01 - Água Fria

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Instalações Hidráulicas 
Água Fria 
Vinicius De Filippo 
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Instalações Hidráulicas – Ementa 
• Água fria 
• Reservatórios 
• Sistemas elevatórios 
• Esgoto sanitário 
• Águas pluviais 
• Água quente 
• Prevenção e combate a incêndios 
 
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Instalações Hidráulicas – Avaliações 
• Prova 1 – 30 pontos – 03/10 
• Prova 2 – 30 pontos – 28/11 
• Trabalhos – 20 pontos ao longo do semestre 
• PA – 20 pontos 
• Prova Alternativa – 19/12 (a confirmar) 
 
 
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Referência Bibliográfica 
• Instalações Hidráulicas Prediais 
Usando Tubos de PVC e PPR 
 Manoel Henrique Campos Botelho e 
Geraldo de Andrade Ribeiro Jr 
 3ª Edição - Editora Blucher 
 
 
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Informações Preliminares 
• Instalações Prediais de Água Fria 
▫ Norma pertinente: NBR 5626:1998 – Instalação predial 
de água fria (ABNT, 1998) 
 
• Terminologia 
▫ Vide norma ABNT 
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Informações Preliminares 
• Responsabilidade técnica 
 
▫ O projeto de instalações prediais de água fria deve ser 
elaborado por projetista com formação profissional de 
nível superior, legalmente habilitado e qualificado 
 
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Informações Preliminares 
• Exigências a serem observadas no projeto 
 
▫ A NBR 5626 estabelece que as instalações prediais de água fria 
devem ser projetadas de modo que, durante a vida útil do edifício 
que as contém, atendam aos seguintes requisitos: 
 
a) preservar a potabilidade da água 
b) garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade 
adequada e com pressões e velocidades compatíveis com o perfeito 
funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e demais 
componentes 
c) promover economia de água e de energia 
d) possibilitar manutenção fácil e econômica 
e) evitar níveis de ruído inadequados à ocupação do ambiente 
f) proporcionar conforto aos usuários, prevendo peças de utilização 
adequadamente localizadas, de fácil operação, com vazões satisfatórias 
e atendendo as demais exigências do usuário 
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Sistema de Abastecimento de Água 
• Público 
▫ Concessionária (em Belo Horizonte: Copasa) 
• Privado 
▫ Nascentes, poços, etc. 
• Misto 
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Sistema de Abastecimento de Água 
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Sistema de Distribuição 
• Direto 
• Indireto 
• Hidropneumático 
• Misto 
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Sistema de Distribuição Direto 
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Sistema de Distribuição Direto 
• A água provém diretamente da fonte de abastecimento 
• A distribuição direta normalmente garante água de melhor 
qualidade devido à taxa de cloro residual existente na água e 
devido à inexistência de reservatório no prédio 
• O principal inconveniente da distribuição direta no Brasil é a 
irregularidade no abastecimento público e a variação da pressão 
ao longo do dia provocando problemas no funcionamento de 
aparelhos como os chuveiros 
• O uso de válvulas de descarga não é compatível com este sistema 
de distribuição 
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Sistema de Distribuição Indireto 
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Sistema de Distribuição Indireto 
• Muito utilizado em grandes edifícios onde são necessários 
grandes reservatórios de acumulação e em locais com 
problemas no fornecimento de água 
• A água provém de um ou mais reservatórios existentes na 
edificação 
• Pode ocorrer com ou sem bombeamento 
• Quando a pressão for suficiente, mas houver descontinuidade 
no abastecimento, há necessidade de se prever um 
reservatório superior e a alimentação do prédio será 
descendente 
• Quando a pressão for insuficiente para levar água ao 
reservatório superior, deve-se ter dois reservatórios: um 
inferior e outro superior 
• Do reservatório inferior a água é lançada ao superior através 
do uso de bombas de recalque (moto-bombas) 
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Sistema de Distribuição Hidropneumático 
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Sistema de Distribuição Hidropneumático 
• O sistema hidropneumático de abastecimento dispensa o 
uso de reservatório superior, mas segundo Creder (1995), 
sua instalação é cara, sendo recomendada somente em 
casos especiais para aliviar a estrutura 
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Sistema de Misto 
• É aquele no qual existe distribuição direta e indireta ao 
mesmo tempo 
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Consumo diário 
• Para se estimar o consumo diário de água é necessário que 
se conheça a quantidade de pessoas que ocupará a 
edificação 
• Para o setor residencial, Creder (1995) recomenda que se 
considere cada quarto social ocupado por duas pessoas e 
cada quarto de serviço, por uma pessoa 
 
