Trabalho de instalacoes prediais

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MEMORIAL DESCRITIVO DE INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS
Este presente Memorial Descritivo destina-se a apresentar o dimensionamento de Instalações Hidráulicas Prediais de um projeto de edifício. O projeto foi desenvolvido pelo texto Técnico da Escola Politécnica da USP (TT/PCC/08) – Sistemas Prediais de Água Fria, pela Norma Técnica NBR 5626-98 – Instalação Predial de água fria, PCC – 465 SISTEMAS PREDIAIS I Sistemas Prediais de suprimentos de Água Fria – Tipos de sistemas e componentes, PCC – 465 SISTEMAS PREDIAIS I – Conceituação e Desempenho.
DADOS DO EDIFÍCIO
São 4 pavimentos mais a garagem, 2 apartamentos por andar, e cada apartamento possui 3 quartos.
Será um sistema indireto com bombeamento (reservatório inferior e reservatório superior, mais a reserva de incêndio), onde o RI e RS são elevados e a bomba é afogada.
CONSUMO DIÁRIO
Com base nestes dados do edifício calculamos o consumo diário pela fórmula abaixo:
P = 4 * 2 * 3 * 2 = 48 pessoas
C = 200 l/hab.dia
Cᴅ = 200 * 48 = 9600 litros/ dia 
CR= ( Capacidade do reservatório) = 9600 x 1,25 = 12.000 litros = 12 m³
ALIMENTADOR PREDIAL
O ramal predial e a medição (abrigo + cavalete com hidrômetro) são dimensionados através da formula: 
Cᴅ = 12.000 litros
Qᴀᴘ = 0,138 l/s ou 0,000138 m³/s
Considerando Vᴀᴘ = 0,6 m/s, temos:
Dᴀᴘ = 0,017 m ou 17 mm= Valor Comercial = 20 mm
Assim também podemos utilizar a seguinte tabela para encontrar o diâmetro.
Tabela 3 cuja fonte da SABESP.
Tabela - Dimensionamento do ramal predial e medição. Fonte: SABESP
	Consumo diário (m³/dia)
	Ligação
	Hidrômetro
	Cavalete
	Abrigo
	
	Diâmetro externo (mm)
	Material
	Consumo provável (m³/dia)
	Vazão característica (m³/dia)
	Diâmetro (mm)
	Material
	Dimensões internas (m)
	16
	20
	PEAD
	11
	7
	25
	F°G°
	0,85x0, 65x0, 30
DIMENSIONAMENTO DOS RESERVATÓRIOS
RI (reservatório inferior) = 60 % do consumo total + reserva de incêndio (5m³) = 
12 x 0,6 + 5 = 12,2 m³
Será de formato cilíndrico com as seguintes medidas:
Altura = 1,60 m para o incêndio e 2,30 m para consumo diário
Diâmetro = 2 m
RS (reservatório superior) = 40% do consumo total = 12 x 0,4 = 4,8 m³
Será divido em 2 reservatórios devido aos dias de limpeza, com as seguintes medidas:
Altura = 2,20m
Diâmetro = 1,20m
OBS: Os detalhes dos reservatórios se encontram no ANEXO. 	
Nas Tabelas abaixo encontramos os valores das dimensões características para os reservatórios. 	
	
Reservatório Inferior
	
Consumo diário (m³/dia)
	
Diâmetro extravasor e limpeza (mm)
	Dimensões corte esquemático (mm)
	
	
	PVC
	Galvanizado
	
	
	AP
	Extravasor
	AP
	Extravasor
	
	
	b
	c
	d
	b
	c
	d
	16,3
	25
	25
	75
	32
	27
	81
	34
Reservatório Superior
	
Consumo diário (m³/dia)
	
Diâmetro extravasor e limpeza (mm)
	Dimensões corte esquemático (mm)
	
