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CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Projeto de Instalações Hidro-Sanitárias Prof. José Eduardo Borges jose.borges@funorte.edu.br 6º Período Montes Claros / 2016 Carga Horária: Total: 80 horas Semanal: 4 horas Ementa: 1. Instalações Prediais de Água Fria - NBR 5626 2. Instalações Prediais de Água Quente - NBR 7198 3. Instalações Prediais de Esgoto Sanitário - NBR 8160 4. Disposição dos Esgotos Prediais 5. Instalações Prediais de Esgoto Pluvial - NBR 10844 Avaliação: 1ª VA: 20 Pontos 2ª VA: 25 Pontos 3ª VA: 30 Pontos Exercícios em sala: 10 Pontos Projeto: 15 Pontos Bibliografia: CREDER, H. Instalações hidráulicas e sanitárias. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1995. MACINTYRE, A. J. – Instalações Hidráulicas. 3a Ed. LTC, 1996. NEVES, E. T. Curso de hidráulica. Porto Alegre: Globo, 1986. NBR 5626 - Instalações Prediais de Água Fria NBR 7198 - Projetos e Execução de Instalações Prediais de Água Quente NBR 8160 - Instalações Prediais de Esgoto Sanitário NBR 10844 - Instalações Prediais de Águas Pluviais Definição: Corresponde ao conjunto de tubulações, conexões e acessórios que permitem levar a água da rede pública até aos pontos de consumo ou utilização dentro da habitação. INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA 1.1. SISTEMAS DE ABASTECIMENTO - Abastecimento Público: a alimentação é feita através da rede de água da concessionária (COPASA); - Abastecimento Particular: a alimentação é feita através de fontes como poços artesianos; - Abastecimento Misto: a alimentação é feita através do sistema de abastecimento público e particular ao mesmo tempo. 1.2. SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO - Distribuição Direta: todos os aparelhos e torneiras de um edifício são alimentados diretamente pela rede pública de abastecimento, sem o uso de reservatório; Vantagens: - Água de melhor qualidade devido à presença de cloro residual na rede de distribuição; - Maior pressão disponível devido à pressão mínima de projeto em redes de distribuição pública ser da ordem de 15 m.c.a.; - Menor custo da instalação, não havendo necessidade de reservatórios, bombas, registros de bóia, etc...; Desvantagens: - Falta de água no caso de interrupção no sistema de abastecimento ou de distribuição; - Grandes variações de pressão ao longo do dia devido aos picos de maior ou de menor consumo na rede pública; - Limitação da vazão, não havendo a possibilidade de instalação de válvulas de descarga devido ao pequeno diâmetro das ligações domiciliares empregadas pelos serviços de abastecimento público; - Maior consumo (maior pressão); - Distribuição Indireta Sem Bombeamento: é utilizado em habitações com até 3 pisos, todos os aparelhos, torneiras e peças da instalação predial são alimentados pelo Reservatório Superior (RS), que por sua vez, é alimentado diretamente pela rede pública; Vantagens: - Fornecimento contínuo de água. - Permite a instalação de válvulas de descarga. Desvantagem: - Maior custo de instalação - Distribuição Indireta Com Bombeamento: é utilizado em habitações com mais de 3 pisos, a alimentação é feita para um Reservatório Inferior (RI), de onde a água é bombeada até ao Reservatório Superior (RS), através de um conjunto moto-bomba; Vantagens: - Fornecimento de água de forma contínua, pois em caso de interrupções no fornecimento, tem-se um volume de água assegurado no reservatório; - Pequenas variações de pressão nos aparelhos ao longo do dia; - Permite a instalação de válvula de descarga; - Menor consumo que no sistema de abastecimento direto. Desvantagens: - Possível contaminação da água reservada devido à deposição de lodo no fundo dos reservatórios e à introdução de materiais indesejáveis nos mesmos; - Menores pressões, no caso da impossibilidade da elevação do reservatório; - Maior custo da instalação devido a necessidade de reservatórios, registros de boia e outros acessórios. - Distribuição indireto hidropneumático: Este sistema de abastecimento requer um equipamento para pressurização da água a partir de um reservatório inferior. Ele é adotado sempre que há necessidade de pressão em determinado ponto da rede, que não pode ser obtida pelo sistema indireto por gravidade. …………………………………………………………………………. - Este sistema demanda alguns cuidados especiais, além do custo adicional, exige manutenção periódica. - No caso de falta de energia elétrica na edificação, fica inoperante, necessitando de gerador alternativo para funcionar. - Misto: parte pela rede pública e parte pelo reservatório superior, por exemplo, a água para a torneira do jardim ou para a lavandaria vem direto da rua. Vantagens: - Água de melhor qualidade devido ao abastecimento direto em torneiras para filtro, pia e cozinha e bebedouros; - Fornecimento de água de forma contínua no caso de interrupções no sistema de abastecimento ou de distribuição; - Permite a instalação de válvula de descarga. Desvantagem: - Maior custo de instalação. A Distribuição Direta deve ser utilizada apenas onde a concessionária garanta que o abastecimento é contínuo, suficiente e satisfatório quanto às pressões. 1.3. TERMINOLOGIA, MATERIAIS E DIÂMETROS São consideradas as seguintes partes principais: - Ramal Predial - canalização que conduz a água da rede pública para o imóvel; - Instalações de Bombeamento – Sucção e Recalque; - Reservatório Inferior (RI) e Superior (RS) - tanque que se destina a reservar a água a ser consumida pelos usuários da edificação. Deve ser coberto para evitar a entrada de insetos ou sujeira que possa contaminar a água; - Colar (Barrilete) - canalização horizontal derivada do reservatório e destinada a alimentar as colunas de distribuição; - Colunas de Distribuição - canalização vertical derivada do barrilete ou colar e destinada a alimentar os ramais; - Ramais de Distribuição - canalização derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais; - Sub-ramais - canalização que liga o ramal à peça de utilização; - Aparelhos Sanitários. Rede Predial de Distribuição: 1) Reservatório 2) Barrilete 3) Coluna de distribuição 4) Ramal 5) Sub-ramal 6) Dispositivos de controle 7) Dispositivos ou peças de utilização Reservatório Superior: Reservatório Inferior: Os materiais utilizados são PVC, Ferro Galvanizado e PEAD (Polietileno de Alta Densidade). O diâmetro mínimo admitido para canalizações prediais é DN 15 mm. Em algumas regiões adota-se a partir de DN 20 mm. A velocidade da água nas tubulações não deve ultrapassar os seguintes limites: 2 4000 × Q V = π × d V 3 m/s - As principais vantagens dos tubos e conexões de PVC em relação aos outros materiais são: leveza e facilidade de transporte e manuseio; durabilidade ilimitada; resistência à corrosão; facilidade de instalação; baixo custo e menor perda de carga. - As principais desvantagens são: baixa resistência ao calor e degradação por exposição prolongada ao sol. - Os tubos metálicos apresentam como vantagens: maior resistência mecânica; menor deformação; resistência a altas temperaturas (não entram em combustão nas temperaturas usuais de incêndio). - As desvantagens são: suscetíveis à corrosão; possibilidade de alteração das características físico-químicas da água pelo processo de corrosão e de outros resíduos; maior transmissão de ruídos ao longo dos tubos; Diâmetros nominais e internos mais comumente encontrados no mercado, relativa aos tubos de PVC rígido para instalações prediais de água fria. 1.4. CONSUMO DIÁRIO - Consumo Máximo Diário: volume máximo previsto para utilização no edifício em 24 horas. Utilizado para dimensionamento do ramal predial, hidrômetro, ramal de alimentação ereservatório nos sistemas de distribuição indireta; No caso de não ser conhecia a população da edificação, determina-se a população através da tabela seguinte: No caso de um consumo residencial diário, estima-se que cada quarto social é ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço por uma pessoa. Conhecida a população do prédio, calcula-se o consumo diário “per capita” pela tabela seguinte: Conhecida a população do prédio e o consumo diário “per capita” calcula-se o consumo diário pela fórmula: Cd P q Cd – consumo diário (litros/dia) P – população que ocupará a edificação q – consumo “per capita” (litros/dia) Exercício 1: Calcular o Consumo Máximo Diário de um edifício residencial de 10 pavimentos, com 2 apartamentos por pavimentos, sendo que cada apartamento possui 2 quartos e uma dependência de empregada. 