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Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA NOTAS DE AULA: INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS Prof. Marconi Fonseca de Moraes Atualizada em: 16-09-2013 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 2 ÍNDICE Capítulo 1 – Conceitos Básicos 4 1.1 – Força, pressão e perda de carga 4 1.2 – A água 12 Capítulo 2 – Instalações prediais de água fria 15 2.1 – Introdução 15 2.2 – Instalações prediais de água fria 42 Capítulo 3 – Esgoto 63 3.1 – Efluentes de esgotos 63 3.2 – Esgotos pluviais 63 3.3 – O caminho percorrido pelos esgotos 63 3.4 – Como funciona uma ETE? 67 3.5 – Instalações prediais de esgotos sanitários 67 3.6 – Aparelhos sanitários, desconectores e ralos 67 3.7 – Instalação primária e secundária de esgotos 68 3.8 – Ramal de descarga, ramal de esgoto, tubo de queda e subcoletor 69 3.9 – Tubo ventilador, coluna de ventilação e ramal de ventilação 70 3.10 – Caixas de distribuição e caixas de inspeção 70 3.11 – Fossa séptica 71 3.12 – Dimensionamento das canalizações de esgoto 77 3.13 – Coletores prediais e subcoletores 79 3.14 – Tubos de queda 80 3.15 – Ramais de esgoto e de descarga 81 Capítulo 4 – Águas Pluviais 82 4.1 – Por que coletar as águas pluviais 82 4.2 – Telhado, água, beiral e platibanda 82 4.3 – Caixas de areia, calhas e condutores 83 4.4 – Fenômenos que ocorrem nos tubos verticais de águas pluviais 84 Capítulo 5 – Água Quente 86 5.1 – Generalidades 86 5.2 – Modalidades de instalação de aquecimento de água 86 5.3 – Consumo de água quente 87 5.4 – Vazão das peças de utilização 87 5.5 – Funcionamento das peças de utilização 87 5.6 – Pressões mínimas de serviço 88 5.7 – Pressão estática máxima 88 5.8 – Velocidade máxima de escoamento da água 88 5.9 – Perdas de carga 89 5.10 – Diâmetros mínimos dos sub-ramais 89 5.11 – Produção de água quente 89 5.12 – Tipos de aquecedores elétricos 91 5.13 – Aquecimento com gás 96 5.14 – Instalação central de água quente 97 5.15 – Aquecedores com energia solar 98 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 3 Capítulo 6 - Instalações de Proteção e Combate a Incêndio 102 6.1 – Generalidades 103 6.2 – Classes de incêndio 103 6.3 – Natureza da instalação de combate a incêndio relativamente ao material incendiado 103 6.4 – Classificação das edificações 107 6.5 – Instalações de combate a incêndio com água – caracterização dos sistemas empregados 108 6.6 – Instalação no sistema sob comando com hidrantes 114 6.7 – Escolha da mangueira 120 6.8 – Canalização preventiva e rede preventiva 120 6.9 – Casos especiais de instalação 120 6.10 – Especificações dos materiais da rede de incêndio 126 6.11 – Sistemas de chuveiros automáticos 126 Referências Bibliográficas 135 Anexos 136 Tabela 1. Tabela de multiplicações 137 Tabela 2. Perdas localizadas expressas em diâmetros de canalização retilínea Comprimentos equivalentes 144 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 4 CAPÍTULO 1 – CONCEITOS BÁSICOS 1.1 – FORÇA, PRESSÃO E PERDA DE CARGA: 1.1.1 – Força Muitas pessoas confundem peso e pressão. Veremos agora que peso e pressão são duas coisas bem diferentes. Para que possamos levantar uma caixa, ou mesmo, empurrar um carro emperrado, temos que realizar um determinado esforço. A este esforço muscular aplicado, nós denominamos “força”. Essa força poderá ser maior ou menor, dependendo do “tamanho” do esforço que teremos que fazer como, por exemplo, para empurrar um carro ou uma motocicleta. Dessa forma, entendemos que as forças, dependendo de cada caso, variam de intensidade, isto é, podem ser pequenas ou grandes. Figura 1.1 1.1.1.1 - Como medir uma força Assim como expressamos as medidas de comprimento em metros, a de tempo em horas ou a de volume em m³, dizemos que as forças podem ser medidas em quilograma-força ou kgf. Popularmente é muito comum dizermos “quilo” para as coisas que queremos pesar. Os pesos dos objetos também são forças com que a terra os atrai para si. Sua unidade de medida, portanto, é também o quilograma-força. Figura 1.2 1.1.2 – Pressão Definido o que é uma força, passemos a conceituar o que vem a ser Pressão. Você já imaginou se lhe pedissem para deitar sobre uma cama cheia de pregos como se fosse um faquir? Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 5 Figura 1.3 Evidentemente você, caso tentasse, não poderia suportar a dor em seu corpo e pularia rapidamente para fora. No entanto, ao deitar-se em seu colchão, isto não ocorre. Figura 1.4 Podemos explicar este fato, dizendo que: “O efeito que uma força produz depende sempre da superfície de contato sobre a qual ela é aplicada”. A este efeito, nós denominamos de pressão. Neste caso, o que ocorre, é que seu peso se distribui entre as pequenas superfícies dos pregos, resultando em uma grande pressão sobre o seu corpo. Na cama, as superfícies de contato com seu corpo são grandes. Como conseqüência, a pressão torna-se pequena. 1.1.2.1 - A pressão em hidráulica Figura 1.5 A água contida em tubo contém peso, o qual exerce uma determinada pressão nas paredes desse tubo. Qual é essa pressão? Olhando para o desenho acima, nos perguntamos: Em qual dos dois tubos, A ou B, é exercida a maior pressão sobre o fundo dos mesmos? A primeira idéia que nos vem à cabeça é a de responder que no tubo A, a água exerce a maior pressão sobre o fundo. No entanto, se ligarmos os dois tubos por outro menor, observaremos que os níveis permanecem exatamente os mesmos. Isto significa: se as pressões dos tubos fossem diferentes, a água contida no tubo A empurraria a água do tubo B transbordando-o. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 6 Figura 1.6 As pressões, portanto, são iguais em ambos os tubos! Absurdo? Não! É isto mesmo o que ocorre na prática. Essa experiência é chamada de Princípio dos vasos comunicantes. Agora, se adicionarmos água no tubo A, inicialmente ocorre um pequeno aumento da altura hA. Figura 1.7 O nível do tubo A, então, vai baixando aos poucos. Com a adição de água, houve um aumento de pressão no fundo do mesmo, a qual tenderá a se igualar com a pressão exercida pela água do tubo B. Por estas experiências concluímos: 1. A pressão que a água exerce sobre uma superfície qualquer (no nosso caso, o fundo e as paredes dos tubos), só dependeda altura do nível da água até essa superfície. Figura 1.8 2. Níveis iguais originam pressões iguais. A pressão não depende da forma do recipiente. Nos prédios, o que ocorre com a pressão exercida pela água nos diversos pontos das canalizações, é o mesmo que nos dos exemplos anteriores. Isto é: A pressão só depende da altura do nível da água desde um ponto qualquer da tubulação, até o nível d’água do reservatório. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 7 Figura 1.9 Se altura for grande, a pressão é grande. Se diminuirmos altura, a pressão diminui. Figura 1.10 1.1.2.2 - Como podemos medir a pressão As forças são expressas em kgf (quilograma-força). As pressões são medidas em kgf/cm² (quilograma-força por centímetro quadrado). Há outras formas, no entanto, de expressarmos as medidas de pressão: Uma delas, também bastante usual, é o m.c.a. (metro de coluna d’água). Atualmente no Brasil, por decreto, a unidade de pressão deve ser de acordo com o sistema internacional de medidas (SI). Neste sistema, a unidade de pressão é o Pascal, cujo símbolo é o Pa. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 8 Figura 1.11 Equivalência: 1kgf/cm² é a pressão exercida por uma coluna de água de 10 metros de altura. Podemos, então, afirmar que: 1kgf/cm² = 10 m.c.a. = 98.100 Pa. Figura 1.12 Se você mora em um edifício de 10 andares e alguém lhe pede para medir a pressão na torneira do seu lavatório. Como você poderia realizar a medição? Simples! Bastaria substituir a torneira do lavatório por um manômetro e efetuar a leitura. Você poderia saber qual é exatamente a diferença existente entre o nível da torneira e o da caixa d’água? Sim. Procedendo a leitura do manômetro. Se este manômetro indicar, por exemplo, 2kgf/cm², isto vai significar que esta altura é de 2kfg/cm² x 10. Ou seja, 20 metros de coluna d’água, isto é, 20 metros de desnível. 