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29 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica IV. RESERVAÇÃO Os reservatórios domiciliares têm sido comumente utilizados para compensar a falta de água na rede pública, resultante de falhas no funcionamento do sistema de abastecimento ou de programação da distribuição. É evidente que se o fornecimento de água fosse constante e adequado, não haveria a necessidade do uso desses dispositivos. Os principais inconvenientes do uso dos reservatórios domiciliares são de ordem higiênica, por facilidade de contaminação, do custo adicional e complicações na rede predial e devido ao possível desperdício de água durante a ausência do usuário. As consequências da existência dos reservatórios são mais graves para os usuários que se localizam próximos de locais específicos da rede de distribuição, como pontas de rede, onde, em geral, a concentração de cloro residual é às vezes inexistente. Em trabalhos realizados com o fim específico de verificar a influência dos reservatórios domiciliares das águas de abastecimento, Lima Filho e Murgel Branco (1978) concluíram que as condições sanitárias em que encontram os mesmos são normalmente responsáveis pela deterioração da qualidade da água. Em geral, a localização imprópria do reservatório, a ignorância do usuário em relação à conservação do reservatório, a falta de cobertura adequada e a ausência de limpezas periódicas são os principais fatores que contribuem para a alteração da qualidade da água. A existência de uma camada de matéria orgânica e inorgânica no fundo do reservatório provoca um aumento da turbidez e cor, é responsável pelo consumo da maior parte do cloro residual da água afluente e acarreta a diminuição do oxigênio dissolvido. 4.1 Definição da forma e dimensão dos reservatórios A NBR /1998, referindo-se à capacidade dos reservatórios, estabelece: • O volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para 24 horas de consumo normal no edifício, sem considerar o volume de água para combate a incêndio; • No caso de residência de pequeno tamanho, recomenda-se que a reserva mínima seja de 500 litros; 30 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica • Para o volume máximo de reserva recomenda-se que sejam atendidos dois critérios: garantia de potabilidade e atendimento à disposição legal regulamento que estabeleça volume máximo de reserva; • Nos casos em que tenham reservatórios, inferior e superior, a divisão da capacidade de reserva total deve ser feita de modo a atender às situações eventuais onde ocorra interrupção do abastecimento de água da fonte de abastecimento e às situações normais de manutenção; • Reservatórios de maior capacidade devem ser divididos em dois ou mais compartimentos para permitir operações de manutenção sem que haja interrupção da distribuição de água. São excetuadas desta exigência as residências unifamiliares isoladas; • Devem-se evitar os efeitos da formação do vórtice na entrada das tubulações. Na entrada da tubulação de sucção prever crivo simples ou válvula de pé e crivo; • Evitar ocorrência de zonas de estagnação no interior do reservatório e, • A extremidade da tomada de água no reservatório deve ser elevada em relação ao fundo deste reservatório. Para reservatórios de pequena capacidade e de fundo plano e liso recomenda-se uma altura mínima de 2 cm. 4.2. Operação dos Reservatórios A NBR 5626/1998 em relação à operação dos reservatórios estabelece: • Toda a tubulação que abastece o reservatório deve ser equipada com uma torneira bóia (de acordo com a NBR 10137), ou qualquer outro dispositivo com o mesmo efeito no controle da entrada de água e manutenção do nível; • ... instalação de um registro de fechamento na tubulação de alimentação, externamente ao reservatório, ou outro dispositivo ou componente que cumpra a mesma função; • O nível máximo da superfície livre da água, no interior do reservatório, seja situado abaixo do nível da geratriz da tubulação de extravasão ou de aviso; 31 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica • ... a tomada de água da tubulação que alimenta o aquecedor deve se posicionar em nível acima das tomadas de água fria... 4.3. Elementos Complementares do Reservatório A NBR 5626/1998 estabelece que em todos os