de um para-raios gera o chamado poder das pontas. Como a superfície da ponta é pequena e o para-raios está carregado, o campo elétrico, na ponta, é mais forte, facilitando o processo de indução da carga da nuvem até o para-raios. Para que este dispositivo seja efetivo, as suas mon- tagem e localização são de suma importância (LIMA FILHO, 2011). Os para-raios são compostos, basicamente, por três partes: ✓ Terminais aéreos: instalados na parte mais alta, cuja fun- ção é facilitar a indução e a descida dessa descarga por essa estrutura. São compostos por hastes de metal, cobre, alumínio ou aço. ✓ Condutores de descida: ligam os terminais aéreos aos de aterramento, geralmente, são um fio ou cabo de cobre e, instalados, normalmente, nos cantos das edificações. Devem fornecer a menor e mais reta trajetória possível até o solo. ✓ Terminais de aterramento: têm a finalidade de dissipação da energia elétrica no solo, geralmente, uma placa de cobre enterrada no mesmo. 239 UNIDADE 9 São três os tipos de sistemas de proteção contra descargas at- mosféricas: Para-raios tipo Franklin: este tipo de para-raios é o mais usado por ter eficácia de cerca de 90%. É composto por uma haste de metal, onde se encontram os captadores pontiagudos, e um cabo que desce até o solo e se conecta ao sistema de aterramento. Figura 3 - Modelo de para-raios tipo Franklin Descrição da Imagem: Ao centro, um para-raios tipo Franklin, com hastes metálicas, uma ponta central e três pontas inclinadas, instaladas no ponto mais alto do telhado. 240 UNICESUMAR Gaiola de Faraday: o para-raios de Melsens, como também é conhecido, adota o princípio da Gaiola de Faraday, cuja edificação é subdivida em setores, e as hastes de 50 cm são colocadas com cerca de 8 m de distância entre si. Nessas hastes, é feita uma malha de fios, de forma a configurar uma armadura metálica à edificação, e um cabo de descida faz a conexão dessa malha com as hastes de aterramento no solo (NISKIER, 2008). Possui alto custo e, por isso, é usado em edificações de grande porte ou complexidade (LIMA FILHO, 2011). Figura 4 - Sistema de proteção tipo Gaiola de Faraday Para-raios radioativo: neste para-raios, os captadores têm o formato de discos e usam um material radioativo em sua fabricação. Entretanto este modelo foi proibido por razões óbvias de segurança, pois havia a interação de pessoas com o material desde a sua confecção e o seu transporte até a instalação. O dimensionamento de um SPDA está relacionado ao nível de proteção requerido pela edificação. Pela norma, segundo Niskier (2008), temos a seguinte classificação: Nivel I – A falha leva a danos em estruturas adjacentes. Nível II – A falha acarreta perdas de bens de valor elevado ou pânico entre as pessoas. Nível III – Construções de uso comum. Nível IV – Construções com baixa rotatividade de pessoas e sem armazenamento de carga perigosa. Descrição da Imagem: A figura apresenta uma das hastes e as suas ligações metálicas do modelo de Gaiola de Faraday. 241 UNIDADE 9 Três métodos são usados no cálculo de SPDA, são eles: • Método de Franklin. • Método de Faraday. • Método eletrogeométrico. O primeiro é o Método de Franklin, que trata a construção como um sólido envolto por um cone de proteção. Este tem ângulo θ em relação à haste geratriz vertical, além de utilizar um ou mais mastros (LIMA FILHO, 2011). A B CO h 1 � LEGENDA A - TOPO DO CAPTOR B - SOLO OC - RAIO DA BASE DO CONE DE PROTEÇÃO h1 - ALTURA DE INSTALAÇÃO DO CAPTOR (= ALTURA DA EDICAÇÃO + ALTURA DO MASTRO) � - ÂNGULO DE PROTEÇÃO CONFORME Figura 5 - Raio de ação do para-raios de Franklin / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: A figura representa, esquematicamente, um cone imaginá- rio, no qual, em seu eixo central, há uma haste (h1) conectada ao solo (ponto O), e, no topo (ponto A), encontra-se o captor. A partir do ponto A, há a projeção de uma área de influência por meio do ângulo (alfa) até o solo, e, no círculo representado ao nível do solo (base do cone), é considerada a área de proteção possível em eventuais descargas elétricas atmosféricas. 