1.1.3 - Perda de carga Até agora falamos e, inclusive demonstramos, que a pressão só varia se variamos a altura da coluna de água. Como se explica, então, o fato de que podemos aumentar a pressão, em um chuveiro, por exemplo, simplesmente aumentando o diâmetro da tubulação que abastece este chuveiro? Vejamos: Vamos imaginar que a água que escoa em um tubo seja composta de minúsculas bolinhas. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 9 Figura 1.13 Verificações práticas, mostram que o escoamento dos líquidos nas tubulações pode ser turbulento. Isto é, com o aumento da velocidade, o líquido passa a se comportar de forma agitada causando grandes choques entre as suas partículas. Além desses choques, verifica-se que ocorrem também atritos entre cada uma dessas partículas e suas vizinhas, durante o escoamento. Esses atritos, assim como os choques, causam uma resistência ao movimento, fazendo com que o líquido perca parte da sua energia. É o mesmo que dizer: “o líquido perde pressão”. Isto ocorre, em grande parte, devido à rugosidade das paredes da tubulação, ou seja: “Quanto mais rugoso for o material do tubo maior será o atrito interno, assim como maiores serão os choques das partículas entre si. Figura 1.14 - Tubo Rugoso = Grandes atritos e choques “Consequentemente, a perda de energia do líquido será maior”. Esta perda de energia, que se traduz em forma de perda de pressão é o que nós denominamos de “perda de carga”. Daí, a grande vantagem em se utilizar materiais mais lisos em tubulações, como é o caso do PVC. Figura 1.15 - Tubo Liso = Pequenos atritos e choques Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 10 1.1.3.1 - Perda de carga localizada Nos casos em que a água sofre mudanças de direção, como por exemplo, em joelhos, reduções, tês, ou seja, em que ela passa por conexões ou registros, ocorre ali uma perda de carga chamada de localizada. Isto é fácil de entender, se pensarmos que nesses pontos há uma grande turbulência concentrada, a qual aumenta os choques entre as partículas da água. É por isto que, quanto maior for o número de conexões de um trecho de tubulação, maior será a perda de pressão ou perda de carga nesse trecho, diminuindo a pressão ao longo da rede. Figura 1.16 Exemplo: Observe a figura abaixo e responda. 1. Supondo-se que o registro esteja fechado, em qual nível que estará à água no tubo (1)? A.( ) B.( ) C.( ) Resposta: Pelo princípio dos vasos comunicantes o nível da água do tubo (1) estando o registro fechado, estará no mesmo nível da água do reservatório, ou seja, na letra B. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 11 2. Abrindo-se o registro, o nível da água irá para: A.( ) B.( ) C.( ) Resposta: Se o registro for aberto, ocorrerá um movimento da água pelo tubo e, conseqüentemente haverá choques e atritos entre as partículas da água entre si e com as paredes da tubulação. Em outras palavras, haverá uma perda de carga na rede. Isto ocorrendo a pressão tenderá a diminuir no ponto D, reduzindo-se então o nível da água do B para o ponto C. Ou seja, o nível da água, baixará para o ponto C. Isto significa que se diminuirmos o diâmetro do tubo ED do exemplo anterior haverá uma diminuição da pressão no ponto D. Sim, haverá porque a perda de carga será maior. Acreditamos agora, que esteja respondida a pergunta feita no início. Isto é, podemos fazer com que a pressão existente em um chuveiro seja aumentada, se aumentarmos o diâmetro dos tubos que o alimentam. 1.1.3.2 - Pressão estática, pressão dinâmica e pressão de serviço Você deve ter observado que existe uma grande diferença entre as pressões nos tubos, se as medirmos com a água parada (estática) ou com a água em movimento (dinâmica). No primeiro caso, dizemos que a pressão chama-se pressão estática. No segundo caso, com a água em movimento, a pressão é denominada de pressão dinâmica. A pressão de serviço é a pressão máxima a que podemos submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro dispositivo, quando em uso normal. Resumindo Temos Maiores comprimentos de tubos Maior número de conexões Tubos mais rugosos Menores diâmetros Atritos e Choques Perda de carga Pressão + - + Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 12 1.2 - A ÁGUA 1.2.1 – Histórico Figura 1.17 A história nos mostra que os primeiros homens procuravam viver próximo as fontes de água e já estudavam meios de trazê-la as povoações, cada vez maiores. Os povos antigos, como os romanos, levavam água em aquedutos à cidade. No tempo dos Césares, Roma possuíamais de 900 piscinas particulares, algumas para até 3000 pessoas. Um dos mais famosos aquedutos é o de Segóvia, na Espanha, com mais de 2000 anos de idade, feito de 177 arcos de quadras de granito. As pedras foram trazidas prontas e montadas sem argamassa e, até hoje, não apresentam um só vazamento. A sua extensão é de 13 km atravessando um rio a 32m de altura. Os antigos chineses, egípcios e árabes já conheciam encanamentos de manilhas enterradas. Os árabes até filtravam a água por meio de filtros da pedra. Figura 1.18 a - Após a guerra dos 30 anos, o hábito de tomar banho caiu de moda, voltando somente na Idade Média, com Carlos, o Grande. A figura mostra um banheiro da época. Figura 1.18 b - A figura mostra um banheiro, com fogão, para água quente, de Roma, do ano 75 depois de Cristo 1.2.2 - Importância da água A água sempre teve um papel de grande importância na sobrevivência e na evolução do homem. Na sobrevivência, porque sem ela não existiria vida animal ou vegetal sobre a Terra. Basta dizer que o corpo do homem é constituído 70% de água. Na evolução, porque ela é elemento fundamental para o desenvolvimento da qualidade de vida do homem. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 13 Figura 1.19 a Figura 1.19 b Ela é responsável pela higiene e limpeza de cada um; tem larga aplicação na indústria; é utilizada para irrigação dos campos; é usada em barragens para geração de energia elétrica; é o principal meio para o combate a incêndios. Enfim, é parte vital, em todos os sentidos, no nosso meio de vida. A qualidade de vida resulta das condições de alimentação, transporte, moradia, assim como do abastecimento de água da população, e implica em melhores ou piores níveis de saúde. Daí a grande importância do abastecimento de água, bem como das condições em que são eliminados os esgotos. 1.2.3 - A importância sanitária da água A Organização Mundial da Saúde (OMS) define saúde do seguinte modo: “É um estado de completo bem estar físico, mental e social, e não apenas a ausência de doença ou enfermidade.” Ocorre uma enorme relação entre a água e a saúde, pois, ainda segundo a OMS, cerca de 81 casos de doenças, em um total de 100, têm como origem a água. Uma instalação mal projetada ou mal executada poderá ocasionar riscos à saúde, através da contaminação ou introdução de materiais indesejáveis na água. Sendo assim, a existência de água em quantidade e qualidade suficiente para as atividades humanas, é condição básica para o melhoramento e/ou manutenção da saúde. 1.2.4 - O caminho percorrido pelas águas A maioria das pessoas desconhece o longo caminho percorrido pela água até chegar as suas torneiras. A água, antes de chegar aos reservatórios das nossas casas, é captada na superfície (barragens, rios ou lagos). Passa, então, por uma série de etapas de tratamento, com o objetivo de purificá-la para o consumo. Existem também outras formas de captação de águas, como por exemplo, poços artesianos ou fontes. Essas águas subterrâneas, normalmente, por não estarem poluídas em seu estado natural, dispensam maiores tratamentos. As águas retiradas das superfícies são tratadas nas chamadas ETAs (Estações de Tratamento de Água). Podemos dizer que essas etapas de tratamento consistem em quatro fases básicas: coagulação, decantação, filtração e desinfecção, como mostra o desenho. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 14 Figura 1.20 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 15 CAPÍTULO 2 – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA 2.1 – INTRODUÇÃO: 2.1.1 - INTERAÇÃO ENTRE OS DIVERSOS SISTEMAS EM EDIFICAÇÕES: Edificações ou “construções consideráveis”, seja qual for o “edifício” (casa, templo, escola, hospital, shopping center, teatro, monumento, e outros), é constituída de formas, espaços e materiais que compõem os diversos sistemas (arquitetônicos, estruturais, vedação, instalações de água e esgotos, instalações de prevenção, detecção, alarme e combate à incêndio, impermeabilização, instalações elétricas, instalações de ar condicionado, instalações mecânicas, intercomunicações, telecomunicações, sinalizações, entre outros); Cada um deles constitui uma unidade individual, independente, interdependente, dinâmica, complexa e harmônica. Os sistemas existentes em uma edificação devem operar perfeitamente e até mesmo funcionar simultaneamente. Em resumo, tem que existir harmonia a fim de que um sistema não interfira negativamente no outro, e sim o complemente. O Engenheiro e o Arquiteto ao conceber, criar e projetar, tem que prever a harmonização e viabilidade de todos os sistemas que existirão na edificação, não esquecendo os parâmetros de economia, funcionalidade, higiene, conforto e segurança. Deve visualizar no espaço a “máquina de morar” e ou produzir, não só na fase de projeto, mas também, nas seguintes de construção, operação e manutenção. A ABNT elaborou a NBR 5674/AGO/2012 – Manutenção de edificações – Procedimento, bem como a NBR 14037/AGO/2011 - Manual de operação, uso e manutenção das edificações – Conteúdo e recomendações para elaboração e apresentação. 2.1.2 - ESQUEMA DE CITAÇÃO DAS FONTES: F 0l – MACINTYRE, Archilbald Joseph. Manual de Instalações Hidráulicas e Sanitárias, 1a ed., Guanabara, 1990. F 02 – MACINTYRE, Archilbald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais, 3a ed., Livros Técnicos e Científicos, 1996. F 03 – CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas e Sanitárias, 5a ed., Livros Técnicos e Científicos, 1991. F 04 - NBR-5626/SET/1998 – Instalação Predial de Água Fria. F 05 - NBR-7198/SET/1993 – Projeto e Execução de Instalações Prediais de Água Quente – Procedimento. F 06 - NBR-13.714/JAN/2000 – Instalações Hidráulicas contra Incêndio, sob comando, por hidrantes e mangotinhos – Procedimento. F 07 - NBR-5626/1982 – Instalação Predial de Água Fria. DESATUALIZADA. F 08 - NBR 15099/SET/2004 – Aparelhos sanitários de material cerâmico – Dimensões Padronizadas. CANCELADA EM 03/01/2011. SUBSTITUÍDA POR ABNT 15097-1:2011 ABNT 15097-2:2011. F 09 – NBR 14037/JUL/2011 – Manual de operação, uso e manutenção das edificações – Conteúdo e recomendações para elaboração e apresentação. F 10 - NBR 5648/JAN/2010 – Sistemas prediais de água fria – Tubos e conexões de PVC 6,3, PN 750 kPa, com junta soldável – Requisitos. F 11- NBR 5688/JUN/2010 – Sistemas prediais de água pluvial, esgoto sanitário e ventilação – Tubos e conexões de PVC, tipo DN – Requisitos. F 12 - NBR 5580/JAN/2007 - Tubos de Aço Carbono para usos comuns na condução de fluidos – Requisitos, ensaios e Ementa n.º 1º de Dezembro 2002. F 13 - NBR 13206/MAI/2010 – Tubo de Cobre leve, médio e pesado sem costura, para Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 16 condução de água e outros fluidos - Especificação. F 14 - NBR 5645/FEV/1990 - Tubo Cerâmico para canalizações. VERSÃO CORRIGIDA 1991. F 15 - NBR 8889/JUN/1985 – Tubo de Concreto Simples, de seção circular para esgoto sanitário. ESTÁ CANCELADA E NÃO POSSUI SUBSTITUÍDA. F 16 - NBR 9794/ABR/1987– Tubo de Concreto Armado de Seção circular para água pluviais. CANCELADA EM 01/05/2003. SUBSTITUÍDA POR ABNT 8890:2003. F 17 – NBR 14724/MAR/2011 – Informação e documentação – Trabalhos acadêmicos – Apresentação. F 18 – NBR 14645/2005 – Elaboração do “como construído” (as built) para edificações. Parte 1: Levantamento panialtimétrico e cadastral de imóvel urbanizado com área até 25.000m², para fins de estudos, projetos e edificações. F 19 – NETTO, Azevedo. Manual de Hidráulica, 8ª ed., Edgard Blücher, 1998. F 20 -TANAKA, Takudy. Instalações Prediais Hidráulicas e Sanitárias,1ª ed., Livros Técnicos e Científico - 1986. F 21 -GONÇALVES, Orestes M. “et alli”, Execução e Manutenção de Sistemas Hidráulicos Prediais, 1ª ed., Pini, 2000. F 22 - BOTELHO, Manuel “et alli”. Instalações Hidráulicas Prediais Feitas Para Durar - Usando Tubos de PVC, 1ª ed., Pro Editores, 1998. F 23 - GOMES, Ary. Sistemas de Prevenção Contra Incêndio, 1ª ed., Interciência, 1998. F 24 - SILVA TELLES, P.C. Tubulações Industriais – Materiais, Projeto, Montagem, 10ª ed., Livros Técnicos e Científicos, 2001. F 25 - _______________ Materiais para Equipamentos de Processo, 5ª ed., Interciência, 1994. F 26 - COOLEY, David; SACCHETTO, Luiz P. M. Válvulas Industriais, Interciência, 1986. F 27- Lei nº 8666 de 21de junho de 1993 – Regulamenta o Art. 37, Inciso XXI, da Constituição Federal, institui normas para Licitações e Contratos da Administração Pública e dá outras providências. F 28 - NBR 5674/AGO/2012 – Manutenção de Edificações – Procedimento. F 29 – TOMAZ, Plínio. Previsão de Consumo de Água – Interface das Instalações Prediais de Água e Esgoto com os Serviços Públicos, Navegar Editora, 2000. F 30 – CARVALHO JUNIOR, Roberto de. Instalações hidráulicas e o projeto de arquitetura, Blücher, 2007. F 31 – NBR 13523/2008 – Central predial de gás liquefeito de petróleo F 32 – NBR 13932/1997 – Instalações internas de gás liquefeito de petróleo (GLP) – Projeto e execução. CANCELADA EM 29/10/2007. SUBSTITUÍDA POR ABNT 15526:2007. F 33 – Pr 02:136.01.001/06 – Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos - Partes. 2.1.3 - ABREVIATURAS: Art. = Artigo da Lei C. = Coluna da Tabela de Multiaplicações D. = Desenvolvimento D.B. = Dados Básicos para o Dimensionamento. E. = Exemplo de Aplicação. F. = Fonte de Consulta F.C. = Fonte Conceitual. Fig. = Figura. F.T. = Fonte de Tabela. H. = Hipótese mais Desfavorável de Funcionamento. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 17 I. = Item. N. = Nota Conceitual. P. = Página. S. = Seção de Norma Técnica Brasileira. T. = Tabela. T.M.A.= Tabela de Multiaplicações. V. = Verificação. 2.1.4 - TUBOS: F.C.:1: PVC Rígido - P 275 a 276. I 10.2.4. - P 292 a 301. I 10.3.5. Aço - P 267 a 270. I 10.2.1. - P 279 a 280. I 10.3.1. Cobre - P 276 a 277. I 10.2.5. - P 280 a 283. I 10.3.2. Ferro Fundido - P 270 a 275. I 10.2.2. - P 283 a 292. I 10.3.3. Cimento Amianto- P 277. I 10.2.6. 2: Aço Carbono - P 673 a 676. I 15.2.1. - P 683 a 684. I 15.3.1. Ferro Fundido - P 677 a 681. I 15.2.2. e 15.2.3. PVC Rígido - P 681 a 682. I 15.2.4. - P 692 à 693. I 15.3.4. Cobre - P 682 I 15.2.5. - P 684 a 692. I 15.3.2. Cimento Amianto- P 683. I 15.2.6. Polipropileno - P 692. I 15.3.4. 3: Plástico - P 299 a 321. I 4.1. Aço galvanizado - P 346 a 36l. I 4.3 Cobre - P 362 a 369. I 4.5. Ferro fundido - P 334 a 346. I 4.2. Chumbo - P 362. I 4.4. Cimento amianto - P 369 a 374. I 4.6. 2.1.4.1 - TUBOS: 2.1.4.1.1 - Definição: Condutos fechados, destinados principalmente ao transporte de fluidos a maioria apresenta-se com seção circular e como cilindros ocos. 2.1.4.1.2 - Tubulação: um conjunto de tubos e de seus acessórios. 2.1.4.1.3 - Necessidade da existência dos tubos: decorre principalmente do fato do ponto de geração ou de armazenamento dos fluidos estar, em geral, distante do ponto de utilização. 2.1.4.1.4 - Importância: Representa em valor 50 a 70% de todos os equipamentos de uma indústria de processamento. 15 a 20% do custo total da instalação. 