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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO ENGENHARIA CIVIL ISABELA SCHÖN JULIANA MARTINS CAMARGO LUMA NATÁLLIA MEIRA MEMORIAL DE CÁLCULO PROJETO DE INSTALAÇÃO PREDIAL DE ESGOTO E PLUVIAL Professora Dra. Mariane Kempka GUARAPUAVA 2018 SUMÁRIO OBJETIVO 2 NORMAS E ESPECIFICAÇÕES 2 CARACTERIZAÇÃO 2 PROJETO DE ESGOTO 2 Especificações 2 Ramal de Descarga 3 Ramal de Esgoto 5 Tubo de Queda 6 Coletor Predial e Subcoletor 7 Ventilação 9 Elementos Acessórios 10 Caixa de Inspeção 10 Caixa de Gordura 10 Caixa de Passagem 11 Caixa Sifonada 11 SISTEMA DE ÁGUAS PLUVIAIS 12 Intensidade Pluviométrica 12 Área de Contribuição 12 Área de Contribuição do Telhado 12 Área de Contribuição da Laje da Caixa D’água 13 Área de Contribuição das Faces Externas do Prédio 14 Vazão de Projeto 15 Calhas 15 Condutores Verticais 16 Condutores Horizontais 17 Caixas de areia 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 18 1 1. OBJETIVO O objetivo deste memorial é explicar passo a passo o projeto hidrossanitário mostrado em prancha, relatar os cálculos aplicados e normas utilizadas. 2. NORMAS E ESPECIFICAÇÕES Utilizaram-se as seguintes referências para o projeto: ● NBR 8160 (1999); ● NBR 7229 (1993); ● NBR 10844 (1989); 3. CARACTERIZAÇÃO O seguinte projeto apresenta as futuras instalações hidrossanitárias de um edifício residencial de médio padrão. O Edifício possui 7 andares, no térreo está contido o estacionamento e o salão de festas, os demais são compostos por 4 apartamentos em cada andar. O Edifício em um todo contém 2159,75 m2, sendo cada apartamento 50,25 m2 e o salão de festas 50,00 m2. Cada apartamento contém 2 quartos, 1 sala, 1 cozinha, 1 área de serviço e 1 banheiro social. A canalização de esgoto situa-se abaixo da laje, porém o sistema de água fria acima da mesma. 4. PROJETO DE ESGOTO 4.1. Especificações Considerando o consumo de 200 litros por pessoa e 4 pessoas por apartamento, o consumo predial diário é de 22400 litros. Cada apartamento possui 6 pontos de esgotamento, podendo ser observados conforme a tabela 2, totalizando em 168 pontos. Os materiais utilizados para a execução do projeto foram em PVC e alvenaria, sendo especificado em cada item. 2 4.2. Ramal de Descarga O cálculo do diâmetro do ramal de descarga é função apenas do número de UHC de cada aparelho,adota-se os valores mínimos que encontram-se na tabela 01. O material utilizado para os ramais de descarga será PVC e os diâmetros adotados estão indicados na tabela 02. Tabela 01 ⎼⎼ Unidades Hunter de Contribuição (UHC) dos Aparelhos Sanitários e Diâmetro Nominal do Ramal de Descarga Aparelho Número de unidades (Hunter) de contribuição Diâmetro nominal DN do ramal de descarga (mm) Banheira de Residência 3 40 Banheira de Uso Geral 4 40 Banheira hidroterápica - fluxo contínuo - uso geral 6 75 Banheira de emergência (hospital) 4 40 Banheira Infantil (hospital) 2 40 Bacia de assento (hidroterápica) 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 2 40 Chuveiro de residência 2 40 Chuveiro Coletivo 4 40 Chuveiro hidroterápico 4 75 Chuveiro hidroterápico tipo tubular 4 75 Ducha escocesa 6 75 Ducha perineal 2 40 Lavador de comadre 6 100 Lavatório de residência 1 40 Lavatório geral 2 40 Lavatório de quarto de enfermeira 1 40 Lavabo cirúrgico 3 40 Lava-Pernas (nidroterápico) 3 50 3 Aparelho Número de unidades (Hunter) de contribuição Diâmetro nominal DN do ramal de descarga Lava - Braços (hidroterápico) 3 50 Lava-Pés (hidroterápico) 2 50 Mictório - válvula de descarga 6 75 Mictório - caixa de descarga 5 50 Mictório - descarga automática 2 50 Mictório - de calha por metro 2 50 Mesa de autópsia 2 40 Pia de Residência 3 40 Pia de Serviço (despejo) 5 75 Pia de Lavatório 2 40 Pia de Lavagem de instrumentos (hospital) 2 40 Pia de cozinha industrial - preparação 3 40 Pia de cozinha industrial - lavagem de panelas 4 50 Tanque de Lavar Roupa 3 40 Máquinas de Lavar Pratos 4 75 Máquinas de Lavar Roupas até 30kg 10 75 Máquinas de Lavar Roupas de 30 até 60kg 12 100 Máquinas de Lavar Roupas acima de 60kg 14 150 Vaso sanitário 6 100 Observação: O diâmetro indicado, referente ao número de UHC, é considerado como mínimo. Fonte: (BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JR., Geraldo de Andrade, 2014) Segundo o item 4.2.3.2 da NBR 8160/1999, recomenda-se para ramais de descarga e esgoto declividades mínimas de 2% para tubulações com diâmetro nominal igual ou inferior a 75 mm e 1% para tubulações com diâmetro nominal igual ou superior a 100 mm. Na tabela 02, situa-se os aparelhos adotados em projeto, número de unidades Hunter de contribuição e diâmetro nominal (DN) do ramal de descarga conforme a tabela 01, para a declividade adotou-se conforme prescrições da NBR 8160/1999. 4 Tabela 02 ⎼⎼ Dimensionamento Ramais de Descarga Aparelho Sanitário UHC DN (mm) Declividade Banheiro Bacia Sanitária 6 100 1% Chuveiro 2 40 2% Lavatório 1 40 2% Cozinha Pia de Cozinha Residencial 3 50 2% Lavanderia Tanque de Lavar Roupas 3 40 2% Máquina de Lavar Roupas 3 50 2% Fonte: Autor 4.3. Ramal de Esgoto O dimensionamento é realizado a partir do número de UHC que contribuem para o ramal, conforme tabela 01. Adota-se um valor correspondente aos indicados pela norma NBR 8160/1999, que encontram-se na tabela 03. O material utilizado será PVC, os dados do projeto e os diâmetros adotados encontram-se na tabela 04. Tabela 03 ⎼⎼ Dimensionamento de Ramais de Esgoto Diâmetro Nominal do Tubo DN (mm) Número Máximo de unidades Hunter de contribuição 40 3 50 6 75 20 100 160 150 620 Observação: o DN mínimo do ramal de esgoto de caixa de passagem que recebe efluentes de lavatórios, banheiras, ralos, bidês e tanques é DN 50. Fonte: (BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JR., Geraldo de Andrade, 2014) 5 Tabela 04 ⎼⎼ Ramais de Esgoto UHC DN (mm) Declividade Banheiro 3 50 2% Lavanderia 6 75 2% Fonte: Autor 4.4. Tubo de Queda O dimensionamento é em função do somatório das UHC dos ramais de esgoto que se conectam ao tubo de queda por pavimento. O tubo de queda deve ter diâmetro uniforme. Segundo a NBR 8160/1999, o diâmetro nominal (DN) mínimo para o tubo de queda não pode ser inferior ao menor diâmetro a ele ligado. O material utilizado para execução do tubo de queda é PVC. A tabela 05 indica o dimensionamento dos tubos de queda e o diâmetro do tubo de cada cômodo encontra-se na tabela 06. Tabela 05 ⎼⎼ Dimensionamento de Tubos de Queda Diâmetro Nominal do tubo DN (mm) Número Máximo de unidades Hunter de contribuição Prédio de três pavimentos Prédio com mais de três pavimentos Em um pavimento Em todo o tubo 40 4 2 8 50 10 6 24 75 30 16 70 100 240 90 500 150 960 350 1900 200 2200 600 3600 250 3800 1000 5600 300 6000 1500 8400 Fonte: (BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JR., Geraldo de Andrade, 2014) 6 Para determinação dos tubos de queda, leva-se em consideração o somatóriode UHC de cada cômodo, multiplicado por 7 pavimentos e 2 apartamentos, para o banheiro, cozinha e lavanderia, conforme equações 01, 02 e 03, respectivamente. x 2 x 9 UHC 26 UHCUHCbanheiro = 7 = 1 Equação 01 x 2 x 3 UHC 2 UHCUHCcozinha = 7 = 4 Equação 02 x 2 x 6 UHC 4 UHCUHC lavanderia = 7 = 8 Equação 03 Tabela 06 ⎼⎼ Dimensionamento Tubo de Queda Cômodo UHC Total DN (mm) Banheiro 126 100 Cozinha 42 75 Lavanderia 84 100 Fonte: Autor 4.5. Coletor Predial e Subcoletor O dimensionamento baseia-se no somatório das UHC e nas declividades mínimas conforme a tabela 07. O diâmetro mínimo exigido é DN 100 mm. Para esse caso de dimensionamento de coletores e subcoletores, para prédios residenciais, considera-se apenas o aparelho de maior descarga de cada sanitário, para o cálculo do número de UHC. O material utilizado para realização dos coletores prediais e subcoletores é o PVC. 7 Tabela 07 ⎼⎼ Dimensionamento de Coletores Prediais e Subcoletores Diâmetro nominal do tubo DN Número máximo de unidades Hunter de contribuição (UHC) Declividades mínimas 0,50% 1% 2% 4% 100 - 180 216 250 150 - 700 840 1000 200 1400 1600 1920 2300 250 2500 2900 3500 4200 300 3900 4600 5600 6700 400 7000 8300 10000 12000 Fonte: (BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JR., Geraldo de Andrade, 2014) A tabela 08 mostra o número de unidades Hunter de contribuição para cada tubo de queda, enquanto a tabela 09 compreende os diâmetros adotados para os coletores prediais e subcoletores, todos dimensionados conforme tabela 07, considerou-se declividade mínima de 1% para todos os casos. Tabela 08 ⎼⎼ Número de UHC Contribuintes em cada Tubo de Queda Tubo de Queda Número de Unidades Hunter de Contribuição TQ 1 126 TQ 2 84 TQ 3 42 TQ 4 84 TQ 5 42 TQ 6 126 Fonte: Autor 8 Tabela 09 ⎼⎼ Diâmetro Nominal dos Coletores Prediais e Subcoletores Caixa de Inspeção Contribuições: Tubo de Queda e Subcoletores Número Total de Unidades Hunter de Contribuição Diâmetro Nominal - DN (mm) Declividade CI 1 TQ 1 126 100 1% CP 1 CI 1 126 100 1% CI 2 CP 1 + TQ 2 + TQ 3 252 150 1% CI 3 CI 2 + TQ 4 + TQ 5 378 150 1% CI 4 TQ 6 126 100 1% CI 5 CI 3 + CI 4 504 150 1% Fonte: Autor 4.6. Ventilação Segundo a NBR 8160/1999 (item 3.45), a ventilação pode ser obtida por ventilação primária, quando a distância entre o desconector e o tubo ventilador não exceder os valores prescritos na tabela 10. A ventilação primária é realizada por meio do prolongamento do tubo de queda, acima do ramal mais alto, até a cobertura do prédio, com sua extremidade aberta para atmosfera. Tabela 10 ⎼⎼ Distância Máxima de um Desconector ao Tubo Ventilador Diâmetro Nominal do Ramal do Esgoto - DN Distância máxima (m) 40 1,0 50 1,2 75 1,8 100 2,4 Fonte: (NBR 6180/1999 Tabela 1- Distância máxima de um desconector ao tubo ventilador) Tanto para o banheiro quanto para a lavanderia é respeitada a distância máxima prescrita na norma NBR 8160/1999 conforme tabela 10, portanto, a 9 ventilação é por meio do prolongamento do tubo de queda. Têm-se como diâmetros nominais do ramal de esgoto para o banheiro e lavanderia, respectivamente, 50 mm e 75 mm obtidos pela tabela 04. 4.7. Elementos Acessórios 4.7.1. Caixa de Inspeção Para garantir a acessibilidade, leva-se em consideração as recomendações da NBR 8160/1999 (item 4.2.6.2), que aconselha para prédios com mais de 2 pavimentos, que a caixa de inspeção não seja instalada a menos de 2,00 m de distância dos tubos de queda que contribuem para ela. A caixa de inspeção será retangular, de material PVC, com tampa removível, base quadrada com lados de 0,60 m, e profundidade inferior a 1,00 m, conforme prescrições da NBR 8160/1999 (item 5.1.5.3). 4.7.2. Caixa de Gordura A caixa de gordura deve ser instalada em local de fácil acesso, possibilitar a retenção e remoção da gordura acumulada. De acordo com a NBR 6180/1999 (item 4.2.4.4) as pias de cozinha devem lançar seus dejetos nos tubos de queda exclusivos, os quais descarregam em uma caixa de gordura coletiva. Segundo a NBR 6180/1999 (ítem 5.1.5.1.1), as caixas de gordura que coletam os dejetos de mais de 12 cozinhas, devem ser previstas caixas de gorduras especiais. Para o projeto, utilizou-se 2 caixas de gordura, cada uma responsável por 2 apartamentos de cada andar. O volume para retenção de gordura é obtido pela equação 4. N 0 2 apto pavimentos pessoas por apto) 0 32 litrosV = 2 + 2 = 2 * ( * 7 * 4 + 2 = 1 Equação 4 Onde N é o número de pessoas servidas pelas cozinhas. A caixa de gordura adotada suporta 160 litros, com diâmetro de 55 cm, altura de 67 cm e diâmetro nominal de saída de 100 mm com execução em alvenaria. 10 4.7.3. Caixa de Passagem Entre as caixa de inspeção CI1 e CI2, instalou-se uma caixa de passagem, devido a necessidade de mudança de direção dos tubos. O material da caixa de passagem é o PVC. 4.7.4. Caixa Sifonada O dimensionamento da caixa sifonada se dá conforme tabela 13, e os diâmetros adotados encontram-se na tabela 14. O material utilizado para caixa sifonada é o PVC. Tabela 13 ⎼⎼ Dimensionamento da Caixa Sifonada Número Máximo de Unidade Hunter de Contribuição Diâmetro nominal - DN (mm) até 6 UHC 100 até 10 UHC 125 até 15 UHC 150 Fonte: (BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JR., Geraldo de Andrade, 2014) Tabela 14 ⎼⎼ Diâmetro Nominal da Caixa Sifonada Aparelhos Unidades Hunter de Contribuição Total Diâmetro Nominal - DN (mm) Diâmetro Nominal de Entrada - DE (mm) Diâmetro Nominal de Saída - DS (mm) Banheiro Chuveiro e Lavatório 3 100 40 50 Lavanderia Tanque e Máquina de Lavar Roupas 6 100 50 75 Fonte: Autor 11 5. SISTEMA DE ÁGUAS PLUVIAIS 5.1. Intensidade Pluviométrica O tempo de recorrência, de acordo com a NBR 10844/1989 (item 5.1), para coberturas e/ou telhados é de 5 anos. A duração da precipitação é de 5 minutos. Encontra-se a intensidade pluviométrica a partir da equação 5. 039, 8. 039, 8 . 57, 0 mm/himáx = 1 6 Tr 0,171 (t+10)0,799 = 1 6 5 0,171 (5+10)0,799 = 1 3 Equação 5 5.2. Área de Contribuição A área que contribuirá para o dimensionamento das calhas, será a soma das áreas do telhado, laje da caixa d’água e paredes do ático. O prédio possuirá 2 condutores verticais, portanto, o dimensionamento será realizado para 1 condutor vertical, uma vez que os 2 possuem mesmas dimensões. As tabelas 15, 16 e 17 compreendem as dimensões e as áreas de contribuição. Utilizou-se a figura 2 da NBR 10844/1989 para o cálculo da área de contribuição do edifício, que contém as equações que aplicam-se em cada caso. 5.2.1. Área de Contribuição do Telhado Para a área de contribuição do telhado, dividiu-se o telhado em dois retângulos para facilidade de cálculo. Utilizou-se a equação do item b da figura 2 da NBR 10844/1989. A tabela 15 compreende as dimensões do telhado e sua área de contribuição. 12 Tabela 15 ⎼⎼ Área de Contribuiçãodo Telhado a (m) b (m) h (m) Área de Contribuição (m²) Retângulo 1 3,57 3,25 1,50 14,04 Retângulo 2 5,27 6,70 1,50 40,33 Área total de Contribuição (m²) 54,37 Fonte: Autor 5.2.2. Área de Contribuição da Laje da Caixa D’água Para o cálculo da área de contribuição da laje da caixa d’água, utilizou-se a equação do item a da figura 2 conforme a NBR 10844/1989. A tabela 16 apresenta as dimensões e a área de contribuição da caixa d’água. Tabela 16 ⎼⎼ Área de Contribuição da Caixa d’Água a (m) b (m) Área de Contribuição (m²) 3,80 8,65 32,87 Fonte: Autor 5.2.3. Área de Contribuição das Paredes do Ático As paredes externas do ático contribuirão para o dimensionamento das calhas, sua área de contribuição é obtida pela soma das áreas das paredes, conforme tabela 17. 13 Tabela 17 ⎼⎼ Área de Contribuição das Paredes do Ático a (m) b (m) Área de Contribuição (m²) L1 e L3 4,95 3,6 8,91 L2 e L4 4,95 8,65 42,82 Área de Contribuição Total (m²) 103,46 Fonte: Autor 5.2.4. Área de Contribuição das Faces Externas do Prédio As águas incidentes das paredes externas do prédio escoarão para as calçadas, onde parte será recolhida pelas grelhas e parte, devido a inclinação da calçada, fará com que as águas escorram até o gramado. As áreas externas são subdivididas em 4 áreas, sendo elas frontal, lateral 1, lateral 2 e a traseira. Visto que a fachada e a parte de trás do prédio possuem as áreas iguais, serão desta forma referenciadas juntamente na tabela 18. Tabela 18 ⎼⎼ Área de Contribuição Fachada e Traseira L1 (m) 4,57 L2 (m) 4,57 L3 (m) 2,41 L4 (m) 2,60 L5 (m) 2,60 h (m) 23,80 Área de Contribuição (m²) 398,65 Fonte: Autor Tabela 19 ⎼⎼ Área de Contribuição Lateral 1 L (m) H (m) Área de Contribuição (m2) 24,20 23,80 575,96 Fonte: Autor 14 Tabela 20 ⎼⎼ Área de Contribuição Lateral 2 L1 (m) 10,35 L2 (m) 2,90 L3 (m) 3,50 L4 (m) 2,90 L5 (m) 10,35 h (m) 23,80 Área de Contribuição (m²) 714 Fonte: Autor 5.3. Vazão de Projeto A vazão do projeto é calculada pela Equação 06. Q = 60 I .A Equação 06 Onde: ● Q é a vazão de projeto em L/min; ● I é a intensidade pluviométrica, em mm/h e ● A é a área de contribuição, em m2. Considera-se como área de contribuição das calhas, apenas as áreas do telhado, laje da caixa d’água e paredes do ático. Desta forma, a vazão de projeto encontra-se na equação 07. 99, 5 L/minQ = 60 157,30 . 190,70 = 4 9 Equação 07 Para as grelhas, a área de contribuição equivale às áreas das faces externas do prédio, a tabela 21 compreende a vazão de projeto de cada face do prédio. Tabela 21 ⎼⎼ Área de Contribuição Lateral 2 Área de contribuição (m²) Vazão de Projeto (L/min) Contribuição Fachada e Traseira 398,65 1045,12 Contribuição Lateral 1 15 575,96 1509,97 Contribuição Lateral 2 714 1871,86 Fonte: Autor 5.4. Calhas Para o seguinte projeto adotam-se calhas semicirculares de aço galvanizado (metal não ferroso) que obedecem às recomendações da NBR 10844/1989 dispostas nas tabelas 22 e tabela 23. Tabela 22 ⎼⎼ Coeficiente de Rugosidade Material n Plástico, fibrocimento, aço, metais não-ferrosos 0,011 ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012 cerâmica, concreto não alisado 0,013 alvenaria de tijolos não-revestida 0,015 Fonte: NBR10844/1989 Tabela 23 ⎼⎼ Capacidades de calhas semicirculares com coeficientes de rugosidade n = 0,011 (Vazão em L/min) Diâmetro interno (mm) Declividades 0,5% 1% 2% 100 130 183 256 125 236 333 466 150 384 541 757 200 829 1167 1634 Fonte: NBR 10844/1989 Portanto, para a vazão de projeto determinada, 499,95 L/min, será adotada uma calha semi circular com diâmetro interno igual a 150 mm e declividade de 1%. 16 O dimensionamento das grelhas que recebem as águas que escorrem pelas paredes externas do prédio, é obtido de modo análogo ao dimensionamento das calhas. Considerando que parte da água seja escorrida até o gramado, serão adotadas grelhas semi circulares com diâmetro interno de 200 mm e declividade de 2%. 5.5. Condutores Verticais Com base a NBR 10844/1989 (ítem 5.6.1), os condutores verticais devem ser projetados, sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver necessidade de desvio, devem ser usadas curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º e devem ser previstas peças de inspeção. Para determinação dos diâmetro dos condutores verticais será o utilizado o ábaco indicado na Figura 1. Figura 1 - Ábacos para a determinação de diâmetros de condutores verticais Fonte: NBR 10844/1989 A partir do ábaco da figura 1, adota-se 80 mm como diâmetro dos condutores verticais. 17 5.6. Condutores Horizontais Outra vez o dimensionamento dos condutos, agora horizontais, dar-se-á pela vazão de projeto, 499,95 L/min. A descrição de como este dimensionamento será efetuado consta na Tabela 24. Tabela 24 - Capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min.) Diâmetro Interno (n=0,011) (n=0,012) (n=0,013) 0,5% 1% 2% 4% 0,5% 1% 2% 4% 0,5% 1% 2% 4% 50 32 45 64 90 29 41 59 83 27 38 54 76 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 226 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 243 343 486 125 370 521 735 1040 339 478 674 956 313 441 622 882 150 602 847 1190 1690 552 777 1100 1550 509 717 1010 1430 200 1300 1820 2570 3650 1190 1670 2360 3350 1100 1540 2180 3040 250 2350 3310 4660 6620 2150 3030 4280 6070 1990 2800 3950 5600 300 3820 5380 7590 10800 3500 4930 6960 9870 3230 4550 6420 9110 Fonte: NBR 10844/1989 Assim como os condutores verticais, os horizontais também serão compostos pelo material PVC (n = 0,011). No primeiro trecho no qual será considerado apenas a contribuição de uma área calculada, 499,95 L/min, o conduto terá diâmetro interno de 125 mm e declividade de 2%. Já no segundo trecho onde duas áreas irão contribuir, 285,10 L/min, será utilizado diâmetro interno de 100 mm e declividade de 1%. 5.7. Caixas de areia As caixas de areia são utilizadas nos condutos horizontais e tem como finalidade reter sedimentos e resíduos. Estão previstas caixas de areia em locais onde há conexões com outra tubulação e mudança de declividade seguindo sugestões da NBR 10844/1989. 18 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOTELHO, Manoel Henrique Campos; RIBEIRO JUNIOR, Geraldo de Andrade. Instalações Hidráulicas Prediais: Utilizando tubos plásticos. 4. ed. São Paulo: Blucher, 2014. CREDER, Hélio. Instalações Hidráulicas e Sanitárias. 6. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2015. 19
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