	
	PVC
	Galvanizado
	
	
	REC
	Extravasor
	REC
	Extravasor
	
	
	k
	l
	m
	k
	l
	m
	16,3
	25
	25
	75
	32
	27
	81
	34
DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE RECALQUE
Para o cálculo do diâmetro de recalque precisaremos calcular a vazão de recalque pela seguintes fórmulas:
Onde: 
NƑ = número de funcionamento da bomba no período de 24 horas – 4 horas;
X = relação entre o número de horas de funcionamento da bomba e o número de horas do dia – 0,167;
Cᴅ = 12.000 litros
Qrec. = 8,33 x 10̄⁴ m³/s 
Cálculo do diâmetro de recalque e sucção; 
Onde:
 Qrec = 8,33 x 10̄⁴ m³/s
X = 0,167
Conclusão: Drec = 0,023 m ou 23 mm, Valor Comercial 25mm
Tubulação de sucção: , assim Dsuc = 25 mm. 
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTOR-BOMBA
Conjunto de acessórios para cada tipo de tubulação:
Sucção tem-se:
Leq (comprimento equivalente) = 1redução excêntrica (3,0 m) + 1 joelho de 90° (1,5m) + 1 registro de gaveta (0,30m) + válvula de pé com crivo (13,3m) = 18,10 metros.
Lr (comprimento real) = 4,68 m
Lt (comprimento total) = 18,10 + 4,68 = 22,78 m
Recalque tem-se: 
Leq (comprimento equivalente) = 1válvula de retenção (3,8 m) + 1 Tê (3,1 m) + 1 registro de gaveta aberto (0,30m) + 2 joelhos de 90º ( 3,0m) = 10,20 m
Lr (comprimento real) = 28,85 m
Lt (comprimento total)= 10,20 + 28,85 = 48,22 m
CÁLCULO DAS PERDAS DE CARGAS:
Utilizaremos a fórmula de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de PVC com diâmetros entre 15 mm e 50 mm. 
Perda de Carga na sucção: 
Q = 0,000138 m³/s
D= 25 mm
J = 0,00608
Hmsuc = 3,9 m
Δн = J * L = 0,00608 * 22,78 = 0,138 m
O Hm (altura manométrica da sucção) = 3,9 – 0,138 = 3,,762 m
Perda de Carga no recalque:
J= 0,00608
Hmrec = 16,8 m
Δн = J * L = 48,22 * 0,00608 = 0,29 m
A Hm (altura manométrica do recalque) = 16,8 + 0,29 = 17,09 m
Portanto a Altura manométrica total dá-se pela fórmula:
Conclui-se que: 
Hm = 17,09 + 3,762 =20,85 ≌ 21 metros
CÁLCULO DA POTÊNCIA DA BOMBA
De acordo com o catálogo de bombas da empresa KSB, tem-se várias tabelas na qual se encontra o valor da Potência.
Na 1° Tabela relacionamos a vazão de recalque com a altura manométrica, determina-se o diâmetro nominal da boca de recalque e o diâmetro do rotor. 
Tendo uma vazão de 0,5 m³/h ( m³/s *3600) e altura manométrica de 21 metros.
Modelo Bomba: 25-200. 1, 1750 rpm, indo para a página 35 do catálogo encontra-se duas tabelas. 
Dimensionamento do Barrilete e Colunas de Distribuição
O edifício possui 4 andares e 2 apartamentos por andar. Vão existir 2 colunas de distribuição alimentando todos esses apartamentos. Serão chamados de Col. 1 e Col. 2.
Pré-dimensionamento das colunas AF1 e AF2 
 Cada apartamento possui 2 banheiros, uma cozinha e uma área de serviço e como o outro apartamento é igual, podemos somar todos os pesos;
	Equipamentos por apto.
	Quantidade
	Peso relativo
	Total
	Chuveiros
	2
	0,1
	0,2
	Lavatórios
	2
	0,3
	0,6
	Caixas de descarga
	2
	0,3
	0,6
	Pia de cozinha
	1
	0,7
	0,7
	Tanque
	1
	0,7
	0,7
	Máquina de lavar roupa
	1
	1,0
	1,0
	 
	 
	TOTAL (peso)
	3,8
Para dimensionar a coluna é só fazer a somatória de pesos por andar. No 1º andar a coluna só vai atender 1 apartamento, somatória de peso 3,80. No 2º andar a coluna terá que atender os apartamentos do 1º e do 2º andar, somatória de peso 7,6 e assim por diante. Veja como fica a na tabela abaixo:
	Andar
	Trechos
	Somatória de pesos
	DN(mm) das colunas AF1 e AF2 
	4o.
	B-C
	15,2
	32
	3o
	C-D
	11,4
	25
	2o
	D-E
	7,6
	25
	1o.
	E-F
	3,8
	25
	Térreo
	-
	-
	-
Pré-dimensionamento do Barrilete
Para determinar o diâmetro do barrilete, vamos precisar da somatória de pesos das duas colunas de Água-Fria, AF1 e AF2.
	Coluna
	Somatória de Peso
	AF1
	15,2
	AF2
	15,2
	TOTAL
	30,4
A partir da somatória total de pesos, podemos determinar a vazão (Q) utilizando a fórmula ou o ábaco, Q = 1,30 l/s.
No método de dimensionamento adota-se uma perda de carga admissível de 8% no Barrilete, isto é: J = 0,08 m/m. 
Aplicando ábaco de Fair-Whipple-Hsiao temos um pré-dimensionamento do Barrilete: DN= 32 mm e v= 1,23 m/s.
Determinação das perdas de carga e da pressão dinâmica no último andar e nos demais andares
Tabela de Cálculo de Pressão na Coluna de Água-fria AF1
	Trechos
	Pesos
	Vazão (l/s)
	DN (mm)
	Veloc. (m/s)
	 Comprimentos
	Pressão disponível (mca)
	Perda de carga
	Pressão a jusante
(mca)
	