2.1.4.1.5 – Terminologia: a- Na prática: Tubos ou canos = Condutos Rígidos Tubos flexíveis = Mangueira e mangotes b- Copant: "Tubos para condução" = destinados ao transporte de fluídos = "Pipe" Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 18 "Tubos" = Qualquer outra finalidade = "Tubing" 2.1.4.1.6 - Principais Materiais Para a Fabricação de Tubos: N: Os nomes dos materiais escritos em MAIÚSCULA e NEGRITO são os mais utilizados, no Brasil, para Instalações Hidráulicas Prediais. Preto AÇO CARBONO – “Carbon Stell” GALVANIZADO FERRO FUNDIDO – “Gray Cast Iron” CINZENTO Ferrosos Nodular ou Dúctil Ferro Forjado – “Wrought Iron” Aços Liga – “Low Alloy Steel” Aços Inoxidáveis – “Stainless Steel” Tubos Metálicos COBRE Chumbo Alumínio Latão - Brass Não Ferrosos Bronze Metal Monel Cupro Níquel Níquel Titânio, Zirconio, etc. Chumbo, estanho Materiais Plásticos Tubos Metálicos com revestimento contra Corrosão Tubos de aço com Borracha revestimento de Vidro, Porcelana Concreto, etc. CLORETO DE POLIVINIL – PVC POLICLORETO DE VINILA CLORADO – CPVC Materiais Plásticos POLIPROPILENO – PP Acetato de Celulose, Teflon Polietileno, Poliestireno Epoxi, Poliesteres, etc. Tubos Não Metálicos CERÂMICO CERÂMICO VITRIFICADO CONCRETO SIMPLES CONCRETO ARMADO CIMENTO AMIANTO Borracha Vidro Porcelana 2.1.4.1.7 - Processos de fabricação de tubos: Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 19 Laminação (Rolling) – Aço Carbono, aços liga, aços inoxidável Tubos sem costura Extrusão (Extrusion) – Plástico, Chumbo, Alumínio, Cobre, Latão, Bronze (Seamless Pipe) Fundição (Casting) – Ferro Fundido, Vidro, Porcelana, Barro Vitrificado, Concreto. Forjagem (Forging) Raro – Alta Pressão Welded pipe – Fabricação por solda – Welding: Maior importância 2/3 Tubos com costura Aços carbono, aço liga, aço inox. Qualidade inferior ao sem costura. Rebitados 2.1.4.1.8 - Meios de Ligação dos Tubos: Ponta e Bolsa Rosca Flange Solda Outros. F 24. 3.1; 3.2; 3.3; 3.4; 3.8: a) e b); 3.9; 3.10. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 20 Figura 2.1 PONTA E BOLSAROSCA FLANGE SOLDA F 24. 3.1; 3.2; 3.3; 3.4; 3.8: a) e b); 3.9; 3.10. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 21 2.1.4.1.9 - Seleção do material adequado depende: Pressão de trabalho Temperatura de Trabalho Natureza do fluido conduzido - corrosão e contaminação Custo Grau de segurança da instalação Sobrecargas externas Resistência ao escoamento - Perda de carga Possibilidade de desmontagem Manutenção da tubulação Códigos locais 2.1.4.1.10 - Tubos de Ferro Fundido - Ferro Fundido Nodular ou Ferro Dúctil. a- Constituição: Teor mínimo de 2% de C + 0,05% de Mg. b- Fabricação: Normalização: NBR 7560(com flanges roscados) NBR 7675 (para canalizações sob pressão, Classe K-6, K-7 e K-9) NBR 8318 (para pressão de 1 Mpa = 10 Kgf/cm2) NBR 9651 (para esgoto) DN (K7-K9 e flangeados) = 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 e 1200mm. 1 Mpa = 100, 150, 200, 250 e 300mm. Sem costura – Centrifugados D nominal interno Apresentação: extremidades lisas, ponta e bolsa, rosqueados e flangeados (3 a 7m) c- Utilização: ESGOTO E COMBATE A INCÊNDIO Água Gás Água salgada Pressão máxima de serviço: K-7 = de 3,2 (50) a 1,8 (1200) MPa. K-9 = de 4,0 (50) a 2,6 (1200) MPa. Esforços mecânicos reduzidos d- Vantagens: Boa resistência à corrosão Alta durabilidade e- Desvantagens: Incrustações - Tubérculos Resistência ao escoamento Baixa resistência mecânica f- Home Page: <http://www.saint-gobain-canalizacao.com.br/home/> Acesso em 08/2012 2.1.4.1.11 - Tubos de aço carbono (preto ou galvanizado). a- Constituição: Teor máximo de 0.35% C b- Fabricação: Normalização: NBR 5580/JAN/2007 - Antiga PEB-182. Anexo 1.8.9 De = 10,2; 13,5; 17,2; 21,3; 26,9; 33,7; 42,4; 48,3; 60,3; 76,1; 88,9; 101,6; 114,3; 139,7; 165,1mm. Classe L - Leve Classe M – Médio – Indicado para tubulações de instalações hidráulicas prediais Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 22 Classe P – Pesado Com e sem costura D nominal = D externo Apresentação: Extremidades lisas, chanfradas ou rosqueadas (4 a 8 metros) c- Utilização: ÁGUA DOCE, FRIA, QUENTE E COMBATE A INCÊNDIO Vapor condensado Ar comprimido Óleos Gás Fluidos pouco corrosivos Temperatura - 45oC a +200oC Ensaio de pressão hidrostática = 50,0 Kgf/cm2 = 5MPa Pressão de serviço = Ph 1,5=33,33 Kg/cm2 d- Vantagens: Excelente qualidade mecânica Facilidade de ser trabalhado e soldado Resiste ao vapor e- Desvantagens: Sofre corrosão devido ao ar, umidade e poluição Atacados por solos úmidos ou ácidos Atacados violentamente pelos ácidos f- Home Page: <http://www.tenaris.com> Acesso em 08/2012 <http://www.vmtubes.com.br> Acesso em 08/2012 <http://www.tupy.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.4.1.12 - Tubos de Cobre: a- Constituição: Comercialmente puro (99.8%) ou em ligas com bronze e latão. b- Fabricação: Normalização: NBR 13206/MAI/2006. DN = 15, 22, 28,35, 42, 54, 66, 79 e 104mm (Classe E). Classe E – Indicado para tubulações de instalações hidráulicas prediais, espessura da parede fina (baixa pressão) Classe A – Utilizados nas instalações de gás, espessura da parede intermediária. Classe I – Aplicados em instalações industriais, paredes grossas (alta pressão) Sem costura - extrudados e trefilados D nominal = D externo Apresentação: Extremidades lisas em barras (5m) ou rolos c- Utilização: ÁGUA DOCE, FRIA, QUENTE E COMBATE A INCÊNDIO Ar comprimido Óleos Vapores de baixa pressão Tubos de aquecimento ou refrigeração Temperatura -180o C a +200o C Pressão Mínima = 14 Kgf/cm2, para DN = 104mm. Pressão Máxima = 41 Kgf/cm2, para De = 15mm. d - Vantagens: Grande resistência à oxidação Grande resistência ao ataque da atmosfera Grande resistência ao ataque da água doce ou salgada Substitui os tubos de aço inoxidável e metais Não ferrosos Temperatura: - 180oC a + 200oC. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 23 Pressão mínima de serviço = 14 Kgf/cm2, para De = 104mm. Resiste aos álcalis Alto coeficiente de transmissão de calor Peso baixo Fácil instalação Baixa tendência à incrustação e- Desvantagens: Alto custo? Deixam resíduos tóxicos pela corrosão f- Home Page: <http://www.eluma.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.4.1.13 -Tubos de PVC: Patente de 1912 - Alemanha a- Constituição: Resina sintética em forma de pó branco, fino, obtido do cloreto de vinila. b- Fabricação: Normalização: NBR 5648/JAN/2010 (água fria) NBR 5688/JUN/2010 (esgotos sanitário, pluvial, ventilação – Série Normal e Série R) Os Tubos Leves não estão ainda normalizados pela ABNT. Água Fria (Soldável): DN = De = 20, 25, 32, 40, 50, 60, 75, 85 e 110mm. Água Fria (Roscável): DN = De = 21, 26, 33, 42, 48, 60, 75, 88 e 113mm. Série Normal - Esgoto Sanitário e Pluvial: De DN = 40, 50, 75, 100 e 150mm. Durante a montagem recomenda-se utilizar junta elástica (anel de borracha) na ligação e não soldar os tubos com DN igual ou maior que 50mm, devido à dilatação. Idem para série R. Série R – Esgoto sanitário e pluvial: De DN = 40, 50, 75, 100, 150 e 200 mm Tubos Leves: DN = De = 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400 e 450mm. Marrom – água fria soldável Branco – água fria roscável Branco – esgoto sanitário e pluvial, Série Normal Branco – coletor de drenagem industrial, tubo de exaustão de gases, Tubos Leves. Cinza – esgoto sanitário (águas servidas aquecidas e tubulação aparente) e pluvial, Série R. Extrudado - sem costura D nominal = D externo (para água) e DN=Di (para esgoto). Apresentação: Barras lisas (soldáveis e roscáveis - 6m), barra lisa com ponta e bolsa (Série Normal e Série R - 6 e 3m, Tubos Leves 6m) C- Utilização: ÁGUA FRIA DOCE E SALGADA ESGOTOS Ácidos Álcalis Produtos corrosivos Substitui os tubos de aço inoxidável e metais Não ferrosos Temperatura água fria: –40º C a +60º C Temperatura Série Normal: 45ºC Temperatura Série R: 75º C Temperatura Tubos Leves: 50º C, se enterradas 40º C Pressão máxima de serviço a 20o C = 7,5 Kgf/cm2 (Série 15 – Ponta e bolsa soldável, para instalações soldáveis de água fria) Pressão máxima de serviço a 20o C = 10 Kgf/cm2 (Série 20 – Ponta e bolsa com anel de borracha (PBA) para redes públicas de distribuição de água) Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 24 d- Vantagens: Baixo custo de aquisição e montagem Pouco peso - baixo custo de transporte Alta resistência à corrosão Baixa resistência ao escoamento (perda de