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Taxa de ocupação para edificações 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Os valores servem apenas como estimativa para o cálculo 
• Cada estado possui uma legislação diferente que deve ser consultada antes da 
elaboração do projeto 
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Estimativa de consumo diário de água 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Os valores servem apenas como 
estimativa para o cálculo 
• Cada estado possui uma legislação 
diferente que deve ser consultada antes 
da elaboração do projeto 
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Consumo diário 
• Conhecida a população do prédio, pode-se estimar o consumo 
diário de água pela fórmula a seguir: 
 
 Cd = P x q 
 Cd – consumo diário em litros/dia 
 P – população 
 q – consumo “per capita”, em litros/dia 
 
• Recomendações usuais: 
▫ Setor residencial: 
 200 litros por pessoa por dia 
 
▫ Para edifícios de escritórios, prestação de serviços e 
comércio: 
 50 litros por pessoa por dia 
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Dimensionamento dos reservatórios 
• A NBR 5626 estabelece que o volume de água reservado para uso 
doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para atender 24 
horas de consumo normal do edifício, sem considerar o volume de 
água para combate a incêndio 
 
• O Brasil apresenta deficiências no abastecimento de água em 
praticamente em quase todas as localidades 
 
• Em virtude das deficiências no abastecimento público de água 
alguns autores recomendam que se adote reservatórios com 
capacidade suficiente para até dois dias de consumo 
 
• No caso de distribuição indireta com recalque, outra 
recomendação é que o reservatório inferior armazene 60% e o 
superior 40% do consumo 
 
• Questões econômicas e estruturais devem ser analisadas em 
conjunto com os proprietários e projetistas 
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Reservatórios – Exemplo 
 
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Reservatórios – Exemplo 
 
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Exercícios 
1. Calcular a capacidade do reservatório de uma residência de 2 
pavimentos com quatro quartos, incluindo uma suíte e um quarto 
de hóspedes. A residência possui ainda uma dependência completa 
de empregada para ser ocupada por 2 pessoas 
 
2. Calcular a capacidade dos reservatórios de um edifício residencial 
com 16 pavimentos tipo com 2 apartamentos de 3 quartos por 
andar. Foi previsto uma reserva de incêndio de 15 m3 
 
3. Determinar as capacidades dos reservatórios superior e inferior de 
uma edificação que abriga 1 cinema de 200 m2, um restaurante 
que serve 500 refeições por dia, 900 m2 de lojas (metade no 
térreo) e 1 supermercado de 300 m2. Prever 12.000 litros para 
reserva técnica de incêndio 
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Ligação Predial 
• Tubulação 
▫ Conjunto de componentes basicamente formado por tubos, 
conexões, válvulas e registros, destinado a conduzir água 
fria 
 
• Alimentador Predial 
▫ Tubulação que liga a fonte de abastecimento a um 
reservatório de água de uso doméstico 
 
• Ramal Predial 
▫ Tubulação compreendida entre a rede pública de 
abastecimento de água e a extremidade a montante do 
alimentador predial ou de rede predial de distribuição 
▫ O ponto onde termina o ramal predial deveser definido pela 
concessionária 
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Ligação Predial 
 
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Ligação Predial - Copasa 
 Acesse: 
 
http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/s
ys/start.htm?infoid=804&sid=45 
 
 (*) Economia: 
 imóvel de uma única ocupação ou 
subdivisão de imóvel com ocupação 
independente das demais, 
perfeitamente identificável ou 
comprovável em função da finalidade 
de sua ocupação legal, dotado de 
instalação para uso dos serviços dos 
serviços de água ou de esgoto 
 
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Ligação Predial – Padrão Copasa ½” 
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Diâmetros 
• Diâmetro Nominal (DN) 
▫ é apenas um diâmetro de 
referência dos tubos e 
conexões que não representa 
o diâmetro exato da peça 
 
• Diâmetro Externo (DE) 
▫ representa exatamente o 
diâmetro externo de 
determinada peça, como 
mostra a figura a seguir 
 
