Projeto de Instalações Hidráulicas AV2 - Prof.: Ronaldo torres

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS PRAÇA XI
INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS
PROJETO
Aluno: José Roberto Santos Cordeiro Matrícula: 2014.02.4638-21
Aluno: Paulo Sérgio Uchôa Ribeiro Matrícula: 2012.01.2122-35
Professor: Ronaldo Torres
Rio de Janeiro, 21 de junho de 2017
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ – CAMPUS PRAÇA XI
INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS
PROJETO
Aluno: Paulo Sérgio Uchôa Ribeiro Matrícula: 2012.01.2122-35
Professor: Ronaldo Torres
Rio de Janeiro, 21 de junho de 2017
Questão 01
No prédio abaixo, devemos dimensionar o sistema de fornecimento, armazenamento de distribuição de água fria (AF), em conformidade com a NBR 5626/98. 
- Dimensionar as colunas de água fria AF1, AF2 e AF3 de PVC, que alimenta em cada pavimento um banheiro privativo com 01 vaso sanitário com válvula de descarga, 01 lavatório e 01 chuveiro elétrico;
- Dimensionar a coluna de água fria AF4 sabendo que a mesma alimenta em cada pavimento um banheiro coletivo com 02 vasos sanitários com válvula de descarga e 03 lavatórios;
DIMENSIONAMENTO DO BARRILETE:
 O dimensionamento do barrilete pode ser feito por dois métodos: 
 Método de HUNTER: 
 Fixa-se a perda de carga em 8% e calcula-se a vazão como se cada metade da caixa atendesse à metade das colunas. Conhecendo-se J e Q, calcula-se pelo ábaco de FAIR-WHIPLE-HSIAO o diâmetro. 
 Método das SEÇÕES EQUIVALENTES: 
 Considera-se o diâmetro encontrado para as colunas, de modo que metade das colunas seja atendida pela metade da caixa. 
 O dimensionamento do barrilete é feito verificando-se a condição da perda de carga. 
 
 Estabelecendo a condição que fixa a perda de carga máxima em 0,08 (8%), devemos considerar que o barrilete deve ser calculado de forma que metade do reservatório atenda a metade das colunas. 
 Utilizando o ábaco de Fair-Whipple-Hsiao com os parâmetros já conhecidos, J (perda de carga) e Q (vazão), onde a vazão é calculada pela fórmula:
Q = 
Onde:
Q = Vazão (l/s)
 = Somatório dos pesos referente aos aparelhos. Logo:
 A partir da somatória total de pesos, podemos determinar a vazão (Q) utilizando a fórmula ou o ábaco.
Q = 
 Considerando que o reservatório superior é dividido em duas células, adotamos que cada célula fornece metade da vazão total calculada (Qb = Vazão do barrilete).
Diâmetro nominal encontrado pela tabela = 40 mm (1.1/2’’)
No entanto, também podemos adotar um DN = 50 mm para diminuir 
a velocidade e perda de carga. Para um diâmetro de 50 mm, 
a velocidade cairá para 1,0 m/s e a perda de carga para aproximadamente 0,02 m/m.
DN adotado para o barrilete = 50 mm
Velocidade = 1,0 m/s
Perda de Carga = 0,08 m/m
DIMENSIONAMENTO DAS COLUNAS:
Sabendo que:
Vazão é calculada pela fórmula: Q = 
Velocidade é calculada pela fórmula: 
 Utilizando o ábaco Fair-Whipple-Hsiao para PVC, e planilha de Excel, pode-se estimar rapidamente os valores dos diâmetros das tubulações, bem como sua perda de carga, pressão, comprimento, velocidade, vazão e pesos a serem considerados nas colunas.
Procedimento de cálculo: 
Coluna (1): Indica-se a coluna que está sendo dimensionada; 
Coluna (2): Indica-se os pavimentos (do último ao primeiro); 
Coluna (3): Indica-se o trecho que está sendo dimensionado; 
Coluna (4): Indica-se o peso de cada banheiro dado no projeto; 
Coluna (5): É a soma acumulada dos pesos nos diversos trechos de baixo para cima; 
Coluna (6): Em função do somatório dos pesos em cada trecho, determina-se a vazão correspondente através da equação Q = ou do ábaco Fair-Whipple-Hsiao;
Coluna (7): Em função do somatório dos pesos em cada trecho, determina-se o diâmetro correspondente através do ábaco Fair-Whipple-Hsiao; 
Coluna (8): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a velocidade correspondente através do ábaco Fair-Whipple-Hsiao; 
Coluna (9): Indica-se o comprimento de cada trecho da tubulação (dado de projeto); 
Coluna (10): Indica-se o comprimento equivalente das conexões em cada trecho; 
Coluna (11): É a soma das colunas 9 e 10; 
Coluna (12): Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho, determina-se a perda de carga correspondente através do ábaco Fair-Whipple-Hsiao; 
Coluna (13): É a multiplicação dos valores das colunas 11 e 12; 
Coluna (14): É a pressão disponível no trecho mais o desnível entre o início e o final do trecho menos a perda de carga no trecho. 
 Para sabermos o comprimento equivalente, deveremos usar esta tabela de perda de carga localizada:
 