carga) Facilidade de manuseio e ligação Baixa condutividade térmica e elétrica Boa aparência - dispensa pintura Não enferruja Não permite a formação de incrustações e tubérculos Podem ser usados em contato com o solo Não produzem resíduos tóxicos Alta durabilidade Permite maior vazão Possibilidade mínima de entupimento Grande resistência química Alta flexibilidade - elimina certos acessórios InodoroAuto-extinguente = Não propagam as chamas e- Desvantagens: Baixa resistência ao calor Baixa resistência mecânica (choque) Pouca estabilidade dimensional Alto coeficiente de dilatação Baixa resistência pressão 10 Kg/cm2 a 20o C e 1,5 Kg/cm2 a 60oC. f- Home Page: <http://www.tigre.com.br> Acesso em 08/2012 <http://www.amanco.com.br> (Akros e Fortilit) Acesso em 08/2012 2.1.4.1.14 -Tubos de Policloreto de Vinila Clorado – CPVC – “AQUATHERM” e “TIGRE FIRE” a- Constituição: Policloreto de Vinila Clorado. b- Fabricação: Normalização: ASTM - D – 2846/82. De =15, 22, 28, 35, 42, 54, 73, 89 e 114 mm Dn para TigreFire = ¾”, 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2”, 2 ½” e 3”. (ASTM 442/F442M:2005). Pressão de serviço 120 m.c.a. D nominal = D externo Extrudado - sem costura. Apresentação: barras lisas com pontas, varas com 3 metros. c-Utilização: ÁGUA QUENTE até 80°C. Pressão de serviço a 20°C = 24 Kgf/cm2 Pressão de serviço a 80°C = 6 Kgf/cm2 COMBATE A INCÊNDIO (para risco leve) Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 25 d- Vantagens: Junta soldável a frio. Facilidade de instalação (mão-de-obra) Isolamento - baixa condutividade térmica. Superfície interna lisa. e- Desvantagens: Baixa resistência mecânica (choque). Pouca estabilidade dimensional. Baixa resistência a pressão. f- Home Page: <http://www.tigre.com.br> Atualizado em 08/2012 2.1.4.1.15 - Tubos de Polipropileno “TUBELLI” a- Constituição: Resina de Polipropileno. b- Fabricação: Normalização: DIN - 8077. De = 20, 25, 32, 40, 50, 60, 75, 85, 110, 140, 160, 200, 250 e 300mm. D nominal = D externo Extrudado - sem costura. Apresentação: barras lisas com pontas, varas com 6 metros, cor cinza. Linha TS-01-A - Pressão nominal de 6Kgf/cm² a 100ºC. Linha TS-02-B - Pressão nominal de 10Kgf/cm² a 100ºC. c- Utilização: ÁGUA QUENTE até 100ºC. d- Vantagens: Atóxico. Dispensa pintura. Flexível. Resiste à impactos. Isolante térmico e elétrico. Superfície interna lisa. e- Desvantagens: Termo soldável. Pouca estabilidade dimensional. Baixa resistência a pressão. f- Home Page: <http://www.belfano.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.4.1.16 - Tubos de Polipropileno “AMANCO PPR” , “ACQUA SISTEM” ou “UNIKAP”. a- Constituição: Polipropileno Copolímero Random Tipo 3. b- Fabricação: Normalização: Normalização europeia ISO 15874 (2003). De = 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75 e 90 mm D nominal = D externo Extrudado - sem costura. Apresentação: barras lisas com pontas, varas com 4 metros, cor verde. Linhas de pressão: PN.10 (Pressão nominal de 10Kgf7cm2). Identificação: quatro linhas longitudinais cor azul. PN. 20 (Pressão nominal de 20Kgf7cm2). Identificação: quatro linhas longitudinais cor vermelha. Pressão máxima de serviço: 25,9 Kgf/cm2 a 20º C (tempo de serviço de 50 anos); 6 Kgf/cm2 a 80º C (tempo de serviço de 50 anos). c- Utilização: ÁGUA QUENTE, até 80º C d- Vantagens: Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 26 Atóxico. Dispensa pintura. Livre de corrosão. Baixa condutividade térmica (dispensa isolante térmico). Superfície interna lisa (livre de incrustações e menor perda de carga). e- Desvantagens: Termo soldável. Pouca estabilidade dimensional. Baixa resistência a pressão. f- Home Page: http://www.amanco.com.br Acesso em 08/2012 http://www.unikap.com.br Acesso em 08/2012 2.1.4.1.17 - Tubos de PEX a- Constituição: Polietileno Reticulado (PEX). b- Fabricação: Normalização: UNE 53.381-89. DIN 16893 (consultar fabricantes). De = 16, 20, 25, 32 mm (consultar fabricantes). D nominal = D externo Extrudado - sem costura. Apresentação: rolos (consultar fabricantes). Pressão máxima de serviço: Série 5 - 12,5 Kgf/cm2 a 20º C; 4,0 Kgf/cm2 a 95º C (consultar fabricantes e normas). c- Utilização: ÁGUA QUENTE, até 95º C, ÁGUA FRIA, Piso radiante, ligação de radiadores, tubulação de gás. d- Vantagens: Atóxico. Inerte. Livre de corrosão. Flexível. Superfície interna lisa (livre de incrustações e menor perda de carga). Número reduzido de conexões (menor perda de carga e possibilidade de vazamentos). Facilidade de manuseio e ligação. Alta durabilidade. Absorção de impactos (golpe de aríete), vibrações e choques mecânicos e térmicos. Versatilidade (várias aplicações). e- Desvantagens: Condutividade térmica (requer isolamento). Custo. f- Home Page: http://www.astra-sa.com.br Acesso em 08/2012 http://www.epexind.com.br Acesso em 08/2012 http://www.pexdobrasil.com.br Acesso em 08/2012 2.1.4.1.18 - Tubos Cerâmicos para Canalizações (Manilhas) a- Constituição: material cerâmico de estrutura argilosa, compacta, obtida pela queima de compostos minerais. b- Fabricação: Normalização: NBR 5645/FEV/1990 Anexo 1.8.11 Sem costura, pelo processo de extrusão a frio e posterior aquecimento. D nominal: 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 375, 400, 450, 600 mm Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 27 Comprimento nominal: 600, 800, 1000, 1250, 1500 e 200 mm Extremidades: Os tubos são do tipo ponta e bolsa (PB) ou tipo ponta e ponta (PP). Classes: A – vitrificado interna e externamente B – vitrificado só internamente C – sem vitrificação Não deve ser vitrificado na parte interna da bolsa e na parte externa da ponta do tubo. Juntas: rígidas, com argamassa de cimento e areia; elásticas, preparadas com piche e compostos betuminosos ou com emprego de anel de borracha. c- Utilização: Os vitrificados são utilizados no subcoletores e coletores de ESGOTO SANITÁRIO. Os não vitrificados são utilizados nos coletores de ESGOTO PLUVIAL e DRENAGEM (com furos simetricamente espaçados em meia seção). Seu emprego será vedado nas tubulações: - acima do solo; - sujeitas a choques ou perfurações; - cujo recobrimento seja inferior a 0,50m; - sob construções; - quando a tubulação distar menos de 2,00m de um reservatório subterrâneo de água potável e nos terrenos constituídos de aterro ou onde possa ocorrer recalque. d- Vantagens: Atóxico. Inerte em relação ao solo, à atmosfera e à maioria dos fluídos corrosivos Excelente resistência à corrosão (não é atacado pelo esgoto). Superfície interna lisa (livre de incrustações, quando vitrificada). Facilidade de manuseio e ligação. Alta durabilidade. Execução rápida, sem necessidade de mão de obra especializada. e- Desvantagens: Baixa resistência mecânica; Frágil, não resistente a impacto ou sobrecargas externas. f- Home Page: http://www.ceramicasantamaria.com.br Acesso em 08/2012 http://www.inctam.com.br Acesso em 08/2012 http://www.parapuan.com.br Acesso em 08/2012 http://www.portaldaconstrucao.com.br Acesso em 08/2012 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 28 - RESUMO - - PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS TUBOS FABRICADOS NO BRASIL - - CONDUTOS FORÇADOS PARA ÁGUA FRIA E/OU QUENTE - Materiais Constituintes Marca Comercial Norma Técnica Temperaturas Limites (ºC) Pressão Máxima de Serviço(kgf/cm²) Mínima Máxima Aço Carbono Galvanizado Mannesmann Apollo Confab NBR 5.580/MAR/2002 -45º 200º 33,33 Cobre Eluma NBR 13.206/OUT/1994 -180º 200º 15mm = 41,0 22mm = 34,0 28mm = 26,0 35mm = 25,0 42mm = 24,0 54mm = 21,0 66mm = 20,0 79mm = 19,0 104mm = 14,0 PVC Cloreto de Vinila Série 15 Tigre Amanco NBR 5.648/JAN/1999 - 20º 7,5 60º 1,5 PVC Cloreto de Vinila Série 20 (PBA) Tigre Amanco NBR 5.647/JAN/1999 - 20º 10,0 Polipropileno Tubelli TS-01-A TS-02-B DIN 8.077 - TS-01-A (100ºC) 6,0 TS-02-B (100ºC) 10,0 CPVC Policloreto de Vinila Clorado Aquatherm ASTM-D - 2.846/1982 - 20º 24,0 80º 6,0 PPR Polipropileno Copolímero Random Tipo 3 Amanco Acqua System ISO 15874 (1998) - 20º 25,9 - 80º 6,0 PEX Polietileno Reticulado Hidro-Pex Astra Pex do Brasil NBR 8417 UNE 53.381-89 DIN 16893 - 100º 20º 12,5 95º 4,0 Atualizado em 12 de Setembro de 2008. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 29 2.1.5 - ACESSÓRIOS DE TUBULAÇÃO (CONEXÕES): FINALIDA DE TIPOS UTILIZAÇÃO Meios de Ligação PB* Soldável*1 Roscável*2 PB BB BM BF M F M+ F a- Mudança de Direção - Curva de Raio Longo (45º e 90º) PB BB - X - - X X X - Curva de raio curto (Cotovelo ou joelhos) 45º e 90º PB BB - X - - - X X - Curva de Retorno - Executar serpentinas em fornalhas de fogão. - - - - - - X - - Curva de Transposição - Permite que duas tubulações em um mesmo plano se cruzem sem se ligar. - - X - - - X - - Cotovelo com saída lateral - Execução de duchas espaciais - - - - - - X - b- Derivações - Tês normais 90º (Linha Água e Gás) Normal PB - X - - - X - Com Rosca Fêmea na Bolsa Central (Quando em PVC, com ou sem bucha de latão) - ligação de ramal a um ponto de utilização: lavatórios, bidês, pias, tanques, máquinas de lavar roupas, louças e outros. - - - - X - X - - Tê Sanitário (Linha Esgoto Primário) PB B - - - - - - - Têe 45º (Água e Gás) - - - - - - X - - Junção (Linha Esgoto) - É o tê 45º na Linha Esgoto - Simples – com ou sem redução (Linha Esgoto Primário e Secundário) PB B - X - - - - - PB BB - - - - - - - Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 30 FINALIDA DE TIPOS UTILIZAÇÃO Meios de Ligação PB* Soldável*1 Roscável*2 PB BB BM BF M F M+ F - Têe de redução (Água e Gás) Redução Central (quando em PVC, com ou sem bucha de latão) - Derivar à 90º, de um ramal reto de mesmo diâmetro, um ramal ou sub-ramal de diâmetro menor. Neste último caso permitindo a ligação de um ponto de utilização: lavatórios, bidês, pias, tanques, máquinas de lavar roupa, louças e outros. PB - X - X - X - Redução Lateral (Cobre) - Derivar à 90º tubulação de mesmo e reduzir em linha reta. - - X - - - - - FINALIDA DE TIPOS UTILIZAÇÃO Meios de Ligação PB* Soldável*1 Roscável*2 PB BB BM BF M F M+ F Continuação B- Derivações - Têe curva dupla - É usado como misturador para chuveiro e banheira. (Não existe em PVC) - - - - X - X - - Têe para hidrante - - - - - - - X - Cruzetas - Permite três derivações à 90º, com redução, de uma tubulação principal. - - X - - - X - C- Mudança de Diâmetro - Reduções excêntricas - geratrizes inferiores coincidentes – Linha Esgoto PB - - - - - - - - Bucha de redução concêntricas, eixos coincidentes (envolvida pelo meio de ligação de maior , e envolve a tubulação de maior diâmetro) Bucha Soldável (Curta e Longa) - X - - - - - - Bucha Roscável: - O maior (rosca macho) é envolvida pela rosca fêmea de acessório, e o menor (rosca fêmea) envolve a rosca macho de tubo ou acessório. - - - - - - - X Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 31 - Luva de Redução (envolve tanto os meios de ligação tanto os de maior como os de menor.) Luva de Redução Soldável (Só em PVC) - - X - - - - - Luva de Redução roscável: - Suas roscas fêmeas envolvem as macho de tubos ou acessórios - - - - - X - d- Ligações de Tubos entre Si - Luvas - Unir dois tubos, acessórios ou válvulas de rosca macho entre si BB - X - - - X - - Luva de Correr ou Passante - Permite a recomposição de tubulações existentes, nos pontos de vazamento. BB - X - - - - - - Uniões - Permitem desmontagem das tubulações ligadas à máquinas, aquecedores ou válvulas, sem precisar serrar os tubos. Envolvem as tubulações, acessórios ou válvulas com roscas macho. - - X - - - X - - Flanges - Permitem desmontagem de tubulações ligadas entre si ou estas à máquinas, reservatórios ou válvulas, sem precisar serrar os tubos. - - - - - - X - - Niples - Permitem a ligação de acessórios ou válvulas de roscas fêmeas entre si. São envolvidos por válvulas ou Acessórios de rosca fêmea. - - - - - X - - - Virolas (em bronze ou latão) - Permite a ligação da saída da válvula de descarga de rosca macho ao tubo de descarga VDE, por meio de porca de união. - - - - - - - - FINALIDA DE TIPOS UTILIZAÇÃO Meios de Ligação PB* Soldável*1 Roscável*2 PB BB BM BF M F M+ F e- Visita, inspeção ou desobstrução. - Curva com Visita - Só utilizados na linha esgoto, permitem inspeção e introdução de desobstrutores na tubulação. Empregar só mangueiras desobstrutoras em sistemas de esgoto. PB B - - - - - - - - Joelho com Visita PB B - - - - - - - - Têe de Inspeção PB M - - - - - - - Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 32 - Tubo Operculado - Esgoto Primário, fabricado somente em FºFº. PB - - - - - - - f- Adaptação entre meios de ligação diversos - Adaptador bolsa e rosca - Permite ligação de tubos, válvulas, acessórios de materiais diferentes, possuindo em uma extremidade bolsa ou ponta e na outra rosca macho ou fêmea. PVC Água e FºFº BF PB A - - - X - - - - Adaptador para Caixa d’Água - Permite a transposição e consequente vedação nas paredes e fundos dos reservatórios. - - - X X - X - - Conector (Cobre) Conector Fêmea - Permite a ligação de tubulação soldável à tubulação, acessório ou válvula de rosca macho. - - - - X - - - Conector Macho - Permite a ligação de tubulação soldável à acessório ou válvula de rosca fêmea. - - - X - - - - g- Fazer o fechamento de extremidade de um tubo, acessório ou válvulas. - Tampões (Caps) - Veda ponta de tubos, acessórios ou válvulas de rosca macho. B - B - - - X - - Bujões (plugs) - Veda acessórios ou válvula de rosca fêmea. P - B - - X - - -Flange cego - Veda tubos, acessórios, válvulas ou máquinas com flange integral. - - - - - - - - h- Absorver dilatações. - Junta de Expansão (Cobre) - Tubulação de água quente. - PP - - - - - - NOTA: Neste quadro foram utilizadas as seguintes legendas e abreviaturas: * Linha Esgoto em PVC, FºFº e Tubo Cerâmico. *1 Linha Água Soldável em PVC, CPVC, Polipropileno e Cobre *2 Linha Água Roscável em PVC, Ferro Maleável e Aço Carbono (ambos preto ou galvanizado) B – Bolsa F – Rosca Fêmea P – Ponta M – Rosca Macho X – Existente - – Não fabricado BB – Bolsa Bolsa BF – Bolsa com Rosca Fêmea BM – Bolsa com Rosca Macho PB – Ponta e Bolsa PBA – Ponta, Bolsa e Anel de Borracha PP – Ponta Ponta 2.1.6 - VÁLVULAS OU REGISTROS (DISPOSITIVOS CONTROLADORES DE FLUXO): F.C.: l: P 301 à 309. I 10.4. 2: P 693 à 701. I l5.4. 3: P 374 à 382. I 4.7. 30: P 27 e 28, 44 e 45. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 33 2.1.6.1 - Finalidade: Modificar o curso dos fluidos em seus trajetos, estabelecer, controlar e interromper as Vazões dos mesmos, bem como controlar suas pressões. 2.1.6.2 - Funcionamento: Estabelecer – abrir; Controlar – posições intermediárias; Interromper – fechar. 2.1.6.3 - Componentes Principais: - Corpo; - Castelo; - Haste; - Volante; - Cunha (gaveta, comporta), disco, tampão, portinhola (esfera), disco, agulha; - Sede; - “Trim” compreende haste, peça de fechamento e sede. 2.1.6.4 - Tipos: Doravante todos os nomes de válvulas escritos em MAIÚSCULO e NEGRITO destacam válvulas utilizadas em instalações hidráulicas prediais. 