242 UNICESUMAR O raio de proteção é determinado pela equação: pR H tgθ= ⋅ e o dimensionamento é feito a partir da altura da edificação e do nível de proteção requerido (NISKIER, 2008). Nível de proteção Altura da construção (m) Até 20 De 20 a 30 De 30 a 45 De 45 a 60 I 25° X X X II 35° 25° III 45° 35° 25° IV 45° 45° 35° 25° Obs.: X – não são permitidos por esse método. Tabela 1 - Posicionamento de captores conforme o nível de pro- teção / Fonte: adaptada de ABNT (2015). O número de condutores de descida é determinado em função do perímetro e da distância máxima entre os condutores (distância essa exibida na tabela). PN D = Nível de proteção Espaçamento médio (m) I 10 II 15 III 20 IV 30 Tabela 2 - Espaçamento médio dos condutores de descida confor- me o nível de proteção / Fonte: Niskier (2008, p. 338). No Método de Faraday, a edificação está envolvida por uma rede de malhas de condutores sem isolamento, e o nível de proteção é dependente da distância entre os cabos da malha. Esse método é indicado para locais onde não é aceitável o uso de hastes grandes na parte superior do recinto (NISKIER, 2008). Quero conversar contigo sobre assuntos do nosso interesse profissional e, inclusive, de pes- quisa. Está preparado(a) para mais um podcast? Acompanhe- -me, então. https://apigame.unicesumar.edu.br/qrcode/6440 243 UNIDADE 9 SISTEMA DE PROTEÇÃO TIPO GAIOLA DE FARADAY 1 Captor tipo temrinal aéreo 2 Cabo de cobre nu 3 Suporte isoladores 4 Tubo de proteção 5 Malha de aterramento 6 Conector de medição 3 1 2 4 5 6 Figura 6 - Gaiola de Faraday / Fonte: a autora. Esse dimensionamento é feito a partir das dimensões máximas dos vãos entre as malhas. A norma apresenta os valores a serem considerados. Nível de proteção Largura máxima da malha Comprimento da malha Exemplo de comprimento de malha I 5 Uma a duas vezes a largura máxima da malha ≥5,0 e ≥10,0 II 10 ≥10,0 e ≥20,0 III 10 ≥10,0 e ≥20,0 IV 20 ≥20,0 e ≥40,0 Tabela 3 - Largura do módulo da malha para o método da Gaiola de Faraday Fonte: adaptada de Niskier (2008). Pode-se, então, determinar o número de condutores por malha usando a equação: onde: Descrição da Imagem: Na imagem, é apresentado o sistema de proteção tipo Gaiola de Faraday, indicando os pontos de captor tipo terminal aéreo, cabo de cobre nu, suporte de isoladores, tubo de proteção, malha de aterramento e conector de medição. Ncm = +1 D1 D2 Ncm é o número de condutores por malha. D1 – Dimensão do comprimento ou largura da área plana. D2 – Distância entre os condutores. 244 UNICESUMAR O Método Eletrogeométrico é uma projeção de uma esfera imaginá- ria rolando em todos as direções da edificação e com raio determi- nado pela norma, com o objetivo de que os captadores lançados não toquem a estrutura, pois, onde houver toque, a descarga atmosférica também tocará e, consequentemente, este local deve estar protegido, então, é nesse ponto que o raio é dissipado. Trata-se de um método muito complexo, eficaz e de ampla utilização. O nível de proteção está ligado ao raio e ao valor de crista da corrente. Nível de proteção Distância (m) Valor de crista I (kA) I 20 3 II 30 5 III 45 10 IV 60 15 Tabela 4 - Nível de proteção para SPDA eletrogeométrico Fonte: ABNT (2015). A forma mais comum de aplicação do modelo eletrogeométrico é o Método da Esfera Rolante. Região desprotegida Raio de esfera rolante R R R R Figura 7 - Esfera rolante / Fonte: ABNT (2015). Descrição da Imagem: A figura representa, esquematicamente,áreas de uma edificação que ficam fora da área de proteção, con- forme requisitos estabelecidos pela norma ABNT (2015), com a forma mais comum de aplicação do modelo eletrogeométrico, a qual é o Método da Esfera Rolante. 