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INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS PROF. LUÃ MARIANI SOARES PROFA. LUZIA MARA MENDES FERRER AMORIM Presidente da Mantenedora Ricardo Benedito Oliveira Reitor: Dr. Roberto Cezar de Oliveira Pró-Reitoria Acadêmica Gisele Colombari Gomes Diretora de Ensino Prof.a Dra. Gisele Caroline Novakowski PRODUÇÃO DE MATERIAIS Diagramação: Alan Michel Bariani Edson Dias Vieira Thiago Bruno Peraro Revisão Textual: Camila Cristiane Moreschi Danielly de Oliveira Nascimento Fernando Sachetti Bomfim Luana Luciano de Oliveira Patrícia Garcia Costa Produção Audiovisual: Adriano Vieira Marques Márcio Alexandre Júnior Lara Osmar da Conceição Calisto Gestão de Produção: Cristiane Alves© Direitos reservados à UNINGÁ - Reprodução Proibida. - Rodovia PR 317 (Av. Morangueira), n° 6114 33WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 01 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................5 1 DEFINIÇÕES DE PROJETO ........................................................................................................................................6 1.1 CONCEITOS BÁSICOS .............................................................................................................................................6 1.2 NORMATIZAÇÃO APLICADA ..................................................................................................................................6 2 SISTEMAS DE SUPRIMENTO E DISPOSIÇÃO DE ÁGUA ........................................................................................ 7 2.1 FONTE DE ABASTECIMENTO ................................................................................................................................ 7 2.2 TIPOS DE SISTEMAS DE SUPRIMENTO E DISPOSIÇÃO DE ÁGUA ...................................................................8 2.2.1 SISTEMA PARTICULAR .......................................................................................................................................9 2.2.2 SISTEMA MISTO ................................................................................................................................................ 10 2.2.3 SISTEMA PÚBLICO ............................................................................................................................................ 11 3 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ................................................................................................................ 11 ABASTECIMENTO PREDIAL ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS 44WWW.UNINGA.BR EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.1 SISTEMA DE ABASTECIMENTO DIRETO............................................................................................................. 12 3.2 SISTEMA DE ABASTECIMENTO INDIRETO ........................................................................................................ 12 3.2.1 SEM BOMBEAMENTO ........................................................................................................................................ 13 3.2.2 COM BOMBEAMENTO ...................................................................................................................................... 13 4 COMPONENTES DO SISTEMA ................................................................................................................................ 14 4.1 SUBSISTEMA DE ALIMENTAÇÃO PREDIAL ........................................................................................................ 15 4.1.1 DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DIÁRIO .......................................................................................................... 16 4.1.2 DIMENSIONAMENTO DO ALIMENTADOR OU RAMAL PREDIAL ................................................................... 17 4.1.3 DIMENSIONAMENTO DO HIDRÔMETRO ......................................................................................................... 18 4.2 SUBSISTEMA DE RESERVAÇÃO DE ÁGUA ......................................................................................................... 19 4.2.1 DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO ..................................................................................................... 21 4.2.2 DIMENSIONAMENTO DO EXTRAVASOR E LIMPEZA ..................................................................................... 21 4.3 CONJUNTO ELEVATÓRIO......................................................................................................................................24 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...........................................................................................................................................27 5WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Prezado aluno, seja bem-vindo ao módulo de Instalações Hidráulicas Prediais, cujo objetivo consiste na preparação do aluno para entender o funcionamento das instalações hidráulicas e desenvolver um projeto eficiente. Toda edificação, por mais simples que seja, deve possuir um sistema de abastecimento de água que atenda aos critérios mínimos de higiene necessários para a saúde do usuário. Nessa primeira etapa, será estudado o fornecimento da água às edificações, retratando o consumo de água da rede de abastecimento segundo às necessidades e finalidades da edificação. Iremos conhecer alguns conceitos como o Sistema de Abastecimento Direto e o Sistema de Abastecimento Indireto, além de explorar as atividades de um hidrômetro, de uma cisterna e de outros elementos que compõem esses sistemas. É fundamental que o aluno aproveite cada momento da disciplina e concentre-se no conteúdo que lhe é transmitido. Separe o tempo da melhor maneira para estudar e lembre-se que a apostila contém indicações de leituras externas e exercícios de fixação para que você possa elevar o seu conhecimento e testá-lo ou colocar em prática. 6WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 DEFINIÇÕES DE PROJETO 1.1 Conceitos Básicos O artigo 3º da Lei Federal 11.445/07 define o saneamento básico urbano em um sistema de serviços, instalações operacionais e infraestruturas, subdividido em recolhimento de resíduos, drenagem de águas pluviais, esgoto sanitário e abastecimento de água potável. Importante destacar que o termo água fria, comumente utilizado na área, pode ser entendido como “[...] a água tal como se encontra para uso na alimentação e na higiene das pessoas e fornecida pela rede de abastecimento local” (MACINTYRE, 1990, p.1). As instalações prediais de água fria são o conjunto de tubulações, conexões, peças, aparelhos sanitários e acessórios existentes a partir do ramal predial, que permitem levar a água da rede pública até os pontos de consumo ou utilização dentro da edificação. As instalações prediais de água fria se constituem em subsistema do sistema de abastecimento de água. É considerada como a “extremidade” última do sistema público de abastecimento em que concretamente se estabelece o elo de ligação com o usuário final. Em outras palavras, o abastecimento de água potável se trata do caminho que a água percorre entre a rede de abastecimento ou fonte de água até o ponto de consumo, sendo esse caminho geralmente composto por hidrômetro, reservatórios, tubulações ou ramais, até completar a sua devida finalidade. 1.2 Normatização Aplicada A normatização adequada aos projetos hidrossanitários nas edificações estabelece critérios e condições relacionados à higiene, conforto, economia e, principalmente, à segurança das instalações. Seu conjunto de orientações pode variar dependendo do local de aplicação do conhecimento, já que leva em consideração diversos fatores presentes no espaço e tempo pretendidos, como condições climáticas, topografia etc. A NBR 5626/20, da ABNT, deliberaassim como nos aquecedores, é de 40,0 mca, ou seja, 400 kPa. A tabela a seguir apresenta, para os diâmetros comerciais, os valores máximos para a velocidade encontrada, a partir da seguinte expressão: Nesta expressão V é a velocidade em m/s e D é o diâmetro da tubulação em metros. Tabela 2 – Diâmetros comerciais e velocidades máximas para o sistema de água quente. Fonte: Adaptado de Borges (1992). A velocidade da água nas tubulações não deve ser superior a 3 m/s. Nos locais onde o nível de ruído possa perturbar o repouso ou o desenvolvimento das atividades normais, a velocidade da água deve ser limitada a valores compatíveis com o isolamento acústico. 52WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Imagine um banheiro masculino de um hipotético estádio de futebol. Sabendo que no banheiro há quatro colunas ou prumadas de distribuição de água, dispostas e exemplificadas adiante, qual é a melhor forma de dimensionar a tubulação: método do máximo provável ou método do máximo possível? I. AF 01: prumada de água fria para alimentar 3 mictórios com válvula de descarga. II. AF 02: prumada de água fria para alimentar 3 bacias sanitárias, com válvula de descarga. III. AF 03: prumada de água fria para alimentar 6 lavatórios. IV. AF 04: prumada de água fria para alimentar os misturadores dos 6 chuveiros. Por se tratar de um local onde geralmente as pessoas utilizam os aparelhos sanitários simultaneamente, o Método do Máximo Possível estabelecido pela NBR 5626 de 1998 é o mais adequado para o dimensionamento da tubulação. A seguir, por meio de um traçado esquemático da distribuição de tubulações no banheiro exemplificado, vamos calcular qual seria o diâmetro dos trechos dos sub-ramais e ramais de cada uma das colunas. Tabela 3 - Método do máximo possível para AF 01 TRECHOS Trecho 01 AB BC Ø MIN 32 mm 32mm 32 mm Equivalência em Ø 15mm 10,9 10,9 10,9 Soma da equivalência 10,9 21,8 32,7 Ø do trecho 32 mm 50 mm 50 mm Fonte: NBR 5626 de 1998. O diâmetro mínimo para o mictório é de 32 mm e sua equivalência em diâmetros de 15 mm é de 10,9. A partir do ponto A, o ramal abastece dois mictórios, sendo assim, considera-se o somatório da equivalência de 21,8 e chega-se ao valor do diâmetro de 50 mm. Para os três mictórios, então, a equivalência somada é de 32,7 e o diâmetro de 50 mm ainda suporta essa configuração. 53WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Tabela 4 - Método do máximo possível para AF 02 TRECHOS Trecho 01 AB BC Ø MIN 50 mm 50mm 350mm Equivalência em Ø 15mm 37,8 37,8 37,8 Soma da equivalência 37,8 75,6 113,40 Ø do trecho 50 mm 75 mm 100 mm Fonte: NBR 5626 de 1998. O diâmetro mínimo para a bacia sanitária é de 50 mm e sua equivalência em diâmetros de 15 mm é de 37,8. A partir do ponto A, o ramal abastece duas bacias sanitárias, sendo assim, considera-se o somatório da equivalência de 75,6 e chega- se ao valor do diâmetro de 75 mm. No entando, para as três bacias sanitárias, a equivalência somada é de 113,4 e o diâmetro da tubulação deverá ser de pelo menos 100 mm. Tabela 5 - Método do máximo possível para AF 03 TRECHOS Trecho 01 AB BC CD DE EF Ø MIN 20 mm 20 mm 20 mm 20 mm 20mm 20mm Equivalência em Ø 15mm 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 Soma da equivalência 2,90 5,80 8,70 11,60 14,50 17,40 Ø do trecho 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm 50 mm Fonte: NBR 5626 de 1998. O diâmetro mínimo para o lavatório é de 20 mm e sua equivalência em diâmetros de 15 mm é de 2,9. A partir do ponto A, o ramal abastece dois lavatórios, sendo assim, considera-se o somatório da equivalência de 5,80 e chega-se ao valor do diâmetro de 25 mm. O processo é repetido em cada um dos trechos até a tubulação final do ramal que abastece os seis lavatórios, com o diâmetro calculado de 50 mm e um somatório de 17,40 para as equivalências. 54WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Tabela 6 - Método do máximo possivel para AF 04 TRECHOS Trecho 01 AB BC CD DE EF FG Ø MIN 25 mm 20 mm 20 mm 20 mm 20mm 20mm 20mm Equivalência em Ø 15mm 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 2,90 Soma da equivalência 2,90 5,80 8,70 11,60 14,50 17,40 20,30 Ø do trecho 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mm 50 mm 50 mm Fonte: NBR 5626 de 1998. O diâmetro mínimo para o chuveiro também é de 20 mm e sua equivalência em diâmetros de 15 mm é de 2,9. A partir do ponto A, o ramal abastece dois chuveiros, sendo assim, considera-se o somatório da equivalência de 5,80 e chega-se ao valor do diâmetro de 25 mm. O processo é repetido em cada um dos trechos até a tubulação final do ramal que abastece os seis lavatórios, com o diâmetro calculado de 50 mm e um somatório de 20,30 para as equivalências. 55WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Conforme visto e apresentado nesta unidade, compete ao projetista a entrega de um projeto bem dimensionado, em cumprimento com as normas vigentes, com segurança e conforto para os usuários. A ele são encarregados a construção, o acompanhamento, a análise e a interpretação do projeto, além de suas decisões que devem ser baseadas nas orientações das normas. Ambos, o projetista e o construtor, devem executar seus serviços com zelo e competência para evitar transtornos e prejuízos ao usuário. O projeto gráfico deve ser acompanhado de um manual de instalações em que o projetista e o executor definem como devem ser utilizados os equipamentos, qual a melhor forma de manutenção. Dessa forma, garantido o uso adequado, com economia e longevidade das instalações. Nessa Unidade 2, determinamos a etapa final do abastecimento: onde a água do reservatório abastece os pontos de utilização ou aparelhos sanitários da edificação, além de apresentar alguns dos sistemas de aquecimento de água, importante para garantir parâmetros de conforto e higiene aos usuários. Na próxima unidade vamos conhecer o que acontece depois que a água potável é utilizada e como o rejeito é recolhido em uma edificação, ou seja, vamos aprender a dimensionar e traçar o sistema de esgoto sanitário. 5656WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 03 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ...............................................................................................................................................................58 1 DEFINIÇÕES GERAIS ................................................................................................................................................59 1.1 TERMINOLOGIA......................................................................................................................................................59 1.2 SISTEMAS DE COLETA DE ESGOTO .....................................................................................................................60 1.3 PRINCIPAIS ELEMENTOS.....................................................................................................................................62 1.3.1 CAIXAS E RALOS SIFONADOS ...........................................................................................................................63 1.3.2 ESGOTO PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO ................................................................................................................64 1.3.3 SISTEMA DE VENTILAÇÃO ................................................................................................................................65 1.3.4 COMPONENTES DO PROJETO ..........................................................................................................................66 2 DIMENSIONAMENTO ..............................................................................................................................................68 2.1 RAMAIS DE DESCARGA ........................................................................................................................................68ESGOTO SANITÁRIO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS 5757WWW.UNINGA.BR EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2 RAMAIS DE ESGOTO .............................................................................................................................................69 2.3 TUBO DE QUEDA ...................................................................................................................................................70 2.4 RAMAIS E COLUNA DE VENTILAÇÃO.................................................................................................................. 73 2.5 SUBCOLETORES E COLETOR PREDIAL ..............................................................................................................75 2.6 CAIXAS DE GORDURA, INSPEÇÃO E PASSAGEM ..............................................................................................76 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...........................................................................................................................................83 58WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Nas unidades precedentes foi apresentada a parte hidráulica do projeto hidrossanitário, ou seja, o caminho que a água percorre desde o seu abastecimento na fonte ou rede até a sua distribuição ou uso que ocorre nas edificações, mapeando todos os elementos constituídos nesse processo e levando em consideração os tipos de ocupação a que são destinadas. É importante que o projetista tenha sempre em mente as questões relevantes como funcionalidade e objetivos de seu projeto em sua elaboração, para que assim, a eficiência do mesmo seja ainda mais notável. Depois de chegar ao ponto de utilização e ser, finalmente, aproveitada, o resíduo da água – dessa vez misturado com outros resíduos e sujeira – precisa ser coletado e enviado para algum lugar. Essa premissa é o que integra a parte sanitária do projeto hidrossanitário, juntamente com o recolhimento das águas pluviais provindas dos telhados da edificação, que veremos na próxima unidade. Sendo assim, nessa terceira etapa de nosso estudo será retratado o dimensionamento e o traçado das tubulações de esgoto de uma edificação, de acordo com as recomendações das normas vigentes. 59WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 DEFINIÇÕES GERAIS Os sistemas de tubulações e peças que constituem os esgotos sanitários de uma edificação têm a finalidade de transportar todo efluente das peças de utilização até a rede pública, atendendo a requisitos mínimos de higiene, segurança, conforto e economia, e encaminhando para um destino conveniente todos os despejos, sejam eles domésticos ou industriais. Ou seja, uma instalação de esgoto sanitário possui como objetivo “a coleta ou encaminhamento do despejo líquido das edificações ao sistema público de esgoto sanitário”(AZEVEDO NETTO, 1998, p. 581). A normatização que orienta as instalações e projetos de esgoto nas edificações é a NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto sanitário. As exigências mínimas para este tipo de projeto contam com a garantia da higiene, segurança, economia e conforto aos usuários, permitindo o rápido escoamento do esgoto, impedindo passagem de gases ou animais para dentro da edificação, além de não admitir vazamento do esgoto ou acúmulo de sedimentos nas tubulações e permitir fácil acesso à inspeção e manutenção das tubulações internas ou de coletores prediais (AZEVEDO NETTO, 1998). Logo, para serem considerados eficientes, as instalações e o projeto de esgoto sanitário devem obrigatoriamente coletar os esgotos das residências e afastar de forma eficiente os dejetos, impedindo a contaminação do interior das edificações por gases provenientes do esgoto, a entrada de insetos, ratos e outros animais e a contaminação da água potável. 