1.5. RESERVATÓRIOS – DIMENSIONAMENTO No Brasil, é generalizado o uso de Reservatórios Prediais. A capacidade total dos reservatórios (CR) deve ser no mínimo igual ao consumo diário para os edifícios. Normalmente adotam-se 2 dias de consumo. A capacidade mínima recomendada é 500 litros. No caso de a pressão disponível na rede pública não ser suficiente para que na hora de maior consumo, a água atinja em condições satisfatórias o reservatório superior, é obrigatório um reservatório inferior. A relação de volume de água mais usual é: - 60% da capacidade total para o reservatório inferior; - 40% da capacidade total para o reservatório superior. Sempre que a capacidade de um reservatório superar os 5000 litros, deverão ser previstos 2 compartimentos, cada um com as seguintes canalizações: entrada, saída, descarga para esvaziamento e limpeza, extravasor (ladrão). O diâmetro do extravasor (ladrão) deve ser 1 Ø superior ao da canalização alimentadora. A descarga deverá ser feita para um local visível. O tempo de enchimento dever ser menor que 1 horas para residências unifamiliares, e de até 6 horas para edifícios com grande reserva. A canalização de limpeza do reservatório permite o seu esvaziamento completo, sempre que necessário. As canalizações devem ter conexões e registos suficientes para que seja possível a utilização de cada um dos compartimentos isoladamente. Reservatório inferior: Reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinado a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória. Reservatório superior: Reservatório ligado ao alimentador predial ou a tubulação de recalque, destinado a alimentar a rede predial de distribuição de água. Exercício 2: Calcular a capacidade dos reservatórios de um edifício residencial constituído por 4 pavimentos, e 3 apartamentos por pavimento, sabendo que cada apartamento possui 3 quartos e uma dependência de empregada. Adotar uma reserva de incêndio de 10 000 litros, prevista para ser armazenada no reservatório superior. Exercício 3: Calcular a capacidade dos reservatórios superior e inferior de um edifício que abriga um cinema de 210 m2, um restaurante que serve 400 refeições por dia, e uma loja no pavimento térreo de 400 m2. Prever para reserva de incêndio 8000 litros. Considerar autonomia para 1 dia. Exercício 4: Um Hotel será construído e o projeto definiu 320 dormitórios e 1 restaurante para atender os clientes que servirá 1200 refeições por dia. A lavandaria do hotel será terceirizado. Dimensione o Reservatório Inferior e o Reservatório Superior – considerar autonomia para 1 dia. Combate a incêndio Além da água armazenada para consumo, devemos prever uma quantidade para combate a incêndio, chamada “reserva técnica”. Essa “reserva técnica” é calculada de acordo com o estabelecido pelos regulamentos das guarnições do Corpo de bombeiros. Porém o mais usual é adotar 6 000 litros para quatro caixas de incêndio, mais 500 litros por caixa excedente. Exercício 5: Um edifício de 8 andares destinado a habitação, possui 3 apartamentos por andar e cada apartamento tem 3 dormitórios. O edifício possui 1 caixa de incêndio por cada andar. Dimensione o Reservatório Inferior e o Superior tendo em consideração a “reserva técnica” para combate a incêndio. Dimensionamento de Canalizações: A Norma NBR 5626 fixa as exigências e os critérios para o dimensionamento das canalizações de água fria. Tendo em vista a conveniência sob o aspeto econômico, toda a instalação de água fria deve ser dimensionada trecho a trecho. No projeto hidráulico é necessário que fiquem definidos os parâmetros hidráulicos de escoamento: vazão, velocidade, perda de carga e pressão. - Vazão Máxima Possível: vazão instantânea decorrente do uso simultâneo de todos os aparelhos. Ex.: Vestiários de empresas, conjunto de lavatórios de uma fábrica, quartéis com uma bateria de chuveiros; - Vazão Máxima Provável: vazão instantânea que pode ser esperada com o uso normal dos aparelhos. Nos grandes edifícios, as canalizações principais (barrilete, colunas e ramais de distribuição) não são dimensionados para a vazão máxima possível (consumo total), mas para a vazão máxima provável (consumo normal). Dimensionamento aplicando os critérios normativos (NBR 5626) O dimensionamento da tubulação é baseado na Norma NBR 5626, e dá uma ideia da vazão máxima provável em função dos pesos atribuídos às peças de utilização (Quadro 1.2). Aplicando a expressão: Q = é a vazão estimada na seção considerada (em l/s); C = coeficiente de descarga = 0,3 l/s (valor dado pela NBR 5626); ΣP = é a soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas pela tubulação considerada. Q C P Quadro 1.2 - Vazões e pesos relativos nos pontos de utilização Aparelho Sanitário Peças de Utilização Vazão de projeto (l/s) Peso relativo Bacia Sanitária Caixa de descarga Válvula de descarga 0,15 1,70 0,3 32 Banheira Misturador (água fria) 0,30 1 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Bidê Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro ou Ducha Higiênica Misturador (água fria) 0,20 0,4 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavadora de pratos ou de roupas Registro de pressão 0,30 1 Lavatório Torneira ou misturador (água fria) 0,15 0,3 Mictório cerâmico com sifão integrado Válvula de descarga 0,50 2,8 Mictório cerâmico sem sifão integrado Caixa de descarga, registro de pressão ou válvula de descarga de mictório 0,15 0,3 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15/m de calha 0,3 Pia Torneira ou misturador (água fria) Torneira elétrica 0,25 0,10 0,7 0,1 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 0,20 0,4 Fonte: NBR 5626/ 1998 ABNT Exercício 6: Aplicando o critério da Norma NBR 5626, determine a Vazão e Dimensione o trecho “DE” de um ramal de distribuição em PVC Soldável de um banheiro de uma habitação unifamiliar, que alimenta: - 1 bacia sanitária com caixa de descarga; - 2 lavatórios; - 1 banheira; - 1 chuveiro elétrico; - 1 bidê. Exercício 7: Aplicando o critério da Norma NBR 5626, determine a Vazão e Dimensione o trecho “FG” de um ramal de distribuição em PVC Soldável de um banheiro público que alimenta: - 6 bacias sanitárias com caixa de descarga; - 4 lavatórios; - 4 bidês; - 3 banheiras; - 4 duchas higiênicas. Exercício 8: Aplicando o critério da Norma NBR 5626, determine a Vazão e Dimensione o trecho “FG” de um ramal de distribuição em PVC Roscável de um banheiro público, que alimenta: - 5 bacias sanitárias com caixa de descarga; - 4 lavatórios; - 5 mictórios cerâmicos com caixa de descarga. Perda de Carga O dimensionamento de qualquer encanamento supõe o cálculo da grandeza denominada perda de carga. A determinação da perda de carga ao longo de uma tubulação retilíneae uniforme pode ser realizada através de dois métodos empíricos ou pelo emprego da fórmula universal. Em relação aos métodos empíricos tem-se a opção de calcular utilizando Hazen-Willians ou Fair-Whipple-Hsiao. Hazen-Willians Utilizada em diâmetros de 50 mm até 2.400 mm e vários tipos de materiais de tubo e revestimento: Onde: J – Perda de Carga Unitária (m.c.a.) Q – Vazão estimada no trecho considerado (m³/s) C – Coeficiente de Hazen-Willians D – Diâmetro (m) 1,85 1,85 4,87 10,643 Q J C D O valor de C utilizado no cálculo é aquele que configura a rugosidade processada através do contato do fluido com os diversos “Materiais” nas Composições de itens (Quadro seguinte). Valores do Coeficiente C – Hazen-Willians Material C Aço Galvanizado novo 125 Cobre 130 PVC: D ≤ 75 mm 125 PVC: 75 mm ≤ D ≤ 100 mm 135 PVC: D > 100 mm 140 Fair-Whipple-Hsiao Normalmente utilizada no dimensionamento de tubulações de pequenos diâmetros, até 100 mm (4”). Segundo a Norma NBR 5626 são utilizadas as expressões, - Para tubos rugosos (aço galvanizado e ferro fundido): Onde: J – Perda de Carga Unitária (m.c.a./m) Q – Vazão estimada no trecho considerado (l/s) D – Diâmetro interno do tubo (mm) 5 1,88 4,8820, 2 10J Q d - Para tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre): Onde: J – Perda de Carga Unitária (m.c.a./m) Q – Vazão estimada no trecho considerado (l/s) D – Diâmetro interno do tubo (mm) 5 1,75 4,758,69 10J Q d Conexões • A perda de carga nas conexões que ligam os tubos, formando as tubulações, deve ser expressa em termos de comprimentos equivalentes desses tubos. • As tabelas 1 e 2 apresentam esses comprimentos para os casos de equivalência com tubos rugosos e tubos lisos, respetivamente. • Quando não for possível prever os tipos e números de conexões a serem utilizadas deve-se: - Estimar uma percentagem do comprimento real da tubulação como o comprimento equivalente necessário para cobrir as perdas de carga em todas as conexões; varia de 10% a 40% do comprimento real, dependendo da complexidade de desenho da tubulação. Pressão dinâmica mínima nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização conforme recomendações da NBR 5626/98: Exercício 9: Na instalação hidráulica indicada na figura, a água tem uma vazão de 0,20 l/s . A