AULA 04 IHS OK

Prévia do material em texto

16/08/2017 1
Instalações Hidrossanitária
incêndio e gás
Professora
Kalline Pinheiro da Câmara/ 2017.2
16/08/2017 2
Objetivos
Da aula
16/08/2017 3
Instalações Prediais
2017.2
OBJETIVOS:
▪ Definir perda de carga;
▪ Calcular perdas de carga;
▪ Calcular vazões de recalque;
▪ Calcular potência de bomba.
16/08/2017 4
Perda de carga
Definição, classificação e cálculo
16/08/2017 5
Instalações Prediais
2017.2
▪ Com o aumento da velocidade da água na tubulação, a
turbulência faz com que as partículas se agitem cada vez
mais e acabem colidindo entre si. Além disso, o
escoamento causa atrito entre as partículas e as paredes
do tubo.
▪ Assim, as colisões entre as partículas com as paredes dos
tubos, dificultam o escoamento da água, o que gera a
perda de energia. Podemos dizer então que “o líquido
perde pressão” ou seja: “houve perda de carga”.
16/08/2017 6
Instalações Prediais
2017.2
▪ Dissipação de energia devido ao atrito com 
a tubulação 
16/08/2017 7
Instalações Prediais
2017.2
A grande vantagem em utilizar materiais lisos
como o PVC em tubulações.
16/08/2017 8
Instalações Prediais
2017.2
▪ É a perda de energia que o fluido sofre ao longo do
escoamento em uma tubulação
16/08/2017 9
Instalações Prediais
2017.2
Classificação das perdas de cargas:
▪ Distribuídas
▪ localizadas
16/08/2017 10
Instalações Prediais
2017.2
Distribuída: É aquela que ocorre ao longo da tubulação, pelo
atrito da água com as paredes do tubo.
▪ Dependem dos seguintes dados da tubulação:
▪ Comprimento;
▪ Diâmetro;
▪ Material da tubulação;
▪ Vazão.
16/08/2017 11
Instalações Prediais
2017.2
▪ Existem vários métodos de definir o valor da perda de carga
distribuída em um trecho de tubulação, dentre eles a
Fórmulua Universal, método de Mood-Rouse e a Fórmula
de Fair-Whipple-Hsiao.
▪ Adotaremos, no entanto, Hazen – Williams ou Fair-
Whipple-Hsiao.
Assuênio
Destacar
16/08/2017 12
Instalações Prediais
2017.2
▪ Hazen-Williams: É uma fórmula que resultou de um
estudo estatístico com grande número de dados
experimentais e é expressa pela seguinte equação:
▪ Onde:
▪ J – perda de carga unitária em m/m;
▪ C – coeficiente de atrito e depende do tipo de 
tubulação;
▪ Q – vazão na tubulação em m³/s;
▪ D – diâmetro da tubulação em m;
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 13
Instalações Prediais
2017.2
▪ A perda de carga total é dada por:
▪ Onde:
▪ ∆h – perda de carga total do trecho em m;
▪ L – comprimento total do trecho em m;
▪ J- perda de carga unitária em m/m
16/08/2017 14
Instalações Prediais
2017.2
▪ Esta fórmula pode ser satisfatoriamente aplicada para
qualquer tipo de conduto e de material. Os seus limites de
aplicação são os mais largos: diâmetro de 50 a 3.500 mm.
▪ O coeficiente experimental C, assume valores entre 70 e
140 crescendo a medida que o tubo fica mais liso.
16/08/2017 15
Instalações Prediais
2017.2
Tabela dos valores do coeficiente C
16/08/2017 16
Instalações Prediais
2017.2
▪ Fair-Whipple-Hsiao: é a fórmula empírica que relaciona o
diâmetro da tubulação, a velocidade, a vazão e as perdas
de carga.