	
	
	
	
	CR (m)
	CE (m)
	CT (m)
	
	Unitária (J)
	Total (hf)
	
	
	Unit.
	Acum.
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	B-C
	3,8
	15,2
	1,3
	32
	1,50
	5,30
	9,00
	14,30
	6,20
	0,09
	1,29
	4,91
	C-D
	3,8
	11,4
	1,2
	25
	1,97
	3.15
	0,9
	4,05
	9,35
	0,13
	0,53
	8,82
	D-E
	3,8
	7,6
	1,15
	25
	1,95
	3.15
	0,9
	4,05
	12,5
	0,18
	0,73
	11,77
	E-F
	3,8
	3,8
	0,98
	25
	1,93
	3,15
	2,4
	5,55
	15,65
	0,19
	1,05
	14,6
Trechos
B-C com DN=40 mm
Comprimento Real: 0,80 + 1,50 +3,00
CR = 5,30 m
Comprimentos Equivalentes de: 
Tê de saída lateral – 4,60;
Registro de Gaveta - 0,40;
2 joelhos de 9º - 4,00;
CE = 4,60 + 0,40 + 4,00= 9,00 m
 
C-D = D-E com DN = 32 mm
Comprimento Real: 3,15 m
Comprimentos Equivalentes
Tê de passagem direta- 1,50
CE = 1,50
 EF com DN = 25 mm
Comprimento Real: 3,15 m
Comprimentos Equivalentes: 
Joelho de 90o. - 1,50
Tê de passagem direta- 0,90
CE = 2,40 m
Conclusão:
A pressão dinâmica no primeiro andar é de 14,96 mca, bem distante da pressão máxima de serviço que é de 40 mca. Se a pressão fosse maior que 40 mca, seria necessário instalar uma válvula redutora de pressão.
Dimensionamento dos Ramais de Alimentação
Ramal é a tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. No dimensionamento utilizaremos o Método Provável, sendo um método difícil já que considera todas as peças de utilização alimentadas pelo mesmo ramal, funcionem simultaneamente e que a probabilidade de uso simultâneo decresce com o acréscimo de número de peças.
Para este sistema vamos utilizar a tabela pela NBR 5626/1998 que é baseado na probabilidade do uso simultâneo das peças de utilização.
Tabela de Pesos relativos nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização
Com esta tabela calculamos para o cálculo da vazão na seguinte fórmula;
Cálculo do Ramal do Banheiro
Cada aparelho possui uma vazão específica e um peso relativo, como apresentados na tabela abaixo:
	Aparelho
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	Chuveiro
	0,10
	0,20
	Lavatório
	0,15
	0,30
	Bacia com caixa de descarga
	0,15
	0,30
	TOTAL
	0.40
	0,80
O cálculo do diâmetro também pode ser estimado pelo ábaco abaixo, que será D= 20 mm.
Cálculo do Ramal da Cozinha
	Aparelho
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	Pia
	0,25
	0,70
	TOTAL
	0.25
	0,70
No ábaco encontraremos D = 20 mm.
Cálculo do Ramal da Área de Serviço
	Aparelho
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	Máquina de lavar roupas
	0,25
	1,0
	Tanque
	0,25
	0,7
	TOTAL
	0,50
	1,70
No ábaco encontraremos D = 20 mm.
Dimensionamento dos Sub-Ramais
Cálculo da Vazão do Sub-ramal do Chuveiro
	Aparelho
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	Chuveiro
	0,10
	0,1
	TOTAL
	0.10
	0,1
Como só existe um aparelho atendendo o sub-ramal do chuveiro, a vazão do trecho é a vazão do equipamento, Q = 0,10 l/s assim adotamos o D= 15mm, de acordo com a leitura no ábaco.
Montando uma tabela teremos para as seguintes peças:
	Aparelho
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	DN (mm)
	Chuveiro
	0,10
	0,20
	15
	Lavatório
	0,15
	0,30
	15
	Bacia com caixa de descarga
	0,15
	0,30
	15
	Pia de cozinha
	0,25
	0,70
	20
	Tanque 
	0,25
	0,70
	20
	Máquina de lavar roupas
	1,00
	1,00
	20
CÁLCULO DA PERDA DE CARGA UNITÁRIA ( J )
Relembrando: as perdas de carga em uma tubulação se originam do atrito do fluido contra as paredes dos trechos retilíneos e do atrito do fluido contra as singularidades (conexões, válvulas, etc.) de uma tubulação.
O método que vai ser utilizado para calcular a perda de carga é o de Fair-Whipple-Hsiao. O ábaco de Fair-Whipple-Hsiao contém 4 variáveis hidráulicas:
- J - perda de carga unitária dada em m.c.a/m de tubulação retilínea
- v - velocidade dada em m/s
- Q - vazão dada em l/s
- DN - diâmetro nominal do tubo dado em mm ou polegadas
Cálculo da perda de carga no ramal do banheiro
DADOS: 
Vazão - Q = 0,27 l/s
Diâmetro - DN = 20 mm
Na leitura do ábaco teremos J= 0,038 m.c.a./m e V= 0,66 m/s.
Na tabela temos a leitura feita para os ramais da área de serviço e da cozinha.
	Cômodos
	Vazão Q (l/s)
	Peso relativo (P)
	DN (mm)
	J (m.c.a./m)
	V (velocidade)
	Cozinha
	0,25
	0,70
	20
	0,065
	0,79
	A/S
	0,40
	1,70
	20
	0,040
	0,80
Cálculo da perda de carga no sub-ramal do chuveiro
Vamos calcular a perda de carga para o chuveiro tanto do 1º Pavimento, quanto do último pavimento por serem os mais críticos, tanto com pressões pequenas, quanto por pressão maiores. 
Dados: 
Q = 0,10 l/s
DN = 15 mm
Fazendo a leitura direta no ábaco, temos:
J = 0,055 mca/m - Há uma perda de pressão de 0,055 m.c.a. a cada metro linear de tubulação do sub-ramal do chuveiro.
v = 0,50 m/s - a velocidade não pode ultrapassar 3 m/s
O comprimento do tubo do sub-ramal também é chamado de comprimento real (CR). O CR do sub-ramal do chuveiro é:
CR = 2,10 m → (1º e 4º Pavimento)
Cálculo das perdas de carga localizadas no Ramal do Banheiro
	Peças (DN=20mm)
	Comprimento Equivalente (CE)
	1 Entrada de Borda
	1,00
	1 Curva de 90 (joelho de 90)
	1,20
	2 Registros de Gaveta abertos
	0,40
	TOTAL
	2,60
 