1.1 Terminologia Macintyre (1990) classifica as águas residuais como os líquidos efluentes dos esgotos, que podem ser domésticos, industriais ou de infiltração. As águas residuais domésticas são os despejos líquidos provenientes de habitações residenciais e podem ser servidas ou imundas, sendo as primeiras determinadas através das operações de lavagem e limpeza, e as outras são as que contêm dejetos ou material fecal, com alta quantidade de microorganismos e matéria orgânica. As águas de infiltração penetram na tubulação pelo subsolo, e as águas residuais industriais podem ser orgânicas, tóxicas ou inertes. Águas residuárias: líquidos residuais, efluentes de esgotos e águas de inflitração. Podem ser divididas em águas imundas e águas servidas. Águas imundas: águas residuárias contendo elevada quantidade de matéria fecal; Águas servidas: águas resultantes da operação de lavagem e limpeza de cozinhas, banheiros e tanques. Esgoto doméstico: é o resíduo da água utilizada no banho, nos lavatórios, nas máquinas de lavar roupa, na descarga da bacia sanitária etc., ou seja, o resíduo de água domiciliar. Esgoto industrial: é o resíduo da água utilizada nos processos de produção industrial. Esgoto pluvial: as águas das chuvas, após serem recolhidas dos telhados, coberturas e ruas, são consideradas esgoto pluvial. Veremos mais detalhes na próxima unidade. Altura de fecho hídrico: é a profundidade da camada líquida, medida entre o nível da saída e o ponto mais baixo da parede ou colo inferior do desconector, que separa os compartimentos ou ramos de entrada e saída desse dispositivo: 60WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 1 – Posicão do fecho hídrico em situações diversas. Fonte: Os autores. 1.2 Sistemas de Coleta de Esgoto O sistema público de esgoto sanitário pode ser inexistente, dependendo do local de estudo. Quando existem, podem ser segundo o sistema unitário, em que as águas pluviais e residuais são canalizadas em uma mesma tubulação, ou pelo sistema separador absoluto. Este consiste em duas redes coletoras inteiramente independentes e apresenta inúmeras vantagens em relação ao anterior (MACINTYRE, 1990). Dessa forma, podemos afirmar que os esgotos prediais são ou deveriam ser lançados na rede de esgotos da cidade. Pode ser realizada segundo um dos seguintes sistemas: Sistema unitário: em que as águas pluviais e águas residuárias de esgoto são conduzidas numa mesma canalização para um mesmo destino. Sistema separador absoluto: composto por duas redes públicas inteiramente independentes; uma para águas pluviais e outra para águas residuárias de esgoto (utilizado na maior parte do Brasil). Sistema misto: nesse sistema as águas de esgoto têm canalizações próprias, mas são instalados dentro das galerias de águas pluviais. Figura 2 – Ligação de coleta de esgoto público e privado. Fonte: Desentupidora Moraes (2021). 61WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Além dessa divisão, ainda existem basicamente dois outros tipos de soluções ou destinação para esgotamento de determinada área: 1. Solução coletiva: geralmente projetada para centros urbanos ou cidades. Esses sistemas consistem em canalizações que recebem o esgoto de várias unidades, transportando-os até o seu destino final (como Estações de Tratamento de Efluentes), de forma sanitariamente adequada. 2. Solução individual: sistema adotado para o atendimento unifamiliar, constitúido de fossas sépticas ou sumidoros. Figura 3 – Exemplos da destinação do efluente ou esgoto. Fonte: Adaptado de Sperling (2015). Figura 4 – Exemplos da destinação do efluente ou esgoto. Fonte: Sabesp (2020). 62WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.3 Principais Elementos Para o início de um projeto sanitário, é necessário que se tenha a definição completa dos elementos do projeto de arquiteturado edifício (planta, corte, fachada), além dos projetos de estruturas, fundações – essenciais para o traçado das tubulações de esgoto da edificação – e instalações hidráulicas e elétricas. Também é importante ter ciência das possibilidades de ligação da instalação em coletor público. Segundo Azevedo Netto (1998), a instalação de esgoto pode ser dividida em primária e secundária, que representa o conjunto de tubulações e dispositivos nos quais há acesso de gases ou não, respectivamente. O desconector é o dispositivo provido de fecho hídrico que veda a passagem dos gases à montante da tubulação, ou seja, evita a penetração no ambiente interno da edificação de gases emanados das instalações primárias ou secundárias de esgoto. Todos aparelhos sanitários devem estar protegidos dessa forma, exceto aqueles que possuem a característica de serem autossifonados, como o vaso sanitário. Figura 5 – Funcionamento da tubulação de esgoto do vaso sanitário. Fonte: Os autores. Então, todos os aparelhos sanitários das áreas da edificação devem possuir desconectores, mas eles podem atender a um aparelho ou a um conjunto de aparelhos de um mesmo ambiente. Por exemplo, a caixa sifonada pode servir como desconector de um lavatório e de uma banheira. Figura 6 – Representação da caixa sifonada. Fonte: Adaptado de Manual Técnico da Tigre (2013). 63WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Da montante à jusante, a instalação consiste do aparelho sanitário, que recebe os dejetos ou água servida em fins higiênicos, ou ralo, uma caixa dotada de grelha na parte superior que recebe água de lavagem de chuveiros. A tubulação que recebe os efluentes dos ralos ou aparelhos sanitários é denominada de ramal de descarga, e a caixa ou ralo sifonado é dotado do fecho hídrico e reúne os ramais de descarga dos aparelhos próximos, exceto do vaso sanitário. Por sua vez, o ramal de esgoto recebe os efluentes das caixas sifonadas ou de ramais de descarga e destina à tubulação vertical conhecida como tubo de queda. A tubulação de ventilação empregada é ascendente e ligada às tubulações de esgoto, contendo sua parte superior aberta à atmosfera que permite a livre circulação do ar nas tubulações e garante escoamento livre nos condutos para impedir a ruptura dos fechos hídricos dos desconectores. A ventilação de um desconector é dada pela inserção de um ramal de ventilação na parte superior do ramal de descarga ou de esgoto, ligando este ponto à coluna de ventilação. O subcoletor predial designa a tubulação que recebe os despejos de um ou mais tubo de queda, e é ligado até o coletor predial, onde há a concentração de todos os efluentes da edificação, compreendido até o coletor público. As caixas de inspeção devem ser colocadas com a finalidade de inspecionar, limpar e até mesmo desobstruir um coletor ou subcoletor predial (AZEVEDO NETTO, 1998). 1.3.1 Caixas e ralos sifonados Conforme vimos, é obrigatória a colocação de dispositivos desconectores, destinados à proteção do ambiente interno contra a ação dos gases emanados das canalizações, e separam o esgoto primário do esgoto secundário. Geralmente, podem ser utilizados até três tipos de desconectores: sifões, ralos sifonados e caixas sifonadas. De acordo com a NBR 8160, todo desconector deve: a) ter fecho hídrico com altura mínima de 0,05m; b) apresentar orifício de saída com diâmetro igual ou superior ao ramal de descarga a ele conectado. As caixas sifonadas são peças que recebem as águas servidas de lavatórios, box, tanques, pias e banheiras, assim como as águas provenientes de lavagem de pisos, devendo as mesmas, neste caso, ser providas de grelhas. As caixas sifonadas devem ter as seguintes dimensões mínimas: a) DN 100, quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 6 UHC; b) DN 125, quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 10 UHC; c) DN 150, quando receberem efluentes de aparelhos sanitários até o limite de 15 UHC. Já os ralos sifonados devem ter fecho hídrico mínimo superior a 50mm. São recipientes dotados de desconector, com grelha na parte superior, destinado a receber águas de lavagem de pisos ou de chuveiro. Se o aparelho for apenas um ralo seco, ou seja, não possui fecho hídrico, apenas impede a entrada de sólidos relativamente grandes para dentro da tubulação. 64WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 7 – Representação dos ralos secos e sifonados. Fonte: Adaptado de Manual Técnico da Tigre (2013). 1.3.2 Esgoto primário e secundário O Esgoto Primário é definido como aquele que emana gases, como no caso dos esgotos de águas imundas. Sua tubulação é designada pela parte da instalação à qual tem acesso os gases provenientes do coletor público ou de dispositivos de tratamento, compreendida após os desconectores até o coletor público. Os ramais provenientes das bacias sanitárias ou pias de despejo serão sempre canalizações primárias. Já o Esgoto Secundário é representado pelo esgoto tipicamente de água servida, que não libera gases. É a parte da instalação que não tem contato com os gases formados, pois está protegida por desconectores, representada pela canalização que vem antes dos desconectores. Além da colocação dos desconectores, deve-se garantir que a pressão interna do tubo seja igual à pressão atmosférica. Se a pressão interna não for igual à pressão atmosférica, o escoamento deixa de ser livre e passa a ser forçado. Se existir sucção, a montante do escoamento do esgoto, pode haver o que chamamos de quebra do selo hídrico. A pressão do escoamento faz a sucção da água do desconector permitindo a entrada dos gases no ambiente: Figura 8 – Esquema de pressões no escoamento do esgoto. Fonte: Os autores. 65WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.3.3 Sistema de ventilação O sistema de ventilação do esgoto sanitário se refere ao conjunto de tubulações que protege os desconectores, impedindo o rompimento do fecho hídrico, além de permitir a saída dos gases do esgoto para a atmosfera. Para evitar a sucção da água do desconector devemos garantir que a pressão interna do tubo seja sempre igual à pressão atmosférica, logo, mantém-se a pressão interna igual à pressão atmosférica acoplando ao tubo de escoamento um tubo ventilador, aberto à atmosfera. Figura 9 – Esquema de pressões no escoamento do esgoto com ventilação. Fonte: Os autores. Toda a canalização de ventilação deverá ser instalada de modo que qualquer líquido que, porventura, nele venha a ter ingresso possa escoar-se completamente por gravidade, para dentro do tubo de queda, ramal de descarga ou desconector em que o ventilador tenha origem. A ventilação do esgoto é composta pelos seguintes elementos: Ramal de ventilação: trecho de tubulação que interliga o desconector, ou ramal de descarga, a uma coluna de ventilação. Coluna de ventilação: a extremidade superior da coluna ou do tubo ventilador deve estar sempre aberta à atmosfera, ultrapassando o telhado em, no mínimo, 30 cm. Figura 10 – Esquema do sistema predial de ventilação. Fonte: Adaptado de Sperling (2015). 66WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Em prédios de um só pavimento, a ventilação da instalação predial de esgoto é feita pelo menos por um tubo ventilador primário ligado diretamente à caixa de inspeção ou em junção ao coletor predial, subcoletor ou ramal de descarga de um vaso sanitário e prolongado acima da cobertura desse prédio. Já em prédios de dois ou mais pavimentos, os tubos de queda serão prolongados até acima da cobertura, e todos os vasos sanitários sifonados, sifões e ralos sifonados serão providos de ventiladores individuais ligados à coluna de ventilação. 1.3.4 Componentes do projeto Um bom projeto de esgotodeve permitir um fácil acesso às suas tubulações e desobstrução em uma futura manutenção. As tubulações de esgoto não podem passar por dentro de elementos estruturais, tais como: lajes, pilares e vigas, pois inviabiliza a sua manutenção. O projeto pode ser traçado de forma unifilar. Em um esquema unifilar, as linhas contínuas representam uma tubulação primária, as linhas tracejadas são as tubulações secundárias e as linhas pontilhadas são da tubulação de ventilação, conforme o exemplo a seguir: Figura 11 – Esquema unifilar de esgoto. Fonte: Os autores. Em edifícios residenciais as águas residuárias dos ramais de esgoto, que são tubulações horizontais, são direcionadas para uma tubulação vertical, chamada de tubo de queda (TQ). Ao lado do tubo de queda existe um tubo (TV) responsável pela ventilação do ramal da caixa sifonada. O prolongamento do tubo de queda (TQ) acima do último andar também é responsável pela ventilação da tubulação primária. 67WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 12 – Esquema do projeto sanitário. Fonte: Os autores. Dessa forma, os principais elementos que compõem o projeto sanitário de esgoto são apresentados a seguir, e o dimensionamento de cada um deles será mostrado no próximo item. a) aparelho sanitário; b) ramal de descarga; c) ramal de esgoto; d) ramal de ventilação; e) tubo de queda; f) coluna de ventilação; g) dispositivos de inspeção; h) subcoletor; i) coletor predial. Figura 13 – Registro fotográfico da execução do projeto sanitário. Fonte: Os autores. 68WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2 DIMENSIONAMENTO Antes de iniciar o dimensionamento das tubulações de esgoto sanitário, é necessário definir o principal conceito utilizado como parâmetro para determinar as características do sistema, como diâmetro da tubulação, peças, inclinações etc. O dimensionamento das tubulações está associado ao número UHC – Unidade Hunter de Contribuição – ou unidade de descarga, correspondente ao aparelho sanitário ligado ao esgoto. Azevedo Netto (1998, p. 582) o define como “um fator probabilístico numérico representando a frequência habitual de utilização, vazão típica e a simultaneidade de funcionamento de aparelhos sanitários em hora de maior contribuição do hidrograma diário”. O autor ainda reafirma a condição que a tubulação de jusante não pode possuir diâmetro menor que qualquer tubulação da montante. 2.1 Ramais de Descarga Conforme visto anteriormente, os ramais de descarga são tubulações que recebem o esgoto de um único aparelho sanitário. O diâmetro mínimo e a estimativa de Unidade Hunter de Contribuição para cada um deles é fornecido pela NBR 8160, conforme o quadro apresentado a seguir: Aparelho Sanitário Nº de UHC DN mínimo do ramal de descarga (mm) Bacia sanitária 6 100 Banheira de residência 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 1 40 Chuveiro de residência 2 40 Chuveiro coletivo 4 40 Lavatório de residência 1 40 Lavatório de uso geral 2 40 Mictório com válvula de descarga 6 75 Mictório com caixa de descarga 5 50 Mictório com descarga automática 2 40 Mictório de calha 2/m de calha 50 Pia de cozinha residencial 3 50 Pia de cozinha industrial – preparação 3 50 Pia de cozinha industrial – lavagem de panelas 4 50 Tanque de lavar roupas 3 40 Máquina de lavar louças 2 50 Máquina de lavar roupa 3 50 Quadro 1 – Unidades Hunter de Contribuição e diâmetros mínimos dos ramais de descarga dos aparelhos relacionados. Fonte: Adaptado da NBR 8160 (1999). 69WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para aparelhos sanitários não relacionados na tabela da NBR 8160, a normativa orienta que seja estimada a contribuição em UHC do aparelho sanitário e que seu dimensionamento siga os limites propostos adiante: Tabela 1 – Unidades Hunter de Contribuição para aparelhos não relacionados anteriormente. Fonte: NBR 8160 (1999). 2.2 Ramais de Esgoto As tubulações que recebem o esgoto dos ramais de descarga, apresentados no item anterior, são chamadas de ramais de esgoto, e o dimensionamento dessa tubulação também é feito considerando a soma das UHC dos ramais de descarga recebidos: Tabela 2 – Dimensionamento dos ramais de esgoto. Fonte: NBR 8160 (1999). 70WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.3 Tubo de Queda O tubo de queda é a tubulação vertical que recebe o esgoto dos ramais de esgoto das áreas sanitárias. A NBR 8160 orienta que ele tenha diâmetro constante em todo seu comprimento e que, de preferência, não tenha desvios – se necessário, executar o desvio com duas curvas de 45° ao invés de 90°. Figura 14 – Esquema de ligação do tubo de queda com o ramal de esgoto. Fonte: Os autores. É dimensionado através do somatório das UHC dos ramais de esgoto e de descarga aos quais é ligado: Tabela 3 – Dimensionamento dos tubos de queda Fonte: NBR 8160 (1999). 71WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para os edifícios de dois ou mais andares, nos tubos de queda que recebam efluentes de aparelhos sanitários, tais como: pias, tanques, máquinas de lavar e outros similares, onde são utilizados detergentes que provoquem a formação de espuma, devem ser adotadas soluções no sentido de evitar o retorno de espuma para os ambientes sanitários, a exemplo: não efetuar ligações de tubulações de esgoto ou de ventilação nas regiões de ocorrência de sobrepressão. A NBR 8160 define as zonas de sobrepressão os trechos: a) o trecho, de comprimento igual a 40 diâmetros, imediatamente à montante do desvio para horizontal; b) o trecho de comprimento igual a 10 diâmetros, imediatamente à jusante do mesmo desvio; c) o trecho horizontal de comprimento igual a 40 diâmetros, imediatamente à montante do próximo desvio; d) de comprimento igual a 40 diâmetros, imediatamente à montante da base do tubo de queda, e o trecho do coletor ou subcoletor imediatamente à jusante da mesma base; e) a montante e a jusante do primeiro desvio na horizontal do coletor com comprimento igual a 40 diâmetros ou subcoletor com comprimento igual a 10 diâmetros; f) o trecho da coluna de ventilação, para o caso de sistemas com ventilação secundária, com comprimento igual a 40 diâmetros, a partir da ligação da base da coluna com o tubo de queda ou ramal de esgoto. Figura 15 – Zonas de sobrepressão na tubulação de esgoto. Fonte: NBR 8160 (1999). 72WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Geralmente, essa situação se verifica nos primeiros pavimentos da edificação. A melhor forma de solucionar esse problema é a utilização de colunas independentes: Figura 16 – Esquema de solução dos problemas da zona de sobrepressão num edificío de múltiplos pavimentos. Fonte: Adaptado de Sperling (2015). O problema com a espuma nas zonas de sobrepressão do sistema de esgoto predial é muito comum de acontecer, e é por isso que sempre se recomenda seguir a NBR 8160 à risca e evitar esse tipo de patologia. No vídeo a seguir, há uma demonstração de como o fenômeno acontece para que seja dada a atenção adequada e garantir o bom funcionamento do seu projeto. MUNDO DA HIDRÁULICA. Funcionamento das Bombas D’água (Hidráulica). 2018. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yQwWAhaJHt0&t=14s. https://www.youtube.com/watch?v=yQwWAhaJHt0&t=14s 73WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.4 Ramais e Coluna de Ventilação Conforme apresentado, as tubulações de esgoto predial necessitam de tubos de ventilação, cuja finalidade principal é encaminhar o mau cheiro provindo do esgoto para a área externa da edificação, garantindo segurança e confortoaos usuários. O ramal de ventilação é o um tubo interligado ao desconector ou ramal de um ou mais aparelhos até uma coluna de ventilação. A NBR 8160 estabelece que essa ligação deve ser feita a uma distância máxima determinada pela tabela a seguir: Tabela 4 – Distância máxima de ligação entre o ramal de ventilação e o desconector. Fonte: NBR 8160 (1999). Já o dimensionamento do ramal de ventilação, segundo a NBR, também é feito considerando as UHC dos aparelhos aos quais ele vai atender: Tabela 5 – Dimensionamento dos ramais de ventilação Fonte: NBR 8160 (1999). A coluna de ventilação é dimensionada a partir do somatório das UHC dos ramais aos quais ela atende. Porém, é necessário atentar-se que o seu comprimento, ou seja, o trecho do tubo ventilador primário entre o ponto de inserção da coluna e a extremidade aberta do tubo ventilador, é limitado. É aconselhável que tanto a tubulação da coluna de ventilação quanto a do tubo de queda sejam prolongadas acima da cobertura por, pelo menos, 30 cm. 74WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A NBR 8160 relaciona essas características na tabela a seguir: Tabela 6 – Dimensionamento das colunas de ventilação Fonte: NBR 8160 (1999). Para a visualização do quadro anterior na íntegra, além de observar algumas outras notações e orientações recomendadas, é muito importante que o projetista consulte a NBR 8160 de 1999, para verificar as situações específicas de seu projeto, já que cada caso possui suas determinadas particularidades. Sendo assim, é aconselhada a norma citada como recomendação de leitura para essa unidade. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto sanitário. Rio de Janeiro, 1999. 75WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.5 Subcoletores e Coletor Predial Os subcoletores são as tubulações que recebem a contribuição de esgoto de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto. O comprimento máximo dos subcoletores, de acordo com a NBR 8160, é de 25 metros, espaçados em caixas de inspeção, para permitir desobstruções. O coletor predial, então, se refere ao trecho de tubulação compreendido entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou de descarga e o coletor público ou particular. As instalações sanitárias de um pavimento térreo podem ser ligadas diretamente a uma caixa de inspeção como em uma junção a um subcoletor. Os condutores e subcoletores preferencialmente devem ser construídos em áreas não edificadas devido à facilidade na limpeza e manutenção, necessárias para a preservação e cuidado com o esgoto. Figura 17 – Esquema de ligação dos subcoletores e coletor predial. Fonte: Os autores. O dimensionamento dos subcoletores e do coletor predial também se baseia nas UHC das tubulações às quais atende, sendo que o diâmetro mínimo da tubulação deverá ser de 100 mm. Tabela 7 – Dimensionamento dos subcoletores e coletor predial Fonte: NBR 8160 (1999). 76WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.6 Caixas de Gordura, Inspeção e Passagem São dispositivos complementares que visam atender às tubulações de esgoto da edificação, para inspecionar e garantir a segurança e eficiência do sistema e conforto ao usuário. Os esgotos domésticos que possuem gordura, como os esgotos de cozinhas e copas, devem ser conduzidos às caixas de gordura, com instalação e finalidade semelhante às caixas de inspeção. Não é preconizada a instalação dessas caixas nas próprias cozinhas ou copas de sua localização, devido à falta de higiene que é proporcionada (MACINTYRE, 1990). Logo, as caixas de gordura são caixas destinadas a reter óleos e graxas provenientes de pias de cozinha, postos de lavagem de veículos etc. Elas devem possuir: a) a capacidade de acumulação da gordura entre cada operação de limpeza; b) dispositivos de entrada e de saída convenientemente projetados para possibilitar que o afluente e o efluente escoem normalmente; c) altura entre a entrada e a saída suficiente para reter a gordura, evitando-se o arraste do material juntamente com o efluente; d) vedação adequada para evitar a penetração de insetos, pequenos animais, águas de lavagem de pisos ou de águas pluviais etc. A NBR 8160 classifica as caixas de gordura em quatro aspectos: Caixa de Gordura Pequena (CGP), Caixa de Gordura Simples (CGS), Caixa de Gordura Dupla (CGD) e Caixa de Gordura Especial (CGE), cujas características são apresentadas adiante: Caixa de Gordura Pequena (CGP): são cilíndricas, com as seguintes dimensões mínimas: diâmetro interno de 0,30 m, parte submersa do septo de 0,20 m, capacidade de retenção de 18 L, e diâmetro nominal da tubulação de saída de DN 75; Caixa de Gordura Simples (CGS): também são cilíndricas, com as seguintes dimensões mínimas: diâmetro interno de 0,40 m, parte submersa do septo de 0,20 m, capacidade de retenção de 31 L, e diâmetro nominal da tubulação de saída de DN 75; Caixa de Gordura Dupla (CGD): são cilíndricas, com as seguintes dimensões mínimas: diâmetro interno de 0,60 m, parte submersa do septo de 0,35 m, capacidade de retenção de120 L, e diâmetro nominal da tubulação de saída de DN 100; Caixa de Gordura Especial (CGE): são prismáticas de base retangular, com as seguintes dimensões mínimas: distância mínima entre o septo e a saída de 0,20 m, parte submersa do septo de 0,40 m, altura mínima molhada de 0,60 m, diâmetro nominal da tubulação de saída de DN 100 no mínimo, e o volume da câmara de retenção de gordura (em litros) obtido pela fórmula: V = 2xN + 20 Em que N é o número de pessoas servidas pelas cozinhas que contribuem para a Caixa de Gordura. Coleta de: Tipo de caixa de gordura 1 cozinha caixa de gordura pequena ou caixa de gordura simples 2 cozinhas caixa de gordura simples ou caixa de gordura dupla de 3 a 12 cozinhas caixa de gordura dupla mais de 12 cozinhas ou cozinhas de restaurantes, escolas, hospitais, quartéis etc. caixas de gorduras especiais Quadro 2 - Definição e escolha do tipo de caixa de gordura. Fonte: Os autores. 77WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 18 – Corte esquematizado das ligações da caixa de gordura. Fonte: Sperling (2015). Já as caixas de inspeção, portanto, são destinadas a garantir a acessibilidade aos elementos do sistema no geral. A distância entre 2 dispositivos de inspeção não deve ser superior a 25,00 m e a distância entre a ligação do coletor predial com o público e o dispositivo de inspeção mais próximo de, no máximo, 15,00 m. Os comprimentos dos trechos dos ramais de descarga e de esgoto de bacias sanitárias, caixas de gordura e caixas sifonadas, medidos entre os mesmos e os dispositivos de inspeção são de 10,00 m. Os desvios, as mudanças de declividade e a junção de tubulações enterradas devem ser feitos mediante o emprego de caixas de inspeção ou poços de visita. Em prédios com mais de dois pavimentos, as caixas de inspeção não devem ser instaladas a menos de 2,00 m de distância dos tubos de queda que contribuem para elas. Devem ter as seguintes características: • abertura suficiente para permitir as desobstruções com a utilização de equipamentos mecânicos de limpeza; • tampa hermética removível; • quando embutidos em paredes no interior de residências,escritórios, áreas públicas etc., não devem ser instalados com as tampas salientes. A partir da planta baixa de um banheiro, conforme apresentado a seguir, como seria uma solução de traçado ideal para as suas tubulações de esgoto? Quais seriam as suas dimensões? Que tubos de esgoto o banheiro deveria possuir? Se esse banheiro se repetisse em mais pavimentos, qual deveria ser o diâmetro do tubo de queda? Pode-se observar que o banheiro do esquema é simples: possui um lavatório, um vaso sanitário e um chuveiro,este último dotado de um ralo linear. Além dos aparelhos citados, é importante colocar um ralo seco no banheiro (na área externa do boxe do chuveiro), que pode ser acoplado diretamente na caixa sifonada – desconector fundamental do sistema. 78WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 19 – Planta baixa de um banheiro. Fonte: Os autores. Além disso, primeiramente o projetista deve escolher em qual ponto ele pode descer o tubo de queda. Para o exemplo, vamos supor que o canto superior direito seja adequado para o posicionamento deste. Como o trecho mais crítico do sistema é a ligação do vaso sanitário, a melhor forma de iniciar o traçado é então ligando o vaso diretamente ao tubo de queda As outras ligações são todas feitas a partir dessa, sempre levando em consideração os ângulos de 45° às conexões e pensando sempre em facilitar o escoamento do esgoto dos aparelhos sanitários. É importante também fazer a ligação da tubulação de ventilação do sistema, essa posicionada entre o principal desconector (o ralo sifonado), que vai receber os esgotos do ralo do chuveiro e também do lavatório, antes de se juntar ao tubo que encaminha o esgoto do vaso sanitário ao tubo de queda. O posicionamento do ralo sifonado é arbitrário, mas geralmente se encontra em locais “mais escondidos” para evitar que se caminhe sobre ele, por exemplo. Sendo assim, basta agora determinar o diâmetro dos tubos dos aparelhos sanitários, de acordo com as tabelas da NBR 8160: Aparelho Sanitário Nº de UHC DN mínimo do ramal de descarga (mm) Bacia sanitária 6 100 Chuveiro de residência 2 40 Lavatório de residência 1 40 Quadro 3 – Tabelas da NBD 8160. Fonte: Os autores. 79WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para determinarmos a contribuição do ralo seco da caixa sifonada, vamos adotar o valor de 2 UHC para o seu dimensionamento. Tabela 8 – Caixa Sanfonada. Fonte: Os autores. O ramal de esgoto, que liga o ralo sifonado com a tubulação de esgoto do vaso sanitário é dimensionado de acordo com a tabela a seguir, lembrando que agora tem-se a quantidade de 5 UHC (lavatório, ralo seco e ralo do chuveiro): Tabela 9 – Ralo Sifonado com a tubulação de esgoto do vaso sanitário. Fonte: Os autores. A tubulação de esgoto que recebe o vaso sanitário e o esgoto da caixa sifonada, ou seja, que de forma indireta recebe a contribuição de todos os aparelhos do banheiro, deve ser de, no mínimo, 100. No entanto, o banheiro em sua totalidade possui 11 UHC de contribuição dos aparelhos e, segundo a tabela anterior, até esse limite é possível a utilização de um tubo de 75. O que acontece é que não se pode diminuir o tamanho do diâmetro de um tubo de acordo com o sentido que o esgoto está sendo encaminhado. Logo, o que vale como limitante para o caso é a tubulação do vaso sanitário que não pode assumir diâmetro inferior ao de 100. O tubo de queda, por consequência, assume no mínimo esse mesmo valor. E para um edifício de múltiplos pavimentos, o tubo de 100 aguentaria até mesmo 240 UHC de contribuição se fossem três pavimentos e 500 se fossem mais de três pavimentos, equivalente a 21 e 45 banheiros iguais a esse: 80WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Tabela 10 – Tubo de queda Fonte: Os autores. Vale lembrar que é fundamental que exista a tubulação de ventilação do banheiro. A distância máxima de ligação entre o ramal de ventilação e o desconector, por exemplo, deve ser de, no mínimo, 1,20 metros para o diâmetro de 50 do ramal do esgoto, conforme vimos anteriormente. Já o ramal de ventilação dessa ligação, por possuir bacia sanitária, deve ser no mínimo 50: Tabela 11 – Ramal de ventilação. Fonte: Os autores. A coluna de ventilação é dimensionada a partir do somatório das UHC dos ramais aos quais ela atende. Porém, é necessário atentar-se que o seu comprimento, ou seja, o trecho do tubo ventilador primário entre o ponto de inserção da coluna e a extremidade aberta do tubo ventilador é limitado. 81WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Tabela 12 – Coluna de ventilação. Fonte: Os autores. Importante ressaltar que tanto a tubulação da coluna de ventilação quanto a do tubo de queda sejam prolongadas acima da cobertura por, pelo menos, 30 cm. O detalhe de esgoto do banheiro dessa exemplificação seria: Figura 20 - Detalhe de esgoto do banheiro. Fonte: Os autores. 82WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para complementação do assunto de esgoto nas cozinhas, é importante fazer a menção que em cozinhas que recebem um grande número de pessoas devem ser observados outros fatores durante a elaboração do Projeto Hidrossanitário. Essas cozinhas, também chamadas de cozinhas industriais, precisam apresentar certos cuidados hidráulicos para garantir a higiene, conforto e saúde dos seus usuários e servidores. É comum que seja exigido, por exemplo, água quente nas tubulações para auxiliar no processo de lavagem de pratos e panelas. Além disso, o sistema de esgoto deve ser adequado para impedir a ploriferação de insetos ou larvas, além de outros cuidados. Pensando nisso, a Anvisa (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), o MDS (Ministério do Desenvolvimento Social e Combate à Fome) e o Sebrae (Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequena Empresas) desenvolveram alguns manuais e cartilhas com orientações técnicas que complementam as normativas da ABNT para as cozinhas industriais. ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Cartilha sobre Boas Práticas para Serviços de Alimentação – Resolução-RDC Nº 216. Brasília/DF, 2004 MDS - Ministério do Desenvolvimento Social e Combate à Fome. Roteiro de Implantação para Cozinhas Comunitárias. Brasília/DF. SEBRAE - Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas. Ficha Técnica – Cozinha Industrial. Campo Grande/MS. 83WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS O sistema de esgoto predial trata da destinação do efluente gerado a partir da utilização dos aparelhos sanitários, que chegam ao ponto de utilização através do sistema de abastecimento, visto nas unidades anteriores. Nessa unidade foi possível observar que o sistema de esgoto sanitário, apesar da facilidade no dimensionamento acompanhado exclusivamente das tabelas, deve ser elaborado com atenção e a rigor das orientações técnicas da respectiva norma. Dessa forma, o projeto será eficiente e garantirá o cumprimento dos seus objetivos e finalidades. Foi determinado que o trajeto do esgoto sanitário é o contrário do sistema de abastecimento de água: enquanto o segundo vem da rede pública e vai para os aparelhos sanitários, o sistema de esgoto predial faz justamente o caminho inverso. Na última unidade dessa apostila será apresentado o sistema de recolhimento das águas pluviais de uma edificação. Após o estudo dessa unidade, há a possibilidade de traçar um paralelo entre as informações já que são projetos similares, apesar de suas distinções. 8484WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 04 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ...............................................................................................................................................................86 1 DEFINIÇÕES GERAIS ................................................................................................................................................87 1.1 TERMINOLOGIA......................................................................................................................................................87 1.2 COMPOSIÇÃO DOS ELEMENTOS .........................................................................................................................892 DIMENSIONAMENTO ..............................................................................................................................................90 2.1 PERÍODO DE RETORNO (T) E INTENSIDADE PLUVIOMÉTRICA (I)..................................................................90 2.2 ÁREA DE CONTRIBUIÇÃO .................................................................................................................................... 91 2.3 VAZÃO DE PROJETO ..............................................................................................................................................92 2.4 CALHAS ..................................................................................................................................................................93 2.5 CONDUTORES VERTICAIS E HORIZONTAIS ......................................................................................................93 3 APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS .............................................................................................................95 ÁGUAS PLUVIAIS ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS 8585WWW.UNINGA.BR EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.1 COMPONENTES DO SISTEMA .............................................................................................................................95 3.1.1 REMOÇÃO DOS MATERIAIS GROSSEIROS ......................................................................................................96 3.1.2 DESCARTE DA PRIMEIRA ÁGUA .......................................................................................................................97 3.1.3 TRATAMENTO DA ÁGUA CAPTADA ...................................................................................................................98 3.1.4 RESERVATÓRIO ..................................................................................................................................................98 3.2 DIMENSIONAMENTO ...........................................................................................................................................99 3.2.1 COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL .............................................................................................99 3.2.2 DEMANDA DE UTILIZAÇÃO .............................................................................................................................. 100 3.2.3 VOLUME DE ÁGUA ............................................................................................................................................ 100 3.3 METODOLOGIAS SUGERIDAS PELA NBR 15.527 .............................................................................................. 101 3.3.1 MÉTODO RIPPL ................................................................................................................................................. 101 3.3.2 MÉTODO AZEVEDO NETTO .............................................................................................................................. 101 3.3.3 MÉTODO PRÁTICO INGLÊS .............................................................................................................................. 101 3.3.4 MÉTODO PRÁTICO ALEMÃO............................................................................................................................ 102 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................................................................... 105 86WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO O estudo das unidades anteriores foi baseado na utilização direta de água nas edificações pelo ser humano. Vimos como a água chega aos pontos de utilização no projeto hidráulico e também como é que a sobra de seu uso é encaminhada para fora da edificação, na primeira parte do projeto sanitário. Além das tubulações que atendem o esgoto da edificação, a parte sanitária do projeto hidrossanitário engloba também um outro item importante, que é a captação das águas pluviais. Assim como o esgoto, as águas pluviais também devem ser atendidas na edificação, recolhidas para o encaminhamento à rede urbana ou então para outros fins mais específicos e comuns atualmente, como o reaproveitamento da água de chuva. Esse recurso de reaproveitamento das águas pluviais hoje em dia é também uma medida de sustentabilidade e pode significar ganhos de proporções econômicas ao usuário da edificação. Por exemplo, a água de chuva reaproveitada pode ser utilizada na lavagem de calçadas, regar plantas, entre outros fins, vistos nas unidades precedentes como objetivos menos nobres de sua utilização, ou seja, não são para o consumo direto humano. Existem estudos relevantes que consideram a utilização da água da chuva, após um tratamento eficiente, para a utilização nos vasos sanitários e até mesmo para o banho. Reutilizando a água da chuva, então, contribui para a preservação da água em todo o planeta, foco das principais discussões ambientais desse século. Na última unidade do nosso estudo veremos como captar as águas pluviais de uma edificação e também observar alguns parâmetros correspondentes ao reaproveitamento das águas de chuva. 87WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 DEFINIÇÕES GERAIS O estudo das águas pluviais é de extrema importância, pois é sabido que a água de chuva é um dos fatores mais prejudiciais à durabilidade das edificações, seja em relação às estruturas, revestimentos, e até mesmo à sua aparência. A instalação de águas pluviais numa edificação possui como objetivo principal a coleta e encaminhamento das águas de chuva de coberturas, telhados, terraços, pátios, quintais e outras áreas associadas ao edifício, ao sistema público de drenagem urbana através da descarga direta na via pública (AZEVEDO NETTO, 1998). Sendo assim, o projeto de instalações de captação de águas pluviais deve levar em consideração o escoamento pelo caminho mais curto no menor tempo possível, conduzindo as águas da chuva por tubulações adequadas. É importante também que o sistema seja completamente isolado do sistema de esgoto sanitário. A norma brasileira que fixa as exigências pelas quais devem ser projetadas e executadas as instalações prediais de águas pluviais, atendendo às condições técnicas mínimas de higiene, segurança, durabilidade, economia e conforto dos usuários é a NBR 10.844 de 1989. Os objetivos específicos que se pretende atingir com o projeto de instalações de águas pluviais são os seguintes: a) permitir recolher e conduzir as águas da chuva até um local adequado e permitido; b) conseguir uma instalação perfeitamente estanque; c) permitir facilmente a limpeza e desobstrução da instalação; d) ser resistente a intempéries e a agressividade do meio; e) escoar a água sem provocar ruídos excessivos; f) resistir aos esforços mecânicos atuantes na tubulação; g) garantir indeformabilidade através de uma boa fixação da tubulação. 1.1 Terminologia Azevedo Netto (1998) lista que o projeto de águas pluviais deve se apossar de funcionalidade, higiene, segurança, durabilidade, economia e conforto ao usuário, a fim de garantir a coleta e condução na vazão indicada, garantir estanqueidade, permitir limpeza e desobstrução de calhas ou condutores, evitar ruídos excessivos e utilizar materiais adequados para fixação e proteção. Para tanto, é necessário definir alguns termos utilizados, de acordo com a NBR 10.844, no projeto de águas pluviais: Altura Pluviométrica: altura de água de chuva que se acumula após um certo tempo, sobre uma superfície horizontal impermeável e confinada lateralmente, desconsiderando a evaporação. Intensidade Pluviométrica: é a altura pluviométrica por unidade de tempo, comumente apresentada, por exemplo, em mm/h. Duração de precipitação: intervalode tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas. 88WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Período de retorno: número médio estatístico de anos, em que para a mesma duração de precipitação uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez. Área de contribuição: somatório das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação. Tempo de concentração: intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha. Calha: canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino. Área molhada: Área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha. Perímetro molhado: linha que limita a seção molhada junto às paredes e ao fundo do condutor ou calha. Condutor vertical: Tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzí-las até a parte inferior do edifício. Condutor horizontal: canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais. Raio hidráulico: É a relação entra a área e o perímetro molhado. Vazão de projeto: vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas. Coeficiente de deflúvio superficial: quantidade de chuva que escoa superficialmente. Figura 1 – Esquema da captação de águas pluvias de uma residência. Fonte: Verol (2013). 89WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.2 Composição dos Elementos A instalação pluvial é simples e voltada para a condução da chuva. A superfície coletora é constituída pelos telhados ou terraços que interceptam a água da chuva e enviam a água coletada às calhas, por água furtada, de beiral ou platibanda. Os rufos são elementos embutidos na argamassa que conduzem a água para as calhas, a fim de evitar infiltrações. A água coletada converge para uma saída nas calhas ou então para um ralo no caso de pisos ou laje de cobertura, sendo recolhidas por tubulações verticais e horizontais, denominadas condutores, até um ponto de descarga (AZEVEDO NETTO,1998). Segundo a NBR 10.844, as calhas podem ser feitas de aço galvanizado ou inoxidável, cobre, fibrocimento, pvc rígido, fibra de vidro e até mesmo concreto ou alvenaria. A sua seção pode assumir diversos formatos, como semicircular, quadrada, retangular, em “u” ou em “v”. Figura 2 – Formatos diversos de calhas. Fonte: Os autores. Já os condutores verticais podem ter em sua composição ferro fundido, fibrocimento, pvc rídigo, cobre, aço galvanizado e inoxidável, alumínio e fibra de vidro. Os condutores horizontais geralmente são encontrados em ferro fundido, fibrocimento, pvc rídigo, cobre, cerâmica de vidro e, além disso, é comum encontrar canais de concreto ou alvenaria. As canalizações enterradas, geralmente os condutores horizontais, devem ser assentadas em terreno resistente ou sobre base apropriada, livre de detritos ou materiais pontiagudos. O recobrimento mínimo deve ser de 30 cm. Caso não seja possível executar esse recobrimento mínimo de 30 cm, ou onde a canalização estiver sujeita a carga de rodas, fortes compressões, ou ainda, situada em área edificada, deverá existir uma proteção adequada com uso de lajes ou canaletas que impeçam a ação desses esforços sobre a canalização. Segundo Azevedo Netto (1998), as calhas são moldadas em chapas galvanizadas ou em cobre, de acordo com a configuração da edificação e a existência de beirais e platibandas. Porém, é observada cada vez mais a utilização de seções semicirculares de PVC, devido seu baixo custo e durabilidade. Já os condutores verticais possuem seção circular, geralmente, e são projetados para uma única prumada, previstos peças de inspeção quando necessárias. 90WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2 DIMENSIONAMENTO A NBR 10.844 orienta que o sistema de esgotamento das águas pluviais deve ser completamente separado da rede de esgotos sanitários, rede de água fria e de quaisquer outras instalações prediais. É importante, também, a previsão de dispositivo de proteção contra o acesso de gases no interior da tubulação de águas pluviais, quando houver o risco de penetração. Entre as recomendações gerais da normativa, podemos destacar, no geral, que deve haver uma caixa de inspeção, assim como no sistema de esgoto predial, no máximo a cada 20 metros e também nas junções de condutores. Além disso, quando houver risco de obstrução, deve-se prever mais de uma saída nas caixas. Para garantir e facilitar o escoamento, as lajes impermeabilizadas devem ter declividade mínima de 0,5% e as calhas de beiral e platibanda também devem ter declividade mínima de 0,5%. Sempre que possível, utilizar declividade maior que 0,5% inclusive nos condutores horizontais. Para se determinar a intensidade pluviométrica (I) para fins de projeto, deve ser fixada a duração da precipitação e do período de retorno adequado, com base em dados pluviométricos locais. Normalmente, as chuvas de grande intensidade têm curta duração e, ao contrário, as chuvas prolongadas são de menor intensidade. Como ralos, calhas e condutores recebem esta precipitação, esses elementos devem ser dimensionados para essas chuvas intensas, de modo que as águas sejam drenadas integralmente e em espaço de tempo muito pequeno, evitando-se a ocorrência de alagamentos, transbordamentos e infiltrações. 2.1 Período de Retorno (T) e Intensidade Pluviométrica (I) Em termos de projeto, a duração de precipitação deve ser fixada em cinco minutos. O Período de Retorno do projeto deve ser fixado segundo as características da área a ser drenada, obedecendo ao estabelecido a seguir: T = 1 ano, para áreas pavimentadas, em que empoçamentos possam ser tolerados; T = 5 anos, para coberturas e/ou terraços; T = 25 anos, para coberturas e áreas em que empoçamento ou extravasamento não possa ser tolerado. Para construção de até 100 m² de área, em projeção horizontal, exceto em casos especiais, admite-se a adoção da Intensidade Pluviométrica I = 150 mm/h. Para as demais construções, a NBR 10.844 recomenda a utilização da Tabela 5 em seu Anexo A, que elenca os principais valores de I para algumas cidades brasileiras. Macintyre (1990, p.136) destaca que “normalmente, as chuvas de grande intensidade têm curta duração e, ao contrário, as chuvas prolongadas são de mesma intensidade”. Assim, os elementos do projeto devem ser dimensionados levando em consideração essas chuvas intensas, de modo que as águas sejam drenadas integralmente e em espaço de tempo pequeno, a fim de se evitar alagamentos, infiltrações ou ainda transbordamentos. Na cidade de Maringá, é comum a utilização da fórmula a seguir para a determinação da Intensidade Pluviométrica, que para um período de retorno T = 5 anos e uma duração de 5 minutos, temos I = 153,48 mm/h. 91WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2 Área de Contribuição Conforme visto anteriormente, a área de contribuição é a delimitação de uma superfície que contribui para o escoamento de água. O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas. A área de contribuição deve ser tomada na horizontal e receber um incremento devido à inclinação da chuva. Estes incrementos são calculados de acordo com a NBR 10.844: Figura 3 – Cálculo da área de contribuição de superfícies planas horizontais e inclinadas. Fonte: NBR 10.844 (1989). Figura 4 – Cálculo da área de contribuição de superfícies planas verticais únicas e opostas. Fonte: NBR 10.844 (1989). O Grupode Pesquisa de Recursos Hídricos (GRPH), da Universidade Federal de Viçosa (MG), desenvolveu um software muito interessante cujo foco é nas chuvas intensas de todo o Brasil. Em sua base de dados conta os valores e coeficientes utilizados para a determinação da intensidade pluviométrica de acordo com a região e localidade de pesquisa, que são atualizados corriqueiramente. No link a seguir você pode baixar o software gratuitamente, chamado PLUVIO, o que pode te ajudar na determinação dos parâmetros de seus projetos. PLUVIO – Chuvas intensas para todo Brasil. Software. Grupo de Pesquisa de Recursos Hídricos, Universidade Federal de Viçosa. Minas Gerais. Disponível em: http://www.gprh.ufv.br/?area=softwares. http://www.gprh.ufv.br/?area=softwares 92WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 5 – Cálculo da área de contribuição de superfícies planas verticais opostas, adjacentes e perpendiculares. Fonte: NBR 10.844 (1989). Figura 6 – Cálculo da área de contribuição de três e quatro superfícies planas verticais, em casos diversos. Fonte: NBR 10.844 (1989). 2.3 Vazão de Projeto A estimativa da vazão do projeto é feita pelo método racional, que leva em conta a intensidade da chuva, o coeficiente de infiltração do solo e a área de contribuição para as vazões. Como vimos, essa área é a soma de todas as áreas que contribuem para o elemento de condução e devem ser corrigidas através de incrementos determinados em norma, e a intensidade da chuva é determinada em função da duração e recorrência da precipitação, variando de local para local. A vazão de projeto é determinada pela fórmula: Em que I é a intensidade pluviométrica (em mm/h) e A é a área de contribuição (em m²). Em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4 metros de uma mudança de direção à vazão de projeto deve ser multiplicada pelos seguintes fatores de acordo com a Tabela 1 da NBR 10844: Curva de Canto Reto: a menos de 2 metros da saída, o coeficiente de multiplicação para correção da vazão é 1,20, e para distância entre 2 e 4 metros da saída, o coeficiente é 1,10. Curva de Canto Arredondado: a menos de 2 metros da saída, o coeficiente de multiplicação para correção da vazão é 1,10, e para distância entre 2 e 4 metros da saída, o coeficiente é 1,05. 93WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.4 Calhas A NBR 10.844 sugere que o dimensionamento das calhas possa ser feito através da fórmula de Manning-Strickler, indicada a seguir, ou de qualquer outra fórmula equivalente: Em que S é definida como área da superfície molhada (em m²), Rh é o raio hidráulico, ou razão entre a área e o perímetro da superfície molhada (em m), i é a inclinação ou declividade da calha (em m/m) e n é o coeficiente de rugosidade (veja o quadro a seguir). Na seção semicircular, o raio hidráulico é o valor da metade do raio da seção, e o perímetro molhado da seção retangular é a base da seção somada a duas vezes da altura. A vazão, nessa fórmula, é expressa em litros por minuto, e é importante dizer que ela se refere à vazão da calha, e não à vazão total de projeto. O K da fórmula é igual a 60.000 e serve para a conversão das unidades da equação. Quadro 1 – Coeficientes de rugosidade do material da calha. Fonte: NBR 10.844 (1989). 2.5 Condutores Verticais e Horizontais Os condutores verticais do projeto de águas pluviais devem ser projetados, segundo as recomendações da NBR 10.844, em uma só prumada, e tal como os tubos de queda de esgoto devem ser evitadas a utilização de curvas de 90° caso sejam necessários desvios, optando sempre por curvas de 45° ao longo de sua distribuição. Podem ser colocados tanto dentro quanto fora do edifício, porém, nunca podem assumir uma seção com diâmetro DN inferior a 75 mm. A NBR 10.844 sugere o seu dimensionamento através de um ábaco, utilizado a partir de três parâmetros importantes da tubulação: comprimento do condutor vertical (em m), altura da lâmina d’água na calha à qual atende (em mm), e a vazão de cálculo recebida (em L/min). A partir dos dados indicados, deve-se consultar os ábacos da NBR 10.844, da seguinte maneira: levantar uma reta vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. No caso de não haver curvas dos valores de H e L, é permitida a interpolação entre as curvas existentes. Após isso, deve ser transportada a interseção mais alta até o eixo D. Deve-se adotar um diâmetro nominal interno superior ou igual ao valor encontrado no ábaco. 94WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Em relação aos condutores horizontais, já foi dito que devem ser projetados com declividade uniforme e de, no mínimo, 0,5%. O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito para escoamento com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno (D) do tubo. A NBR 10.844 recomenda que nas tubulações aparentes e enterradas devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção e ainda a cada trecho de 20 metros nos percursos retilíneos. A ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo, com inspeção ou caixa de areia, estando o condutor horizontal aparente ou enterrado. Tabela 1 – Capacidade de vazão dos condutores horizontais de acordo com sua inclinação e rugosidade. Fonte: NBR 10.844 (1989). Para melhor visualização dos ábacos de dimensionamento dos condutores verticais do projeto sanitário de águas pluviais, além de observar algumas outras notações e orientações recomendadas, é muito importante que o projetista consulte a NBR 10.844 de 1989, para verificar as situações específicas de seu projeto, já que cada caso possui suas determinadas particularidades. Sendo assim, é aconselhada a norma citada como recomendação de leitura para essa unidade. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10.844: Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989. 95WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3 APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS Atualmente, conceitos sobre o gerenciamento da água de chuva são constantemente debatidos em todas as regiões do mundo, com o objetivo maior de minorar os impactos causados pelas ações do homem. É nesse contexto que se insere o aproveitamento das águas pluviais. A escassez, a perda da qualidade dos mananciais pela crescente poluição, associadas a serviços de abastecimento públicos ineficientes, são fatores que têm despertado diversos setores da sociedade para a necessidade da conservação da água. É comum que em centros urbanos haja legislação específica sobre o reuso das águas pluviais nas grandes edificações e o seu aproveitamento, disponibilizando inclusive guias ou materiais à sociedade, garantindo o incentivo necessário, apoiado pelos próprios orgãos administrativos. Em algumas cidades é obrigatória a instalação do sistema para diminuir alguns problemas urbanos como as enchentes ou erosão do solo. Curitiba, Rio de Janeiro e São Paulo se destacam na legislação por esse motivo. Mas o aproveitamento da água de chuva é rentável em muitos setores econômicos, como em indústrias, centros ou instituições de ensino, supermercados, e estabelecimentos comerciais de lavagem de veículos, por exemplo. A utilização da água da chuva requer o controle de sua qualidade e a verificação da necessidade de tratamento, com a finalidade de propiciar segurança à saúde do usuário e o não comprometimento da vida útil dos componentes do sistema de aproveitamento. A NBR 15.527 de 2007 esclarece alguns termos em relação ao aproveitamento das águas pluviais captadas pela cobertura, além de solicitar alguns requisitos quanto à qualidade da água entre outras informações técnicas,como também o dimensionamento do sistema, como veremos a seguir. 3.1 Componentes do Sistema Conforme vimos, a utilização dos sistemas de aproveitamento de água de chuva, além de propiciar a conservação do recurso, possibilita a redução do escoamento superficial diminuindo a carga nos sistemas de coleta pluviais que, consequentemente, diminui o risco de inundações. Para isso, é necessário que estes sistemas sejam bem elaborados e executados de forma prática e simples para que o seu funcionamento ocorra de forma eficiente. Para a coleta da água de chuva são necessários calhas, condutores verticais e horizontais, dispositivo para descarte da água de lavagem do telhado e a cisterna para sua reservação. Figura 7 – Componentes do sistema de aproveitamento de águas pluviais. Fonte: Verol (2013). 96WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para a utilização da água de chuva, é necessário que as edificações sejam dotadas de calhas coletoras e condutores verticais para o direcionamento da água da chuva do telhado ao reservatório. O dimensionamento adequado das calhas e condutores verticais, bem com sua instalação, são elementos importantes para o funcionamento de todo o sistema, visto nos itens anteriores. De acordo com o manual da ANA/FIESP & SindusCon-SP (2005), a metodologia básica para projeto de sistemas de coleta, tratamento e uso de água de chuva envolve as seguintes etapas: 1. Determinação da precipitação média local (mm/mês); 2. Determinação da área de coleta; 3. Determinação do coeficiente de escoamento; 4. Projeto dos sistemas complementares (grades, filtros, tubulações etc.); 5. Projeto do reservatório de descarte; 6. Escolha do sistema de tratamento necessário; 7. Projeto da cisterna; 8. Caracterização da qualidade da água pluvial; 9. Identificação dos usos da água (demanda e qualidade). 