 
Depois de calcularmos a coluna AF1, podemos então, seguir os mesmo passos para calcularmos as outras colunas (AF2, AF3 e AF4):
Questão 02 
 Dimensionar os reservatórios e as tubulações de sucção e recalque em PVC e selecionar as bombas centrífugas da instalação elevatória do diagrama a seguir, para um regime de bombeamento de cinco horas por dia, referente a um edifício residencial com 12 pavimentos, tendo oito apartamentos por pavimento. O local da instalação encontra-se ao nível do mar. Considerar ocupação de 04 pessoas por apartamento e consumo unitário de 200 litros/pessoa/dia.
 
*Deseja-se reserva total para 2 dias de consumo. Ao volume de consumo no reservatório superior, adicionar a reserva técnica de incêndio. Verificar as condições de aspiração da bomba selecionada.
ESTIMATIVA DE CONSUMO
DADOS:
12 pavimentos;
08 apartamentos por pavimento;
04 pessoas por apartamento;
200 litros/pessoa/dia.
12 * 8 = 96 apartamentos
96 * 4 = 384 pessoas
CD = 384 * 200 = 76800 l/dia
Considerando reservação de 2 dia dias, temos:
76800 * 2 dias = 153600 l
Determinando o volume do reservatório inferior e superior:
Obs: Além da reserva para consumo, deve ser incluída a Reserva Técnica de Incêndio (RTI) de 20% do total.
A distribuição normal de volume de armazenamento recomendada é:
Reservatório superior = 2/5 VT ou 40%
Reservatório inferior = 3/5 VT ou 60%
A reserva de incêndio deverá ser armazenada, na sua totalidade, no reservatório superior.
RTI = 153600 * 0,2 = 30720 l
Reservatório superior: 153600 * 0,4 = 61440 l + RTI (30720 l) = 92160 l 92.16 m³
Reservatório inferior: 153600 * 0,6 = 92160 l 92,16 m³
Capacidade total do reservatório:
Ctotal = 15600 + 30720 = 184320 l 
DIMENSIONAMENTO ALIMENTADOR PREDIAL:
 O Diâmetro mínimo da ligação é 3/4" (20 mm). A velocidade média da água no alimentador predial deverá estar entre 0,60 m/s e 1,0 m/s.
Podemos encontrar o diâmetro do ramal, através da fórmula:
 ou através do ábaco Fair Whipple.
Optamos pelo ábaco:
Utilizando a vazão encontrada ( e sabendo que a velocidade máxima não deve ultrapassar 1,0 m/s, encontramos :
 
Diâmetro nominal = Ø 50 mm (2’’)
Velocidade considerada = 1,0 m/s
OBS: O hidrômetro e o cavalete serão do mesmo diâmetro do alimentador predial.
TUBULAÇÕES DE RECALQUE E SUCÇÃO 
 Dimensionamento pelo método de Forchheimer 
 A norma brasileira (NBR-5626) estabelece a capacidade mínima das bombas de 15% do consumo diário. Como prática, podemos adotar 20%, o que define um funcionamento de aproximadamente 5 horas da bomba para recalcar o todo o consumo diário. 
Como método prático, podemos utilizar a tabela abaixo para o dimensionamento da tubulação de recalque. 
Tabela prática para dimensionamento da bomba 
	TABELA 02 Baseada no Ábaco (Forchheimer) de funcionamento diário da bomba Vazão 
m3 / h 
	HORAS DE FUNCIONAMENTO DIÁRIO DA BOMBA 
	Vazão 
I / s 
	