reservatórios devam ser instaladas tubulações de aviso, extravasão e de limpeza. • As tubulações de aviso, extravasão e de limpeza devem ser constituídas de material rígido e resistente à corrosão. Tubos flexíveis (como mangueiras) não devem ser utilizados, mesmo em trechos de tubulação. Os trechos “horizontais” devem ter declividade adequada para desempenho eficiente de sua função e completo escoamento da água em seu interior; • A superfície do fundo deve ter ligeira inclinação no sentido da entrada da tubulação de limpeza. Na tubulação de limpeza deve haver um registro de fechamento; • O diâmetro interno da tubulação de aviso deve ser maior ou igual a 19 mm. Toda a tubulação de aviso deve descarregar imediatamente após a água alcançar o nível de extravasão no reservatório e, em local facilmente observável; • O diâmetro interno da tubulação de extravasão deve ser dimensionado de forma a escoar o volume de água em excesso. Em reservatório de pequena capacidade recomenda-se que o diâmetro da tubulação de extravasão seja maior que o da tubulação de alimentação do reservatório; • A tubulação de aviso deve ser conectada à tubulação de extravasão em seu trecho horizontal e cm ponto situado a montante da eventual interligação com a tubulação de limpeza do reservatório. 4.4. Vazão no abastecimento de reservatório Segundo a NBR 5626/1998, nos pontos de suprimento de reservatórios, a vazão de projeto pode ser considerada dividindo-se a capacidade do reservatório pelo tempo de enchimento. No caso de edifícios com pequenos reservatórios individualizados, como é o caso de residências unifamiliares, o tempo de enchimento 32 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica deve ser menor que 1 hora. No caso de granes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser até de 6 horas, dependendo do tipo de edifício. Figura 4.1: Corte de um reservatório superior unifamiliar 4.5. Volume de reservatório No caso do sistema indireto de distribuição com reservatório inferior e superior, o superior recebe a água bombeada do inferior e a distribui por gravidade aos aparelhos de consumo. A reserva total, a ser acumulada nos dois reservatórios, segundo a NBR 5626/1998, não pode ser inferior ao consumo diário (CD). Em relação à reserva máxima recomenda-se que não ultrapasse a três vezes o valor do consumo diário (CD). Botelho e Ribeiro (1998) adotam a reserva total mínima como sendo igual a duas vezes o consumo diário (CD). Deve ser prevista reserva de incêndio ou outra finalidade, como por exemplo, para sistema de ar condicionado. Segundo Macintyre (2000), o volume reservado para o combate de incêndio será de 15 a 20% do consumo diário. Recomenda-se que para casos comuns, as reservas destinadas somente para o suprimento do consumo diário (CD) sejam as seguintes: • Reservatório inferior: 3/5 do consumo diário (CD); • Reservatório superior: 2/5 do consumo diário (CD). Os volumes dos reservatórios inferiores e superiores, com base nas relações 3/5 e 2/5, podem ser calculados utilizando as seguintes fórmulas (4.1) e (4.2): RI IV 0,6 CD V outrosV= ⋅ + + (4.1) 33 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica VRI = volume do reservatório inferior; VI = volume de combate a incêndio; CD= consumo diário e, Voutros = outros volumes. RS IV 0,4 CD V outrosV= ⋅ + + (4.2) VRS = volume do reservatóriosuperior; VI = volume de combate a incêndio; CD= consumo diário e, Voutros = outros volumes. Exercício Resolvido: 4.1: Para um consumo diário, de um prédio de apartamentos de 120 m3, calcule os volumes dos reservatórios superior e inferior. Considere o volume mínimo de água da reserva de incêndio segundo a NBR 13714/2000, sistema 1. Tipo Esguicho Mangueiras Saídas Vazão (L/min) Diâmetro (mm) Comprimento máximo (m) 1 Regulável 25 ou 32 30 1 80(1) a 100(1) 2 Jato compacto Ø 16 mm ou regulável 40 30 2 300 3 Jato compacto Ø 25 mm ou regulável 65 30 2 900 Fonte: NBR 13714/2000 1) Para sistemas tipo 1, poderá ser utilizada tubulação com diâmetro nominal DN50 (2”) desde que comprovado tecnicamente o desempenho hidráulico dos componentes e do sistema, e aprovado pela Órgão Competente. NOTA: 1) os diâmetros dos esguichos e das mangueiras são nominais; 2) as vazões correspondem a cada saída Solução: A) Volume mínimo de água da reserva de incêndio. 3V 2 80 60 9600 litros = 9,6 mI = ⋅ ⋅ = B) Volume do reservatório inferior. 34 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica 3V 0,6 120 9,6 81,6 mRI = ⋅ + = C) Volume do reservatório superior. 3V 0,4 120 9,6 57,6 mRS = ⋅ + = 4.6. Dimensões características dos componentes dos reservatórios, superior e inferior Os reservatórios de capacidade superior a 4000 litros devem ser divididos em dois compartimentos iguais, comunicantes através do barrilete provido de registros de fechamento (exemplo gaveta) para facilitar a limpeza, ou conserto de qualquer dos compartimentos, ficando o outro em uso. Os reservatórios superiores devem ficar com o fundo no mínimo a 0,80 m acima do piso dos comprimentos, sobre o qual estejam situados para facilidade de acesso ao barrilete e encanamento de limpeza. Figura 4.2: Corte de um reservatório superior A NBR 5626/1998, estabelece que o acesso ao interior do reservatório, para inspeção e limpeza, deve ser garantido através de abertura com dimensão mínima de 60 cm, em qualquer direção. No caso de reservatório inferior, abertura deve ser 35 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica dotada de rebordo com altura mínima de 10 cm para evitar a entrada de água de lavagem de piso e outras. 4.8 Dimensionamento do Extravasor e da Tubulação de Aviso Visando atender a NBR 5626/1998, para que o extravasor tenha capacidade de escoar o volume de água em excesso, o diâmetro interno da tubulação de extravasão deverá ter diâmetro superior da tubulação de alimentação do reservatório. Para isto, deverá ser prevista uma altura (h) de revanche, acima do nível de extravasão, para vencer a taquicarga (V2/2g) e as perdas de carga singulares e distribuídas desde a entrada do extravasor até a sua saída, calculadas com a vazão do alimentador e um diâmetro da tubulação do alimentador. Assim a altura (h) será dada pela fórmula 4.3: 2 T 2 4 8h = h a e Q D gpi ⋅∆ + ⋅ ⋅ (4.3) Na qual: h = Profundidade acima do nível de extravasamento, em m; ∆ hT = Perda de carga total da entrada até a saída do extravasor, em mca; Qa = Vazão do alimentador do reservatório, em m3/s; De = Vazão do extravasador, tal que (De > Da), em m; Da = Diâmetro da alimentação do reservatório, em m. 36 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica Segundo Macintyre (2000), o extravasor deve ser constituído por um tubo horizontal, um joelho, um tubo vertical com cerca de 50 cm, tendo na extremidade uma tela de proteção contra insetos. Para compensar a perda de carga devido a presença da tela, pode-se alargar a secção da saída do extravasor. A tubulação de aviso deve ter diâmetro igual ou superior a 19 mm que escoará parte do volume extravasado em local de fácil visualização, enquanto o restante irá para outro local de fácil escoamento, canaleta ou ralo de águas pluviais, de modo a não causar transtorno às atividades de edificação. Exercício Resolvido 4.2 A vazão bombeada para o reservatório superior é de 6,5 L/s. A tubulação da linha e recalque é de 2 ½” (63 mm) de aço galvanizado. Determine o diâmetro do extravasor e altura (h) de água acima do nível de extravasamento. Solução: A) O diâmetro do extravasor deverá ser maior que o da tubulação da linha de recalque. Será adotado para o extravasor o diâmetro de 3” (75 mm). B) A profundidade (h) acima do nível de extravasamento. Cálculo da perda de carga total. Denominação Comprimento equivalente (m) 1 entrada de borda (3”) 2,2 1 cotovelo de 90º raio curto (3”) 2,1 1 saída de canalização (3”) 2,2 Comprimento real (LR) 0,50 Comprimento virtual (LV) 7,0 Equação de Fair-Whippe-Hsiao Para tubo rugoso (tubos de aço-carbono, galvanizado ou não) 1,88 5 4,88 i QJ = 20,2 10 D ⋅ ⋅ J= perda de carga unitária, em metros coluna de água por metro (mca/m); 37 Instalações Prediais Elétrica e Hidráulica Q= vazão em L/s; Di= diâmetro interno do tubo, em mm. A título de simplificação iremos adotar De = Di. Substituindo os dados temos: 1,88 5 4,88 6,5J = 20,2 10 0,0482 mca/m 75 ⋅ ⋅ = Cálculo da perda de carga total. T∆h = J L = 0,0482 7,0= 0,34 mcav⋅ ⋅ Cálculo da profundidade acima do nível de extravasamento. 2 T 2 4 2 2 4 8h = h 8 0,0065h = 0,34 0,45 m ou 45 cm 0,075 9,81 a e Q D gpi pi ⋅∆ + ⋅ ⋅ ⋅ + = ⋅ ⋅
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