2.1.6.4.1 - Controlam o fluxo em qualquer direção: a - Válvulas de bloqueio ou de fechamento: Servem ou só para estabelecer ou só para interromper o fluxo. Não servem para controlar. Foram concebidas para funcionar ou totalmente abertas ou totalmente fechadas, nunca em posições intermediárias. De operação manual. Favor não confundir válvulas comandadas por instrumentos automáticos com válvulas operação automática. Em “edifícios inteligentes” são comandadas por instrumentos automáticos: eletrônico, elétrico e mecânico. Funcionam automaticamente sob comando de atuadores eletro- eletrônico-mecânico (solenóide). - GAVETA (NBR 15705/MAI/2009); -ESFERA (de fechamento rápido, operar lentamente para evitar golpe de aríete) NBR 15704/MAR/2011; - MACHO (de fechamento rápido, operar lentamente para evitar golpe de aríete); - FLUXO (de descarga de bacia sanitária) NBR 15857/SET/2011; - Comporta. -F.: 26, P26 Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 34 Figura 2.2 - VÁLVULA DE GAVETA Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 35 Figura 2.3 - VÁLVULA DE ESFERA Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 36 b- Válvulas de regulagem: (Controlar o fluxo): Servem principalmente para regular/controlar a vazão do fluido, bem como, ou só para estabelecer, ou só para interromper o fluxo. Foram concebidas para funcionar totalmente abertas, em qualquer posição intermediária ou totalmente fechadas. De operação manual. - GLOBO - REGISTRO PRESSÃO OU DE EMBUTIR (NBR 15704/MAI/2011) - TORNEIRA (NBR 10281/AGO/2003) - MISTURADORES (NBR 11535/ABR/1991 e NBR 11815/FEV/1991) - VÁLVULA DE FLUTUADOR (BÓIA) (NBR 14534/JUN/2000) - Agulha - Controle - Borboleta - Diafragma Figura 2.4 - MISTURADORES a - Misturador para Chuveiro b - Misturador para Chuveiro e Banheira c - Misturador para Lavatório de Parede e/ou Ducha Higiênica d - Misturador Lavatório e - Misturador para Bidê F.: Disponível em: <http://www.docol.com.br> e <http://www.fabrimar.com.br> Acesso em 08/2012 Figura 2.5 - REGISTRO DE PRESSÃO Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 37 F.: Disponível em: <http://www.docol.com.br> Acesso em 08/2012 Figura 2.6 - Válvula de Pistão tipo Portinhola Figura 2.7 F.: 26, P18 2.1.6.4.2- Permitem o fluxo em uma só direção (operação automática): Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 38 - RETENÇÃO: - tipo pesado: funciona na vertical; - tipo leve: funciona na horizontal (de portinhola, de portinhola dupla, de pistão ou tampão, de esfera); - PÉ; - Retenção e fechamento; Figura 2.7- RETENÇÃO HORIZONTAL Figura 2.8 - RETENÇÃO VERTICAL Figura 2.9 - PÉ COM CRIVO F.: Disponível em: <http://www.docol.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.6.4.3- Válvulas que controlam a pressão de jusante (operação automáticas): F.C.: F 30 P4 44 e 45 Figura 2.10 - AUTOMÁTICA REDUTORA E REGULADORA DE PRESSÃO Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 39 1- Parafuso de ajuste................ Ferro trefilado, galvanizado 2- Contraporca......................... Ferro trefilado 3- Mola................................... Aço carbono temperado 4- Tampa................................. Ferro fundido ASTM-A.126 5- Diafragma........................... Neoprene reforçado com náilon 6- Corpo.................................. Ferro fundido ASTM-A.126 ou bronze 7- Disco................................... Composição especial de borracha 8- Porta-disco.......................... Bronze 9- Mola auxiliar (1) ................. Aço carbono temperado, galvanizada 10- Tampão-guia...................... Ferro fundido com guia de bronze 11- Garfo................................. Bronze ASTM-B.62 F.: Disponível em: <http://www.niagara.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.6.4.4 -Válvulas que controlam a pressão de montante (operação automáticas): Válvulas de SEGURANÇA ou de alívio Figura 2.11 - Válvulas de contra pressão 1- Capuz..................................... Bronze 2- Paraf. Regulação..................... Latão laminado 3-Contraporca............................. Bronze 4- Haste...................................... Latão laminado 5- Mola....................................... Válvula de 1/2": Aço inoxidável AISI-302, Restantes: Aço SAE-5160 (temperado) 6- Tampa.................................... Bronze ASTM-B.62 7- Junta...................................... Amianto Grafitado 8- Disco..................................... Bronze ASTM-B.62 9- Corpo..................................... Bronze ASTM-B.62 F.: Disponível em: <http://www.niagara.com.br> Acesso em 08/2012 2.1.6.5 - Home Pages – Válvulas, Metais e Louças Sanitárias: InstalaçõesHidráulicas Prediais – UFJF 40 http://www.ascoval.com.br Acesso em 08/2012 http://www.banheirosincepa.com.br Acesso em 08/2012 http://www.celite.com.br Acesso em 08/2012 http://www.deca.com.br Acesso em 08/2012 http://www.docol.com.br Acesso em 08/2012 http://www.fabrimar.com.br Acesso em 08/2012 http://www.idealstandard.com.br Acesso em 08/2012 http://www.niagara.com.br Acesso em 08/2012 http://www.rocabrasil.com.br/ Acesso em 08/2012 http://www.spiraxsarco.com/br/ Acesso em 08/2012 http://www.saint-gobain-canalizacao.com.br Acesso em 08/2012 2.2 - INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA 2.2.1 – Introdução A elaboração do presente texto sobre instalações prediais de água fria tem como preocupação imediata a necessidade de mostrar ao aluno a existência de uma Norma Brasileira sobre o assunto, ou seja, NBR 5626 Instalações Prediais de Água Fria ABNT (1). O conhecimento da terminologia e das especificações desta Norma constitui-se do objetivo essencial destas notas, motivo pelo qual muito de seus trechos encontra-se integralmente transcritos. 2.2.2 - Objetivos de uma instalação predial de água fria Os principais objetivos de um projeto desse tipo de instalação são: Fornecimento contínuo de água aos usuários e em quantidade suficiente, amenizando ao máximo os problemas decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema público de abastecimento; Limitação de certos valores de pressões e velocidades, impostos pela Norma, assegurando-se desta forma o bom funcionamento da instalação e, evitando-se assim, consequentes vazamentos e ruídos nas canalizações e aparelhos; Preservação da qualidade da água através de técnicas de distribuição e reservas coerentes e adequadas propiciando aos usuários boas condições de higiene, saúde e conforto. 2.2.3 - Etapas de projeto Basicamente, podem-se considerar três etapas na realização de um projeto de instalações prediais de água fria: concepção do projeto, determinação de vazões e dimensionamento. A concepção é a etapa mais importante do projeto e é nesta fase que se definem: O tipo do prédio e sua utilização, sua capacidade atual e futura, o tipo de sistema de abastecimento, os pontos de utilização, o sistema de distribuição, a localização dos reservatórios, canalizações e aparelhos. A etapa seguinte consiste na determinação das vazões das canalizações constituintes do sistema, que é feita através de dados e tabelas de Norma. O dimensionamento das canalizações é realizado utilizando-se dos fundamentos básicos da Hidráulica. Segundo a NBR 5626 (1) o projeto das instalações prediais de água fria compreende memorial descritivo e justificativo, cálculos, norma de execução, especificações dos materiais e equipamentos a serem utilizados, e a todas as plantas, esquemas hidráulicos, desenho isométricos e outros além dos detalhes que se fizerem necessários ao perfeito entendimento dos elementos projetados; deve compreender também todos os detalhes construtivos importantes tendo em vista garantir o cumprimento na execução de todas as suas prescrições. Poderão ou não constar, dependendo de acordo prévio entre os interessados, as relações de materiais e equipamentos Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 41 necessários à instalação. 2.2.4 - Sistemas de distribuição 2.2.4.1 - Sistema de Distribuição Direta Através deste sistema a alimentação dos aparelhos, torneiras e peças da instalação predial é feita diretamente através da rede de distribuição, conforme mostra a figura abaixo. Figura 2.12 Vantagens Água de melhor qualidade devido a presença de cloro residual na rede de distribuição. Maior pressão disponível devido a 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, e etc. Desvantagens Falta de água no caso de interrupção do 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. Pressões elevadas em prédios situados nos pontos baixos da cidade. Limitação de vazão, não havendo a possibilidade de instalação de válvulas de descarga devido ao pequeno diâmetro das ligações domiciliares empregadas pelos serviços de abastecimento público. Possíveis golpes de aríete. Maior consumo (menor pressão) 2.2.4.2. - Sistema de Distribuição Indireta A alimentação dos aparelhos, torneiras e peças de instalação é feita por meio de reservatórios. Há duas possibilidades: por gravidade e hidropneumático. 