245 UNIDADE 9 Falamos em aterramento como parte do SPDA, como a sua função específica fosse, apenas, proteger contra as descargas atmosféricas, porém esse sistema é muito mais amplo. Quando um choque elétrico é recebido pelo toque em estruturas de equi- pamentos metálicos, significa que alguma corrente está passando por ele (GEBRAN; RIZZATO, 2017). Por aterramento, entende-se qualquer ligação intencional que ligue, por meio de um condutor elétrico, uma estrutura metálica à terra. Logo, pode-se definir, como sistema de aterramento, um conjunto de condutores que possam servir de caminho para as cargas até a sua dissipação na terra (LIMA FILHO, 2011; GE- BRAN; RIZZATO, 2017). Existem esquemas de aterramento descritos na NBR 5410 (ABNT, 2004) que podem ser classificados de acordo com os seus tipos de ligações. O Quadro 1 apresenta um resumo desses esquemas com as suas principais características de ligações. Tipos de esquemas Características dos condutores Esquema TN TN - S Neutro e proteção são distintos. TN - C - S Neutro e proteção são combinados em um único fio, numa parte. TN - C Neutro e proteção são combinados em um único fio, na totalidade. Esquema TT Possui um ponto de alimentação, diretamente, aterrado, e as cargas ligadas a elementos distintos de aterramento. Esquema IT Todas as partes vivas são isoladas da terra. Quadro 1 - Classificação dos esquemas de aterramento segundo a NBR 5410 / Fonte: adaptado de ABNT (2004). Na atividade proposta no início da unidade, você tentou iden- tificar um sistema de proteção em sua residência ou em sua vizinhança. Vamos, agora, entender como este projeto funciona? Vamos lá! Veremos, a seguir, um modelo de um projeto de SPDA para uma edificação. Escolhendo, apenas, um recorte da planta do subsolo do pré- dio, veremos uma haste Copperweld 0,5/8” x 3,00 m com cabo nu, constituindo o sistema de solo de aterramento. 246 UNICESUMAR #35NU #35NU H Figura 8 - Recorte da planta do subsolo de aterramento de uma edificação / Fonte: a autora. Em seguida, temos um recorte com os detalhes da haste de aterramento, descrevendo as suas partes. Essa haste será cravada no solo. DETALHE DA HASTE DE ATERRAMENTO SOLDA EXOTÉRMICA CABO DE COBRE NU #50mm2 PERTENCENTE A MALHA DE ATERRAMENTO CABO DE COBRE NU SOLDA EXOTÉRMICA HASTE TIPO “COPPERWELD” 5/8” x 3,00m ALTA CAMADA) Figura 9 - Detalhamento de uma haste de aterramento / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: Vemos um recorte parcial da planta baixa do subsolo, com o posicionamento central de uma haste de aterramento conectada aos cabos. Descrição da Imagem: Vemos os detalhes de uma haste tipo Copperweld, soldada, exotermicamente, ao cabo de cobre nu de 50 mm2. 247 UNIDADE 9 O aterramento feito nas próprias fundações é uma das técnicas recomendadas pela norma. A Figura 10 mostra, em detalhes, como este sistema é fixado ao bloco. ESTRIBO PILAR CABO DE AÇO 05/16’’ NT BLOCO CABO DE COBRE NÚ 3 CLIPS GALVANIZADO 03/8’’ ESTACA FRANKI FERRAGEM Figura 10 - Detalhamento do sistema de fixação para o SPDA / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: Vemos os detalhes da fixação de um SPDA a partir da ferragem, em meio ao bloco de concreto, onde os cabos estão conectados. 