distância entre o Ponto B (Reservatório) e o Ponto A (utilização) é 2,1 m. A tubulação é de PVC rígido soldável de diâmetro nominal 32 mm, os cotovelos são de 90°. Determinar a perda de carga e a pressão disponível no Ponto A. 1.6. RAMAL E ALIMENTADOR PREDIAL Ramal predial: É o trecho que liga a rede pública de abastecimento ao cavalete da edificação (conjunto de tubos, conexões e registro para a instalação do hidrómetro). Esta ligação é executada pela própria concessionária da região da obra. Para isto, o proprietário deverá enviar um requerimento ao órgão. Alimentador predial: É o trecho que compreende o final do cavalete até à torneira de boia no reservatório que pode ser superior ou inferior. A água é conduzida da canalização pública para o imóvel por um ramal predial, cujo diâmetro deve ser estabelecido em função da pressão mínima disponível no local e da quantidade de água a ser fornecida (consumo máximo diário no caso de distribuição indireta) o diâmetro mínimo é DN 15, sendo DN 20 o diâmetro comumente adotado para o caso de habitações e pequenos edifícios. A ligação na canalização pública é executada normalmente com uma peça especial, conhecida pela denominação de ferrule, ou direta, o ramal predial é ligado diretamente na tubulação distribuidora através de uma conexão. Na calçada é instalado um registro de uso privativo da empresa concessionária. O hidrômetro pode ser instalado em caixa própria no imóvel abastecido, em local de fácil acesso. Em geral, é exigida uma certa disposição para os encanamentos, tendo em vista a instalação do hidrômetro em posição horizontal, acima da superfície do terreno. Para essa instalação, denominada cavalete, executa-se um abrigo com determinadas dimensões (0,60 x 0,80 x 0,30 m) a uma distância do alinhamento do imóvel que não ultrapasse 1,50 m. Exercício 10: Uma fábrica com 240 empregados consumirá 40 m3 / hora de água nos processos industriais. A derivação da rede pública alimentará um reservatório, cujo nível de água estará a 2 m acima da via pública. Dimensionar o ramal predial e o ramal de ligação, sabendo-se que a pressão no distribuidor geral é 18 m.c.a., a distância da canalização pública ao reservatório, 30 m, tubulação em PVC. O período de funcionamento da fábrica é de 24 horas. 1.7. SISTEMA ELEVATÓRIO Uma instalação elevatória consiste no bombeamento de água de um reservatório inferior para um reservatório superior. As instalações elevatórias devem possuir no mínimo duas unidades de elevação de pressão, independentes, com vistas a garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades. A capacidade mínima horária das bombas deverá ser a vazão correspondente ao tempo de enchimento. Com essa condição, um grupo elevatório terá capacidade para recalcar o volume diário previsto em até 6 horas de trabalho. A canalização de recalque poderá ser dimensionada pelo critério econômico, aplicando-se a equação: onde, – diâmetro da tubulação de recalque (m) X – horas de bombeamento por dia/24horas – vazão de recalque (m³/s) Para 6 horas de bombeamento a expressão se reduz a: (tempo econômico) Resultando uma velocidade econômica de 1,50 m/s. rD rQ 0,92r rD Q 41,3r rD Q X A vazão de recalque (Qr) deverá ser, no mínimo, igual a 15% do consumo diário (Cd), expressa em m³/h. onde, r Cd Q NF – vazão de recalque (m³/h) NF – nº de horas de funcionamento da bomba por dia Cd – consumo diário rQ Tempo máximo de funcionamento = 6.66 h A Tabela 4 facilita o pré-dimensionamento da canalização de recalque. A canalização de sucção geralmente é executada com um diâmetro imediatamente superior. Tabela 4 - Vazões com velocidade econômica no recalque Diâmetro DN Seção m2 Velocidade econômica m/s Vazão máxima l/s 20 0,00028 1,50 0,42 25 0,00049 1,50 0,74 30 0,00080 1,50 1,20 40 0,00112 1,50 1,68 50 0,00196 1,50 2,94 60 0,00283 1,50 4,25 75 0,00442 1,50 6,63 100 0,00785 1,50 11,78 Exercício 11: Dimensione a tubulação de recalque e de sucção para um consumo diário de 100 m³. Admitindo um tempo económico de funcionamento das bombas e uma reserva para 1 dia. Exercício 12: Um edifício destinado a um Hotel terá 150 dormitórios com capacidade para 2 hospedes por apartamento, um restaurante com capacidade para servir 400 refeições por dia e terá que ter uma reserva de incêndio de 4 000 litros. O serviço de lavandaria será feito fora do hotel. Verificar a capacidade dos reservatórios e das bombas e dimensionar o encanamento de recalque e de sucção. 1.8. RAMAIS E SUB-RAMAIS Ramal: Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. Sub-ramal: Tubulação que liga o ramal ao ponto de utilização (aparelhos sanitários). Os ramais que abastecem vários aparelhos que não são utilizados simultaneamente são dimensionados para a vazão máxima provável. Devem ser desenhadas as peças isométricas dos sub-ramais, ramais e colunas em escala e devidamente cotadas, identificando cada trecho através de letras ou números em cada nó, em sequência crescente de montante para jusante. Exercício 13: Dimensionar o trecho CD de um ramal de distribuição de acordo com a Norma NBR 5626, com 6 metros de comprimento (L = 6 m), que alimenta 4 bacias sanitárias com caixa de descarga, 2 lavatórios,2 bidés, 2 banheiras e 2 chuveiros. A pressão no pondo C de derivação da coluna de distribuição é de 8 m.c.a. Qual a perda de carga na tubulação (desprezando as perdas de carga localizadas) e qual a pressão disponível no final do ramal de distribuição? 1.9. BARRILETES E COLUNAS Barrilete: Tubulação que se origina no reservatório e da qual derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento é indireto. No caso de tipo de abastecimento direto, pode ser considerado como a tubulação diretamente ligada ao ramal predial ou diretamente ligada à fonte de abastecimento particular. O barrilete pode ser concentrado ou ramificado. O Tipo Concentrado tem a vantagem abrigar os registros de operação em uma área restrita, facilitando segurança e o controle do sistema, possibilitando a criação de local fechado, embora de maiores dimensões. Figura 7 – Barrilete Concentrado O Tipo Ramificado mais econômico, possibilita uma quantidade menor de tubulações junto ao reservatório, os registros são mais espaçados e colocado antes do início das colunas de distribuição. Figura 8 – Barrilete Ramificado Coluna de distribuição: Tubulação derivada do barrilete, desce na posição vertical e destina-se a alimentar os ramais. • Cada coluna deverá conter um registro de gaveta posicionado a montante do primeiro ramal. • A norma NBR 5626 recomenda ainda que neste caso a coluna de distribuição deverá ser ventilada. • Deve-se utilizar uma coluna exclusiva para válvulas de descarga para evitar interferências com os demais pontos de utilização. A ventilação é importante para evitar a possibilidade de contaminação da instalação devido ao fenômeno chamado retrossifonagem (pressões negativas na rede, que causam a entrada de germes através do sub-ramal do vaso sanitário, bidê ou banheira). Nas tubulações sempre ocorrem bolhas de ar, que normalmente acompanham o fluxo de água, causando a diminuição das vazões nas tubulações. Se existir o tubo ventilador, essas bolhas serão expulsas, melhorando o desempenho final das peças de utilização. É recomendável a ventilação da coluna independente de haver válvula de descarga na rede. Nos grandes edifícios, os conjuntos sanitários geralmente ficam sobrepostos, de modo que vários aparelhos situados nos diferentes pavimentos sejam abastecidos pela mesma coluna. Da coluna saem os ramais para abastecer os sub-ramais e consequentemente os aparelhos. Conhecidos os aparelhos a serem abastecidos pelos diversos ramais, podem-se calcular as vazões das colunas de distribuição, partindo-se dos pavimentos inferiores para os mais elevados. Nos aparelhos equipados com válvula de descarga é somada separadamente as suas vazões. No dimensionamento das colunas podem ser obedecidos os limites estabelecidos no Quadro 1.1, exceção feita ao último trecho. O trecho mais alto da coluna, situado no último pavimento de um edifício, é o que apresenta condições mais desfavoráveis por estar próximo do reservatório de distribuição e a necessidade de abastecer os aparelhos com pressão adequada. Costuma-se limitar a perda de carga a um valor relativamente baixo 1%. A Tabela 5, baseada nesse valor, dá as vazões máximas permissíveis nos trechos mais altos das colunas. Tabela 5 - Vazões máximas (último pavimento) Diâmetro DN J Max m/m Vazão máxima (l/s e m³/dia) 20 0,08 0,24 21 25 0,08 0,50 43 30 0,08 0,90 78 40 0,08 1,4 121 50 0,08 3,1 268 60 0,08 5,5 475 75 0,08 9,0 777 100 0,08 18,0 1555 Exercício 14: Uma coluna de distribuição em um edifício de escritórios de 10 pavimentos deverá abastecer as seguintes peças por