Cálculo das perdas de carga localizadas no sub-ramal do chuveiro
	peças (DN=15mm)
	Comprimento Equivalente (CE)
	1 Tê de saída lateral
	2,30
	1 Registro de Globo aberto
	11,10
	2 Curvas de 90 (joelhos de 90)
	2,20
	TOTAL
	15,60
Cálculo das Perdas de Carga Totais ( hf )
A perda de carga total é a soma das perdas de cargas nos trechos retilíneos de tubulação e das perdas de carga localizadas.
Para isso vamos montar a seguinte tabela, onde colocaremos os comprimentos reais dos trechos retilíneos de tubulação, os comprimentos equivalentes e a perda de carga unitária, tanto para o 1º Pavimento quanto para o último Pavimento. 
O comprimento total é a soma dos comprimentos reais e dos comprimentos equivalentes (CT=CR+CE) e a perda de carga total é a multiplicação da perda de carga unitária (J) pelo comprimento total (CR).
hf = CT . J
	TRECHO
	Comp. Real (CR)
	Comp. Equivalente (CE)
	Comp. Total (CT)
	Perda de Carga Unitária ( J ) m/m
	Perda de Carga total ( hf ) m.c.a.
	Ramal
	2,90
	2,60
	5,50
	0,038
	0,21
	Sub-ramal
	2.10
	15,60
	17,70
	0,055
	0,97
	 
	
	
	
	TOTAL
	1,18
Isto ocorrerá (perda de carga) tanto para o chuveiro do primeiro pavimento quanto o do quarto pavimento.
Agora calculamos a Pressão Dinâmica para as 2 situações pela fórmula Pd = Pe – hf, onde Pe é a pressão estática é a diferença de cotas entre o reservatório e os chuveiros.
Para o chuveiro do 4º Pavimento temos:
Pe= 2,40 + 0,80 = 3,2 m.c.a.
Pd= 3,2 – 1,18 = 2,02 m.c.a
Para o chuveiro do 1º Pavimento temos:
Pe= 2,40 + 0,80 + (2 x 3,15) = 9,50 m.c.a.
Pd= 9,50 – 1,18 = 8,32 m.c.a
Conclusão: O chuveiro funcionará normalmente tanto para o 1º pavimento, quanto para o 4º Pavimento.