▪ J – perda de carga unitária em m/m;
▪ C – coeficiente de atrito e depende do tipo de tubulação;
▪ Q – vazão na tubulação em m³/s;
▪ D – diâmetro da tubulação em m;
16/08/2017 17
Instalações Prediais
2017.2
Localizada: Em casos em que a água sofre mudanças de
direção em conexões como reduções, joelhos ou registros,
ocorre uma perda de carga dita localizada.
▪ É por isto que quanto maior for o número de conexões em
um trecho de tubulação, maior será a perda de pressão
neste trecho ou perda de carga, diminuindo a pressão ao
longo da rede
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 18
Instalações Prediais
2017.2
▪ É recomendado pela NBR 5626/98: Método dos
comprimentos equivalentes.
▪ Princípio: Um conduto que apresenta ao seu longo peças
especiais (válvulas, registros, tês), comporta-se, no tocante
às perdas de carga, como se fosse um conduto retilíneo
mais longo
16/08/2017 19
Instalações Prediais
2017.2
▪ Para determinação dos comprimentos equivalentes são
utilizados ábacos e tabelas, dependendo do caso a ser
calculado.
▪ Soma dos comprimentos equivalentes de todas as peças.
16/08/2017 20
Instalações Prediais
2017.2
Tabela – comprimentos equivalentes
16/08/2017 21
Instalações Prediais
2017.2
▪ Supondo que o registro esteja fechado, em qual nível estará 
a água no tubo 1?
▪ Abrindo-se o registro, o nível da água irá para?
16/08/2017 22
Sistema de recalque
Definição e cálculo
16/08/2017 23
Instalações Prediais
2017.2
▪ Sistema de recalque é o conjunto constituído pelas
canalizações e pelos meios mecânicos de elevação, que vai
do reservatório inferior ao reservatório superior e o
conjunto motor-bomba. Tem por finalidade transportar
uma determinada quantidade de água do reservatório
inferior ao reservatório superior em um determinado
tempo (vazão de recalque).
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 24
Instalações Prediais
2017.2
Partes principais :
▪ Tubulação de Sucção;
▪ Conjunto motor-bomba;
▪ Tubulação de recalque.
16/08/2017 25
Instalações Prediais
2017.2
▪ Sistema elevatório
16/08/2017 26
Instalações Prediais
2017.2
Dimensionamento da vazão de recalque
▪ pela NBR 5.626 a capacidade horária mínima de
funcionamento da bomba seja de 15% do consumo diário.
Recomenda-se adotar:
▪ 4 horas de funcionamento para prédios de escritórios;
▪ 5 horas de funcionamento para prédios residenciais;
▪ 6 horas de funcionamento para hospitais e hotéis;
Qr ≥ 15% Cd ou Qr = Cd/h
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 27
Instalações Prediais
2017.2
Vazão de Recalque ou vazão a ser bombeada:
▪ Onde: 
▪ Cd =consumo diário em m³ e
▪ T = tempo de funcionamento em horas.
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 28
Instalações Prediais
2017.2
Dimensionamento de encanamentos de recalque:
▪ baseia-se na fórmula de Forchheimer:
▪ Onde:
▪ D – diâmetro em metros;
▪ Q- vazão em m³/s;
▪ X – horas de funcionamento/ 24 horas
Assuênio
Destacar
16/08/2017 29
Instalações Prediais
2017.2
▪ Dimensionamento da Tubulação de Sucção: a tubulação de
sucção não é dimensionada, adota-se a ela o diâmetro
comercialmente disponível, imediatamente superior ao
diâmetro de recalque.
DS > DR
▪ Dimensão dos Extravasores: os estravasores, tanto do RS
quanto do RI, não precisam ser dimensionados. Deve
adotar para o mesmos um diâmetro no mínimo
imediatamente superior ao diâmetro de alimentação dos
reservatórios.
DE > DA
Assuênio
Destacar
16/08/2017 30
Instalações Prediais
2017.2
Escolha da bomba de recalque da água:
▪ Normalmente é feita por bombas centrífugas acionadas por
motores elétricos. Para dimensioná-las precisamos
conhecer a altura manométrica, vazão de recalque e o
rendimento do conjunto motor bomba, que para
instalações prediais é na ordem de 40% a 60%.