248 UNICESUMAR No projeto em questão, as ferragens do elevador foram aterradas à malha de aterramento, protegendo a estrutura metálica. PILAR METÁLICO SOLDA EXOTÉRMICA SOLDA EXOTÉRMICA CABO DE COBRE NÚ #35 mm 2 HASTE 5/8’’ x 3,00m (ALTA CAMADA) ATERRAMENTO FERRAGENS DO ELEVADOR A MALHA DE ATERRAMENTO Figura 11 - Detalhamento do sistema de aterramento das ferragens do elevador à malha de aterra- mento / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: Vemos os detalhes de como as ferragens do elevador foram fixadas, por meio dos cabos, à haste de aterramento. 249 UNIDADE 9 A Figura 12 representa o recorte da cobertura da estrutura, demonstrando todo o modelo realizado para SPDA, bem como o cabeamento usado e por onde é fixado. 3 CLIPS GALVANIZADOS AT #35NU CABO DE AÇO 05/16’’ EMBUTIDO NA VIGA CONECTADOS NAS FERRAGENS RECREAÇÃO EXTERNA – SOLARIUM 3 CLIPS GALVANIZADOS #35NU 3 CLIPS GALVANIZADOS #35NU AT #35NU #35NU AT 3 CLIPS GALVANIZADOS #35NU CABO DE AÇO 05/16’’ EMBUTIDO NA VIGA CONECTADOS NAS FERRAGENS CABO DE AÇO 05/16’’ EMBUTIDO NA VIGA CONECTADOS NAS FERRAGENS #35NU T T T T T T Figura 12 - Detalhamento do sistema de aterramento da cobertura / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: Distribuição esquemática de representação em projeto, considerando a planta de cobertura de uma edificação. 250 UNICESUMAR A Figura 13 mostra o detalhamento do terminal aéreo com o conector e os seus componentes fixados na estrutura do teto da edificação. 60 cm CONECTOR COM FURO VERTICAL ARRUELA LISA O 1/4’’ BUCHA DE NYLON Nº 6 TERMINAL ÁEREO O 3/8’’ x 300mm CABO DE COBRE NU #35mm 2 PARAFUSO FENDA O 4,8X32mm PRESILHA COM FURO O 5mm Figura 13 - Detalhamento do terminal aéreo fixado à cobertura do edifício / Fonte: a autora. Descrição da Imagem: A figura demonstra como deve ser fixado o terminal aéreo (haste), por meio de chumbamento, e como dever ser conectado à malha de condutores de cobre que percorre todo o edifício até o aterramento por completo. 251 UNIDADE 9 CABO DE COBRE NU #35 mm 2 MÁXIMO DE 1 METRO DETALHE DA FIXAÇÃO DO CABO NA ALVENARIA PRESILHA PARA CABO DE COBRE #35mm 2 BUCHA DE NYLON Nº6 PARAFUSO FENDA 4,2 x 32mm Figura 14 - Detalhamento da fixação do cabo na alvenaria com as suas especificações Fonte: a autora. O planejamento, o dimensionamento, a escolha de materiais e a execução de um projeto de SPDA definem o nível de proteção a ser alcançado. A norma é bem clara quanto aos vários aspectos e prevê considerável eficácia se todos os processos forem respeitados. Quando se fala em proteção, os critérios escolhidos devem estar muito bem detalhados no projeto e, para um bom sistema de aterramento, é necessário que a execução desse projeto seja, devidamente, supervisionada. Descrição da Imagem: A figura demonstra como o cabo dever ser fixado à estrutura do edifício, por meio de presilhas, respeitando o espaçamento máximo de 1 m entre elas. 252 UNICESUMAR Como todo projeto, existem inspeções a serem feitas nas estruturas, desde o momento da instalação para verificação dos padrões exigidos pela norma até as vistorias habituais a cada seis meses. Esses procedimentos são requisitados por seguradoras residenciais, bombeiros, prefeitura etc. Logo, deve ser elaborado um plano de manutenção para o SPDA, por meio de equipe especializada, cujo engenheiro emitirá um laudo de vistoria do sistema. A revisão, geralmente, consta de uma análise de resistência do sistema de aterramento e das condi- ções em que se encontram as partes componentes desse sistema. A medição ôhmica que caracteriza a resistência do metal também é efetuada. Em conjunto com essa manutenção do para-raios, também devem ser