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	01 
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	0,3
	02 
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø3/4"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	0,4
	03 
	Ø3/4"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	0,5
	04 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	0,605 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	0,7
	06 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	0,8
	07 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	0,9
	08 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	1,0
	09 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	1,5
	10 
	Ø1"
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	2,0
	11 
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	3,0
	12 
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	3,3
	13 
	Ø1"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	3,5
	14 
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø3"
	3,8
	15 
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø2"
	Ø3"
	Ø3"
	4,1
RECALQUE:
Se calcula o recalque pela fórmula de Forchheimer:
D = 
D = diâmetro, em metros 
Q = vazão, em m³ por segundo 
X = horas de funcionamento dividido por 24 horas
Logo: 
D = 
Adota-se um diâmetro comercial de Ø 60 mm.
EXTRAVASOR
O diâmetro do extravasor será no mínimo 2 bitolas comerciais acima do recalque, em prol de escoar eventuais excessos de água dos reservatórios.
Então tem-se: 
RECALQUE: Ø 60 mm
EXTRAVASOR será: Ø 100 mm (4’’)
SUCÇÃO
 Para o diâmetro de sucção, adota-se um diâmetro comercial acima do de recalque.
Então tem-se: 
RECALQUE: Ø 60 mm (2.1/2”)
SUCÇÃO será: Ø 75 mm (3’’)
ALTURA MANOMÉTRICA
 Para determinarmos uma potência (N) de um motor de uma bomba hidráulica, precisamos encontrar a altura manométrica correspondente à instalação. 
A altura manométrica corresponde a altura geométrica de elevação mais as perdas de cargas nominais e localizadas na sucção e no recalque.
Determinação da altura manométrica total de uma instalação predial
O cálculo da altura manométrica é dado pela fórmula:
Onde: 
Hg = altura geométrica 
Jtotal = Perda de carga total
O cálculo da perda de carga total é dado pela fórmula:
Jtotal = 
Onde:
Ju = Perda de carga unitária
Lt = Comprimento total 
Logo:
Com a vazão encontrada de 4,27 l/s, usando o ábaco, encontraremos:
Ju = 0,037 m/m
De acordo com os dados do projeto, somando o comprimento total, temos:
Lt = (2,25 + 4,45 + 1,30 + 4,05 + 2,35 + 1,05 + 36,15 + 1,15 + 2,65 + 1,20) = 56,6 m
A altura geométrica foi dada no projeto:
Hg = 36,15
Assim, podemos então achar a perda de carga total:
Jtotal = 0,036*56,6 = 2,09m
Tendo encontrado a Perda de Carga Total e o Comprimento total, podemos achar então, a altura manométrica:
Hm = 36,15 – 2,09 = 34,06m
POTÊNCIA MOTRIZ (N) DA BOMBA:
 Se não tivermos os catálogos de fabricantes para uma escolha criteriosa da bomba a ser utilizada na instalação, podemos calcular a potência de forma aproximada, arbitrando um valor para o rendimento da mesma.
 Assim, supondo um rendimento = 40%, a potência do motor que acionará a bomba será de:
N = 
Onde:
N = Potência motriz , em cavalos (CV) 
Q = Vazão em m³ por segundo 
Hman= Altura manométrica, em metros 
 Rendimento
N = ?
Q = 0,0043 m³/s
 = 40% 
N = 4,88 CV (arredondamos para uma potência comercial, em que atenda a demanda de consumo).
SELEÇÃO DA BOMBA PELA TABELA DO FABRICANTE:
 No exemplo abaixo temos uma tabela de seleção de bombas centrífugas da série SCHNEIDER. 
Para encontrarmos o modelo desejado, entramos com a altura manométrica (obtida através do procedimento de cálculo mostrado na etapa anterior) na linha superior da tabela e na coluna correspondente procuramos o valor da vazão de projeto imediatamente acima do valor encontrado no cálculo.
 Conforme os parâmetros vazão (Q = 15,36m³), altura manométrica (Hm = 34 m):