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 31
Instalações Prediais
2017.2
Altura manométrica (Hm):
▪ É a altura total a ser vencida quando o sistema está em
operação. Isto é, a soma da altura geométrica + perdas de
carga totais na sucção + perdas de carga totais no recalque.
▪ A bomba tem que fornecer energia para vencer o desnível
geométrico e a soma das perdas de energia distribuídas e
localizadas.
Hm = Hg + ∆Hs+ ∆Hr
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
Assuênio
Destacar
16/08/2017 32
Instalações Prediais
2017.2
Alturageométrica (Hg):
▪ altura de elevação ou desnível entre os reservatórios
inferior (nível mínimo) e o reservatório superior (nível
máximo). Ela é a soma da altura de sucção mais a altura de
recalque.
▪ Hg = Hgs + Hgr
▪ Altura geométrica de sucção (hgs): distância vertical entre o
nível do fluido no reservatório inferior (10 cm acima da
válvula de pé) e o eixo da bomba.
▪ Altura geométrica de recalque (hgr): distância vertical entre
o eixo da bomba ao ponto de descarga no recalque
16/08/2017 33
Instalações Prediais
2017.2
Altura geométrica (Hg):
16/08/2017 34
Instalações Prediais
2017.2
Perdas de carga na sucção:
▪ será a soma das perdas de carga que ocorre tanto no trecho
retilíneo da tubulação de sucção, quanto nas conexões,
válvulas e registros.
▪ As perdas de carga serão o comprimento total da tubulação
de sucção (somando a real mais equivalente) multiplicado
pela perda de carga unitária J.
∆Hs = (Lreal + Lequivalente) x Js
16/08/2017 35
Instalações Prediais
2017.2
Perdas de carga no recalque
▪ Será a soma das perdas de carga que ocorre tanto no
trecho retilíneo da tubulação de recalque, quanto nas
conexões, válvulas e registros.
▪ As perdas de carga serão o comprimento total da tubulação
de recalque (somando a real mais equivalente) multiplicado
pela perda de carga unitária J.
∆Hr = (Lreal + Lequivalente) x Jr
16/08/2017 36
Instalações Prediais
2017.2
Resumo Altura Manométrica:
▪ Hg: Altura geométrica
▪ hgs=Altura de Sucção
▪ hgr=Altura de Recalque
▪ ∆hs=Perda de carga total na Sucção
▪ Js=Perda de carga unitária na sucção
▪ Lrs=Comprimento real da tubulação de sucção
▪ Les=Comprimento equivalente ou localizada na sucção
▪ ∆hr=Perda de carga total no recalque
▪ Jr=perda de carga unitária no recalque
▪ Lrr=Comprimento real da tubulação de recalque
▪ Ler=Comprimento equivalente ou localizada no recalque
16/08/2017 37
Instalações Prediais
2017.2
Potência do conjunto elevatório:
▪ a potência necessária para vencer o desnível (Hg) mais as
resistências (∆hs+∆hr) transportando uma vazão (Qr) do
reservatório inferior para o reservatório superior é
calculada pela expressão:
16/08/2017 38
Instalações Prediais
2017.2
Onde:
▪ P – potência do conjunto motor-bomba em CV;
▪ ϒ - peso específico do líquido a ser bombeado ( para a
água é 1.000 kg/m³;
▪ Qr – vazão a ser bombeada em m³/s;
▪ Hm – altura manométrica em m;
▪ η – rendimento da bomba, que segundo uso pode varias
entre 40% a 60%.
50% Para bombas até 2 cv
30% Para bombas de 2 a 5 cv
20% Para bombas de 5 a 10 cv
15% Para bombas de 10 a 20 cv
10% Para bombas acima de 20 cv
Folga em porcentagem 
para os motores
16/08/2017 39
Obrigada!