2.2.4.2.1 - Distribuição por Gravidade A distribuição é feita através de um reservatório superior que por sua vez é alimentado, diretamente pela rede pública ou por um reservatório inferior, conforme mostra a figura 2.13. Figura 2.13 – Abastecimento indireto por gravidade Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 42 2.2.4.2.2. - Distribuição Hidropneumática A escolha por um sistema hidropneumático para distribuição de água depende de inúmeros fatores, destacando-se os aspectos arquitetônicos e estruturais, facilidade de execução e instalação das canalizações e localização do reservatório inferior. Muitas vezes, torna-se mais conveniente a distribuição de água por meio de um sistema hidropneumático, dispensando-se o uso do reservatório superior. Além dos fatores anteriormente mencionados, uma análise econômica, que leve em conta todos os custos das partes envolvidas, fornecerá os elementos necessários para a escolha definitiva do sistema predial de distribuição de água. Figura 2.14 - Abastecimento indireto hidropneumática Considerações Sobre o sistema Hidropneumático O sistema hidropneumático é constituído por uma bomba centrífuga, um injetor de ar e um tanque de pressão. Além desses componentes principais, o sistema é automatizado por meio do uso de um pressostato. Os aparelhos existentes na prática variam de acordo com o fabricante porém, o funcionamento difere muito pouco. A bomba com características apropriadas recalca água (geralmente de um reservatório inferior) para o tanque de pressão. Entre a bomba e o tanque de pressão localiza-se o injetor de ar (normalmente um Venturi) que aspira ar durante o funcionamento da bomba e o arrasta para o interior do tanque de pressão. O ar é comprimido na parte superior do Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 43 tanque até atingir a pressão máxima, quando a bomba é desligada, automaticamente pela ação do pressostato. Tem se, como resultado, um colchão de ar na parte superior do tanque, cujo volume varia com a pressão existente. Quando a água é utilizada em qualquer ponto de consumo, a pressão diminui, com conseqüente expansão do colchão de ar, até que a pressão mínima seja atingida, quando pela ação do pressostato, a bomba é ligada. O ciclo do funcionamento do sistema compreende o intervalo de tempo decorrido entre dois acionamentos de “liga” da bomba. Conhecendo-se o ciclo de funcionamento, é possível calcular o número médio de partidas da bomba por hora. De acordo com a NBR 5626, a instalação elevatória deve operar, no máximo, seis vezespor hora. Figura 2.15 - Esquema de instalação de um sistema hidropneumático A operação de um sistema hidropneumático depende da pressão no interior do tanque de pressão. Nota-se uma variação da pressão de 280 para 140 KPa quando o volume de água é reduzido de 73,2 para 57,7% (15,5%). Assim que o volume de água diminui, o ar expande, ocupando o espaço adicional, caso a pressão de acionamento da bomba seja inferior a 140 KPa (1,4 atm.). Vantagens dos Sistemas de Distribuição Indireta 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. Golpe de aríete desprezível. Menor consumo que no sistema de abastecimento direto. Desvantagens Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 44 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 de instalação devido à necessidade de reservatórios, registros de bóia e outros acessórios. 2.2.4.3 - Sistema Misto Parte da instalação é alimentada diretamente pela rede de distribuição e parte indiretamente. Vantagens Água de melhor qualidade devido ao abastecimento direto em torneiras para filtros, pias, cozinhas 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. OBSERVAÇÃO: Geralmente em residências, sobrados, as pias de cozinha, lavatórios, chuveiros, tem duas torneiras: uma delas abastecida pela rede pública e a outra, pelo reservatório. 2.2.5 - Partes constituintes de uma instalação predial de água fria Antes de se enumerar as diversas partes constituintes de uma instalação de água fria, apresenta- se a seguir algumas definições, extraídas da NBR 5626 (1), que são necessárias à compreensão dos textos que se segue. ALIMENTADOR PREDIAL - tubulação compreendida entre o ramal predial a primeira derivação ou válvula de flutuador do reservatório. AUTOMÁTICO DE BÓIA - dispositivo instalado no interior de um reservatório para permitir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais extremos. BARRILETE - conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual se deriva as colunas de distribuição. COLUNA DE DISTRIBUIÇÃO - tubulação derivada do barrilete é destinada a alimentar ramais. EXTRAVASOR - tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga. INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA - conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição. LIGAÇÃO DE APARELHO SANITÁRIO - tubulação compreendida entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada no aparelho sanitário. PEÇA DE UTILIZAÇÃO - dispositivo ligado a um sub-ramal para permitir a utilização da água. PONTO DE UTILIZAÇÃO - extremidade de jusante do sub-ramal. RAMAL - tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 45 RAMAL PREDIAL - tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento e a instalação predial. REDE PREDIAL DE DISTRIBUIÇÃO - conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos. RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO - reservatório para ar e água destinado manter sob pressão a rede de distribuição predial. 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. SUB-RAMAL - tubulação que liga o ramal peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. TRECHO - comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição. TUBULAÇÃO DE RECALQUE - tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO - tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba. VÁLVULA DE DESCARGA - válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub- ramal de alimentação de bacias sanitárias ou de mictórios, destinada a permitir a utilização da água para suas limpezas. A figura abaixo mostra as principais partes constituintes de uma instalação predial de água fria e apresenta também a nomenclatura e terminologia correspondentes. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 46 Figura 2.16 As figuras seguintes mostram, respectivamente, a planta baixa e isométrica de uma instalação de água fria no interior de um compartimento sanitário. Reservatório inferior Reservatório superior Sistema elevatório Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 47 Figura 2.17 A título de ilustração foi inserido junto à figura 2.17, um quadro (ver quadro 2.1) relacionando as peças e suas quantidades, o qual deve fazer parte integrante desses isométricos num projeto deste tipo. Instalações Hidráulicas Prediais – UFJF 48 Quadro 2.1 - Lista de peças: Nº DESCRIÇÃO QUANTIDADE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tê de redução 90º soldável 50x32mm Adaptador soldável curto com bolsa e rosca para registro 32 mm x 1” Joelho 90º soldável 32 mm Tê 90º soldável 32 mm Tê de redução 90º soldável 32 x 25 mm Bucha de redução soldável curta 32 x 25 mm Tê 90º soldável 25 mm Adaptador soldável curto com bolsa e rosca para registro 25 mm x ¾ Luva soldável e com rosca 25 mm x ¾” Joelho 90º soldável 25 mm 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1 11 12 Joelho 90º soldável e com bucha de latão e reforço com anel de ferro zincado 25 mm x ¾” Joelho de redução 90º soldável e com bucha de latão 25 mm x ½” 2 2 13 14 Registro de gaveta 1” Registro de pressão para chuveiro ¾” 1 1 2.2.6 - ESPECIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES A RESPEITO DOS TUBOS EMPREGADOS 2.2.6.1 - Materiais, diâmetros e pressões De acordo com a NBR 5626 (1), tanto os tubos como as conexões, constituintes de uma instalação predial de água fria, podem ser de aço galvanizado, cobre, ferro fundido, PVC rígido ou de outros materiais, de tal modo que satisfaçam a condição de que a pressão de serviço não deva ser superior a pressão estática, no ponto considerado, somada à sobre-pressão devido a golpes de aríete. Esses
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