Cálculo consumo máximo provável - Professora Paula Scovino - Niterói

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Aula 03 –condução de àgua fria 
Assunto: Consumo máximo provável; golpe de ariete; Dimensionamento de Barrilete; 
Dimensionamento do conjunto elevatório 
 
1 CRITÉRIO DO CONSUMO MÁXIMO PROVÁVEL 
 
Este critério se baseia na hipótese de que o uso simultâneo dos aparelhos de um mesmo ramal é 
pouco provável e na probabilidade do uso simultâneo diminuir com o aumento do número de 
aparelhos. Este critério conduz a diâmetros menores do que pelo critério anterior. 
Existem diferentes métodos que poderiam ser utilizados para a determinação dos diâmetros das 
tubulações através desse critério. O método recomendado pela NBR 5626:1998, e que atende ao 
critério do consumo máximo provável, é o Método da Soma dos Pesos. Este método, de fácil 
aplicação para o dimensionamento de ramais e colunas de alimentação, é baseado na probabilidade 
de uso simultâneo dos aparelhos e peças. 
O método da soma dos pesos consiste nas seguintes etapas: 
1º Verificar o peso relativo de cada aparelho sanitário conforme indicado no Quadro 1. 
2º Somar os pesos dos aparelhos alimentados em cada trecho de tubulação. 
 3ºCalcular a vazão em cada trecho da tubulação através da fórmula: 
PQ  3,0 (l/s) 
4º Determinar o diâmetro de cada trecho da tubulação através do ábaco mostrado na Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
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Quadro 1: Pesos relativos nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da 
peça de utilização. 
Ou 40 
Ou 0,5 
Ou 0,5 
Ou 1,0 
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Figura 1: Diâmetro e vazões em função dos pesos. 
 
O que foi visto até aqui sobre o cálculo do consumo máximo provável é para o trecho. Para o cálculo 
das colunas é necessário fazer a perda de carga e pressão final. Esse conteúdo será visto mais 
adiante. 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO 
1) Dimensionar, através do critério do consumo máximo provável, o ramal de alimentação do 
banheiro da suite de um apartamento, coluna 1, sabendo-se que o prédio tem 14 pavimentos tipo, 
conforme abaixo representado. 
 
Roteiro: 
1. Verificar o peso de cada aparelho: 
2. Somar os pesos dos aparelhos alimentados pelo ramal 
3. Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da equação - Q= 0,3 √ P 
4. A partir dos valores do somatório dos pesos ou da vazão determinar o diâmetro da tubulação 
através do ábaco mostrado na Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESPOSTA 
1. Verificar o peso de cada aparelho: 
 LAV - BI - VSCD - CH 
 0,3 - 0,1 - 0,3 - 0,1 
2. Somar os pesos dos aparelhos alimentados pelo ramal 
  P = 0,3 + 0,1 + 0,3 + 0,1 = 0,8 
3. Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da equação - Q= 0,3 √ P 
 Q = 0,3 √ 0,8 = 0,27 l/s 
4. A partir dos valores do somatório dos pesos ou da vazão determinar o diâmetro da tubulação 
através do ábaco mostrado na Figura 1.5 . 
 0,8 ou 0,27 l/s ábaco 1.5 Diâmetro do Ramal – ¾” ou 20 mm 
 
Figura 2: Desenho isométrico de um banheiro com válvula de descarga. 
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Figura 3: Desenho isométrico de um banheiro com caixa de descarga. 
 
GOLPE DE ARIETE 
É um fenômeno que ocorre nas instalações hidráulica quando a água, ao descer com velocidade 
elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida, ficando os equipamentos da instalação sujeitos 
a golpes de grande intensidade (elevada pressão). 
Se um líquido, ao passar por uma calha, tiver sua corrente bruscamente interrompida, seu nível 
subirá rapidamente, passando a escorrer pelos lados (FIGURA 2). Se tal fenômeno for observado 
dentro do tubo, o liquido, não tendo por onde sair, provocará um aumento de pressão contra as 
paredes do tubo, causando sérias conseqüências na instalação. 
Nas instalações prediais, alguns tipos de válvulas de descarga e registro de fechamento rápido 
provocam o efeito do golpe de ariete, que tem como principal conseqüência, danos nos 
equipamentos da instalação = prejuízo. 
 
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Figura 4: Golpe de ariete. 
 
 
DIMENSIONAMENTO DO BARRILETE 
 Barrilete é o conjunto de tubos que liga as várias células do reservatório superior (em geral, 
duas) e alimenta as colunas de distribuição. Sua existência permite reduzir ao mínimo as saídas do 
reservatório reduzindo, assim, os problemas de estanqueidade. 
 Para o cálculo do barrilete fazem-se as seguintes hipóteses: 
a)cada célula do reservatório fornece uma fração da vazão necessária. Se o reservatório é dividido 
em duas partes, cada célula fornece metade da vazão; 
b)adota-se uma perda de carga unitária J, desde a saída do reservatório até o início das colunas, 
como sendo igual a 8m/100m, ou 0,08 m/m. 
No dimensionamento, tendo-se a vazão Q (obtida pela fórmula dos pesos, dada pela Norma) e a 
perda de carga J, adotada na hipótese (b), utiliza-se a fórmula de Fair-Whipple-Hsiao para o 
dimensionamento. 
Como em todas as etapas do dimensionamento, adota-se o diâmetro comercial mais próximo, 
sempre arredondando “para mais”. 
 