andar: 4 bacias sanitárias com válvulas de descarga, 4 mictórios de piso com válvulas de descarga (sem sifão), 4 lavatórios e 4 chuveiros. Determinar os diâmetros mínimos necessários para a coluna. Aplicando os critérios da Norma 5626 (ABNT) Exercício 15: Dimensione todos os trechos de acordo com norma NBR 5626/1998. Considere a “reserva técnica de incêndio” sabendo que no edifício existe uma caixa de incêndio por andar. Legenda: BV – Bacia sanitária com válvula de descarga BD – Bidê LV – Lavatório CE – Chuveiro elétrico MV – Mictório c/ sifão integrado válvula de descarga BC – Bacia sanitária com caixa de descarga Figura 10 – Modelo de Planilha (Fonte: NBR 5626) Detalhes Isométricos Para melhor visualização da rede de distribuição de água fria, desenham-se os compartimentos sanitários em perspetiva isométrica. Os detalhes isométricos são geralmente elaborados nas escalas 1:20 ou 1:25. Os aparelhos sanitários são representados pelas suas convenções em traços de maior espessura, bem como as tubulações, os registros e outros detalhes. Roteiro simplificado para o desenho de isométricos. a) Traça-se a planta cega do compartimento com esquadro de 60°. b) Locam-se os eixos dos pontos de consumo de água (lavatório, bacia sanitária, ducha higiênica, chuveiro etc.). c) Traça-se uma linha pontilhada do eixo das peças até a altura dos pontos de consumo. d) Traçam-se os ramais internos, unindo os pontos de consumo. e) Indicam-se, nos ramais e sub-ramais, os diâmetros correspondentes. Altura dos Pontos: O posicionamento dos pontos de entrada de água e a posição de registros e outros elementos pode variar, porém, as alturas mais utilizadas para diversos aparelhos são: Figura 11 – Exemplo de Perfil Isométrico 2. Instalações Prediais de Água Quente O objetivo da instalação de água quente é garantir aos usuários da edificação o fornecimento de água em temperatura controlável. Para isso, essas instalações são dotadas de um sistema de aquecimento destinado a transformar a água fria que recebe em água quente. O sistema de aquecimento de água pode ser: Individual – quando alimenta somente um aparelho, como no caso do chuveiro elétrico; Central privado – quando alimenta vários aparelhos de uma só unidade; Central coletivo – quando alimenta vários aparelhos de vários unidades. Após o aquecimento, a água é conduzida, através de uma rede distribuição própria, aos pontos de consumo. As tubulações da rede de distribuição de água quente são dimensionadas como condutos forçados, de maneira semelhante à das instalações de água fria. Os critérios de dimensionamento são estabelecidos pela norma brasileira: NBR 7198/1993 - Projeto e execução de instalações prediais de água quente . Temperatura da água: A temperatura da água para uso humano não deve exceder 40 °C. Assim havendo a possibilidade de fornecimento de água acima de 40 °C nos pontos de utilização, é obrigatório misturar a água quente com a fria, através de misturadores. Neste ponto, segundo a NBR 7198/1993, as tubulações de água fria que alimentam tais misturadores, não podem estar conectadas a barrilete, colunas de distribuição e ramais que alimentam válvulas de descarga. De acordo com a Equação das Misturas de Líquido em Diversas Temperaturas temos: Onde: - volume de água quente, ou seja, volume do aquecedor; - temperatura da água quente (temperatura no aquecedor); - volume de água fria; - temperatura da água fria; - volume de água morna utilizada (Consumo Diário); - temperatura da água morna. q q f f m mV t V t V t qVqt ft mVmt fV Como: Temos: Onde: - volume de água quente, ou seja, volume do aquecedor; - temperatura da água quente (temperatura no aquecedor); - temperatura da água fria; - volume de água morna utilizada (Consumo Diário); - temperatura da água morna (temperatura da água consumida). q q m q f m mV t V V t V t qVqt ft mVmt f m qV V V Consumo de Água Quente: O quadro a seguir contem os valores médios de consumo de água quente em função do tipo de ocupação da edificação.Os valores unitários de consumo constantes nesse quadro podem servir para estimular o consumo total de água quente, quando conhecidos os números de usuários do sistema. Entretanto, o volume de acumulação dos aquecedores pode ser inferior a este, pois, normalmente, a água que sai do aquecedor está bem elevada e mistura-se com a água fria no misturador para produzir a água em temperatura adequada ao uso humano que é em torno de 40° C. Vazões das peças de utilização: Pressões: As pressões mínimas de serviço nas torneiras e nos chuveiros são, de 0,5 e 1,0 m.c.a. A pressão estática máxima nas peças de utilização e nos aquecedores, é de 40,0 m.c.a. Velocidade máxima de escoamento da água: A velocidade da água nas tubulações não deve ser superior a 3 m/s. Q C P Dimensionamento das tubulações Os diâmetros das tubulações são, inicialmente, escolhidos com base no critério de velocidade máxima (v = 3 m/s), pois induz a maior economia com a tubulação. O quadro a seguir permite escolher um diâmetro, dentre os tubos de cobre e aço encontrados no mercado, para uma dada vazão de dimensionamento, utilizando este critério. O fato das tubulações conduzirem água quente requer alguns cuidados adicionais em relação às especificações dos materiais e a instalação das tubulações, quais sejam: • Utilização de tubos e conexões resistentes a condução de água a altas temperaturas, tais como, cobre, aço carbono galvanizado e CPVC (policloreto de vinil clorado); • Isolamento térmico das tubulações como medida de manutenção da temperatura da água, de economia energética e redução de trincas nas paredes, devido ao fluxo de calor nas mesmas; • Prever juntas de expansão, ou traçado apropriado para as tubulações poderem absorver as dilatações, devido as variações térmicas; Modalidades de fornecimento de água quente: Como não há fornecimento público ou natural de água quente, ela deverá ser produzida dentro da edificação. Assim, tem-se três modalidades de produção de água quente. Sistema individual: Esta modalidade consiste em alimentar um único ponto de utilização sem a necessidade de uma rede de água quente. Exemplo: chuveiro elétrico, onde uma resistência elétrica é ligada automaticamente pelo fluxo de água. Aparelho de aquecimento de água individual à eletricidade em corte. Fonte: www.ecivilnet.com Distribuição: 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. Critérios para escolha deste sistema: Este sistema é mais utilizado em edificações de baixa renda, pois o investimento inicial é baixo. A instalação da rede de água quente aumenta o custo da edificação. Sistema Central Privado: Este sistema consiste em um equipamento responsável pelo aquecimento da água e de uma rede de tubulações, que distribuem a água aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesma unidade, por exemplo em um apartamento. Esquema de alimentação de água fria para sistema central privado de uma residência, com aquecedor de água instantâneo à gás (CREDER, 2006) Aquecimento a gás por acumulação ou instantâneo: Os aparelhos de aquecimento para este sistema podem ser instantâneos, 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. Nesse último o seu dimensionamento é feito através da equação das misturas de líquido. Aparelho de aquecimento de água instantâneo à gás Aquecedor de acumulação à gás. Aquecimento elétrico por acumulação: É um tipo de aquecimento usado com maior frequência em hospitais, hotéis, colégios ou similares e com menor frequência em prédios de habitação coletiva. Neste, caso o aquecedor poderá ser colocado em compartimento apropriado situado na parte superior do edifício ou na parte inferior. Aquecedor de acumulação elétrico Distribuição: A distribuição de água quente para este sistema constitui-se basicamente de ramais que conduzem a água do aparelho de aquecimento até aos pontos de utilização. Este encaminhamento deverá ser o mais curto possível para se evitar perda de temperatura na tubulação ao longo do trecho. Critérios para escolha deste sistema: A escolha deste sistema deve levar em conta os fatores financeiros, visto que a instalação da rede demanda um certo investimento inicial. A adequação dos ambientes também deverá ser levada em consideração, principalmente no caso de se adotar aquecedores de acumulação, que demanda espaço para sua instalação. A falta de espaço remete à instalação de aquecedores de passagem. Sistema Central Coletivo: Este sistema consiste em ter um equipamento (caldeira), responsável pelo aquecimento de água e de uma rede de tubulações que distribuem a água aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de uma unidade, como por exemplo, hotéis, hospitais, clubes, indústrias. Aquecedor de acumulação caldeira a gás combustível Distribuição: A distribuição de água quente para este sistema pode ser ascendente, descendente ou mista. Na distribuição ascendente tem-se um barrilete inferior que alimenta as colunas. Na distribuição descendente, as colunas são alimentadas por um barrilete superior Na distribuição mista, existem dois barriletes, um superior e outro inferior. TUBULAÇÕES DE ÁGUA QUENTE: - Cobre; - CPVC (Policloreto de vinila clorado); - PPR (Polipropileno copolímero random); - PEX (Polietileno reticulado). TUBULAÇÕES DE COBRE: - Custo elevado - Vida útil bastante longa - Excelente resistência à corrosão e à pressão TUBULAÇÕES DE CPVC: Termoplástico semelhante ao PVC - Vida útil longa - Baixo coeficiente de dilatação - Baixa condutividade térmica - Dispensa o uso de isolamento térmico TUBULAÇÕES DE PPR: - O polipropileno é uma resina poliolefínica cujo principal componente é o petróleo. - Sua instalação é relativamente fácil, não existe união entre tubos e conexões. - As conexões e emendas são soldadas por termofusão, a 260 °C, dispensa o uso de soldas, roscas e de isolamento térmico. TUBULAÇÕES DE PEX: - É um sistema de bobinas de tubos (tipo mangueira) ligados a um módulo distribuidor que conduz a água. - Sistema indicado para paredes em drywall e edificações com vários ambientes iguais, como um hotel. - Tem um reduzido número de conexões porque o tubo é maleável e permite curvas. - O módulo distribuidor faz a conexão com o sistema de tubulação convencional. - Cada ponto é alimentado por uma linha exclusiva que sai do módulo distribuidor. Em um hotel, por exemplo, na saída dos shafts está o módulo distribuidor ligado na prumada e alimenta todos os pontos de um banheiro. Dimensionamento dos aquecedores O aquecedor é o local no qual o calor é gerado e transferido para a água fria, podendo essa transferência se dar: Instantaneamente, quando a água é aquecida ao passar junto a fonte de calor, como nos conhecidos chuveiros elétricos; Por acumulação, onde a água depositada em um reservatório é aquecida por uma fonte de calor e controlado dentro de certos limites de temperatura, como nos aquecedores elétricos instalados em prédios residenciais. Os aquecedores podem ainda se caracterizar pelas fontes de energia térmica, sendo a energia elétrica, o gás liquefeito de petróleo (GLP) e a energia solar as mais frequentes. A potência do aquecedor elétrico é obtida através da equação: Em que: Q = quantidade de energia (calor, em Kcal) m = massa do líquido que se deseja aquecer, em Kg; c = calor específico do líquido, em Kcal/Kg°c (C = 1); t1 = temperatura inicial (°c) t2 = temperatura final* (°c), obtido através da equação das misturas de líquido. 2 1Q m c t t Em que:P = Potência, em Kcal/h Q = quantidade de energia (calor, em Kcal) t = tempo, em hora. Q P t Exercício 1: Uma escola internato possui 100 alunos alojados. Para atender a demanda de água aquecida foi instalado um aquecedor elétrico a um reservatório de 1200 litros, que recebe água fria a 19°C. Sabendo que a temperatura consumida nas torneiras é de 38°C. a) Determine a temperatura da água no reservatório aquecido. b) Calcule a potência do aquecedor considerando um tempo de aquecimento de 3 horas. Exercício 2: Em um hospital que possui 80 leitos foi instalado um aquecedor elétrico para o auxílio no cuidado dos pacientes. Sabe-se que a Copasa fornece água a 22 °C e deseja-se utilizar a água a uma temperatura de 40°C. Sabendo que o reservatório destinado à água quente é de 2500 litros. a) Calcule a temperatura da água aquecida. b) Calcule a potência do aquecedor considerando um tempo de aquecimento de 4 horas. Exercício 3: Foi contratado para dimensionar o volume do reservatório e a potência de um aquecedor elétrico para uma residência com 2 dormitórios. Os moradores pretendem consumir a água a 40 °C, pois a água do fornecedor chega em torno de 15°C. A marca do aquecedor elétrico adquirido eleva a água a uma temperatura máxima de 65°C. (considere o tempo de aquecimento de 2 horas). Aquecimento solar por acumulação: A energia solar é a fonte de aquecimento mais indicada, sob o ponto de vista, econômico e poluidor nas instalações prediais. É abundante e inesgotável, apenas sofrendo interferências de variações metrológicas. Devido tais interferências é conveniente prever sistemas mistos, ou seja, solar e elétrico, por exemplo. As instalações são compostas de coletor de energia solar, deposito de água quente e rede de distribuição aos pontos de consumo. A área do coletor (coletores) necessária para aquecer um determinado volume de água é dada pela expressão: Onde: A = área de coletor em m² V = volume consumido em l/dia = insolação em h/dia Tm =Temperatura média do ar (°C) Tf = temperatura da água aquecida (°C) 176,6 0,219 0,634 f m m V T T A i T i Aquecimento solar por acumulação – Esquema típico de instalação Aquecimento solar por acumulação – Esquema típico de instalação Exercício 4: Determinar a área dos coletores solares de uma residência de 4 dormitórios onde a temperatura média ambiente é de 20 °C e a insolação é de 6 h/dia, a temperatura desejada é de 60 °C. Exercício 5: Um hotel (sem cozinha e sem lavandaria) tem a capacidade de hospedar 50 pessoas, foi instalado um sistema de aquecimento solar que possui 4 placas (1m x 2,5m), acoplado a um reservatório de 500 litros. Sabendo que a temperatura do ar na região é de 26 °C e a insolação é de 7 h/dia. a) Calcule a temperatura gerada pelo sistema. b) Calcule a temperatura da água consumida sabendo que a água fornecida pela companhia está à temperatura de 21 °C. Exercício 6: No telhado de um edifício de 3 andares foram instaladas 10 placas solares com dimensão (2m x 1m), que estão expostas ao ar a uma temperatura de 27°C, acoplado a um reservatório de 845 litros. Cada andar possui 4 apartamentos com dois dormitórios cada, onde a água chega do fornecedor a 25°C. Sabendo que o aquecedor está dimensionado para fornecer água a 41°C, calcule o tempo de insolação nas placas. Exercício 7: Um quartel está alojando 70 soldados, onde a água no chuveiro está sendo consumida sem aquecimento (26°C). Foi solicitado a instalação de um sistema de aquecimento através de placas solares, onde já foi adquirido o reservatório 800 litros e todas as tubulações. Determine a área de placa solares sabendo que: - Temperatura desejada pelos soldados 39°C - Insolação no dia – 6h - Temperatura média do ar 29°C Exercício 8: Em um determinado hospital com 32 leitos foi instalado um aquecedor solar com 21 placas solares de 1m x 0,8 m, exposto a uma temperatura média do ar de 39 °C durante 7 horas, onde aquece a água de um reservatório acoplado de 1500 litros. Esse sistema de aquecimento está gerando uma água de consumo de 41°C. a) Calcule a temperatura do reservatório aquecido acoplado às placas. b) Calcule a temperatura da água fornecida pela companhia. c) Considerando que o hospital foi ampliado em 40 leitos, qual a temperatura da água consumida? d) Para que a temperatura da água de consumo seja de 35°C qual teria que ser a área dos coletores solares? 3. Instalações de Esgoto Sanitário Objetivo geral da instalação de esgoto doméstico: A instalação de esgoto doméstico tem a finalidade de coletar e afastar da edificação todos os despejos provenientes do uso da água para fins higiênicos encaminhando-os para um destino adequado. Objetivos específicos do projeto: Com a elaboração do projeto pretende-se atingir alguns objetivos que estão explicitados na norma NBR 8160/99. • Permitir rápido escoamento dos esgotos sanitários; • Permitir fácil desobstrução das tubulações; • Impedir a passagem de gases e insetos das tubulações para o interior das edificações; • Impedir a poluição ambiental, principalmente as fontes de água que podem servir para o abastecimento público. Principais partes constituintes da instalação sanitária: • Ramal de Descarga (RD): tubulação que recebe diretamente os efluentes dos aparelhos sanitários. • Ramal de Esgoto (RE): tubulação que recebe os efluentes de ramais de descarga. • Desconector ou Sifão: dispositivo que contém uma camada líquida (min = 5 cm) chamada de fecho hídrico, destinado a impedir a passagem de gases e animais para o interior da edificação. (Elemento que desconeta o esgoto primário do esgoto secundário). • Tubo de Queda (TQ): tubulação vertical que recebe os efluentes dos ramais de esgoto e dos ramais de descarga. • Ramal de Ventilação (RV) : tubulação que liga o esgoto primário à coluna de ventilação. • Coluna de Ventilação (CV): tubulação vertical que interliga a ventilação de sucessivos andares e que conduz os gases para a atmosfera. Caixa Sifonada • Esgoto Primário: Recebe os esgotos da parte secundária e leva ate a rede publica ou fossa séptica, é a parte da instalação à qual os gases