feitas verificações em outras estruturas adjacentes, como: ✓ Atenção em elementos de aterramento de antenas de TV e caixas d’água, pois estão localizadas no alto das edificações e possuem materiais condutores. ✓ Revisões dos constituintes do SPDA, pois estes podem estar oxidados e necessitando de repo- sição de peças. ✓ A lâmpada de pico que indica a altura da edificação não pode estar queimada. ✓ Limpeza e revisão dos cabos e captadores bem como conferência da fixação e integridade dos mesmos. A eficácia do SPDA está ligada tanto à instalação correta quanto ao plano de manutenção preventiva, pois se essa manutenção não for feita, efetivamente, a estrutura ficará exposta. Esse plano também deve ser feito, previamente, aos períodos de tempestades, quando a incidência de descargas émais comum. Uma ferramenta usada para a verificação dos projetos de SPDA é o QI Builder. O acesso a este programa é pago e consta de uma ferramenta para todo o cálculo do projeto. Ao acessar a área de projeto SPDA, o software pedirá que algumas informações sobre a edificação sejam inseridas, e ele realizará o dimensionamento pelos três métodos. As funções dos chamados SPDA nem sempre são bem compreendidas. Afinal, para que eles servem? Vamos deixar claro que um sistema de proteção não impede a ocorrência de raios, ele, apenas, auxilia na captação e no desvio dos mesmos. Esse sistema também não atrai os raios e, sim, aumenta a probabilidade de que caiam sobre ele, pois está instalado em local elevado. Se, corretamente, instalado, o sistema reduze os danos e protege as instalações, pois oferece um caminho predeterminado, com segurança e baixa resistência, até o solo. Um para-raios mal instalado oferece mais perigo do que a sua não existência! (LIMA FILHO, 2011). Então, um para-raios exerce duas funções, segundo Lima Filho (2011): » Preventiva: no sentido de um escoamento permanente pelo poder das pontas, neutralizando a diferença de potencial entre nuvem-solo. » Protetora: oferece um caminho preferencial às descargas por estar em local elevado, reduzindo os perigos e danos em estruturas. 253 M A P A M EN TA L E aí, entendeu o que estudamos? Se guie pelo mapa mental que comecei a construir para você e, a partir disso, dê continuidade nele. Vamos lá? SP D A Pr in cí pi os A te rr am en to M at er ia is D im en si on am en to Ti po s Descrição da Imagem: A figura apresenta um organograma com os principais tópicos abordados nesta unidade sobre o tema SPDA. 254 A G O R A É C O M V O C Ê 1. Uma edificação com as medidas da figura, a seguir, tem o seu sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com a especificação da norma técnica, com uma haste de 5 m do topo do prédio. Esse para-raios possui um ângulo de proteção de acordo com a geração do cone imáginário. Pela norma, qual seria esse valor, expresso em metros? Captor 45º 10 m 25 m Fonte: a autora. a) 5. b) 10. c) 25. d) 30. e) 35. 2. Existem, basicamente, três métodos para a confecção de um sistema de proteção, cada um deles apresentando a sua melhor aplicação ao estilo da edificação. O método SPDA que simula uma projeção de esferas que circulam sem tocar o solo é: a) Método Eletrogeométrico. b) Método de Franklin. c) Método de Faraday. d) Método das Malhas. e) Método das Cavidades Zonais. 255 A G O R A É C O M V O C Ê 3. Todo SPDA é composto por três partes, ou seja, terminais aéreos (captores), condutores de descida e terminais de aterramento. Sobre os captores, podemos afirmar que são utilizados: a) Chaves e disjuntores. b) Fusíveis e antenas. c) Relés e condutores em malhas. d) Cabos esticados e hastes. e) Contatores e elementos naturais. 