Já existem algumas 
válvulas de descarga que 
possuem dispositivos anti-
golpe de ariete, os quais 
fazem com que o 
fechamento da válvula se 
torne mais suave. 
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Figura 5: Barrilete concentrado. 
 
 
 
 
Figura 6: Imagem de barrilete. 
 
 
O cálculo do diâmetro do barrilete pode ser pelo método de Hunter. 
 É comum o diâmetro do barrilete ficar entre Ø 3” ou Ø 4”. 
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MÉTODO DE HUNTER 
- Fixamos a perda de carga em 8% = J = 0,08m/m 
Ou seja, há uma perda de carga de 0,08 m.c.a. de pressão a cada metro linear de tubulação 
mca= metros de coluna d’ àgua 
- a Vazão Total no último pavimento – QB 
PQ  3,0 
sendo P = ao somatório dos pesos acumulados de todas as colunas no último pavimento 
Então entramos no ábaco de Fair-Whipple-Hsiao, determina-se o diâmetro do barrilete. 
 
Figura 3: Àbaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de aço galvanizado e ferro fundido. 
PERDA DE 
CARGA 
A vazão no 
ábaco 
é em litros por
 segundo (l/s). 
O consumo 
diário calculado 
 é em metros 
cúbicos por hor
a (m3/h). 
Basta fazer a 
conversão para 
(l/s). 
 
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Figura 4: Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de cobre e plástico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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EXEMPLO 
Dimensionar um barrilete, segundo a NBR 5626, que alimenta as 4 colunas de distribuição, 
conforme desenho e quadro abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESOLUÇÃO 
Qb = 0.3   P e J = 8% 
(somatório dos pesos acumulados) P = (2 X 5,6) + (2X3,9) = 19 
QB = 0,3 √19 = 1,31 l/s tubulação em PVC – ábaco (Figura 4) – 1 ½ ” 
 J = 0,08 
Para fazer a leitura direta no ábaco, é só criar uma linha entre os pontos J=0,08 e Q=1,31. O 
prolongamento dessa linha em direção ao ábaco de D dará o seu valor. 
 
DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO ELEVATÓRIO 
Uma instalação elevatória consiste no bombeamento de água de um reservatório inferior para um 
reservatório superior ou para um reservatório hidropneumático. A NBR 5626 recomenda que, no 
caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 horas dependendo do tipo 
de edifício. As recomendações são de 4 horas de funcionamento para prédios de escritórios, 5 horas 
para prédios de apartamentos e 6 horas para hospitais e hotéis. 
As instalações elevatórias devem possuir no mínimo duas moto-bombas independentes para garantir 
o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades.a) Dimensionamento da tubulação de recalque 
Para o dimensionamento da tubulação de recalque, recomenda-se o uso da 
fórmula de Forschheimmer, representada pela equação: 
 
 
Onde: 
DR é o diâmetro da tubulação de recalque (m); 
Q é a vazão de recalque (m3/s); 
h é o número de horas de funcionamento da moto-bomba (horas/dia). 
b) Tubulação de sucção 
A tubulação de sucção não é dimensionada. Adota-se simplesmente o diâmetro comercialmente 
disponível, imediatamente superior ao diâmetro de recalque. 
c) Extravasores 
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Os extravasores, tanto do reservatório superior quanto do inferior, não precisam ser dimensionados. 
Deve-se adotar um diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro da alimentação dos 
reservatórios. 
d) Potência da moto-bomba 
A potência da moto-bomba é determinada através da equação: 
 
Onde: 
P é a potência necessária para a moto-bomba (CV); 
Q é a vazão de recalque (litros/s); 
Hman é a altura manométrica dinâmica (m); 
R é o rendimento da moto-bomba (adimensional). 
O rendimento da moto-bomba é dado pela equação: 
 
Onde: 
Pa é a potência aproveitável; 
Pm é a potência nominal. 
As faixas de rendimento das moto-bombas são indicadas no Quadro 2. 
Rendimento (%) Potência (CV) 
40 a 60 ≤ 2 
70 a 75 2 < P ≤ 5 
80 > 5 
Quadro 2: Rendimento da moto-bomba em função da potência. 
A altura manométrica é dada pela equação: 
Hman = Hman(rec) + Hman(suc) 
 
Onde: 
Hman é a altura manométrica (m); 
Hman(rec) é a altura manométrica do recalque (m); 
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Hman(suc) é a altura manométrica da sucção (m); 
As alturas manométricas de recalque e sucção são dadas, respectivamente, pelas equações de 
Hman(rec) e Hman(suc) 
H
man(rec) 
= H
est(rec) 
+ J
(rec) 
 
 
Onde: 
Hman(rec) é a altura manométrica do recalque (m); 
Hest(rec) é a altura estática do recalque (m); 
Jrec é a perda de carga no recalque (m). 
H
man(suc) 
= H
est(suc) 
+ J
(suc) 
 
 
Onde: 
Hman(suc) é a altura manométrica da sucção (m); 
Hest(suc) é a altura estática da sucção (m); 
Jsuc é a perda de carga na sucção (m).