e os animais têm acesso. É a parte da instalação entre os desconectores e o coletor público, quando existe coletor público. • Esgoto Secundário: recebe os esgotos dos aparelhos sanitários e encaminha para um desconector, como sifões ou caixas sifonadas, é a parte da instalação à qual os gases e os animais não têm acesso. São os aparelhos e a canalização que vem antes dos desconectores. Sistema Individual: O sistema individual é aquele em que cada uma das casas das cidades possui o seu próprio sistema de coleta, afastamento e tratamento dos esgotos domésticos. Neste sistema, os esgotos são encaminhados a uma fossa séptica, que é uma espécie de caixa que recebe todo o esgoto doméstico, onde existe a ação de bactérias chamadas “anaeróbias” (micro-organismos que vivem em ambientes onde o ar não circula). Estas bactérias transformam parte da matéria orgânica sólida em gases, que saem pela tubulação de ventilação. Durante o processo, depositam-se no fundo da fossa as partículas sólidas, que formam o lodo. Na superfície do líquido forma-se uma camada de crosta, ou espuma, que contribui para evitar a circulação do ar, facilitando a ação das bactérias. O líquido que sobra após o consumo do material orgânico, e lançado no terreno através do sumidouro, finalizando o tratamento. • Caixa de inspeção são destinadas a permitir a inspeção, limpeza, desobstrução, mudança de declividade e mudanças de direção das tubulações. Devem ser instaladas, no máximo a cada 25 metros. Como recebem o esgoto primário devem ter tampas herméticas para evitar mau cheiro. • O sumidouro é um poçosem laje no fundo, que permite a infiltração no solo do líquido que sai da fossa séptica. • Podem ser construídos de tijolo maciço, blocos de concreto ou com anéis pré-moldados de concreto. Sistemas Coletivos: Sistemas coletivos são os mais indicados para atender maiores populações. É o mais recomendado por não despejar no solo qualquer tipo de resíduo de esgoto, visto que é coletado diretamente por uma rede de tubulações, que o encaminha para um adequado tratamento. Os esgotos das casas e comércios são encaminhados pelo coletor predial até uma rede coletora chamada de coletor público que passa pelas ruas da cidade, enterrado, encaminhando-se até um local de tratamento de esgoto (Estação de tratamento de Esgoto ETE) Sistemas Coletivos: Instalações de Esgoto Sanitário Critérios de dimensionamento das tubulações: As instalações de esgoto sanitário funcionam, sempre que possível, com escoamento livre. O objetivo é permitir o rápido escoamento do esgoto, através de um correto dimensionamento das tubulações e da declividade adequada. Segundo a NBR 8160, o diâmetro da tubulação, para efeitos de dimensionamento, deve ser feito pelas Unidades Hunter de Contribuição (UHC), correspondentes aos aparelhos sanitários ligados a tais tubulações. A unidade Hunter, também chamada de unidade de descarga, é um fator probabilístico numérico representando a frequência habitual de utilização, a vazão típica e a simultaneidade de funcionamento de aparelhos sanitários em hora de contribuição máxima. Numericamente 1 UHC corresponde a uma descarga de um lavatório residencial (0,15 l/s). Dimensionamento do Ramal de Descarga (RD): Na realidade os ramais de descarga são quase todos os esgotos secundários, pois são tubulações que recebem diretamente efluentes de aparelhos sanitários, exceção para os auto sifonados como mictórios, vasos sanitários, etc. Os diâmetros das tubulações dos ramais de descarga são tirados pela Tabela 3. Para os aparelhos não relacionados na tabela 3, devem ser estimadas as UHC correspondentes e o dimensionamento deve ser feito com os valores indicados na Tabela 4. Fonte: NBR 8160/99 Fonte: NBR 8160/99 Fonte: NBR 8160/99 Dimensionamento do Ramal de Esgoto (RE): Parte da tubulação que recebe os efluentes dos ramais de descarga e conduz a um subcoletor, ou mesmo a um tubo de queda conforme o caso. Somam-se as UHC dos ramais de descarga que contribuem para o ramal de esgoto e o dimensionamento da tubulação dos ramais de esgoto é feito através da Tabela 5. Para Ramais de Descarga e de Esgoto: Todos os trechos horizontais previstos no sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário devem possibilitar o escoamento dos efluentes por gravidade, devendo, para isso, apresentar uma declividade constante. Recomendam-se as seguintes declividades mínimas: 2% → para tubulações com diâmetro nominal DN ≤ 75 mm; 1% → para tubulações com diâmetro nominal DN ≥ 100 mm. Dimensionamento do Tubo de Queda (TQ) Tubulação vertical que conduz o esgoto dos diversos pavimentos até aos subcoletor situados no teto do subsolo ou no terreno. Os tubos de queda devem ser dimensionamento pela somatória das UHC e de acordo com a Tabela 6. Fonte: NBR 8160/99 Dimensionamento do Coletor Predial e Subcoletores: Trecho da tubulação compreendido entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou de descarga e o coletor publico ou outro destino final qualquer. Tanto os coletores prediais quanto os subcoletores, devem, sempre que possível ser construídos na parte não edificada do terreno. O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatória das UHC conforme os valores da Tabela 7. O coletor predial deve ter diâmetro nominal mínimo DN 100. Fonte: NBR 8160/99 Subsistema de Ventilação: Tem a função de conduzir os gases para a atmosfera e evitar que os mesmos se encaminhem para os ambientes sanitários. É formado pelo Ramal de Ventilação e pela Coluna de Ventilação. Dimensionamento do Ramal de Ventilação (RV) Tubo ventilador que interliga o ponto de ventilação da rede à coluna de ventilação ou a um tubo ventilador primário. O dimensionamento é feito de acordo com a Tabela 8. Fonte: NBR 8160/99 Dimensionamento do Coluna de Ventilação (CV) Tubo de ventilação vertical que tem a extremidade superior aberta à atmosfera, ou a tubo ventilador primário. Fonte: NBR 8160/99 Continuação: Fonte: NBR 8160/99 Fonte: NBR 8160/99 A extremidade aberta de um tubo ventilador primário ou coluna de ventilação, conforme mostrado na figura 3: • Deve situar-se a uma altura mínima igual a 2,00 m acima da cobertura, no caso de laje utilizada para outros fins além de cobertura; caso contrário, esta altura deve ser no mínimo igual a 0,30 m; • Deve ser devidamente protegida nos trechos aparentes contra choques ou acidentes que possam danificá-la; • Deve ser provida de terminal tipo chaminé, tê ou outro dispositivo que impeça a entrada das águas pluviais diretamente ao tubo de ventilação. Ramais de Descarga, Esgoto e Ventilação: Dimensionar os diâmetros dos ramais de descarga, de esgoto, declividade dos ramais de descarga e de esgoto, tubo de queda, ramal de ventilação e coluna de ventilação de um WC de um apartamento residencial em um edifício com 12 pavimentos, com um pé direito de 3 metros e um terraço sem acesso. Dimensionar toda a instalação de esgoto, os diâmetros dos ramais de descarga, de esgoto, declividade dos ramais de descarga e de esgoto, ramal de ventilação e coluna de ventilação, de uma residência, com um pé direito de 2,80 metros e uma cobertura não acessível. Dimensionar os diâmetros dos ramais de descarga, de esgoto, declividade dos ramais de descarga e de esgoto, tubo de queda, ramal de ventilação e coluna de ventilação de um WC de um apartamento residencial em um edifício com 14 pavimentos, com um pé direito de 2,90 metros e 12 cm de laje, sendo o último piso um terraço acessível. Dimensionar os diâmetros dos ramais de descarga, de esgoto, declividade dos ramais de descarga e de esgoto, tubo de queda, ramal de ventilação e coluna de ventilação de um WC de um apartamento residencial em um edifício com 14 pavimentos, com um pé direito de 2,90 metros e 10 cm de laje, sendo a cobertura um telhado não acessível. LEGENDA: CH – Chuveiro CS – Caixa Sifonada LV – Lavatório BI – Bidê BA – Banheira BS – Bacia Sanitária C1 e C2 – Conexão Distância entre CS – C1: 100 cm Dimensionar os tubos de queda 1 e 2, o tubo de gordura, o ramal de ventilação, as colunas de ventilação e sub- coletor de um edifício de apartamentos residenciais, como representado no esquema vertical abaixo: Considere o pé direito de 2,75 m e a cobertura um telhado. Nota: Tubo de queda que recebe descargas de pias (de copa, cozinha ou despejo) não pode ter diâmetro inferior a 75 mm. Faz-se exceção a prédios de até 2 andares, cujos tubos de queda recebem até 6 Unidades Hunter. Legenda: VS – Vaso Sanitário LV – Lavatório CH – Chuveiro BN – Banheira BI – Bidê PIA – Pia de Cozinha MLL – Máquina de Lavar Louças Dimensione a Caixa de Gordura e a Caixa de Inspeção. Como executar Caixas de Inspeção: Veja as opções de caixa de inspeção industrializadas disponíveis no mercado. As peças