3.1.1 Remoção dos materiais grosseiros Independente do sistema adotado para a coleta da água da chuva, deve-se evitar a entrada de folhas, gravetos ou outros materiais grosseiros no interior do reservatório de armazenamento final, uma vez que estes poderão se decompor prejudicando a qualidade da água armazenada. A maneira mais simples de evitar que a qualidade da água seja alterada por conta dessas partículas é a utilização de telas e grades que impedem a entrada do material e facilita a sua remoção. Figura 8 – Instalação de grelhas ou grades no sistema de captação de águas pluviais. Fonte: Verol (2013). 97WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.1.2 Descarte da primeira água Diversos estudos na literatura técnica sobre o aproveitamento da água de chuva têm evidenciado que a primeira chuva ou chuva inicial é a mais poluída, por lavar a atmosfera e a superfície de captação, como os telhados e superfícies do solo. Dessa forma, é recomendado que essa água da chuva inicial possa ser desviada do reservatório de forma manual através do uso de tubulações ou ainda de forma automática através de dispositivos de autolimpeza. Os reservatórios de autolimpeza com torneira boia funcionam de forma que, ao chegar a um nível pré-estabelecido, a boia fecha o condutor encaminhando a água de chuva captada para uma cisterna e retendo a primeira água de chuva em outro reservatório. Após o término da precipitação, o registro deste reservatório deverá ser aberto para que retorne às condições iniciais de funcionamento. Para o dimensionamento do sistema de descarte utiliza-se uma regra prática. Por exemplo, na Flórida (EUA), para cada 100 m² de área de telhado, descarta-se 40 litros, ou seja, 0,4 l/m², entretanto, no Brasil, é comum utilizar a taxa de 1,0 l/m² ou 1 mm de chuva por metro quadrado. A NBR 15.527 orienta que seja utilizada a taxa de 2 mm de chuva por metro quadrado do telhado de captação. Figura 9 – Fluxograma das instalações hidráulicas inerentes ao sistema de captação, armazenamento e descarte de águas pluviais Fonte: Ecocasa (2020). 98WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.1.3 Tratamento da água captada Ainda após o descarte da primeira água da chuva, é possível encontrar algumas partículas e substâncias na água, e dependendo da utilização à qual se destina o reuso, pode ser necessária a aplicação de dispositivos para o seu tratamento. Quadro 2 – Relação entre o uso da água do aproveitamento e o tratamento necessário. Fonte: Os autores. 3.1.4 Reservatório Os reservatórios de água de chuva, assim como os demais, também podem estar apoiados no solo, enterrados, semienterrados ou elevados; ser construídos de diferentes materiais, como concreto armado, alvenaria, fibra de vidro, aço, polietileno entre outros e ter diversas formas. A escolha do local de instalação do reservatório, do modelo e do material a ser utilizado deve levar em consideração as condições do terreno e da disponibilidade de área. Os reservatórios superficiais devem ser instalados em locais que disponham de área livre, apresentando a vantagem de possibilitar alguns usos sem a necessidade de bombeamento, como para a lavagem de áreas impermeáveis e a rega de jardins. Conforme o apresentado nas unidades precedentes, deve-se tomar algumas precauções em relação ao reservatório de armazenamento, visando a sua manutenção e a garantia da qualidade da água, conforme segue: a) as paredes e a cobertura do reservatório devem ser impermeáveis; b) deve-se evitar a entrada de luz no reservatório para evitar a proliferação de algas; c) a entrada da água no reservatório e o extravasor devem ser protegidos por telas para evitar a entrada de insetos e pequenos animais; d) o reservatório deve ser dotado de uma abertura, também chamada de visita, para inspeção e limpeza; e) a água deve entrar no reservatório de maneira a não provocar turbulência, evitando a resuspensão dos sólidos depositados no fundo do mesmo; f) o reservatório deve ser limpo uma vez por ano para a retirada do lodo depositado no fundo do mesmo. 99WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O armazenamento proporciona a sedimentação dos sólidos presentes na água da chuva, melhorando a qualidade da mesma em termos físicos, ou seja, o armazenamento da água da chuva por alguns dias proporciona uma separação de fases sólido-líquido, fazendo com que o reservatório funcione como um decantador. Entretanto, em termos químicos e microbiológicos, não se observou grande alteração na qualidade da água da chuva com o armazenamento. Desta forma, é importante a utilização de “freios-d’água” na entrada do reservatório, com o objetivo de evitar a suspensão dos sólidos sedimentados no fundo do mesmo. 3.2 Dimensionamento De maneira geral, pode-se dizer que o sucesso ou fracasso de um sistema de aproveitamento de água de chuva depende, em grande parte, da quantidade de água captável do sistema. Essa quantidade varia dependendo de diferentes fatores como a área de captação e o volume de armazenamento de água de chuva, sendo influenciada ainda pelo índice pluviométrico da região e pelo coeficiente de escoamento superficial (C). Geralmente, a cisterna/reservatório é o componente mais dispendioso do sistema, por isso seu dimensionamento requer cuidados para não tornar sua implantação inviável. Alguns métodos são utilizados para o dimensionamento do volume de reservação, que levam em conta o regime de precipitação local, como os dias de estiagem e a série histórica de chuvas na região, e a demanda específica que se deseja atender. 3.2.1 Coeficiente de escoamento superficial Nem todo volume de água de chuva precipitado é aproveitado devido às perdas, por exemplo, o descarte da primeira água, a evaporação e a limpeza do telhado. Para justificar estas perdas utiliza-se um valor a partir do quociente entre a água que escoa superficialmentesobre o fornecimento de água potável para a edificação. Estabelece padrões técnicos mínimos relativos ao projeto, à execução e à manutenção da instalação predial de água fria, visando sempre o bom desempenho da instalação. A NBR 5626 estabelece, ainda, que as instalações prediais de água fria devem ser projetadas de modo que, durante a vida útil do edifício que as contêm, atendam aos seguintes requisitos: a) preservar a potabilidade da água; b) garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade adequada e com pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e demais componentes; c) promover economia de água e de energia; d) possibilitar manutenção fácil e econômica; e) evitar níveis de ruído inadequados à ocupação do ambiente; f) proporcionar conforto aos usuários, prevendo peças de utilização adequadamente localizadas, de fácil operação, com vazões satisfatórias e atendendo às demais exigências do usuário. 7WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A Sanepar (2013) ressalta a importância da elaboração do projeto sob supervisão de uma equipe técnica formada por profissionais de áreas afins, considerando os sistemas e subsistemas que interferem no empreendimento, tais como: redes de abastecimento de água, rede de coleta de esgoto sanitários, galerias pluviais, energia, comunicação etc. Os projetos hidrossanitários são exigidos, de acordo com a Sanepar, em condomínios horizontais com ligação condominial ou individual, loteamentos, conjuntos habitacionais, edificações de área construída maior de 600 m², edificações de dois ou mais pavimentos, edificações com mais de três economias, edificações com mais de 20 aparelhos sanitários, edificações de serviços da saúde e de comércio de graxo ou alimentos, supermercados, indústrias, matadouros etc. Portanto, um projeto deve se adequar a essas condições específicas para garantir um bom funcionamento das instalações. Cabe ao profissional, então, a execução de um projeto que atenda a essas razões e projete, execute e se responsabilize para que sejam cumpridos os requisitos de funcionamento do sistema. 2 SISTEMAS DE SUPRIMENTO E DISPOSIÇÃO DE ÁGUA 2.1 Fonte de Abastecimento O abastecimento das instalações prediais de água fria deve, preferencialmente, ser feito pela rede pública, é o que orienta a NBR 5626. A água tratada pela concessionária chega no alimentador predial potável. Há casos em que o abastecimento é feito por um sistema misto, utilizando a água da rede pública e uma outra fonte complementar como água da chuva ou poço profundo de água subterrânea. Ou quando não se tem acesso à água tratada, usa-se apenas a água de fontes particulares, como poços e aproveitamento de água da chuva. Quando mais de uma opção está disponível dentre as possibilidades de uso na edificação, o estudo preliminar das fontes de abastecimento é uma ferramenta interessante para usar com mais racionalidade a água, diminuindo assim o custo com a mesma na edificação. Segundo o item 5.1.4, da NBR 5626:1998, as seguintes informações devem ser previamente levantadas pelo responsável pelo projeto: a) características do consumo da edificação (volume, vazões máximas e médias, características da água etc.); b) características das fontes de água disponível na região (disponibilidade de vazão, faixa de variação das pressões, constância do abastecimento, característica da água etc.); c) necessidade de reservação, inclusive no combate ao incêndio; d) no caso de captação local da água, as características da água, o nível do lençol freático e a previsão do nível de contaminação do aquífero. A seguir, dois exemplos de como este tipo de estudo é interessante, pois associando várias fontes de abastecimento, por exemplo, o custo da água cai, e não se usa água potável para fins menos nobres. Isso é o uso sustentável dos recursos hídricos. 8WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Exemplo 1: um projeto de uma residência ou mesmo um prédio residencial, separa-se a água a ser utilizada em duas instalações: a primeira instalação de água potável usada para os equipamentos de uso direto ou contato humano, como pia de cozinha, tanque de lavar roupas, lavatório, chuveiro etc., enquanto a segunda instalação de água de aproveitamento de águas pluviais que pode ser utilizada em descarga de bacias sanitárias, lavagem de pisos e rega de jardins. Exemplo 2: um projeto de lavador de veículos, ou seja, de muita utilização de água, em que não é necessário o uso da água potável, e então, pode se usar água de poço profundo associada à água da chuva. Essa água depois de usada será contaminada com óleo, shampoo e particulas sólidas como poeira etc., provenientes do processo de lavagem. O resíduo agora denominado de “efluente”, que pode passar por um tratamento particular simplificado e retornar para lavagem de veículos novamente. 2.2 Tipos de Sistemas de Suprimento e Disposição de Água A escolha do sistema de suprimento de água deve ser feita após um estudo preliminar de quais são as fontes disponÍveis na região, qual a natureza do uso, qual a viabildade econômica de cada fonte. Com esse estudo, a definição do sistema de suprimento será mais objetiva e inteligente econômica e ambientalmente, ou seja, uma escolha mais sustentável. A Figura 1, apresentada a seguir, é um resumo bem claro do que quer expor este estudo, observa-se o comportamento da água da fonte de abastecimento até o ponto de consumo. Deve- se observar que a água, quando para o consumo humano, deve ser obrigatoriamente tratada, mas quando para usos menos nobres (lavagem de piso, hidratação de plantas) não é necessário um tratamento tão caro, e acaba sendo um custo desnecessário. A água da chuva é uma ótima fonte alternativa de água limpa e barata. Quando a atividade gera efluente líquido, o tratamento desse efluente e o reuso dessa água é uma alternativa ambientalmente correta, já que os mananciais não recebem essa carga poluidora. Figura 1 - Sistema de suprimento e disposição de água. Fonte: Os autores. 9WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2.1 Sistema particular A alimentação é feita por meio de fontes dentro da uma propriedade particular, sendo que esse tipo de fonte não tem supervisão da concessionária. No caso de as fontes se localizarem dentro da zona urbana e a cidade tiver rede pública administrada por uma concessionária, a concessionária poderá exigir alguns parâmetros ou requisitos de uso dessa água e também que seja medida a quantidade da água retirada da fonte para que possa ser efetuado o cálculo do custo do uso da rede de esgoto. Essas fontes alternativas são principalmente de uso de aquíferos livres (rios, ribeirões, córregos e poços caçambas, poços profundos) e aquíferos de águas subterrâneas confinadas (poços artesianos). A seguir, trazemos algumas ilustrações dos tipos de fontes alternativas que podem ser utilizadas em pequenos municípios ou em áreas rurais. Figura 2 – Tipos de aquíferos e poços. Fonte: Synege (2018). Figura 3 – Tipos de básicos de poços. Fonte: Mérito Comercial (2018). 10WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 4 – Exemplo de bomba submersa. Fonte: Canal Agrícola (2019). 2.2.2 Sistema misto Nada mais é que a combinação entre o sistema de abastecimento público e particular de uso simultâneo. Importante observar que essas instalações devem ser totalmente separadas quando as suas fontes forem de águas potáveis e não potáveis. O sistema misto é o mais utilizado nos grandes centros, quando o usuário quer fazer uso de uma fonte alternativa, mas mesmo assim quer utilizar a rede pública para lançamento dos dejetos da edificação. Figura 5 – Usospelo total de água precipitada, chamado de Coeficiente de Escoamento Superficial, e o seu símbolo é representado pela letra C. Este coeficiente varia com a inclinação do telhado e com o material da superfície de captação. O quadro a seguir mostra alguns valores que o Coeficiente de Escoamento Superficial C pode assumir, de acordo com os autores: Antes de iniciarmos o dimensionamento do sistema de reaproveitamento de águas, o vídeo a seguir exemplifica na prática o que foi dito nessa unidade sobre os cuidados de manutenção e operação do reuso de águas em uma edificação, o que atualmente vem ganhando bastante notoriedade para garantir sustentabilidade em uma residência, por exemplo. BENTO, B. Como funciona um Sistema de Reuso de Água? 2019. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=EmVkJRNJ-zs. https://www.youtube.com/watch?v=EmVkJRNJ-zs 100WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Quadro 3 – Exemplos de valores do Coeficiente de Escoamento Superficial. Fonte: Os autores. 3.2.2 Demanda de utilização Além disso, outro fator importante no dimensionamento de um sistema de aproveitamento da água da chuva é a demanda que se pretende atender. A relação direta entre o volume do reservatório e a demanda a ser atendida implica na necessidade de se estimar o consumo de forma mais precisa. Existem atualmente diversos estudos que apontam para valores de consumo de água numa residência, podendo ser atendidos com água de chuva. Quadro 4 – Demanda residencial da utilização de água não potável. Fonte: Os autores. 3.2.3 Volume de água O volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de escoamento superficial da cobertura, bem como da eficiência do sistema de descarte do escoamento inicial, sendo calculado pela seguinte equação: V = P x A x C X ƞfator de captação Em que: V é o volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável; P é a precipitação média anual, mensal ou diária; A é a área de coleta; C é o coeficiente de escoamento superficial da cobertura; ƞfator de captação é a eficiência do sistema de captação, levando em conta o dispositivo de descarte de sólidos e desvio de escoamento inicial, caso este último seja utilizado. 101WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Considerando que nem sempre haverá chuva suficiente para atender toda a demanda, e que também, nem sempre será possível armazenar toda a chuva precipitada (por questões físicas e econômicas), os estudos de dimensionamento de reservatórios devem compatibilizar produção e demanda, identificando o percentual de demanda possível de ser atendida em cada sistema, de maneira a tornar o mesmo mais eficiente e com menor gasto possível. 3.3 Metodologias Sugeridas pela NBR 15.527 3.3.1 Método Rippl É um método de cálculo de volume de armazenamento necessário, fornecido pela NBR 15.527, para garantir uma vazão regularizada constante durante o período mais crítico de estiagem observado. Vt = S(Qt – Vi,t + Lt ) Em que: Vt é o volume de armazenamento no tempo t (m³); Qt é a demanda de água no tempo t (m³); Vi,t é o volume de chuva que entra no sistema no tempo t (m³); Lt são as perdas do sistema durante o intervalo de tempo t (m³). 3.3.2 Método Azevedo Netto Também fornecido pela NBR 15.527, é a metodologia de cálculo de volume da água de chuva pela equação: v = 0,042 x P x A xT Em que: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em milímetros (mm); T é o valor numérico do número de meses de pouca chuva ou seca; A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em metros quadrados (m²) v é o valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, expresso em litros (L). 3.3.3 Método Prático Inglês Nesse método, o volume de chuva é obtido pela seguinte equação: V = 0,05x PxA Em que: P é o valor numérico da precipitação média anual, expresso em milímetros (mm); A é o valor numérico da área de coleta em projeção, expresso em metros quadrados (m²); V é o valor numérico do volume de água aproveitável e o volume de água da cisterna, expresso em litros (L). 102WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.3.4 Método Prático Alemão Trata-se de um método empírico em que se toma o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do volume anual de precipitação aproveitável. Vadotado = mínimo de (volume anual precipitado aproveitável e volume anual de consumo) x 0,06 (6%); Vadotado = mín (V; D) x 0,06 Em que: V é o valor numérico do volume aproveitável de água de chuva anual, expresso em litros (L); D é o valor numérico da demanda anual da água não potável, expresso em litros (L); Vadotado é o valor numérico do volume de água do reservatório, expresso em litros (L). A partir da apresentação dos métodos de cálculo do volume de aproveitamento das águas pluviais, qual metodologia seria adotada em um projeto de reuso em uma edificação de lavador de veículos em que teríamos uma área A de 450 m² para captação e uma demanda de 8 veículos por dia. Considere que o coeficiente de escoamento superficial é de 0,80 e que são trabalhados 20 dias por mês. Cálculo do consumo diário ou demanda Para a lavagem de um veículo leve, é comum adotar o valor entre 200 a 500 litros de água. Nesse exemplo, vamos usar 300. Porém, para lavar caminhões, esse valor pode chegar a 1 m³, mas usaremos o dobro dos veículos, de 600. Com a finalidade de desenvolver o cálculo nesse exercício, vamos considerar que das 8 lavagens diárias, 75% são veículos leves e 25% são caminhões. CD: 0,75x8 x 300 + 0,25x8 x 600 = 3.000 litros ou 3 m³ Mensal: D = 3 x 20 = 60.000 litros ou 60 m³ Cálculo do descarte da primeira chuva O descarte da primeira chuva é essencial para remover algumas substâncias que podem prejudicar a utilização da água do reuso. A NBR 15.527 orienta que seja descartado um volume seguindo a taxa de 2 mm para cada metro quadrado da área de captação: Descarte: L = 450 m² x 2 mm = 0,9 m³ ou então 900 litros. Aplicação do Método Rippl Na tabela a seguir, foram listados os valores mensais médios da precipitação P (mm) da cidade em que se encontra a edificação, e a partir da determinação do volume de chuva V (obtido entre a multiplicação da precipitação média mensal, área de contribuição e coeficiente de escoamento superficial), foi possível encontrar o valor de S que é a capacidade que o reservatório deve ter para armazenar a água. 103WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Conforme indica o método, os valores positivos de S são acumulados para assim determinar qual deve ser o tamanho do reservatório da edificação, para que possa armazenar água suficiente nos meses mais secos. Nos meses em que os valores de S são negativos, significa que vai chover muito mais que será utilizado na edificação. Tabela 2 - Valores mensais médios da precipitação MÊS P (mm) D (m³) A (m²) V (m³) L (m³) S (m³) S acum JAN 267,3 60 450 96,228 0,9 -35,3 0,0 FEV 315,2 60 450 113,472 0,9 -52,6 0,0 MAR 231,5 60 450 83,34 0,9 -22,4 0,0 ABR 190,4 60 450 68,544 0,9 -7,6 0,0 MAI 165,3 60 450 59,508 0,9 1,4 1,4 JUN 130,2 60 450 46,872 0,9 14,0 15,4 JUL 100,1 60 450 36,036 0,9 24,9 40,3 AGO 150,4 60 450 54,144 0,9 6,8 47,0 SET 160,6 60 450 57,816 0,9 3,1 50,1 OUT 213,7 60 450 76,932 0,9 -16,0 50,1 NOV 240,2 60 450 86,472 0,9 -25,6 50,1 DEZ 286,1 60 450 102,996 0,9 -42,1 50,1 Fonte: Método Rippl (2021). Adota-se um valor de aproximadamente 50 m³ para o reservatório. Aplicação do Método Azevedo Netto O Método Azevedo Netto para a determinação do volume de armazenamento é um pouco mais simples já que consiste na aplicação da fórmula: v = 0,042 x P x A x T Em que a partir dos dados anteriores, a precipitação média anual da cidade é de 2.451mm (somatório dos valores de precipitação mensal), e podemos considerar que na cidade em questão a possibilidade onde os meses que podem ser considerados secos são muito pequenas, então utilizaremos T = 1. v = 0,042 x 2.451 x 450 x 1 = 46.324 L ou 46,324 m³ Aplicação do Método Prático Inglês O Método Prático Inglês para a determinação do volume de armazenamento é também simples já que consiste na aplicação da fórmula: v = 0,05 x P x A Em que a partir dos dados anteriores, temos que: v = 0,05 x 2.451 x 450 = 55.148 L ou 55,148 m³ 104WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Aplicação do Método Prático Alemão O Método Prático Alemão é totalmente empírico e baseia-se no maior valor obtido entre a comparação do valor do volume de chuva aproveitável anual e do valor anual do volume da demanda de água. Temos que, analisando a tabela da aplicação do Método de Rippl, que o volume de chuva aproveitável anual é de 871,56 m³ e o volume anual da demanda de água é de 720 m³. A metodologia pede que o reservatório tenha 6% do valor mínimo resultado da comparação entre os dois, ou seja, para a situação temos que o reservatório deverá possuir 43,20 m³. Conclusão Cabe ao projetista analisar qual dos métodos melhor se encaixa com o observado na localização da edificação, levando sempre em consideração as variáveis em relação à quantidade precipitada e também a demanda requerida no estabelecimento. Foi possível observar que todas as metodologias deram resultados próximos, em torno dos 50 m³, então, é importante que as considerações feitas sejam analisadas com o que se tem no local da edificação antes de tomar alguma decisão. É importante ter em mente que todas as variáveis são estimadas, desde a precipitação mensal média até a demanda requerida para o uso da água do aproveitamento. Unindo essa premissa às condições locais da edificação, deve- se chegar à decisão que sintetize e supra as necessidades do problema. 105WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Na última unidade de nossa apostila, observamos o comportamento da água de chuva nas edificações e quais são os deveres do projetista para com ela: como captar, onde esgotar, soluções de descarte ou reutilização etc. As águas pluviais podem ocasionar alguns problemas como erosão e enchentes em grandes centros urbanos, por exemplo, e é por isso que o projeto hidrossanitário tem o dever de se atentar às suas especialidades. Conforme o estudado nessa apostila, foi possível determinar no total o que consta um projeto hidrossanitário e agora você tem as diretrizes necessárias para poder elaborar o seu próprio projeto. Cabe agora começar a colocar em prática e no papel tudo o que foi estudado e apresentado sobre o tema, juntamente com as ideias próprias do projetista e as suas particulares tomadas de decisões, já que um bom projeto além de levar em consideração as legislações e orientações técnicas, conta também com o bom senso do profissional. 106WWW.UNINGA.BR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Cartilha sobre Boas Práticas para Serviços de Alimentação – Resolução-RDC Nº 216. Brasília/DF, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Sistemas prediais de água fria e quente. Rio de Janeiro, 2020. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7198: Projeto e execução de instalações prediais de água quente. Rio de Janeiro, 1993. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto sanitário – Projeto e execução. 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Belo Horizonte: UFMG, 2015.de sistemas mistos. Fonte: UOL – Casa e Decoração (2019). 11WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2.3 Sistema público Ocorre quando a alimentação da edificação é feita através de água de uma concessionária. Por exemplo, no Paraná a Sanepar é encarregada do abastecimento público, enquanto que, em São Paulo é a Sabesp. O local onde o abastecimento é feito pela rede pública, as exigências das concessionárias devem ser atendidas, e isso se aplica a todas as edificações, sejam elas novas ou existentes. Quem utiliza a água da concessionária tem o privilégio de uma água tratada com parâmetros normatizados de potabilidade, evitando doenças por contaminação do aquífero, por exemplo, entre outras vantagens. Figura 6 – Componentes do sistema público de abastecimento de água. Fonte: Copasa (2012). 3 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA As instalações prediais de água fria podem ser elaboradas em até quatro formas diferentes. De acordo com Azevedo Netto (1998), pode ser distribuição direta, distribuição indireta, misto ou hidropneumático. A segunda se difere da primeira na existência de um reservatório superior que alimenta os aparelhos e torneiras de um edifício, enquanto na primeira esses pontos são alimentados diretamente pela rede pública de abastecimento. A distribuição mista, portanto, envolve esses dois tipos de distribuição citados. A última consiste na alimentação dos aparelhos através de um conjunto hidropneumático que assegura a pressão desejável no sistema, sem a necessidade de um reservatório superior. 12WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.1 Sistema de Abastecimento Direto O sistema de distribuição direta supõe um abastecimento público de continuidade, abundância e pressão suficiente, como se a rede interna fosse extensão da rede pública: a água vem diretamente da rede pública de abastecimento para o sistema predial e, por isso, deve ser utilizado apenas onde a concessionária garanta o abastecimento contínuo, e uma pressão adequada. Nesse tipo de distribuição, a edificação corre o risco de ficar sem água em eventuais faltas de abastecimento público, pois não é utilizado um reservatório de acúmulo de água na edificação (caixa d’água). Sendo assim, a implantação do sistema é mais barata, já que além de não utilizar a rede de alimentação da caixa d’água, também deixa de lado os equipamentos necessários em sua instalação, controle e operação. No entanto, a economia acaba se tornando irrelevante se em consideração analisar o custo total da obra e os transtornos que podem ocorrer através de uma possível falta de reservação particular. Figura 7 – Sistema de abastecimento direto. Fonte: Projeto Civil (2017). 3.2 Sistema de Abastecimento Indireto Uma instalação de distribuição indireta é mais complexa, e seu sistema pode ser constituído das seguintes partes: ramal e alimentador predial, reservatório inferior, instalações de recalque, reservatório superior, barrilete, colunas de distribuição, ramais, subrramais ou ligações com os aparelhos, e aparelhos. O uso de reservatório de acúmulo de água na edificação garante maior conforto e segurança para a edificação, pois, por qualquer motivo, se tiver descontinuidade ou interrupção no abastecimento de água pela concessionária, o usuário tem água potável armazenada por algum tempo. Figura 8 – Sistema de abastecimento indireto. Fonte: Projeto Civil (2017). 13WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3.2.1 Sem bombeamento O sistema indireto de abastecimento leva em conta os fatores de intermitência, irregularidade e variações de pressão no abastecimento de água da rede pública. Pode ser feita sem bombeamento desde que a pressão da rede pública seja suficiente para abastecer um reservatório superior (MACINTYRE, 1990). Dessa forma, utiliza-se um reservatório superior para alimentar o sistema predial quando a concessionária atende à pressão necessária para a água chegar à caixa d’água. Por exemplo, na cidade de Maringá, a Sanepar garante que a rede de abastecimento possui a pressão disponível de 10 mca na entrada da edificação. Por consequência, o ponto de entrada de água no reservatório superior pode estar até a 10 metros de diferença do nível de entrada da água no alimentador predial. A Figura 9 ilustra esse tipo de abastecimento. Figura 9 – Sistema de abastecimento indireto sem bombeamento. Fonte: Projeto Civil (2017). 3.2.2 Com bombeamento Em alguns lugares e em algumas edificações, a pressão disponível na ligação predial não é suficiente para levar água até o reservatório superior. Nesse caso, faz-se necessário o uso de um sistema de bombeamento. Utiliza-se um reservatório inferior que recebe a água da rede pública de onde a água é elevada por meio de um conjunto moto-bomba de recalque até o reservatório superior. Normalmente, é utilizado em prédios com mais de três pavimentos. Figura 10 – Sistema de abastecimento indireto com bombeamento. Fonte: Projeto Civil (2017). 14WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 11 – Esquema vertical de abastecimento de água. Fonte: Macintyre (1990). 4 COMPONENTES DO SISTEMA O sistema de instalação hidráulico predial é dividido em subsistemas para melhor entendimento e, principalmente, para modelagem de cálculo de cada subsistema. São eles: subsistema de alimentação; subsistema de reservação e subsistema de distribuição interna – esse último será aprofundado na próxima unidade. Subsistema de Alimentação Predial • Ramal predial; • Cavalete/hidrômetro; • Alimentador predial. Subsistema de Reservação de Água • Reservatório inferior ou cisterna; • Estação elevatória; • Reservatório superior. Subsistema de Distribuição Interna • Barrilete; • Coluna; • Ramal; • Sub-ramal; • Ponto de utilização/aparelho. 15WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.1 Subsistema de Alimentação Predial O abastecimento de água às edificações é feito a partir da tubulação do distribuidor público por meio de um ramal predial que compreende: a) Ramal predial ou ramal externo: é o trecho do encanamento compreendido entre o distribuidor público de água e a instalação predial caracterizada pelo aparelho medidor (hidrômetro). b) Alimentador predial ou ramal interno: é o trecho do encanamento que se estende a partir do aparelho medidor até a primeira derivação ou até a torneira de boia, localizada na entrada do reservatório. Figura 12 – Partes constituintes do sistema de distribuição de água. Fonte: Projeto E/UBC-7 (2016). A água é conduzida da canalização pública para um imóvel por meio de um ramal predial, cujo diâmetro depende principalmente do consumo diário. Macintyre (1990) indica que essa tubulação deve ser feita com cobre, PVC rígido ou ferro fundido para melhor desempenho. Deve haver um hidrômetro (aparelho que mede o consumo de água), instalado dentro de uma caixa para sua preservação, em um local de fácil acesso e, geralmente, esses itens são dimensionados ou fornecidos pela empresa concessionária da água, mas a instalação deve estar preparada para sua conexão. Figura 13 – Hidrômetro. Fonte: Sanepar/PR (2021). 16WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.1.1 Determinação do consumo diário Para se estimar o consumo diário de água é necessário que se conheça a quantidade de pessoas que ocupará a edificação. Considerando o setor residencial, Creder (1995) recomenda que se considere cada quarto social ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. CD = q . P Em que: CD = consumo diário total (L/dia) q = consumo diário “per capita” (L/dia) P = população do edifício (pessoas)Quando a população ocupante da edificação não é conhecida, recomenda-se o uso de tabelas ou quadros para determinar a taxa de ocupação de acordo com a natureza da edificação. Algumas recomendações usuais: Setor residencial: 200 litros por pessoa/dia. Para edifícios de escritórios, prestação de serviços e comércio: 50 litros por pessoa/dia. Quadro 1 – Taxa de ocupação de acordo com a natureza da edificação. Fonte: Adaptado de Carvalho Júnior (2014). 17WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Quadro 2 – Consumo de água por pessoa. Fonte: Adaptado de Carvalho Júnior (2014). 4.1.2 Dimensionamento do alimentador ou ramal predial Admitindo-se o sistema de distribuição indireto, ou seja, com abastecimento da rede contínua, em que a vazão que abastece o reservatório seja suficiente para atender o consumo diário no período de 24 horas, podemos utilizar as equações da Figura 14 a seguir para determinar o diâmetro mínimo do ramal predial: Figura 14 – Equações para o dimensionamento do ramal predial. Fonte: NBR 5626 (2020). Vale salientar que muitas das concessionárias de saneamento requerem o diâmetro mínimo padrão adotado de 3/4” (ou 25 mm) para o ramal predial da edificação. 18WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.1.3 Dimensionamento do hidrômetro Por se tratar de um equipamento de medição de vazão colocado pela concessionária para calcular o custo da água consumida pelo usuário, cada concessionária tem a sua própria tabela. A seguir, segue a tabela usada pela Sanepar/PR, para o dimensionamento do hidrômetro nas cidades paranaenses abastecidas por ela. Tabela 1 - Tabela de determinação do hidrômetro. Fonte: Sanepar (2017). Veja algumas outras anotações importantes sobre a aprovação do projeto hidrossanitário e outras orientações que a concessionária Sanepar fornece aos projetistas no Manual de Projetos Hidrossanitários. PARANÁ. Governo do Estado do Paraná. SANEPAR. Manual de Projetos Hidrossanitários. 2019. Disponível em: https://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/informacoes- tecnicas/projeto-hidrossanitario/manual_de_projeto_hidrossanitario_ marco-2019.pdf. https://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/informacoes-tecnicas/projeto-hidrossanitario/manual_de_projeto_hidrossanitario_marco-2019.pdf https://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/informacoes-tecnicas/projeto-hidrossanitario/manual_de_projeto_hidrossanitario_marco-2019.pdf https://site.sanepar.com.br/sites/site.sanepar.com.br/files/informacoes-tecnicas/projeto-hidrossanitario/manual_de_projeto_hidrossanitario_marco-2019.pdf 19WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.2 Subsistema de Reservação de Água A estimativa para o tamanho do reservatório leva em conta os dados de taxa per capita da região. Como demonstrado anteriormente, quando a pressão disponível na rede pública não for suficiente para o abastecimento total da edificação, será obrigatória a existência de um reservatório inferior ou cisterna, que recalque a água para o reservatório superior distribuir aos aparelhos. Os reservatórios de água potável são uma parte crítica das instalações prediais, no que diz respeito à conservação da potabilidade da água. Por esse motivo, alguns cuidados devem ser tomados no projeto e execução dos reservatórios: a) Sejam perfeitamente estanques; b) Possuam paredes lisas, executadas em material que não altere a qualidade da água e que resistam ao ataque da mesma; c) Impeçam sua contaminação por agentes externos; d) Possuam abertura para inspeção, limpeza e reparos quando se fizer necessário; e) Sejam dotados de extravasor, para evitar o transbordamento e prejuízo à edificação – o extravasor pode ser tubulado em cima do telhado ou ligado na rede de águas pluviais; f) Tenham canalização de esgotamento para limpeza e reparos internos, e a superfície do fundo do reservatório deve ter uma ligeira declividade no sentido da entrada da tubulação de limpeza, de modo a facilitar o escoamento da água e a remoção de detritos remanescentes. g) O reservatório deve ser instalado sobre uma base estável, capaz de resistir aos esforços sobre ela atuantes. h) Toda a tubulação que abastece o reservatório deve ser equipada com torneira de boia. Para facilitar as operações de manutenção, recomenda-se que seja instalado na tubulação de alimentação, externamente ao reservatório, um registro de fechamento. i) A NBR 5626 estabelece que o volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para atender 24 horas de consumo normal do edifício, sem considerar o volume de água para combate ao incêndio. j) A divisão dos reservatórios em dois se dá por legislação municipal. Em geral, quando o reservatório tiver capacidade superior de 4.000 litros, deve ser dividido em dois, que serão interligados pelo barrilete. k) O Brasil apresenta deficiências no abastecimento de água praticamente em quase todas as localidades. l) Em virtude das deficiências no abastecimento público de água, alguns autores recomendam que se adotem reservatórios com capacidade suficiente para até dois dias de consumo. 20WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 15 – Principais elementos do reservatório. Fonte: Souza (2009). Figura 16 – Detalhes de corte de um reservatório. Fonte: Jrrio (2019). 21WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.2.1 Dimensionamento do reservatório No caso da utilização do sistema de distribuição indireta sem recalque, o volume total de água estimada ficará armazenada no reservatório superior. No caso de distribuição indireta com recalque, a recomendação é que o reservatório inferior armazene 60% e o superior 40% do consumo. Ainda assim, questões econômicas e estruturais devem ser analisadas em conjunto com os proprietários e projetistas. Além do consumo predial, vale lembrar que deverá ser previsto também a reserva de incêndio, conforme as normas pertinentes. Portanto, as equações de dimensionamento são: VRI = 0,6 X VR (Volume do Reservatório Inferior) VRS = 0,4 X VR (Volume do Reservatório Superior) Em que VR representa o volume mínimo de reservação, ou seja, a capacidade de reservação de no mínimo 1 dia e no máximo 3 dias, para que a água não perca as suas características de potabilidade. 4.2.2 Dimensionamento do extravasor e limpeza Em todos os reservatórios devem ser instaladas tubulações que atendam às seguintes necessidades: a) extravasão do volume de água em excesso no interior do reservatório, para que não ocorra transbordamento, devido a falhas na torneira boia ou em outro dispositivo de interrupção do abastecimento. b) limpeza do reservatório, para permitir o esvaziamento completo, quando necessário. O diâmetro do extravasor e da limpeza é determinado adotando-se uma bitola comercial imediatamente acima da bitola do alimentador predial ou da tubulação de recalque. Para saber um pouco mais sobre a reserva de água mínima utilizada para o combate e prevenção de incêndios, consulte o Código de Segurança Contra Incêndio e Pânico do Corpo de Bombeiros do Paraná: PARANÁ. Polícia Militar do Paraná. Comando do Corpo de Bombeiros. Código de Segurança Contra Incêndio e Pânico. 2018. Disponível em: http://www.bombeiros.pr.gov.br/sites/bombeiros/arquivos_restritos/files/ documento/2018-12/cscip_-_codigo_de_seguranca_contra_incendio_e_ panico_-_dez_2018.pdf. http://www.bombeiros.pr.gov.br/sites/bombeiros/arquivos_restritos/files/documento/2018-12/cscip_-_codigo_de_seguranca_contra_incendio_e_panico_-_dez_2018.pdf http://www.bombeiros.pr.gov.br/sites/bombeiros/arquivos_restritos/files/documento/2018-12/cscip_-_codigo_de_seguranca_contra_incendio_e_panico_-_dez_2018.pdfhttp://www.bombeiros.pr.gov.br/sites/bombeiros/arquivos_restritos/files/documento/2018-12/cscip_-_codigo_de_seguranca_contra_incendio_e_panico_-_dez_2018.pdf 22WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Imagine uma edificação residencial com dez pavimentos, em que cada pavimento possui dois apartamentos com três quartos cada um. Qual seria o dimensionamento adequado do alimentador predial e de um sistema de reservação para essa edificação? Baseados nos quadros 1 e 2, é possivel estimar a população que ocupará a edificação e o consumo “per capita” diário para essa população: População (P) = 2 pessoas por quarto P = 10 pavimentos x 2(apartamentos) x 3(quartos) x 2(pessoas) P = 120 pessoas ocupam o edifício. Consumo “per capita”, em litros/dia (q) para apartamento residêncial - 200litros/dia CD = P x q CD = 120 x 200 CD = 24.000 litros Prevendo o volume de reservação para um dia e meio tem-se: VR = capacidade de reservação VR = CD x 1,5 VR = 24.000 x 1,5 VR = 36.000 litros Como o edifício possui 10 pavimentos, o sistema de distribuição adotado será indireto com bombeamento, sendo necessário para isso dois reservatórios, um superior com capacidade de armazenamento de 40% e um inferior com capacidade de armazenamento de 60%: VR (superior) = 36.000 litros x 40% VR (superior) = 14.400 litros VR (superior) = 14,40 m3 VR (inferior) = 36.000 litros x 60% VR (inferior) = 21.600 litros VR (inferior) = 21,60 m3 Estes reservatórios podem ser executados no local da edificação, em concreto armado, com o volume total dividido em dois reservatórios, superior e inferior, assim como o demonstrado. Como o reservatório superior é maior que 4.000 litros, deverá ser executado em 2 celulas interligadas pelo barrilete. VRS = 14,40 m3 VRI = 21,60 m3 Cálculo do diâmetro do alimentador predial e do ramal predial: Qmin = _ CD___ 86400 Qmin = 0,028 l/s DAP ≥ 0,66 m DAP ≥ 66 mm Como o diâmetro da tubulação é padronizado por um diâmetro comercial, é necessário verificar quais são os diâmetros no catálogo do fabricante. 23WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Tabela 2 - Dimensões dos tubos BITOLA DC ESPESSURA POLEGADA mm mm 1/2 20 1,5 3/4 25 1,7 1 32 2,1 1.1/4 40 2,4 1.1/2 50 3,0 2 60 3,3 2.1/2 75 4,2 3 85 4,7 4 110 6,1 Fonte: Catálogo do Fabricante (2021). O diâmentro do ramal predial (DRP) é igual ao diâmentro do alimentador predial: DAP = 75 mm Cálculo do hidrômetro: CD = 1350 litros = 1,35m3 CM (consumo mensal) = 1,35 x 30 (dias) CM = 40,5 m3 Com os dados anteriores, chega-se à conclusão que o hidrômetro da edificação será o de 1”, tipo C, multijato. Tabela 3 – Pré-dimensionamento de hidromêtros 2017 Fonte: Sanepar (2017). Como o calculado, o diâmetro do alimentador predial é de 75 mm. Sendo assim, o diâmetro do extravasor e da limpeza é um diâmetro comercial imediatamente acima deste, portanto, 85 mm. 24WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 4.3 Conjunto Elevatório O conjunto elevatório é constituído de tubulação e peças cuja finalidade é enviar a água do reservatório inferior ou cisterna para o reservatório superior, quando necessário. A tubulação de recalque é a tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. A tubulação de sucção, então, é a tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba. As bombas são máquinas que transformam o trabalho mecânico de um motor em energia hidráulica sob as formas que o líquido é capaz de absorver. Pela ação das pás da bomba, o líquido recebe energia em forma de energia de pressão e energia cinética. A energia é expressa em metros de coluna líquida de peso específico e chama-se genericamente de altura de elevação. Figura 17 – Componentes do conjunto elevatório do abastecimento de água. Fonte: Projeto E/UBC-7 (2016). A vazão de recalque (Qr) deverá ser, no mínimo, igual a 15% do Consumo Diário, expressa em m³/h. Por exemplo, para o CD igual a 100 m³, Qr deverá ser, no mínimo, igual a 15 m³/h. 25WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O Período de Funcionamento da Bomba (t), para o abastecimento do reservatório superior, durante o dia, será a função da vazão horária. No caso em que Qr é igual a 15% do Consumo Diário, t resulta a aproximadamente igual a 6,7 horas, sendo esse valor, de acordo com a norma, o máximo período de funcionamento diário da bomba. Para dimensionar a canalização de recalque (Dr) emprega-se a seguinte equação, de acordo com a NBR 5626: Em que: Dr é o diâmetro da tubulação de recalque, em metros; Qr é a vazão de recalque, em m³/h; X é a razão entre o número de horas de funcionamento por dia e a duração total em horas de um dia. Para a tubulação de sucção do sistema elevatório (Ds) é comum utilizar um diâmetro comercial acima do encontrado para a tubulação de recalque (ou, no mínimo, igual). Dessa forma, calcula-se a Altura Manométrica do sistema, que consiste na determinação das perdas de carga das tubulações de recalque e de sucção, somado ao desnível geométrico do sistema (diferença das alturas dos níveis ou cotas da sucção da bomba até a entrada do reservatório superior). Com os valores da vazão e altura manométrica determinados, basta escolher a bomba hidráulica que melhor represente o sistema e que seja eficiente. Figura 18 – Catálogo de bombas centrífugas hidráulicas. Fonte: KSB (2013). 26WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O sistema de recalque do abastecimento de água é um ponto muito importante no projeto hidrossanitário. Uma revisão interessante sobre os conceitos de operação e funcionamento das bombas hidráulicas e o sistema de recalque pode ser vista no vídeo a seguir: LEIAUT CARIELO. Funcionamento das Bombas D’água (Hidráulica). 2018. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yQwWAhaJHt0. https://www.youtube.com/watch?v=yQwWAhaJHt0 27WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Conforme o visto e apresentado nesta unidade, é de extrema importância que o profissional estude detalhadamente as características da edificação antes de estabelecer os parâmetros de seu projeto, já que o dimensionamento dos componentes do sistema (a escolha do sistema de abastecimento, o diâmetro do ramal predial e a capacidade de reservação da edificação, por exemplo) interferem totalmente no custo-benefício da obra. Sendo assim, um bom projeto precisa, além de respeitar os requisitos das normativas e dos órgãos competentes a sua análise, apresentar funcionalidade e adequação à edificação como um todo – levando em consideração as razões econômicas, sustentáveis, de segurança e utilização. Nessa primeira unidade, determinamos as etapas iniciais de abastecimento de água, vinda da rede ou fonte até o reservatório. Foram trabalhados diversos sistemas existentes desse processo, abordando seus componentes e dimensionando as peças através de seus objetivos. Na próxima unidade, veremos a etapa final do abastecimento: onde a água, do reservatório, abastece os pontos de utilização ou aparelhos sanitários da edificação. E, claro, vamos estudar alguns sistemas de aquecimento de água, importante para garantir parâmetros de conforto e higiene aos usuários. 2828WWW.UNINGA.BR U N I D A D E 02 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO ...............................................................................................................................................................30 1 SUBSISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ...........................................................................................................31 1.1 PRINCIPAIS ELEMENTOS ..................................................................................................................................... 31 1.2 BARRILETE DE DISTRIBUIÇÃO ............................................................................................................................32 1.2.1 COLUNAS DE DISTRIBUIÇÃO OU PRUMADAS .................................................................................................32 1.2.2 RAMAIS E SUB-RAMAIS ....................................................................................................................................33 1.3 DIMENSIONAMENTO ............................................................................................................................................34 1.3.1 DIMESIONAMENTO DOS SUB-RAMAIS ...........................................................................................................34 1.3.2 DIMENSIONAMENTO DOS RAMAIS E COLUNAS............................................................................................35 1.3.3 CRITÉRIO DO CONSUMO MÁXIMO POSSÍVEL ...............................................................................................35 1.3.4 CRITÉRIO DO CONSUMO MÁXIMO PROVÁVEL ..............................................................................................36 SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA: INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS 2929WWW.UNINGA.BR EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4 PRESSÃO E VELOCIDADE NA TUBULAÇÃO ........................................................................................................37 1.4.1 PRESSÃO ESTÁTICA ...........................................................................................................................................37 1.4.2 PRESSÃO DINÂMICA .........................................................................................................................................38 1.4.3 PRESSÃO DE SERVIÇO ......................................................................................................................................38 1.4.4 PRESSÃO MÍNIMA .............................................................................................................................................39 1.4.5 PRESSÃO MÁXIMA ............................................................................................................................................39 1.4.6 VELOCIDADE .......................................................................................................................................................40 1.5 PERSPECTIVA ISOMÉTRICA ................................................................................................................................40 2 SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA ...............................................................................................................42 2.1 SISTEMA INDIVIDUAL OU LOCAL ........................................................................................................................42 2.2 SISTEMA PRIVADO CENTRAL DOMICILIAR.......................................................................................................43 2.3 SISTEMA COLETIVO CENTRAL ............................................................................................................................44 2.4 TIPOS DE AQUECEDORES ....................................................................................................................................44 2.4.1 AQUECIMENTO A GÁS DE PASSAGEM ............................................................................................................45 2.4.2 AQUECIMENTO A GÁS DE ACUMULAÇÃO .......................................................................................................46 2.4.3 AQUECIMENTO ELÉTRICO DE PASSAGEM .....................................................................................................47 2.4.4 AQUECIMENTO ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO ...............................................................................................47 2.4.5 AQUECIMENTO SOLAR .....................................................................................................................................48 2.5 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA ....................................................................................................................49 2.5.1 VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO .................................................................................................................50 2.5.2 FUNCIONAMENTO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO ............................................................................................ 51 2.5.3 PRESSÕES E VELOCIDADES ............................................................................................................................. 51 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...........................................................................................................................................55 30WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Depois de armazenada em um reservatório, como a água chega aos pontos de utilização ou aparelhos sanitários? Na segunda etapa do nosso estudo, vamos retratar o sistema de distribuição da água na edificação, destacando seus principais componentes como os aparelhos sanitários, pontos de utilização, sub-ramais, ramais, colunas ou prumadas e barrilete. Além disso, serão apresentadas algumas informações referentes aos projetos dos sistemas prediais de água quente, cujo objetivo é conduzir a água aquecida por meio de uma canalização até os pontos necessários de utilização. O projeto dessa condução precisa estar alinhado com o profissional da área como forma de promover a correta instalação deste sistema, proporcionando o conforto térmico do usuário. O fornecimento de água quente representa uma necessidade nas instalações de determinados aparelhos e equipamentos ou uma conveniência para melhorar as condições de conforto e higiene em aparelhos sanitários de uso comum. Nesta unidade, abordaremos os sistemas de distribuição de água e aquecimento predial, os tipos de aquecedores, bem como, o dimensionamento do consumo, da vazão, as perdas de carga, o cálculo da velocidade e da pressão desses sistemas. 31WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 SUBSISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA 1.1 Principais Elementos A distribuição de água para um prédio ocorre de um reservatório superior de acumulação, dimensionado na unidade anterior, e é feita por meio de um sistema de distribuição que compreende: a) barrilete de distribuição; b) colunas de alimentação ou prumadas de alimentação; c) ramais; d) sub-ramais. Uma das características muito importantes do projeto hidráulico são os pontos de utilização ou aparelhos sanitários e a altura da conexão da água fria para o equipamento, apresentados no Quadro 1 a seguir: Quadro 1 – Pontos de utilização. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (2020). 32WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.2 Barrilete de distribuição O barrilete é a tubulação de distribuição que interliga as duas seções do reservatório superior e alimentam as colunas de distribuição, vide a Figura 1: Figura 1 – Esquema do barrilete de distribuição. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (2020). 1.2.1 Colunas de distribuição ou prumadas A coluna de distribuição, também chamada de prumada, se refere à canalização vertical destinada a alimentar os ramais da instalação predial. Tem sua origem no barrilete: Figura 2 – Esquema de colunas de distribuição ou prumadas. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (2020). 33WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 3 – Registro fotográficode colunas de distribuição ou prumadas. Fonte: Os autores. 1.2.2 Ramais e sub-ramais Os ramais hidráulicos são as tubulações que derivam da coluna de distribuição, que possuem a finalidade de encaminhar a água aos sub-ramais: tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. Figura 4 – Esquema de sistema hidráulico de distribuição. Fonte: Adaptado de Carvalho Júnior (2014). 34WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.3 Dimensionamento O dimensionamento de uma rede de distribuição é feito inversamente ao caminho que a água percorre do reservatório ao aparelho sanitário, ou seja, seguindo a seguinte ordem: sub- ramais, ramais, colunas de alimentação e barrilete. 1.3.1 Dimesionamento dos sub-ramais Conforme o exposto, cada sub-ramal serve a uma peça de utilização ou aparelho sanitário e é dimensionado segundo tabelas que foram elaboradas por meio de resultados obtidos em ensaios realizados com os mesmos. Em geral, os fabricantes dos aparelhos fornecem em seus catálogos os diâmetros que recomendam para os seus sub-ramais. Pode-se usar os dados apresentados no Quadro 2 a seguir para a escolha do diâmetro dos sub-ramais. Os valores apresentados são os mínimos aconselháveis. Convém notar que, em se tratando de tubo em aço galvanizado, o diâmetro mínimo usado é de 20 mm. Quadro 2 – Pontos de utilização. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (1998). 35WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.3.2 Dimensionamento dos ramais e colunas A NBR 5626 trata dos sistemas de abastecimento e distribuição de água. Até o ano de 2020, a normatização utilizada era uma versão elaborada no ano de 1998. No entanto, em junho de 2020, a referida norma teve uma atualização e passou a trabalhar nas orientações para os projetos que envolvem a distribuição de água quente, também, em substituição da NBR 7198 de 1993. Entre as alterações previstas, a NBR 5626/20 deixa ao projetista a liberdade em adotar os critérios de utilização e consumo em seu projeto, respeitando sempre as condições de garantir o mínimo de pressão disponível nos aparelhos sanitários. Com a finalidade de desenvolver o aprendizado, de acordo com a NBR 5626 de 1998, o dimensionamento de um ramal poderá ser feito, conforme se faça alguma das suposições a seguir: a) Admitir que há consumo simultâneo de todos aparelhos (Critério do consumo máximo possível). b) Considerar o consumo simultâneo máximo provável dos aparelhos. (Critério do consumo máximo provável). 1.3.3 Critério do consumo máximo possível Neste caso, admite-se que todos os aparelhos estejam sendo usados ao mesmo tempo, principalmente chuveiros e lavatórios. Esta hipótese deve ser considerada naquelas situações em que há um horário rigoroso para o uso das instalações sanitárias (como quartéis, fábricas, escolas e estabelecimentos de ensino, etc.), principalmente de chuveiros e lavatórios. Para o dimensionamento dos ramais, somam-se as vazões de cada sub-ramal ou ramal anterior. Para fácil escolha dos diâmetros, toma-se como base ou unidade o tubo de 15 mm (1/2”) ao qual se referem os diâmetros dos demais trechos, de tal modo que a seção do ramal em cada trecho seja equivalente, sob o ponto de vista de escoamento hidráulico, a soma das seções dos sub-ramais por ele alimentados. É importantíssimo que um projetista saiba os principais pontos que diferem as duas versões da NBR 5626, de 1998 e de 2020. Sendo assim, totalmente pertinente ao que está sendo discutido nesta unidade, como recomendação de leitura ficam as duas versões da NBR 5626 e também da NBR 7198. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Sistemas prediais de água fria e quente. Rio de Janeiro, 2020. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7198: Instalação predial de água quente. Rio de Janeiro, 1993. 36WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A tabela a seguir dá, para os diversos diâmetros, o número de tubulações de 15mm (1/2”) que seriam necessárias para permitir a mesma descarga. Tabela 1 – Diâmetro das tubulações no consumo máximo possível. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (1998). 1.3.4 Critério do consumo máximo provável Em uma edificação, é pouco provável o uso simultâneo de todos os aparelhos de um mesmo ramal, e essa probabilidade diminui com o aumento do número de aparelhos. Roy Runter fez um estudo de probabilidade de ocorrência de uso simultâneo das peças e atribuiu pesos às mesmas, aplicado na NBR 5626 de 1998, estabelecendo então a dependência entre as descargas nos aparelhos e a soma dos pesos de todos aparelhos. Esses pesos são estabelecidos por comparação dos efeitos relativos produzidos por diferentes tipos de aparelhos. O critério conduz, portanto, a diâmetros menores do que pelo critério do sistema máximo possível. O método recomendado pela NBR 5626 de 1998, e que atende ao critério do consumo máximo provável, é o Método da Soma dos Pesos, de fácil aplicação, para o dimensionamento de ramais e colunas de alimentação, baseado na probabilidade de uso simultâneo dos aparelhos e peças. A vazão da tubulação, então, pode ser calculada pela seguinte fórmula, em que é considerada uma taxa de 30% da raiz quadrada do somátorio dos pesos das tubulações: O valor dos pesos é atribuído a cada subrramal que atende aos aparelhos sanitários e pode ser conferido na NBR 5626 de 1998. 37WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4 Pressão e Velocidade na Tubulação Em condições dinâmicas, ou seja, com a água em movimento (escoamento), a pressão da água nos pontos de utilização deve ser adotada de modo a garantir a vazão de projeto e o bom funcionamento do aparelho de utilização. Em qualquer caso a pressão não pode ser inferior a 1 mca (metro de coluna d’água), principalmente nos chuveiros. São consideradas três tipos de pressão nas Instalações Prediais: a) Pressão estática: pressão nos tubos com a água parada; b) Pressão dinâmica: pressão com a água em movimento; c) Pressão de serviço: pressão máxima que se pode aplicar a um tubo, conexão, válvula ou outro dispositivo, quando em uso normal. 1.4.1 Pressão estática A pressão estática pode ser definida como a diferença entre a altura do reservatório superior e um ponto qualquer no sistema de distribuição de água. A diferença desse ponto ao ponto mais baixo da instalação predial (h), segundo a NBR 5626, não deve ultrapassar 40 mca (metros de coluna d´água) em qualquer ponto. Figura 5 – Pressão estática. Fonte: Adaptado de Borges (1992). 38WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4.2 Pressão dinâmica A NBR 5626 recomenda que a pressão da água na tubulação, em regime de escoamento, não seja inferior a 0,5 mca em nenhum dos pontos. O valor da pressão estática menos as perdas de carga distribuídas e localizadas corresponde ao valor da pressão dinâmica. Figura 6 – Pressão dinâmica em escoamento. Fonte: Adaptado de Borges (1992). 1.4.3 Pressão de serviço Com relação à pressão de serviço, a NBR 5626 recomenda que o fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobrepressão em qualquer ponto da instalação maior que 20 mca. Isso significa que a pressão de serviço não deve ultrapassar a 60 mca, ou seja: Pressão estática máxima (40 mca) + máxima sobrepressão (20 mca). Importante ressaltar que a utilização de tubos metálicos em substituição aos de PVC, nesse caso, não resolve o problema uma vez que a norma não faz distinção quanto ao tipo do material. A substituição de material só altera o valor da perda de carga. 39WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PRED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4.4 Pressão mínima Necessária para que as peças de utilização funcionem adequadamente, conforme a sua finalidade. Esta pressão varia de 1 mca a 20 mca a depender do equipamento e manual do fabricante. Para que as peças tenham um funcionamento adequado, deve-se lembrar que a pressão dinâmica nos pontos de utilização não deve ser inferior a 1 mca: Quadro 3 – Pressão estática e dinâmica mínima nos pontos de utilização. Fonte: Adaptado da NBR 5626 (1998). 1.4.5 Pressão máxima Segundo a NBR 5626, admite-se uma pressão estática máxima de serviço de no máximo 40 mca (metros de coluna d’água). Em edificações onde a pressão de serviço ultrapasse esse valor, devem ser utilizados reservatórios intermediários ou válvulas redutoras de pressão. Pressões acima do recomendado podem ocasionar em problemas na tubulação como ruídos, golpe de aríete e manutenção constante nas instalações. Para que os aparelhos da instalação hidráulica predial sejam capazes de operar com as vazões, é necessário que lhes sejam asseguradas pressões mínimas a montante. Essas pressões deverão estar disponíveis, portanto, nos pontos de utilização. São denominadas pressões dinâmicas porque elas deverão prevalecer quando o sistema hidráulico estiver em operação. Isto significa que a pressão estática do sistema menos as perdas de carga que ocorrerão entre o reservatório e o ponto de utilização deverá ter um resultado positivo e igual a, no mínimo, a pressão dinâmica mínima recomendada. Por outro lado, os aparelhos são construídos de modo a suportarem pressões limitadas. Existe, portanto, uma pressão máxima a que podem ser submetidos esses aparelhos. Essa pressão máxima limita a altura existente entre os pontos de utilização e, é claro, ocorrerá em condições estáticas, tendo em vista que, não havendo escoamento, não há perda de carga. 40WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1.4.6 Velocidade A NBR 5626 recomenda que as tubulações sejam dimensionadas de modo que a velocidade de escoamento da água em qualquer trecho da tubulação não ultrapasse 3,0 m/s. Valores acima do recomendado provocam ruídos desagradáveis na tubulação podendo, além disso, ocasionar o golpe de aríete. Conhecendo o diâmetro do tubo e a vazão em escoamento, a velocidade pode ser determinada pela equação a seguir: Em que: V é a velocidade da água (m/s); Q é a vazão em m³/s ; A e a área da seção transversal da tubulação (m²). 1.5 Perspectiva Isométrica A perspectiva isométrica é o processo de representação tridimensional em que objeto se situa num sistema de três eixos coordenados, muito usada para mostrar e executar as instalações hidráulicas. As plantas isométricas de tubulação são desenhos feitos em escala, contendo todas as tubulações de uma determinada área, destacando suas características, representada em projeção horizontal, conforme os exemplos a seguir: Figura 7 – Detalhe isométrico de um banheiro acessível. Fonte: Os autores. 41WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 8 – Detalhe isométrico de chuveiros num banheiro coletivo. Fonte: Os autores. O livro Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias, publicado em 1990, no Rio de Janeiro, é um dos principais livros técnicos e científicos quando o assunto é Instalações Prediais, seja de abastecimento de água, distribuição ou esgotamento. Archibald Joseph Macintyre foi membro da Associação Nacional de Engenharia e publicou vários livros sobre instalações prediais, utilizados até hoje pelos profissionais da engenharia e também da arquitetura. MACINTYRE, A. J. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e científicos, 1990. 42WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2 SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA A temperatura com que a água deve ser fornecida depende do uso a que se destina. Quando uma mesma instalação deve fornecer água em temperaturas diferentes nos diversos pontos de consumo, faz-se o resfriamento com um aparelho misturador de água fria ou o aquecimento com um aquecedor individual no local de utilização. O fornecimento de água quente serve para melhorar as condições de conforto e higiene nos aparelhos ou representa a necessidade nas instalações de determinados aparelhos e equipamentos. Dessa forma, Macintyre (1990) descreve como imprescindível a utilização de água quente em hospitais, hotéis, restaurantes, lavanderias, laboratórios e indústrias. Quadro 4 – Temperatura de água para determinadas funções. Fonte: Adaptado da NBR 7198 (1993). Dependendo do fim a que se destina sua utilização, é possível usar um misturador de água fria para que a temperatura esteja de acordo com o local de utilização. Por exemplo, a água em uma cozinha varia entre os 70°C, em uma lavanderia chega aos 80°C e para fins higiênicos não excede os 50°C (MACINTYRE, 1990). Para as instalações de água quente, em que a água fria passa por um aquecedor elétrico de acumulação ou de passagem, por exemplo, são obedecidos os mesmos critérios e condições estabelecidos ou normatizados para a água fria. Azevedo Netto (1998) recomenda não utilizar PVC (alto coeficiente de dilatação linear) ou aço galvanizado (baixa resistência à corrosão) para esse tipo de instalação, sendo mais eficiente e viável o emprego de tubos de aço inoxidável, latão ou cobre, auxiliados por isolante térmico. As novas tecnologias, atualmente, desenvolveram novos materiais que permitem a eficácia nessas instalações quanto à regulamentação da temperatura, como o CPVC Aquatherm, derivado do PVC para as tubulações quentes. O abastecimento de água quente é feito em encanamentos separados dos de água fria, com tubulações apropriadas para isso, e pode ser de três tipos: sistema individual ou local, sistema privado central domiciliar ou sistema coletivo central. 2.1 Sistema Individual ou Local Nesta modalidade se produz água quente para um único aparelho ou, no máximo, para aparelhos do mesmo ambiente. São aparelhos localizados no próprio banheiro ou na área de serviço. Como exemplo, pode-se citar o chuveiro elétrico. Para este sistema não existe a necessidade de uma rede de tubulações para água quente, visto que os aparelhos estão geralmente nos ambientes em que são utilizados. Os aquecedores são instantâneos (de passagem). Este sistema é mais utilizado em edificações de baixa renda, pois o investimento inicial é baixo. 43WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.2 Sistema Privado Central Domiciliar Neste sistema se produz água quente para todos os aparelhos de uma unidade residencial. O sistema central privado utiliza basicamente os seguintes tipos de fontes de energia: eletricidade, óleo combustível, gás combustível, lenha e energia solar. Os aparelhos de aquecimento para este sistema podem ser instantâneos (ou de passagem), onde a água vai sendo aquecida à medida que passa pelo aparelho (sem reservação) ou de acumulação, onde a água é reservada e aquecida para posterior uso. Para este sistema de aquecimento, deve haver uma prumada de água fria exclusiva, com dispositivo que evite o retorno da água do interior do aquecedor em direção à coluna de água, tal como o sifão térmico. A distribuição de água quente para este sistema constitui-se basicamente de ramais que conduzem a água do aparelho de aquecimento até os pontos de utilização. Este caminhamento deverá ser o mais curto possível para se evitar perda de temperatura na tubulação ao longo do trecho. A adequação dos ambientes também deverá ser levada em consideração, visto que os ambientes necessitam de ventilação permanente e espaço físico adequado, principalmente no caso de se adotar aquecedores de acumulação, o que demanda espaçopara sua instalação. Figura 9 – Sistema privado central domiciliar. Fonte: Adaptado da NBR 7198 (1993). 44WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.3 Sistema Coletivo Central É análogo ao sistema anterior, ou seja, segue os mesmos parâmetros do sistema domiciliar central ou privado, porém, é um pouco mais complexo e mais amplo já que possui a finalidade de abastecer várias peças de utilização de vários domicílios. 2.4 Tipos de Aquecedores Para o aquecimento da água dispõe-se basicamente de três fontes: energia solar, combustão de sólidos, líquidos e gases (madeira, carvão, óleo, álcool, gás natural, GLP etc.) e eletricidade. Veja a seguir a ilustração desses tipos de aquecimento: Figura 10 – Sistema de aquecimento por energia solar. Fonte: Joule (2019). Figura 11 – Sistema de aquecimento por combustão. Fonte: Lorenzetti (2019). 45WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 12 – Sistema de aquecimento por eletricidade. Fonte: Leroy Merlin (2019). Na prática, estas fontes podem ser associadas, sendo uma a fonte principal e a outra a fonte suporte (o que comumente é chamado de backup). Numa eventual falta ou deficiência da fonte principal a fonte suporte a substitui ou complementa o fornecimento. É o caso da energia solar que tem como suporte a eletricidade ou GLP, para longos períodos nublados. 2.4.1 Aquecimento a gás de passagem A água percorre um tubo em forma de espiral que sofre o aquecimento de uma chama central resultado da queima de gás combustível (Gás liquefeito de petróleo - GLP ou gás natural - GN). Não pode ser instalado em locais fechados (com exceção dos modelos de fluxo balanceado que são herméticos). Exige, no mínimo, o ponto de saída para os gases resultantes da queima e uma área bem ventilada, pois para haver queima, além do gás é necessário oxigênio. Em edificações antigas é comum encontrar o aquecedor de passagem dentro dos banheiros, o que hoje é terminantemente proibido. Figura 13 – Aquecedor a gás de passagem. Fonte: Lorenzetti (2019). 46WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A perda de carga no aparelho também é muito grande devido ao próprio traçado em espiral da tubulação. Alguns modelos exigem de 5 a 13 mca de pressão dinâmica para funcionar com a vazão nominal do equipamento. Figura 14 – Aquecedor a gás de passagem. Fonte: Gerola - AU (2005). 2.4.2 Aquecimento a gás de acumulação O aquecimento da água é feito através da chama resultante da queima de gás combustível (GLP ou GN) em um tubo no centro do cilindro. Ocupa bastante espaço e o cilíndro é vertical e deve ser instalado em local bem ventilado e com a exaustão dos gases feita de forma adequada. Figura 15 – Aquecedor a gás de acumulação. Fonte: Lorenzetti (2019). 47WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.4.3 Aquecimento elétrico de passagem São os chuveiros elétricos comuns ou as torneiras elétricas de lavatórios e de pias de cozinha. Apesar da fácil instalação e baixo custo, são pouco eficientes e consomem muita energia elétrica. Figura 16 – Aquecedor elétrico de passagem. Fonte: Lorenzetti (2019). 2.4.4 Aquecimento elétrico de acumulação Conhecidos também como boilers elétricos, são cilindros que podem ser horizontais ou verticais com uma ou mais resistências elétricas que fazem o aquecimento da água. Os cilindros possuem um revestimento térmico para evitar a perda de calor e um termostato mantém a temperatura automaticamente dentro dos limites estabelecidos. O custo de operação hoje também é alto devido ao preço da energia elétrica. Figura 17 – Aquecedor elétrico de acumulação. Fonte: Cumulus (2019). 48WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.4.5 Aquecimento solar O aproveitamento da energia solar no aquecimento de água exige um investimento inicial elevado que normalmente é compensado pela gratuidade da energia solar. Figura 18 – Aquecimento Solar. Fonte: Joule (2019). O sistema de aquecimento solar possui inúmeras vantagens, pois não é poluidor, além de ser autossuficiente, é completamente silencioso. É uma fonte alternativa de energia, geralmente disponível no próprio local do consumo. Um bom aquecedor consegue elevar a temperatura da água acima de 80°C. Porém, como desvantagens, podemos citar que possui algumas limitações do ponto de vista arquitetônico e também de espaço nas coberturas das edificações. Ainda, ele se apresenta na forma disseminada, não concentrada, portanto, de difícil captação, e tem a disponibilidade descontínua, já que a posição do sol muda de acordo com as estações do ano e horas do dia, além das variações climáticas. Com a utilização do sistema de aquecimento solar, pode haver necessidade de um aquecedor auxiliar combinado que utilize energia convencional para suprir os períodos ou momentos de carência. O sistema de geração de água quente à base de energia solar se compõe de: a) coletores de energia (placas coletoras), que absorvem energia dos raios solares aquecendo- se e transferindo o calor para a água contida em um conjunto de tubos que constituem uma espécie de serpentina; b) acumulador de energia (reservatório de água quente com revestimento térmico, boiler, storage); c) rede de distribuição (tubulações e acessórios); d) bomba de circulação, quando a circulação por convecção for suficiente para alcançar a temperatura desejada. 49WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.5 Dimensionamento do Sistema No Brasil, o consumo de água quente é orientado conforme a NBR-7198/93 de Instalações prediais de água quente. Podemos utilizar os valores do quadro a seguir para fazer uma estimativa de consumo de água quente e, a partir desses valores, dimensionar o aquecedor e o reservatório de acumulação de água quente. Quadro 5 – Consumo de água quente. Fonte: Adaptado de Borges (1992). O sistema de aquecimento solar é muito comum atualmente. Existem vários modelos de diferentes complexidades. O estudo de sua aplicação é essencial para definir o projeto que será utilizado na edificação. No vídeo a seguir, é possível observar o quanto pode ser fácil projetar e executar um aquecedor solar para sua residência, por exemplo. Profissional da Casa. Aquecedor solar caseiro barato! 2020. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=nUbetJoqoiU. https://www.youtube.com/watch?v=nUbetJoqoiU 50WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A norma propõe vazões de consumo de água quente indicadas no quadro a seguir, e vem como a porcentagem de consumo máximo provável e da capacidade do reservatório. Quadro 6 – Consumo de água quente nas edificações. Fonte: Adaptado de Borges (1992). 2.5.1 Vazão das peças de utilização Para que se faça o dimensionamento da água fria para a água quente é necessário o conhecimento da vazão das peças de utilização para dimensionar os encanamentos. Pode-se utilizar o quadro a seguir como base, pois ele fornece a descarga de cada peça e o peso correspondente. Quadro 7 – Vazão das peças de utilização. Fonte: Adaptado de Borges (1992). 51WWW.UNINGA.BR IN ST AL AÇ ÕE S HI DR ÁU LI CA S PR ED IA IS | U NI DA DE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2.5.2 Funcionamento das peças de utilização O dimensionamento do sistema pode ser feito analogamente ao sistema de distribuição de água fria, ou seja, considerando o critério de consumo do máximo provável. 2.5.3 Pressões e velocidades As pressões mínimas de serviço nas torneiras e nos chuveiros devem ser de 1,0 mca, ou seja, 10 kPa. Conforme visto anteriormente, a pressão estática máxima nas peças de utilização,