Projeto de Instalações Prediais de Água Fria e de Água Quente - Parte 1

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE VILA VELHA
ENGENHARIA CIVIL
ANELIZA FIORIO PANCINI
MARINA SOUZA LUCAS
MÔNICA MARQUES PEREIRA
RAIZA PINA VAZ
PROJETO DE INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS: INSTALAÇÕES PREDIAIS
DE ÁGUA FRIA E DE ÁGUA QUENTE
VILA VELHA
2018
ANELIZA FIORIO PANCINI
MARINA SOUZA LUCAS
MÔNICA MARQUES PEREIRA
RAIZA PINA VAZ
PROJETO DE INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS: INSTALAÇÕES PREDIAIS
DE ÁGUA FRIA E DE ÁGUA QUENTE
Trabalho apresentado ao curso de Engenha-
ria Civil da Universidade Vila Velha como
requisito parcial da nota da disciplina de Ins-
talações Hidrossanitárias sob orientação da
professora Marisleide Garcia de Souza.
VILA VELHA
2018
Lista de ilustrações
Figura 1 – Taxa de ocupação de acordo com a natureza do local . . . . . . . . 9
Figura 2 – Consumo predial diário (valores indicativos) . . . . . . . . . . . . . . 10
Figura 3 – Esquematização dos reservatórios superior e inferior . . . . . . . . . 12
Figura 4 – Ábaco para cálculo das tubulações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figura 5 – Escolha do diâmetro a partir do ábaco de Fair-Whipple-Hsiao . . . . 14
Figura 6 – Perdas de cargas localizadas - equivalência em metros . . . . . . . 18
Figura 7 – Comprimento equivalente na tubulação de recalque . . . . . . . . . 19
Figura 8 – Definição da perda de carga pelo ábaco de Fair-Whipple-Hasiao . . 19
Figura 9 – Comprimento equivalente na tubulação de sucção . . . . . . . . . . 20
Figura 10 – Curva da bomba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 11 – Especificação da bomba escolhida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 12 – Dimensionamento de ramais e sub-ramais de água quente . . . . . 23
Lista de quadros
Quadro 1 – Consumo diário de água no edifício . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Quadro 2 – Capacidade de reservatórios inferior e superior . . . . . . . . . . . 11
Quadro 3 – Dimensões esperadas para os reservatórios. . . . . . . . . . . . . 12
Quadro 4 – Quadro de referência para escolha dos diâmetros . . . . . . . . . . 15
Quadro 5 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Cobertura/Lazer 15
Quadro 6 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento 6º Pavimento 15
Quadro 7 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Tipo . . . . 16
Quadro 8 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Térreo . . . 16
Quadro 9 – Dimensionamento da coluna de distribuição de água fria . . . . . . 17
Quadro 10 – Dimensionamento da coluna de distribuição de água quente . . . . 23
Sumário
1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1 TERMINOLOGIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 DADOS DO PROJETO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4 MEMORIAL DE CÁLCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.1 DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA . . . . . 9
4.1.1 Consumo predial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.1.2 Volume de reservação de água . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.1.3 Dimensionamento dos encanamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1.3.1 Estimativa das vazões pelo método do Consumo Máximo Provável . 13
4.1.3.2 Dimensionamento do ramal externo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.1.3.3 Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais . . . . . . . . . . 15
4.1.3.4 Dimensionamento da coluna de distribuição de água fria . . . . . . . 16
4.1.4 Sistema elevatório de água . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2 ÁGUA QUENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2.1 Dimensionamento dos encanamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2.1.1 Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais . . . . . . . . . . 23
4.2.1.2 Dimensionamento da coluna de distribuição de água quente . . . . . 23
5 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5
1 INTRODUÇÃO
As instalações hidrossanitárias compreendem subsistemas de uma edificação
para a correta captação, transporte e armazenagem de fluidos. Constituem o sistema
de uma instalação hidráulica as instalações de água fria, instalações de água quente,
instalações de esgoto sanitário, instalações de água pluvial e combate a incêndio.
A instalação predial de água fria, objeto desde trabalho, constitui-se no conjunto
de tubulações, equipamentos e reservatórios destinados ao abastecimento dos apare-
lhos e pontos de utilização de água da edificação, em quantidade suficiente, mantendo
a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento. Para o abastecimento
podem ser empregados quatro tipos de sistemas: hidropneumáticos, mistos, indiretos
ou diretos, sendo este último caracterizado pela dispensa dos reservatórios. A norma
que fixa as exigências e recomendações relativas a projeto, execução e manutenção é
a NBR 5626, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Também será contemplada neste trabalho a instalação predial de água quente, nor-
malizada pela NBR 7198:1993 (Projeto e execução de instalações prediais de água
quente). Deve ser projetada totalmente separada do sistema de água-fria e de modo
a garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade suficiente e
temperatura controlável, com segurança, aos usuários, com as pressões e velocidades
compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários e das tubulações.
1.1 TERMINOLOGIA
• Ramal predial- tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento
e a instalação predial (hidrômetro) ;
• Alimentador predial : tubulação compreendida entre o ramal predial e a primeira
derivação ou válvula de flutuador do reservatório ;
• Conjunto elevatório : sistema de elevação de água;
• Barrilete : conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual se
derivam as colunas de distribuição;
• Coluna de distribuição : tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar
ramais;
• Ramal : tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os
sub-ramais;
• Sub-ramais : tubulação que liga o ramal à peça de utilização;
Capítulo 1. INTRODUÇÃO 6
• Ponto de utilização : extremidade de jusante do sub-ramal;
• Consumo diário: valor médio de água consumida num período de 24 horas em
decorrência de todos os usos do edifíci1no período;
• Extravasor: Tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos
reservatórios e das caixas de descarga;
• 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 à tubulação
de recalque, destinado a alimentar a rede predial de distribuição;
• Instalação elevatória: conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos desti-
nados a elevar a água para o reservatório.
• Aquecedor: aparelho destinado a aquecer a água.
• Aquecedor de acumulação: aparelho que se compõe de um reservatório dentro
do qual a água acumulada é aquecida.
• Aquecedor instantâneo: aparelho que não exige reservatório, aquecendo a água
quando de sua passagem por ele.
• Dispositivo anti-retorno: dispositivo destinado a impedir o retorno de fluídos para
a rede de distribuição.
• Dispositivo de pressurização: dispositivo destinado a manter sob pressão a rede
de distribuição predial, composto de tubulação, reservatórios, equipamentos e
instalação elevatória.
• Isolamento térmico: dispositivo utilizado para reduzir as perdas de calor ao longo
da tubulação condutora de água quente. Misturador: dispositivo que mistura
água quente e fria.
• Reservatório de água quente: reservatório destinado a acumular água quente a
ser distribuída.
• Respiro: dispositivo destinado a permitir a saídade ar e/ou vapor de uma
instalação.
7
2 OBJETIVOS
O presente memorial apresenta os cálculos realizados para o dimensionamento
da instalação predial de água fria e quente do edifício residencial proposto, contem-
plando os seguintes ítens constituintes do sistema de abastecimento de água: ramais
externo e interno, dimensionamento de reservatórios, dimensionamento dos conjuntos
elevatórios (tubulações de sucção e recalque) e dimensionamento das tubulações de
água fria e de água quente (coluna de distribuição, ramais e sub-ramais).
8
3 DADOS DO PROJETO
Como parâmetros para o dimensionamento das instalações, a água para ali-
mentação dos apartamentos e pontos específicos será distribuída por uma coluna e o
método de aquecimento da água foi definido como Boyler instalado na cobertura. A
rede de distribuição predial será alimentada por distribuidor público, através de um
sistema indireto de distribuição. Serão dimensionados dois reservatórios, um inferior e
outro superior, sendo imprescindíveis as bombas de recalque. Foi definido também o
consumo médio per capita de 210L/hab.dia.
9
4 MEMORIAL DE CÁLCULO
4.1 DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA
4.1.1 Consumo predial
Para cálculo do consumo predial diário, estima-se que cada quarto social seja
ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. Em caso de
falta de outra indicação, consideram-se as taxas de ocupação para os prédios públicos
ou comerciais de acordo com a tabela: (CREDER, 2006). De acordo com Macintyre
(1990), é estimado um consumo diário de 100 litros por automóvel em pavimentos
garagem.
Figura 1 – Taxa de ocupação de acordo com a natureza do local
Creder (2006)
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 10
Figura 2 – Consumo predial diário (valores indicativos)
Macintyre (1990)
Dessa forma, chegou-se aos seguintes resultados, conforme mostrado no qua-
dro 1:
Quadro 1 – Consumo diário de água no edifício
O valor do consumo diário é utilizado no dimensionamento do ramal predial,
hidrômetro, ramal de alimentação, instalação de recalque e reservatórios.
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 11
4.1.2 Volume de reservação de água
Enquanto em alguns países da Europa e nos Estados Unidos o abastecimento
de água é feito diretamente pela rede pública, as edificações brasileiras, normalmente,
utilizam um reservatório superior, o que faz com que as instalações hidráulicas fun-
cionem sob baixa pressão. Para compensar a falta de água na rede pública devido
às falhas existentes no sistema de abastecimento e na rede de distribuição, é de boa
norma o dimensionamento de reservatórios com capacidade suficiente para cerca
de dois dias de consumo diário: reservatório inferior deve armazenar 3/5 e o superior,
2/5 do consumo.
Dessa forma, tem-se:
- Reservatório inferior:
V =3 x 103880/ 5
V =62328 L
- Reservatório superior:
V =2 x103880/ 5
V =41552 L
Quadro 2 – Capacidade de reservatórios inferior e superior
Com estes valores, serão dimensionadas duas unidades iguais para cada reser-
vatório que comportarão no total o volume encontrado.
Os reservatórios serão moldados in loco, cuja fórmula para o dimensionamento
é:
V = C × H x L
Onde:
V= capacidade do reservatório (m³)
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 12
C=comprimento do reservatório (m)
H=altura do reservatório (m)
L=largura do reservatório (m)
Logo, fixando o comprimento e largura dos reservatórios, dimensões essas for-
necidas pela planta arquitetônica, obtém-se os seguintes resultados para as alturas
do nível d’água:
Quadro 3 – Dimensões esperadas para os reservatórios.
Destaca-se que os reservatórios serão de concreto armado e que do reservató-
rio elevado partirá a rede de distribuição interna por gravidade. Segue esquematização
dos reservatórios na imagem a seguir:
Figura 3 – Esquematização dos reservatórios superior e inferior
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 13
4.1.3 Dimensionamento dos encanamentos
4.1.3.1 Estimativa das vazões pelo método do Consumo Máximo Provável
Para estimativa da vazão instantânea esperada com o uso normal dos apare-
lhos, ou seja, levando-se em conta o uso não simultâneo dos aparelhos, utiliza-se a
expressão retirada da Norma NRB-5626, que associa a vazão com “pesos” atribuídos
às peças de utilização. É utilizado para dimensionar as canalizações principais, tais
como: barrilete, colunas e ramais de distribuição. Segue a expressão:
Q = 0, 3
√
Sp
onde:
Q é a vazão estimada na seção considerada, em litros por segundo;
ΣP é a soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas
pela tubulação considerada.
De acordo com CREDER (2006), de posse desses dados é organizado um
ábaco que fornece as vazões em função dos pesos. Conhecidas as vazões, pode-se
fazer um pré-dimensionamento dos encanamentos pela “capacidade de descarga dos
canos”, de acordo com ábacos como mostrado na figura 4.
Figura 4 – Ábaco para cálculo das tubulações
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 14
4.1.3.2 Dimensionamento do ramal externo
Para o dimensionamento do ramal externo, calcula-se a vazão mínima para
os sistemas de distribuição indireta (com reservatório). A expressão é dada por:
Q = C86400
Sendo Q a vazão mínima em L/s e C o consumo diário em L. A NBR-5626
recomenda que a velocidade máxima no ramal predial seja de 1m/s e a mínima
de 0,6m/s. Assim, com a vazão mínima e a velocidade máxima, e obtém-se o diâmetro
do ramal no ábaco de Fair-Whipple-Hsiao, conforme mostrado na figura 5.
Figura 5 – Escolha do diâmetro a partir do ábaco de Fair-Whipple-Hsiao
Como o consumo diário calculado foi de 103880L/dia, tem-se que Q=1,2m/s.
Logo, pelo ábaco obtém-se um diâmetro de 40 mm.
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 15
4.1.3.3 Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais
Os ramais internos e sub-ramais foram dimensionados de acordo com o Método
do Consumo Máximo Provável, como abordado anteriormente. Os diâmetros de refe-
rência foram retirados do livro Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais – Macyntire,
4ªed.: 2010, pág 46.
Quadro 4 – Quadro de referência para escolha dos diâmetros
Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais – Macyntire, 4ªed.: 2010, pág 46.
Quadro 5 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Cobertura/Lazer
Quadro 6 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento 6º Pavimento
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 16
Quadro 7 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Tipo
Quadro 8 – Dimensionamento do ramal e sub-ramal do pavimento Térreo
4.1.3.4 Dimensionamento da coluna de distribuição de água fria
As colunas de alimentação derivam do barrilete e descem verticalmente para
alimentar as tubulações que partem das colunas e alimentam os aparelhos. São
dimensionadas trecho por trecho, e, para isso, será útil já dispormos do esquema venical
da instalação, com as peças que serão atendidas em cada coluna. O dimensionamento
também é feito através do método do Consumo Máximo Provável.
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 17
Quadro 9 – Dimensionamento da coluna de distribuição de água fria
4.1.4 Sistema elevatório de água
A Vazão de descarga da bomba foi calculada a partir da NBR 5626:1982 como
15% da descarga da bomba ou considerando 3 períodos de aproximadamente 1 hora e
30 minutos de alimentação:
• Funcionamento da bomba(pág 30 – Macintyre):
1 : 30hx3perodos = 4, 5h
• Capacidade da bomba:
Q = consumo diriofuncionamento da bomba⇒Q =
103880
4,5 ⇒Q = 23084, 44L/h
ou:
Q = capacidade da bomba ∗ 0, 15⇒Q = 103880, 0 ∗ 0, 15⇒Q = 15582, 0L/h
Utilizando a pior situação: Q = 23084, 44L/h
• Taxa de funcionamento diário:
X = funcionamento da bomba24 ⇒X =
4,5
24
X = 0, 1875
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 18
• Descarga da bomba:
Q = 23084,44∗10
−3
3600s m
3⇒Q = 0, 0064m3/s
• Diâmetro de recalque:
Dr = 1, 3 ∗
√Q ∗ 4√X⇒Dr = 1, 3 ∗
√
0, 00641 ∗ 4√0, 1875
Dr = 0, 6849m = 68, 49mm⇒Dr ∼= 75mm
• Diâmetro de sucção: imediatamente um diâmetro comercial acima do diâmetro
de sucção:
Ds = 100mm
• Velocidade de recalque:
Q = V ∗ A⇒V = 0,00641
Π∗0,752
4
⇒V = 1, 5m/s
• Recalque:
Comprimento real da tubulação:L = (10, 82− 1, 10) + 1, 00 + 0, 50 + 3, 06 + (7 ∗
3, 06) + 1, 50 + (55, 37− 52, 31) + (57, 67− 33, 37) + (60, 69− 57, 67) + 1, 50
L = 42, 07m
Comprimento equivalente da tubulação:
Figura 6 – Perdas de cargas localizadas - equivalência em metros
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 19
Figura 7 – Comprimento equivalente na tubulação de recalque
Comprimento total:
L = 47, 02 + 155, 20⇒L = 202, 22m
Logo, pelo ábaco de Fair-Whipple-Hsiao:
J = 0, 026m/m
Figura 8 – Definição da perda de carga pelo ábaco de Fair-Whipple-Hasiao
Logo,
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 20
Jur = J ∗ L⇒Jur = 0, 026 ∗ 202, 22⇒Jur = 5, 26m
• Velocidade de sucção:
V = 0, 00641pi*1,024⇒V = 0, 82m/s
• Sucção:
Comprimento real da tubulação:
L = 2, 00 + 0, 25 + 0, 25 + 6, 20 + 1, 50
L = 10, 20m
Comprimento equivalente da tubulação:
Figura 9 – Comprimento equivalente na tubulação de sucção
Comprimento total:
L = 10, 20 + 34, 80⇒L = 45, 0m
Pelo ábaco de Fair-Whipple-Hsiao:
J = 0, 006m/m
Jus = 45, 0 ∗ 0, 006⇒ Jus = 0, 27m
Assim, Hman= Hg+(Jur+ Jus)
A altura geométrica é dada pela diferença de altura do nível d’água do reserva-
tório inferior até o nível d’água do reservatório superior.
Hg = 39, 33m
Hman = 39, 33 + (5, 26 + 0, 27)⇒Hman = 44, 86m
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 21
Figura 10 – Curva da bomba
Com base nas informações do fabricante, a bomba escolhida foi a Fal ASM
32-160 com 3500rpm.
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 22
Figura 11 – Especificação da bomba escolhida
O rendimento da bomba será n = 27%.
Assim, a potência será:
P = g∗Q∗Hman75nb ⇒
1000∗0,00641∗44,86
75∗0,27 ⇒P = 14, 2CV
4.2 ÁGUA QUENTE
O abastecimento de água quente será pelo sistema de aquecimento central do
edifício, em que haverá uma instalação geral de onde partirão as ligações de água
quente para as diversas unidades do edifício. O dimensionamento é feito de forma
similar ao feito para o sistema de água fria, ou seja, através no método do Consumo
Máximo Provável.
Capítulo 4. MEMORIAL DE CÁLCULO 23
4.2.1 Dimensionamento dos encanamentos
4.2.1.1 Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais
Figura 12 – Dimensionamento de ramais e sub-ramais de água quente
4.2.1.2 Dimensionamento da coluna de distribuição de água quente
Quadro 10 – Dimensionamento da coluna de distribuição de água quente
24
5 Bibliografia
CREDER, H.Instalações Hidráulicas e Sanitárias. GEN: Grupo Editorial Nacional,
6ª Edição, 2006.
Macintyre, J. Archibald. Instalações Hidáulicas Prediais e Industriais. GEN:
Grupo Editorial Nacional, 4ª Edição, 2013.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626:
Instalação Predial de Água Fria. Rio de Janeiro, 1998.
. 17
	Folha de rosto
	Lista de ilustrações
	Lista de quadros
	Sumário
	INTRODUÇÃO
	TERMINOLOGIA
	OBJETIVOS 
	DADOS DO PROJETO
	MEMORIAL DE CÁLCULO
	DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA
	Consumo predial
	Volume de reservação de água
	Dimensionamento dos encanamentos
	Estimativa das vazões pelo método do Consumo Máximo Provável
	Dimensionamento do ramal externo
	Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais
	Dimensionamento da coluna de distribuição de água fria
	Sistema elevatório de água
	ÁGUA QUENTE
	Dimensionamento dos encanamentos
	Dimensionamento de ramais internos e sub-ramais
	Dimensionamento da coluna de distribuição de água quente 
	Bibliografia