• Diâmetro Interno (DI) 
• Varia conforme o material 
em que o tubo é fabricado 
 
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Pressão 
• São consideradas três tipos de pressão nas instalações 
prediais: 
 
1. Pressão estática: pressão nos tubos com a água 
parada 
2. Pressão dinâmica: pressão com a água em 
movimento 
3. Pressão de serviço: pressão máxima que se pode 
aplicar a um tubo, conexão, válvula ou outro 
dispositivo, quando em uso normal 
 
 
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1 – Pressão Estática 
• Diferença entre a altura do reservatório superior e o ponto 
mais baixo da instalação predial (h) 
 
• Segundo a NBR 5626, 
essa pressão não deve 
ultrapassar 40 m.c.a. 
(metros de coluna 
d´água) em qualquer 
ponto 
 
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2 – Pressão Dinâmica 
• A NBR 5626 recomenda que a pressão da água em regime 
de escoamento não seja inferior a 0,5 m.c.a. 
 
• O valor da pressão estática 
menos as perdas de carga 
distribuídas e localizadas 
corresponde ao valor da 
pressão dinâmica 
 
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3 – Pressão de Serviço 
• Com relação à pressão de serviço, A NBR 5626 recomenda 
que o fechamento de qualquer peça de utilização não pode 
provocar sobrepressão em qualquer ponto da instalação 
maior que 20 mca 
 
• Isso significa que a pressão de serviço não deve ultrapassar 
a 60 mca, ou seja: 
 Pressão estática máxima (40 mca) + máxima sobrepressão (20 mca) 
 
• Importante ressaltar que a utilização de tubos metálicos 
em substituição aos de PVC nesse caso, não resolve o 
problema uma vez que a norma não faz distinção quanto 
ao tipo do material 
 
 
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Pressão 
• Pressão Máxima 
▫ Segundo a NBR 5626, admite-se uma pressão estática 
máxima de serviço de no máximo 40 m.c.a (metros de 
coluna d’água) 
▫ Em edificações onde a pressão de serviço ultrapasse esse 
valor, devem ser utilizados reservatórios intermediários 
ou válvulas redutoras de pressão 
▫ Pressões acima do recomendado ocasionarão ruídos, 
golpe de aríete e manutenção constante nas instalações 
 
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Pressão 
• Pressão Mínima 
▫ Necessária para que as peças de utilização funcionem 
corretamente 
▫ Esta pressão varia entre 0,5 m.c.a. à 20 m.c.a. a 
depender do equipamento 
▫ Para que as peças tenham um funcionamento adequado, 
a pressão dinâmica nos pontos de utilização não devem 
ser inferiores a 1 m.c.a. , com exceção do ponto da caixa 
de descarga que pode ser de 0,5 m.c.a 
 
 
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Velocidade 
• A NBR 5626 recomenda que as tubulações sejam dimensionadas 
de modo que a velocidade de escoamento da água em qualquer 
trecho da tubulação não ultrapasse 3,0 m/s 
 
• Valores acima do recomendado provocam ruídos desagradáveis na 
tubulação podendo além disso, ocasionar o golpe de aríete 
 
• Conhecendo-se o diâmetro e a vazão da tubulação, a velocidade 
pode ser calculada através da equação: 
 
 
 V – velocidade da água (m/s); 
 Q – vazão (m3/s); 
 A – área da seção transversal da tubulação (m2) 
 
 
AQV /
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Golpe de Aríete 
• Quando um liquido escoa em uma calha e é parado 
bruscamente, ele sobe de nível podendo até causar seu 
transbordamento 
• Quando isso ocorre em um tubo, o líquido não tendo como 
sair, aumenta de forma elevada a pressão em seu interior, 
forçando as paredes do tubo e demais peças que compõem 
a tubulação 
• Denomina-se golpe de aríete ao choque violento produzido 
sobre as paredes da tubulação quando o escoamento do 
líquido é interrompido bruscamente 
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Golpe de Aríete 
• O golpe de aríete provoca depressões e sobrepressões nas 
tubulações 
 
• As depressões podem permitir infiltrações de fora para dentro 
enquanto as sobrepressões forçam as juntas quanto sua 
estanqueidade 
 
• A sobrepressão, além de causar barulho, pode chegar ao 
rompimento da tubulação 
 
• Alguns recursos podem ser adotados para atenuar os efeitos 
do golpe de aríete: 
 
▫ Limitação da velocidade nas tubulações 
▫ Fechamento lento das válvulas e registros 
▫ Emprego de válvulas anti golpe 
▫ Entre outros 
 
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Perda de Carga 
• É a diferença entre a energia inicial e a energia final de um 
líquido, em seu escoamento, de um ponto a outro 
 
• Essa diferença de energia é dissipada na forma de calor 
 
• Ocorre em função dos elementos que interferem no 
deslocamento do líquido como por exemplo: 
 
▫ rugosidade da tubulação 
▫ viscosidade e densidade do líquido 
▫ velocidade de escoamento 
▫ grau de turbulência do fluxo 
▫ distância percorrida pelo fluxo 
▫ mudança de direção do fluxo 
 
 
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Perda de Carga 
• As perdas de carga podem ser: 
 
▫ Distribuídas: 
 ocasionadas pelo movimento da água na tubulação 
 
▫ Localizadas: 
 ocasionadas pelas conexões, válvulas, registros, medidores, 
etc., que pela forma e disposição, elevam a turbulência, 
provocando assim, atrito e choque de partículas 
 
 
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Cálculo da Perda de Carga 
• Para calcular a pressão dinâmica em qualquer ponto da 
instalação é necessário calcular as perdas de carga 
distribuídas e as perdas de carga localizadas 
 
• Cálculo das perdas de carga distribuídas 
▫ Ocorrem ao longo de um tubo 
▫ Dependem do seu comprimento, diâmetro interno, da 
rugosidade da sua superfície e da sua vazão 
 
• Calculo das perdas de carga localizadas 
▫ Ocorrem em cada conexão 
▫ Para cálculo é utilizado o método dos comprimentos 
equivalentes recomendado pela NBR 5626 
 
 
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Cálculo Perdas de Carga Distribuídas 
• Podem ser utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao: 
 
▫ Para tubos rugosos (aço carbono, galvanizado ou não) 
 
 
▫ Para tubos lisos (plásticos, cobre ou liga de cobre) 
 
 
 Onde: 
J = perda de carga unitária em mca/m 
Q = vazão em litros por segundo 
d = diâmetro interno do tubo em milímetros 
88,488,15102,20  dQJ
75,475,151069,8  dQJ
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Cálculo Perdas de 
Carga Localizadas 
• Cada conexão produz uma perda de carga semelhante à 
que seria produzida num determinado comprimento de 
tubulação de mesmo diâmetro 
 
• Devem ser somados os comprimentos equivalentes de 
todas as peças no trecho que se deseja calcular 
 
• A tabela a seguir indica o comprimento equivalente para 
cada conexão (cobre e PVC) 
 
• Esta tabela não pode ser utilizada para tubulação de aço 
galvanizado ou ferro fundido 
 
 
 
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Ramais e Sub-Ramais 
 
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Dimensionamento dos Sub-Ramais 
• Sub-ramal é a tubulação que 
liga o ramal à peça de 
utilização ou à ligação do 
aparelho sanitário 
 
• A NBR 5626 recomenda os 
diâmetros mínimos para os 
sub-ramais segundo a tabela 
ao lado 
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Dimensionamento dos Ramais 
• Ramalé a tubulação derivada da coluna de distribuição e 
destinada a alimentar os sub-ramais 
 
• Para dimensionamento dos Ramais são considerados os 
seguintes sistemas: 
 
a) Máximo Possível 
b) Máximo Provável 
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Dimensionamento dos Ramais 
Sistema Máximo Possível 
• Este critério se baseia na hipótese que os diversos aparelhos 
servidos pelo ramal sejam utilizados simultaneamente, de 
modo que a descarga total no início do ramal será a soma 
das descargas em cada um dos sub-ramais 
 
• O uso simultâneo ocorre em geral em instalações onde o 
regime de uso determina essa ocorrência, como por exemplo 
em fábricas, escolas, quartéis, instalações esportivas etc. 
onde todas as peças podem estar em uso simultâneo em 
determinados horários 
 
• O dimensionamento é feito através do Método das Seções 
Equivalentes, que consiste em expressar o diâmetro de 
cada trecho da tubulação em função da vazão equivalente 
obtida com diâmetros de 15mm (1/2 polegada) 
 
 
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Dimensionamento dos Ramais 
Sistema Máximo Possível 
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Dimensionamento dos Ramais 
Sistema 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 do sistema máximo possível 
 
• O método recomendado pela NBR 5626, 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 
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Dimensionamento dos Ramais 
Método da Soma dos Pesos 
• 1º Passo: 
▫ Verificar o peso relativo de 
cada aparelho sanitário, 
conforme tabela ao lado 
 
• 2º Passo: 
▫ Somar os pesos dos 
aparelhos alimentados em 
cada trecho de tubulação 
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Dimensionamento dos Ramais 
Método da Soma dos Pesos 
• 3º Passo: 
▫ Determinar o diâmetro de cada 
trecho da tubulação através do 
ábaco ao lado 
 
▫ A vazão também pode ser 
calculada pela formula: 
 
 
 Q – vazão em litros por segundo 
 P – peso (adimensional) 
 
 PQ 30,0
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Exercício 1 
 Dimensionar os ramais e 
sub-ramais do isométrico 
ao lado utilizando os 
sistemas de consumo 
máximo possível e máximo 
provável 
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Exercício 2 
 Dimensionar os ramais e 
sub-ramais do isométrico 
ao lado utilizando os 
sistemas de consumo 
máximo possível e máximo 
provável 
 
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Dimensionamento do barrilete e 
colunas de distribuição 
• Barrilete é a tubulação que interliga o reservatório superior 
às colunas de distribuição de água fria 
 
• O método mais empregado é o que utiliza a soma dos 
pesos (mesmo utilizado para dimensionamento dos 
ramais), é baseado na probabilidade de uso simultâneo dos 
aparelhos e peças e consiste na soma dos pesos para o 
dimensionamento de ramais, colunas de alimentação e 
barrilete 
 
• O roteiro a seguir resume o método 
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Roteiro para dimensionamento de tubulações 
1. Preparar o esquema isométrico da rede e numerar sequencialmente 
cada nó ou ponto de utilização desde o reservatório a entrada da 
coluna 
2. Introduzir a identificação de cada trecho da rede 
3. Determinar, para cada trecho da coluna, a soma dos pesos 
4. Calcular para cada trecho a vazão, em litros por segundo, com base 
na equação: 
5. Partindo da origem de montante da rede, selecionar o diâmetro 
interno da tubulação de cada trecho, considerando que a velocidade 
da água não deva ser superior a 3,0 m/s 
6. Registrar o valor da velocidade e o valor da perda de carga unitária 
de cada trecho 
7. Determinar as diferenças de cotas entre a entrada e a saída de cada 
trecho, considerando positiva quando a entrada tem cota superior à 
da saída e negativa em caso contrário 
 PQ 30,0
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Roteiro para dimensionamento de tubulações 
8. Determinar a pressão disponível na saída de cada trecho 
9. Medir o comprimento real do tubo que compõe cada trecho 
considerado 
10. Determinar o comprimento equivalente de cada trecho 
somando ao comprimento real os comprimento equivalente 
das conexões 
11. Determinar a perda de carga total de cada trecho 
12. Determinar a pressão disponível residual na saída de cada 
trecho, subtraindo a perda de carga total da pressão 
disponível 
13. Se a pressão residual for menor que a pressão requerida no 
ponto de utilização, ou se a pressão for negativa selecionar o 
um diâmetro interno maior para a tubulação de cada trecho 
refazendo os cálculos até que se atendam as exigências 
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Exercício 3 
 
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Exercício 3 
 Dimensionar o barrilete e as colunas de distribuição sabendo-se que o edifício é residencial com 
cinco pavimentos tipo e que as colunas alimentam em cada pavimento: 
 
AF-1: 
▫ 1 pia 
▫ 1 filtro 
 
AF-2: 
▫ 1 tanque 
▫ 1 vaso com cx. de descarga 
▫ 1 chuveiro 
▫ 1 lavatório 
 
AF-3: 
▫ 1 lavatório 
▫ 1 vaso com válvula de descarga 
 
AF-4 e AF-5: 
▫ 1 lavatório 
▫ 1 chuveiro 
▫ 1 ducha higiênica 
▫ 1 vaso com válvula de descarga