pré-fabricadas são feitas dentro das especificações técnicas, mas erros de projeto e construção podem prejudicar o funcionamento do sistema. O sistema é simples, com poucas condicionantes para a especificação. As peças também não são segredos dos construtores e não é necessário o emprego de mão-de-obra especializada. No caso do uso de materiais pré- fabricados, essas características ficam mais evidentes. As caixas de inspeção são recipientes que permitema inspeção, limpeza e desobstrução das tubulações de esgoto antes da rede pública. Uma caixa deve ter superfície interna lisa e sem fissuras, fundo em declive para ajudar o esgoto a escorrer para o tubo de saída e seção circular com 60 cm de diâmetro ou retangular com lado de pelo menos 60 cm (ver ilustração). Em geral, são feitas de alvenaria, concreto pré-moldado ou plástico. Como não contam com muitas interfaces, o risco de surgimento de problemas é pequeno. Ainda assim, as peças moldadas in loco possuem mais focos para possíveis patologias, como o assentamento dos blocos ou o revestimento interno. O apelo dos equipamentos de alvenaria é o custo baixo, pois empregam materiais já existentes na obra, como blocos e argamassa. Os pré-fabricados possuem instalação mais rápida e maior precisão geométrica, pois já saem da fábrica dentro das especificações previstas pela NBR 8160, que trata de projetos de instalação de esgoto. Recomendações: Se as propriedades e dimensões do material estão asseguradas, o mesmo não se pode dizer de projetos e execução. Por serem relativamente simples, as caixas de inspeção de esgoto não recebem o devido cuidado dos construtores. Com isso, não são raros problemas no fluxo dos dejetos. Segundo o pesquisador do IPT Douglas Barreto, um dos erros mais comuns nas instalações prediais de esgoto é a não-observância da cota de fundo. Assim, a saída da última caixa de inspeção pode ficar abaixo ou no mesmo nível da rede pública de esgoto, o que pode provocar um refluxo dos dejetos. "Já vi casos em que a solução, além de desobstruir toda a instalação, foi bombear o esgoto para a rede pública", conta. "Além do incômodo que as obras de reparo causou aos moradores, foi um gasto que seria evitável por parte do condomínio." Além da cota, o projeto de instalação predial de esgoto deve prever a colocação de uma caixa a cada ramal que se juntar à rede. Além disso, as peças devem distar, no máximo, 25 m entre si. Para facilitar a inspeção da rede, os reservatórios não podem estar escondidos sob o piso. Caso haja revestimento sobre a entrada, deverá ser feita uma sinalização do ponto de instalação da caixa. Por norma, não pode haver mistura do esgoto com as águas pluviais, pois haveria uma sobrecarga de efluentes nas instalações. A ocorrência dessa situação pode ter duas origens: a ligação, por desconhecimento do construtor ou do projetista, dos ramais de esgoto com o de águas pluviais e a falta de tampas herméticas nas caixas, que permitem que a chuva escorra para dentro dos reservatórios de esgoto. FONTE: PiniWeb Dimensionamento Caixa de inspeção (poço de visita): - As caixas de inspeção são usadas na junção de duas redes ou quando o comprimento de um subcoletor ou coletor predial ultrapassar 25,0 m. - Normalmente são de alvenaria de tijolos meia vez assentes em argamassa de cimento e areia traço 1:3, retangulares de dimensões 60 x 60 cm até profundidade de 1,0 m. - Internamente são revertidas com argamassa de cimento e areia e queimado à colher. - O fundo devera assegurar rápido escoamento e evitar formação de deposito. - As tampas deverão ser facilmente removíveis, permitindo perfeita vedação e facultando composição com pavimentação idêntica a do piso circundante. - Para profundidades acima de 1,0 m devera ser usado poço de visita em anéis de concreto com bolsas para encaixe e tampas circulares de ferro fundido, ou mesmo poços em alvenaria de tijolos. Caixa de gordura: Recomendada quando os esgotos contiverem resíduos gordurosos provenientes de pias de cozinhas, de restaurantes, etc., afim de retê-las, separando a gordura da água antes de lançar a água na rede de esgoto. Conforme a NB 19 da ABNT as caixas retentoras de gordura são de quatro tipos: 1. Caixa de Gordura Pequena (CGP) ou individual (CGI) – Para coleta de apena 1 cozinha · Diâmetro interno: 30 cm · Parte submersa do septo: 20 cm · Capacidade de retenção: 18 litros · Diâmetro da tubulação de saída: 75 mm 2. Caixa de Gordura Simples (CGS) – Para coleta de 1 ou 2 cozinhas · Diâmetro interno: 40 cm · Parte submersa do septo: 20 cm · Capacidade de retenção: 31 litros · Diâmetro da tubulação de saída : 75 mm 3. Caixa de Gordura Dupla (CGD) – Para coleta de 2 a 12 cozinhas · Diâmetro interno: 60 cm · Parte submersa do septo: 35 cm · Capacidade de retenção: 120 litros · Diâmetro da tubulação de saída: 100 mm 4. Caixa de Gordura Especial (CGE) -– Para coleta de mais de 12 cozinhas ou para cozinhas de restaurantes, escolas, hospitais, quartéis, etc. Parte submersa do septo: 40 cm Capacidade de retenção: V = 2 N + 20 Onde: N - nº de pessoas servidas pelas cozinhas V – Volume em litros saída: 100 mm 4. Instalações Prediais de Águas Pluviais Objetivo geral das instalações de águas pluviais : O objetivo das instalações de águas pluviais é captar as águas da chuva provenientes de áreas impermeabilizadas expostas ao tempo e conduzi-las até ao seu lançamento nas redes públicas, sarjetas ou outros pontos adequados de desague. Objetivos específicos do projeto: É fato conhecido que a água da chuva é um dos elementos mais danosos para a durabilidade e boa aparência das construções, para isso é necessário: 1 – Realizar o escoamento pelo caminho mais curto. 2 – Realizar o escoamento no menor tempo possível. 3 – Isolar do sistema de esgotamento sanitário. 4 – Devem ser conduzidas por tubulações e caixas adequadas. As instalações convencionais de águas pluviais nas edificações são constituídas de: • Calhas, destinadas à coleta das águas nas coberturas, terraços e similares e sua condução aos condutores verticais • Condutores verticais, destinados a conduzir os efluentes das calhas até a parte inferior da edificação; • Condutores horizontais, destinados a recolher e conduzir toda água pluvial da parte inferior da edificação até o seu destino final; • Ralos e caixas de areia, destinados a reter detritos e evitar a obstrução das tubulações fechadas. Partes Constituintes do Sistema Pluvial: Materiais utilizáveis: Segundo a NBR 10844, os seguintes materiais podem ser utilizados para coleta e condução das águas pluviais: • Calha: aço galvanizado, folhas de flandres, cobre, aço inoxidável, alumínio, fibrocimento, pvc rígido, fibra de vidro, concreto ou alvenaria. • Condutor vertical: ferro fundido, fibrocimento, pvc rígido, aço galvanizado, cobre, chapas de aço galvanizado, folhas de flandres, chapas de cobre, aço inoxidável, alumínio ou fibra de vidro. • Condutor horizontal: ferro fundido, fibrocimento, pvc rígido, aço galvanizado, cerâmica vidrada, concreto, cobre, canais de concreto ou alvenaria. A norma brasileira que fixa as exigências pelas quais devem ser projetadas e executadas as instalações prediais de águas pluviais é a NBR 10844 – Instalações Prediais de Águas Pluviais. • 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. • As superfícies horizontais de lajes devem ter uma declividade mínima de 0,5% que garanta o escoamento das águas pluviais até aos pontos de drenagem previstos; • O diâmetro mínimo dos condutores verticais de seção circular é 75 mm; • Os condutores horizontais devem ser projetados, sempre que possível, com declividade uniforme com valor mínimo de 0,5%. Detalhe da ligação entre a calha e o condutor vertical: Conceitos Básicos - Telhados Os telhados são formados por “águas” que são as áreas planas que conduzem as águas de chuva para uma mesma direção. O telhado mais simples é aquele que tem apenas 1 água Telhado de 2 águas Conceitos Básicos - Elementos do telhado Platibanda: é uma pequena murada utilizada para esconder o telhado das construções. P la ti b an d a Conceitos Básicos- Elementos do telhado Beiral: o beiral é a beirada do telhado, ou o prolongamento do telhado além das paredes. Beiral Conceitos Básicos - Elementos do telhado Testeira: os telhados com beiral podem ser com ou sem testeira. A testeira é uma peça de madeira colocada abaixo do telhado, usada para esconder os caibros, permitindo um melhor acabamento. Conceitos Básicos - Elementos do telhado Água furtada: canal entre duas águas de telhado por onde correm as águas das chuvas. Conceitos Básicos - Tipos de Calhas As calhas apresentam geralmente as seções em forma de V, U, semicircular, quadrada ou retangular. Calha de Beiral Instalada no beiral do telhado Calha de Platibanda