4. A NBR 5419 (2015) prevê o uso de alguns elementos da própria edificação no sistema de SPDA. Logo, o uso de telhas metálicas pode ser aplicado desde que siga as recomendações. Uma delas é que seja perfurada na incidência direta de um raio. Com base nesta afirmação, a espessura mínima da telha terá: a) 0,1. b) 0,2. c) 0,3. d) 0,4. e) 0,5. 5. Um sistema externo de SPDA não isolado do volume a ser protegido prevê que os captores sejam instalados acima do volume e, também, sem qualquer contato com a estrutura do volume a ser protegido. De acordo com a norma, assinale a alternativa correta: a) Os terminais aéreos e os captores de descida são compostos de subsistemas que permitem contato com a estrutura protegida, durante o trajeto de descida da corrente elétrica de des- carga. b) Os terminais aéreos e de descida passam por um isolador roldana que está fixado à estrutura da edificação por uma haste isolada, garantindo que a corrente elétrica de descarga não entre em contato com a estrutura, pois, dessa forma, a proteção do volume fica intacta. c) Os captores e condutores são instalados em distâncias mínimas para que possam atuar na redução do perigo de centelhamento. d) Não há especificação para a instalação dessas estruturas. e) Os subsistemas de captores e de descida são direcionados apenas a edificações residenciais e térreas. 256 C O N FI R A S U A S R ES P O ST A S 1. D. O raio de proteção é dado pela soma das alturas (prédio + captor) multiplicada pela tangente do ângulo de inclinação. Logo, Rp = (25 + 2)*1 = 30 m. 2. A. O método eletrogeométrico descreve essas esferas rolantes por meio de uma projeção imaginária pela colocação de hastes com distâncias previstas pela norma. 3. D. Na área do terminal aéreo, são usadas hastes combinadas a cabos esticados, para que estabeleça um sistema de captação. 4. E. O mínimo previsto, na norma, é que seja de 0,5 mm. 5. B. O isolamento pela roldana evita que a corrente de descarga percorra a estrutura, garantindo, assim, a proteção da edificação. 257 R EF ER ÊN C IA S ABNT. NBR 5410:2004 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ABNT. NBR 5419-1:2015 – Proteção contra Descargas Atmosféricas – Parte 1: Princípios Gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. CAZARRÉ, M. Brasil registra média de 78 milhões de raios por ano, diz Inpe. Agência Brasil, 28 set. 2017. Disponível em: https://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2017-09/brasil-registra-media-de-78-mi- lhoes-de-raios-por-ano-diz-inpe. Acesso em: 10 fev. 2021. ELAT. Definição relâmpagos. INPE, [2021]. Disponível em: http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/ relamp/relampagos/definicao.php. Acesso em: 11 fev. 2021. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações Elétricas Prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017. LIMA FILHO, D. L. Projetos de Instalações Elétricas. 12. ed. São Paulo: Érica, 2011. NISKIER, J. Manual de Instalações Elétricas. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. 258 M EU E SP A Ç O 259 M EU E SP A Ç O 260 M EU E SP A Ç O 261 M EU E SP A Ç O 262 M EU E SP A Ç O 263 M EU E SP A Ç O 264 M EU E SP A Ç O _heading=h.1fob9te Abastecimento de água fria Instalações de água fria Instalações de Água Quente e de Combate a Incêndios Coleta do Esgoto Sanitário Coleta de Água Pluvial A Energia Elétrica e a sua Alimentação Instalações elétricas prediais Sistemas de Iluminação SPDA – Sistemas de Proteção para Descargas Atmosféricas _heading=h.30j0zll _GoBack _heading=h.30j0zll _heading=h.gjdgxs _heading=h.30j0zll _GoBack _GoBack _Hlk63685680 _GoBack _GoBack MTBlankEqn _GoBack Botão 8: Botão 9: Button 6: Botão 7: Botão 6: