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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO ENGENHARIA CIVIL ISABELA SCHÖN JULIANA MARTINS CAMARGO LUMA NATÁLLIA MEIRA MEMORIAL DESCRITIVO PROJETO HIDROSSANITÁRIO PREDIAL Professora Dra. Mariane Kempka GUARAPUAVA 2018 SUMÁRIO 1 OBJETIVO 2 2 NORMAS E DETERMINAÇÕES 2 3 DADOS DA EDIFICAÇÃO 2 3.1 Caracterização da Edificação 2 3.2 Consumo Predial 2 3.3 Pontos de Abastecimentos 4 4 DIMENSIONAMENTOS 4 4.1 Dimensionamento dos Reservatórios 4 4.2 Dimensionamento do Sistema Elevatório 5 4.2.1 Estimativa Das Vazões 5 4.2.3 Cálculo do Diâmetro do Recalque e Sucção 6 4.4 Dimensionamento do Barrilete 7 4.4.1 Cálculo do Diâmetro de Cada Trecho 7 4.4.2 Perda De Carga 8 4.4.3 Verificação Da Pressão 10 4.5 Dimensionamento ramal predial e alimentador predial 14 4.6 Dimensionamento hidrômetro 15 4.7 Dimensionamento tubulação de limpeza 15 4.8 Posicionamento dos pontos de utilização 15 4.9 Sub-ramais e ramais 15 5 DIMENSIONAMENTO DA BOMBA 16 1 1 OBJETIVO O objetivo deste memorial é explicar passo a passo do projeto hidrossanitário mostrado em prancha, explicar os cálculos aplicados e normas utilizadas. 2 NORMAS E DETERMINAÇÕES Utilizaram-se as seguintes referências para o projeto: ● NBR 5626; ● SABESP; ● SANEPAR; 3 DADOS DA EDIFICAÇÃO 3.1 Caracterização da Edificação O seguinte projeto apresenta as instalações hidrossanitárias de um edifício residencial de médio padrão. O Edifício possui sete andares, no térreo está contido o estacionamento e o salão de festas, os demais compostos por quatro apartamentos em cada andar. O Edifício em um todo contém 2159,75 m2, sendo cada apartamento 50,25 m2 e o salão de festas 50 m2. Cada apartamento contém dois quartos, sala, cozinha, área de serviço e um banheiro. 3.2 Consumo Predial A NBR 5626 prevê que o volume da água reservado deve garantir, no mínimo, o consumo de água predial necessário para 24 horas, sem considerar, o volume de água para combate à incêndio. Para fins de cálculos iremos considerar dois habitantes por quarto, 4 pessoas por apartamento, totalizando 112 pessoas no edifício. Seguindo recomendações da SABESP, empresa responsável pelo abastecimento de água do estado de São Paulo, conforme a Tabela 1, adotaremos o consumo de 200 L/hab.dia. Sendo assim o consumo diário predial analisando apenas os apartamentos, será 22400 L/dia. 2 TABELA 01:Taxa de Ocupação Fonte: TOMAZ, Plínio. Previsão de consumo de água. Sabendo que o edifício possui salão de festas, onde o mesmo possui área de 50 m2, como já citado anteriormente, considerou-se duas pessoas ocupando cada metro quadrado, tendo um suporte desta forma de conter 100 pessoas e cada uma consumindo 200 L/dia também. Desta forma, o consumo diário predial será o consumo dos apartamentos mais o do salão de festas, totalizando em 42400 L/dia. 3 Além do consumo diário o reservatório deverá suportar o volume de água para prevenção de incêndio, essa reserva deve ser de pelo menos um terço do consumo diário, nesse caso 14133 L. 3.3 Pontos de Abastecimentos Os pontos de abastecimentos localizam-se nos banheiros, cozinhas e área de serviço de cada apartamento, desta forma, são seis pontos de abastecimentos de água fria, sendo três no banheiro (pia, chuveiro e bacia sanitária), um na cozinha (pia) e dois na área de serviço (tanque de lavar roupa e máquina de lavar roupa). Lembrando que possui quatro apartamentos por andar num total de sete pavimentos, têm-se então, 168 pontos de abastecimento ao todo. 4 DIMENSIONAMENTOS 4.1 Dimensionamento dos Reservatórios O Edifício constitui de dois reservatórios, um superior e outro inferior. Dimensionado o reservatório superior, contém ⅖ e o inferior ⅗ da quantidade total utilizada diariamente, como indicado, porém, também foi adicionado ao reservatório inferior, a quantidade de água reserva para emergência. Temos assim, a quantidade que cada um deve suportar indicada na tabela 2. TABELA 2: CAPACIDADE DE CADA RESERVATÓRIO Reservatório Capacidade (Litros) Superior 16960 Inferior 39573 Fonte: Autor 4 4.2 Dimensionamento do Sistema Elevatório 4.2.1 Estimativa Das Vazões Para o cálculo da vazão necessária para a tubulação utilizada por apartamento é preciso ter uma estimativa dos aparelhos utilizados, sendo assim, foi tabelado os aparelhos instalados em cada apartamento e conforme norma, suas vazões e pesos. TABELA 3: Aparelhos e respectivos pesos conforme norma Peças de utilização no apartamento Vazão (L/s) Peso Bacia Sanitária com caixa de descarga 0,15 0,3 Chuveiro 0,1 0,1 Lavatório 0,15 0,3 Máquina de Lavar Roupa 0,3 1 Pia de Cozinha 0,25 0,7 Tanque de Lavar Roupa 0,25 0,7 ∑P 3,1 Fonte: NBR 5626 A equação utilizada para encontrar a vazão estimada é: Equação 1 0, Q = 3 × √Σp Onde: é a vazão estimada (L/s)Q é a somatória dos pesos relativos de todas as peças utilizadas nopΣ apartamento. Desta forma: 0, Q = 3 × √3, 1 Q 0, 3 L/s = 5 5 4.2.3 Cálculo do Diâmetro do Recalque e Sucção Segundo a ABNT (NBR 5626) recomenda-se para o funcionamento intermitente ou não contínuo: Equação 21, DR = 3 × √ Qh.3600 × √4 h24 Onde: DR é o diâmetro do recalque; Q consumo total utilizada no prédio em m3; e h a quantidade de horas que a bomba funcionará durante um dia (24 horas) Segundo a norma, o horário máximo de uso da bomba é de 6,66 horas, foi adotado 4,5 horas, desta forma, o valor do diâmetro encontrado situa-se na tabela 4, assim como a hora adotada (h) e o consumo diário do prédio em metros cúbicos. TABELA 4: Cálculo do Diâmetro de Recalque Cálculo do Diâmetro do Recalque horas 4,5 QR 42,4 D R 54,0 DR Comercial adotado 50 DS Comercial adotado 60 Fonte: Autor O diâmetro comercial de recalque (D R) e de sucção (DS) a ser adotado, recomenda-se optar por um valor inferior e superior, respectivamente, desta forma, os valores escolhidos foram de 50mm e 60mm como indicado na tabela 4. 6 4.4 Dimensionamento do Barrilete 4.4.1 Cálculo do Diâmetro de Cada Trecho Para saber qual diâmetro comercial utilizar em cada trecho, utiliza-se a equação da vazão, onde: Equação 3 V . A Q = Onde: Q é a vazão dada em m³/s; V é a velocidade do escoamento; A é a área da seção do tubo. Pela equação da área circular, temos Equação 4 A = 4 πD2 Tendo assim Equação 5 D = √ 4.Qπ.V Desta forma, estima-se um valor de velocidade desejada, que nesta situaçãofoi considerada como 1 m/s e para a vazão, utiliza-se a Equação 1. Para o cálculo, portanto, da vazão, é preciso saber os pesos unitários e acumulados de cada trecho. Na tabela 5 situa-se o trecho, peso unitário, acumulado e a vazão: TABELA 5: Peso e Vazão de cada trecho Coluna Trecho Pesos Vazão (L/s) Unit Acum. Barrilete A-B 3,1 86,8 2,79 B-C 3,1 43,4 1,98 B-D 3,1 43,4 1,98 COLUNA C - 1º PAV. 3,1 6,2 0,75 C - 2º PAV. 3,1 12,4 1,06 C - 3º PAV. 3,1 18,6 1,29 C - 4º PAV. 3,1 24,8 1,49 7 C - 5º PAV. 3,1 31 1,67 C - 6º PAV. 3,1 37,2 1,83 C - 7º PAV. 3,1 43,4 1,98 Fonte: Autor Calculado a vazão, foi possível calcular o diâmetro, selecionou-se um diâmetro comercial e a partir deste novo, calculou-se a velocidade do escoamento de cada trecho, indicado na tabela 6. TABELA 6: Diâmetro comercial e velocidade do escoamento Coluna Trecho Diâmetro (mm) Velocidade (m/s) Calculado Comercial Barrilete A-B 0,060 50 1,423 B-C 0,050 50 1,007 B-D 0,050 50 1,007 COLUNA C - 1º PAV. 0,031 32 0,929 C - 2º PAV. 0,037 32 1,314 C - 3º PAV. 0,041 32 1,609 C - 4º PAV. 0,044 40 1,189 C - 5º PAV. 0,046 40 1,329 C - 6º PAV. 0,048 40 1,456 C - 7º PAV. 0,050 40 1,573 Fonte: Autor 4.4.2 Perda De Carga As perdas de cargas são divididas em distribuídas, lineares ou singulares. Para o cálculo, a NBR5626/1998 recomenda a equação universal. onde a rugosidade é obtida pelos fabricantes dos tubos. 8 Equação 6 J = f .V 2 2g.D Onde: J é a perda de carga unitária (m/m); f é o fator de atrito calculado conforme a equação 4 de Colebrook - White; V é a velocidade do escoamento (m/s); D é o diâmetro do tubo (m). Equação log f = 4 1[ ( e3,71.D + V .√f2,51υ)] −2 7 Onde: f é o fator de atrito; e é a rugosidade dos tubos (m); D é o diâmetro do tubo (m); 𝞄 é a viscosidade da água em uma dada temperatura; V a velocidade do escoamento (m/s). A rugosidade (e) do material PVC é e a viscosidade da água (𝞄) é , m0 6 × 10−7 10 -6, os valores encontrados do fator de atrito para cada trecho e consequentemente da perda de carga unitária (J) situa-se na tabela 7. TABELA 7: Fator de Atrito e Perda de carga unitária de cada trecho Coluna Trecho F J (Kpa/m) Barrilete A-B 0,01934 0,03996 B-C 0,02086 0,02156 B-D 0,02086 0,02156 COLUNA C - 1º PAV. 0,02354 0,03236 C - 2º PAV. 0,02173 0,05974 C - 3º PAV. 0,02076 0,08563 C - 4º PAV. 0,02113 0,03808 9 C - 5º PAV. 0,02061 0,04643 C - 6º PAV. 0,02020 0,05460 C - 7º PAV. 0,01987 0,06264 Fonte: Autor 4.4.3 Verificação Da Pressão Calculados os diâmetros, desde o sub-ramal até o barrilete, resta verificar a pressão existente na instalação, tendo que estar dentro das condições preconizadas pela NBR 5626/98. Na tabela 8, situa-se a diferença de cotas de cada trecho, sendo que esta diferença é a distância da base do reservatório até a laje em cima do duto. TABELA 8: Diferença de cotas de cada trecho Coluna Trecho Dif. De Cotas (m) Sobe (-) Desce (+) Barrilete A-B 2,75 B-C 3,33 B-D 0 COLUNA C - 1º PAV. 2,75 C - 2º PAV. 2,75 C - 3º PAV. 2,75 C - 4º PAV. 2,75 C - 5º PAV. 2,75 C - 6º PAV. 2,75 C - 7º PAV. 3,3 Fonte: Autor Para o cálculo da pressão disponível e disponível residual é preciso, primeiramente, calcular a perda de carga, conforme a equação 8: Equação 8J hp = × L Onde: 10 J é a perda de carga unitária situada na tabela 7 e L é o comprimento das tubulações. Para encontrar o comprimento real de cada trecho, foi medido pelo AutoCad, já o equivalente, foi tabelado as peças utilizadas e o comprimento de cada, conforme norma. TABELA 9: Comprimentos Equivalentes - Trecho 1 COMPRIMENTOS EQUIVALENTES - TRECHO 1 DN DESCRIÇÃO CE QTDE 50 JOELHO 90° 3,4 3 10,2 50 REGISTRO GAVETA ABERTO 0,8 1 0,8 50 ENTRADA NORMAL 1,5 1 1,5 TOTAL 12,5 Fonte: Autor TABELA 10: Comprimentos Equivalentes - Trecho 2 COMPRIMENTOS EQUIVALENTES - TRECHO 2 DN DESCRIÇÃO CE QTDE 50 TÊ DE SAÍDA BILATERAL 7,6 1 7,6 50 JOELHO 90° 3,4 1 3,4 TOTAL 11 Fonte: Autor TABELA 11: Comprimentos Equivalentes - C-7º PAV COMPRIMENTOS EQUIVALENTES - C-7ºPAV DN DESCRIÇÃO CE QTDE 40 REGISTRO GAVETA ABERTO 0,7 1 0,7 40 TÊ DE SAÍDA LATERAL 7,3 1 7,3 40 TÊ DE SAÍDA BILATERAL 7,3 1 7,3 40 JOELHO 90° 3,2 2 6,4 TOTAL 21,7 Fonte: Autor TABELA 12: Comprimentos Equivalentes - Trecho C - 6º PAV / 5º e 4º PAV 11 COMPRIMENTOS EQUIVALENTES - C-6ºPAV / 5ª E 4º PAV DN DESCRIÇÃO CE QTDE 40 TÊ DE SAÍDA LATERAL 7,3 1 7,3 40 TÊ DE SAÍDA BILATERAL 7,3 1 7,3 40 JOELHO 90° 3,2 2 6,4 TOTAL 21 Fonte: Autor TABELA 13: Comprimentos Equivalentes - Trecho C - 3º PAV / 2º e 1º PAV COMPRIMENTOS EQUIVALENTES - C-3ºPAV / 2º E 1º PAV DN DESCRIÇÃO CE QTDE 32 TÊ DE SAÍDA LATERAL 4,6 1 4,6 32 TÊ DE SAÍDA BILATERAL 4,5 1 4,5 32 JOELHO 90° 2 2 4 TOTAL 13,1 Fonte: Autor Na Tabela 14 está o comprimento real, equivalente e total de cada trecho. TABELA 14: Comprimento de cada trecho Coluna Trecho Comprimentos Real l1 (m) Equiv. Conex. L2 (m) Total L= l1 + l2 (m) Barrilete A-B 4,93 12,5 17,43 B-C 0,2 11 11,2 B-D 0,2 11 11,2 COLUNA C - 1º PAV. 19,25 13,1 32,35 C - 2º PAV. 16,5 13,1 29,6 C - 3º PAV. 13,75 13,1 26,85 C - 4º PAV. 11 21 32 C - 5º PAV. 8,25 21 29,25 C - 6º PAV. 5,5 21 26,5 12 C - 7º PAV. 2,75 21,7 24,45 Fonte: Autor Obtido o comprimento, na tabela 15 situa a perda de carga (hp de cada trecho). TABELA 15: Perda de carga de cada trecho Coluna Trecho Perda de Carga Tubos (kPa) Conex (kPa) Total (kPa) Barrilete A-B 0,16263 0,41235 0,57497 B-C 0,00356 0,19591 0,19947 B-D 0,00356 0,19591 0,19947 COLUNA C - 1º PAV. 0,50784 0,34559 0,85343 C - 2º PAV. 0,80372 0,63810 1,44182 C - 3º PAV. 0,96013 0,91474 1,87487 C - 4º PAV. 0,34381 0,65636 1,00016 C - 5º PAV. 0,31436 0,80018 1,11454 C - 6º PAV. 0,24646 0,94103 1,18750 C - 7º PAV. 0,14136 1,11545 1,25681 Fonte: Autor Para calcular a pressão disponível residual, é feito a pressão disponível menos a perda de carga total do trecho, como indicado na equação 9. Equação 9ressão Disponível Residual (Kpa) Pressão Disp. h P = − pTOTAL Sabendo que a pressão disponível residual passa a ser a disponível no trecho seguinte, na tabela 16 mostra a pressão disponível e residual de cada trecho. TABELA 16: Pressão disponível e residual de cada trecho Coluna Trecho Pressão Disp. (Kpa) Pressão disponível Residual (kPa) Barrilete A-B 46,5 45,9 B-C 45,9 45,7 B-D 45,7 45,5 13 COLUNA C - 1º PAV. 235,7 234,8 C - 2º PAV. 209,6 208,2 C - 3º PAV. 184,0 182,1 C - 4º PAV. 157,5 156,5 C - 5º PAV. 131,1 130,0 C - 6º PAV. 104,8 103,6 C - 7º PAV. 78,5 77,3 Fonte: Autor 4.5 Dimensionamento ramal predial e alimentador predial Considerando um abastecimento contínuo da rede, e a vazão suficiente para o consumo diário, temos como vazão mínima ( )Qmín Qmín = Cd 86400 Equação 10 A partir da vazão mínima encontrada, é possível determinaro diâmetro do ramal predial ( ), através da seguinte equação: D mín D mín = √ π V*4 Q * mín Equação 11 Onde: V é a velocidade do escoamento (m/s) Deve-se adotar a velocidade entre 0,6m/s < V < 1,0 m/s. Considerou-se a situação mais desfavorável, onde a velocidade é de 0,6 m/s. Os resultados, estão contidos na tabela 8: TABELA 17: Cálculo do ramal predial Ramal predial Consumo diário (L) 42400 Qmin (L/s) 0,1636 Qmin (m³/s) 0,0001636 Velocidade adot (m/s) 0,6 Dmin (mm) 0,01863 Dadotado (mm) 25 14 Fonte: Autor Para o alimentador predial, adota-se o valor encontrado para o ramal predial, portanto, um diâmetro de 25mm. 4.6 Dimensionamento hidrômetro Segundo a Sanepar (Tabela para pré-dimensionamento de hidrômetros 2017), para um consumo de 1272m³/mês, a vazão nominal (Qn) é de 15 m³/h, o diâmetro será de 2” pol (aproximadamente 50,8mm), classe C, multijato. 4.7 Dimensionamento tubulação de limpeza É necessário que o lodo acumulado no fundo do reservatório se esvazie com facilidade, para isso, adota-se um diâmetro mínimo ( ) de 32mm, que satisfaz as Dlimp necessidades de limpeza. 4.8 Posicionamento dos pontos de utilização TABELA 18: Posicionamento dos pontos de utilização Fonte: NBR 5626 4.9 Sub-ramais e ramais Os ramais e sub-ramais são verificados de modo análogo às colunas. 15 Os ramais dos apartamentos, como por exemplo no apartamento 1, compreendem o ramal denominado APTO 1, em que corresponde à tubulação que liga a coluna de distribuição, até a divisão dos outros dois ramais do apartamento: TRECHO 1, que supre os sub-ramais da cozinha e área de serviço, e o TRECHO 2, que corresponde ao ramal que supre os sub-ramais do banheiro. Cada sub-ramal serve para uma peça de utilização, e possui seu diâmetro mínimo para que seu funcionamento não seja prejudicado. A partir da NBR-5626, é possível encontrar os valores mínimos para diâmetro dos sub-ramais. Adotaremos os diâmetros conforme a tabela 19. TABELA 19: Diâmetro nominal dos sub-ramais Peças de utilização no apartamento DN (diâmetro nominal) (mm) Bacia Sanitária com caixa de descarga 15 Chuveiro 15 Lavatório 15 Máquina de Lavar Roupa 20 Pia de Cozinha 20 Tanque de Lavar Roupa 20 Fonte: Autor Para o dimensionamento dos sub-ramais, é levado em consideração a pressão que chega no ponto onde o ramal dá origem aos respectivos sub-ramais. As tabelas de ramais e sub-ramais encontram-se em anexo. 5 DIMENSIONAMENTO DA BOMBA As bombas hidráulicas são máquinas destinadas à elevação da água. O dimensionamento da bomba foi feita pelo método de comprimentos equivalentes, sendo assim, nas tabelas 20, 21, 22, 23 e 24, encontram-se os dados necessários e calculados para enfim, poder escolher a bomba utilizada no prédio. Como indicado inicialmente na tabela 4, a bomba do prédio funcionará por 4,5 horas e já indicado também o diâmetro de sucção e de recalque. 16 A tabela 20, indica a vazão em metros cúbicos por segundo, a perda de carga para sucção e recalque. TABELA 20: Perda de carga e Vazão Vazão m³/s 0,00221 J para Sucção 0,01214 J para Recalque 0,0295 Fonte: Autor TABELA 21: Altura estática e comprimento desenvolvido da sucção Altura estática do recalque (m) 25,13 Altura estática de sucção (m) 2 Fonte: Autor TABELA 22: Peças utilizadas para sucção, recalque e seus comprimentos Peças da sucção Leq (m) Peças do recalque Leq (m) 1 válvula de pé 17 1 registro gaveta 0,4 1 cotovelo 90º longo 1,3 1 tê passagem direta 1,1 1 tê saída bilateral 4,3 3 cotovelos 90º longos 3,3 1 curva longa 90º 0,8 1 válvula de retenção vertical 6,4 altura sucção 2 altura recalque 25,13 Total 25,4 Total 36,33 Fonte: Autor Obtendo os dados citados na tabela 22, calcula-se então a altura devido à perda de sucção e recalque multiplicando a perda de carga singular pelo comprimento equivalente total encontrado em cada situação. Os valores encontram-se na tabela 23. TABELA 23: Altura devido à perda de sucção, recalque e manométrica Altura devido à perda de sucção Hp 0,3082 Altura manométrica de sucção 2,3082 17 Altura devido à perda de recalque Hp 1,0713 Fonte: Autor Para calcular a potência da bomba, utilizou-se a equação 12 e então, selecionado o valor comercial, ambas indicadas na tabela 24. PCV = 75×η γ×Q × HmR Equação 12 Onde: é o peso específico do fluido;γ QR a vazão do recalque em metros cúbicos por segundo; Hm a altura manométrica total e a eficiência globalη TABELA 24: Altura manométrica e Potência calculada Altura manométrica de recalque 26,20 Altura manométrica total 28,51 Potência da bomba calculada(CV) 1,37 Potência da bomba (CV) 1,5 Fonte: Autor Com tudo calculado, a bomba utilizada precisa cumprir as exigências dadas na tabela 25. TABELA 25: Dados necessários para encontrar a bomba Potência da bomba (CV) 1,5 Qr (m³/h) 7,95 Altura manométrica total 28,51 Fonte: Autor Analisando o catálogo da Motobombas Schneider, a bomba que corresponde aos requisitos foi a Motobomba Submersível Multiestágios 5" VL - Rotor fechado modelo VL-5415. 18 TABELA 26: Modelo e características hidráulicas da Motobomba Schneider 19 Fonte: Tabela para seleção de bombas e motobombas Schneider 2017 Figura 01: Motobomba Schneider Série VN 20 Fonte: Tabela para seleção de bombas e motobombas Schneider 2017 21 22 23 24 25 26 27
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