Instalada no vão entre a parede e o telhado Calha de Água Furtada Instalada no encontro das águas do telhado Dimensionamento do Sistema de Águas Pluviais • Conhecendo a importância do sistema de águas pluviais, de nada vai adiantar os melhores produtos se não for feito o correto dimensionamento do sistema. • No caso do sistema de águas pluviais, isto evitará transbordamentos das calhas e condutores, o que causaria alagamentos, umidades e transtornos para os usuários. Vazão de Projeto A vazão de projeto deve ser calculada pela fórmula: 60 C i A Q Onde: Q: vazão de projeto, em l/min C: coeficiente de escoamento superficial (considera-se C=1) i: intensidade de chuva, em mm/h A: área de contribuição, em m2 Intensidade pluviométrica (i) é a razão entre a altura pluviométrica precipitada e o intervalo de tempo em que ocorre essa precipitação (mm/h). Altura pluviométrica é o volume de água precipitada por unidade de área (mm). É a 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 FATORES METEOROLÓGICOS • Para se determinar a intensidade pluviométrica (i) para fins de projeto, deve ser fixada a duração da precipitação e do período de retorno (ou período de recorrência) adequado, com base em dados pluviométricos locais. • O período de retorno T é o intervalo de tempo medio para que ocorra uma chuva ou enchente de mesma duração e intensidade igual ou maior, ou seja, representa de quantos em quantos anos ocorrem chuvas semelhantes, com o mesmo volume de água no mesmo tempo. • Esses períodos são pré-fixados na ABNT NBR 10844, sendo assim classificados:, os seguintes valores para projeto, correspondentes à duração de precipitação de 5 minutos: T = 1 ano, para áreas pavimentadas; T = 5 anos, para coberturas e/ou terraços; T = 25 anos, para coberturas e áreas sem empoçamentos nem extravasamentos. • Para áreas de cobertura de até 100 m2 de área de projeção horizontal, pode-se adotar i = 150 mm/h.m • Quando a área de contribuição for maior que 100 m2, deve-se obter a intensidade pluviométrica pela tabela de chuvas intensas do Brasil: Fonte: NBR 10844 - 1989 A área de contribuição Aʗ é a área plana horizontal atingida diretamente pela chuva, mais o incremento devido à inclinação da cobertura e das paredes que intercetam água de chuva que deve ser drenada. As figuras a seguir mostra a maneira de se fazer essa consideração. Exercício 1: Calcule a vazão de projeto para um sistema predial de águas pluviais de uma residência localizada em São Paulo (Congonhas), com telhado de apenas uma água. Exercício 2: Calcule a vazão de projeto para um sistema predial de águas pluviais de uma residência localizada em Belo Horizonte, com telhado de representado na figura. Dimensionamento - Calhas • As calhas de beiral ou platibanda devem ter inclinação uniforme e no mínimo de 0,5 %. • As calhas são condutos livres. • O dimensionamento das calhas pode ser obtido por meio da fórmula de Manning- -Strickler: Raio Hidráulico (Rh): É denominado raio hidráulico a razão entre a área molhada (Am) e o perímetro molhado (Pm). É um parâmetro usado nas formulas do canal livre. Dimensionamento - Calhas Em calhas de beiral ou platibanda, quando a saída estiver a menos de 4m de uma mudança de direção, a Vazão de projeto deve ser multiplicada pelos coeficientes da Tabela 1. Tabela 1 – Coeficientes multiplicativos da vazão de projeto Dimensionamento - Calhas Seção semicircular: Tabela 3 – Capacidades de calhas semicirculares com coeficientes de rugosidade n = 0,011 (Vazão em L/min) • Lâmina de água igual à metade do diâmetro interno. • Valores calculados utilizando a fórmula de Manning-Strickler; Exercício 3: Calcule a vazão das calhas de plástico representadas na figura, sabendo que a calha retangular terá uma declividade igual à mínima exigida pela norma NBR 10844/89 e a calha semi-circular com declividade i = 9%. Se a vazão de projeto fosse 150 l/min qual das calhas escolheria? Exercício 4: Um telhado de uma habitação unifamiliar localizada em Montes Claros contribui com vazão de 180 l/min. Qual seria o diâmetro da calha semi-circular para atender a essa necessidade, sabendo que a mesma será instalada com uma inclinação de 1%. Dimensionamento – Condutores Verticais • Condutores verticais – sempre que possível projetá-los em uma única prumada; • Diâmetro mínimo da seção circular 70 mm; • Nos desvios dos condutores verticais devem-se usar curvas de 90° de raio longo ou curvas de 45°. Procedimento: 1. Levantar uma vertical por Q até intercetar as curvas de H e L correspondentes. 2. Se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. 3. Transportar a interseção mais alta até o eixo D. 4. Adotar o diâmetro nominal igual ou superior ao encontrado. Dados de entrada: Q é a vazão de projeto (L/min); H é a altura da lâmina de água na calha (mm); L é o comprimento do condutos vertical (m). Incógnita (dado de saída): Diâmetro interno do condutor vertical (mm).; Dimensionamento – Condutores Verticais Fonte: NBR 10844 - 1989 Ábaco 1 - Calha com saída em aresta viva Dimensionamento – Condutores Verticais Fonte: NBR 10844 - 1989 Ábaco 2 - Calha com funil de saída Considerando-se a complexidade destes ábacos muitos projetistas utilizam o Método Simplificado para dimensionar os condutores verticais onde correlaciona a área do telhado com a seção do condutor vertical. A NBR 10844 estabelece uma tabela para determinar o diâmetro do condutor vertical, que depende da área de contribuição (Ac), da vazão (Q) e da intensidade de chuva (I). Verificação da máxima vazão nos condutores verticais para que o regime de escoamento não seja forçado. Exercício 5: Calcular a quantidade de condutores verticais necessários para o escoamento de águas pluviais de um telhado cuja área de contribuição é de 150 m2 e intensidade pluviométrica de 150 mm/h. Adotar condutores com um diâmetro de 100 mm. contribuição telhado A n A Exercício 6: Um prédio com um telhado de duas águas, escoam suas águas pluviais para uma calha retangular, a qual descarrega em um condutor vertical. Dimensione o condutor vertical pelo método simplificado, considerando uma intensidade de chuva de 150 mm/h. Exercício 7: Dimensionar o condutor vertical de uma instalação de águas pluviais com base nos seguintes dados: Q = 650 l/min; H = 50mm, L = 6m, utilizando os ábacos da norma NBR 10844/89 para os dois tipos de saída da calha (em aresta viva ou com funil). Exercício 8: Dimensione o condutor vertical de saída em aresta viva, pelo método da norma NBR 10844/89. Dados: Vazão de projeto = 250 l/min Calha Retangular Dimensionamento – Condutores Horizontais Declividade uniforme, sendo no mínimo 0,5%; Escoamento com lâmina de água a uma altura h = 2/3 Øinterno; Os desvios devem ser feitos com curvas de 90° de raio longo oucurvas de 45°. Prever peças de inspeção ou caixa de areia • mudança de direção; • a cada 20 m; • interligação com outros condutores. 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. Caixa de areia: Devem ser previstas inspeções nas tubulações aparentes nos seguintes casos: - conexão com outra tubulação; - mudança de declividade e/ou de direção; - a cada trecho de 20 metros nos percursos retilíneos. Devem ser previstas caixas de areia nas tubulações nos seguintes casos: - nas conexões com outra tubulação; - mudança de declividade e/ou direção; - a cada trecho de 20 metros nos percursos retilíneos. Em ambos os casos, em cada descida (condutor vertical) ou no pé do tubo condutor vertical deverá ser instalada uma caixa de areia. De acordo com a 10844, a ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo com inspeção caixa de areia. A Figura seguinte indica um modelo desta caixa. Figura 4 - Exemplo de caixa de areia (planta baixa e corte) Fonte: NBR 10844 - 1989 Dimensionamento – Condutores Horizontais Exercício 9: Um prédio com um telhado de duas águas, localizado em Goiânia, escoam suas águas pluviais para uma calha retangular, a qual descarrega em um condutor vertical que por sua vez descarrega no condutor horizontal como mostra a figura abaixo. Dimensione os condutores horizontais de plástico, de seção circular, e com uma inclinação de 2%. Exercício 10.1: Um prédio com um telhado de duas águas, localizado em Belo Horizonte, escoam suas águas pluviais para uma calha retangular de aço galvanizado e declividade igual à mínima recomendada pela norma NBR 10844/89, a qual descarrega em um condutor vertical que por sua vez descarrega no condutor horizontal como mostra a figura abaixo. Dimensione a calha de aço galvanizado e os condutores verticais para calha com saída em aresta viva. Exercício 10.2: Dimensione os condutores horizontais de plástico, de seção circular, e com uma inclinação de 2%. FIM
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