aula 22-09

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Instalações Hidráulicas de 
Água Fria
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Reflexão
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Reservatórios
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Reservação
Dimensionamento dos Reservatórios Superior e Inferior
 
Restrições:
	arquitetônica;
	estrutural da edificação.
O arquiteto ou engenheiro reservará área específica para locação do reservatório. 
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Reservatórios
RESERVATÓRIOS
CASA DE MAQUINAS
BARRILETE
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Reservatórios
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Reservatórios
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Dimensionamento Reservatório moldado in loco
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Dimensionamento Reservatório moldado in loco – Exemplo
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Dimensionamento Reservatório moldado in loco – Exemplo
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Dimensionamento Reservatório moldado in loco – Exemplo
H = 1,2m
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Dimensionamento Reservatório moldado in loco – Exemplo
H = 1,2m
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Partes Constituintes
Rede Pública
Ramal Predial
Hidrômetro
Conjunto Moto-Bomba
Tubo de Recalque
Barrilete
Dreno
Extravasor
ou ladrão
Chave
Bóia
Reservatório Inferior
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Sistema Elevatório/Detalhes
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Detalhe Reservatório 
Planta do reservatório inferior.
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Detalhe Reservatório
Corte do reservatório inferior.
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Detalhe Reservatório
Planta do reservatório superior.
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Detalhe Reservatório
Corte do reservatório superior.
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Capacidade de Reservação
Para cada compartimento, devem ser previstas as seguintes tubulações:
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Barrilete
Tubulação que interliga as duas seções do reservatório superior e alimentam as colunas de distribuição. 
Unificado: 
as ramificações para cada coluna partem diretamente da tubulação que liga as duas seções do reservatório ;
cada ramificação para uma determinada coluna correspondente tem o seu registro próprio.
VANTAGEM: isolamento,controle e a manobra de abastecimento, das diversas colunas são feitos num único local da cobertura.
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Barrilete
Ramificado: 
da tubulação que interliga as duas seções, saem ramais , que dão origem a derivações secundárias para as colunas de alimentação. 
VANTAGEM: Utiliza-se este tipo de barrilete por razões de economia de encanamento.
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Barrilete
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Coluna de Distribuição
Derivam do barrilete e após um certo trecho na cobertura, descem verticalmente para alimentar os diversos pavimentos
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Coluna de Distribuição
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Medição individualizada 
 
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Medição individualizada - Vantagens 
ECONOMIA DE ÁGUA
JUSTIÇA SOCIAL
ECONOMIA DE ENERGIA 
REDUÇÃO INADIMPLÊNCIA
IDENTIFICAÇÃO DE VAZAMENTOS
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Tipos
 
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Medição individualizada 
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Coluna de Distribuição
O dimensionamento é realizado em função:
 das vazões nos trechos ;
dos limites de velocidade (2,5m/s ou 14D), ou considerando uma faixa de velocidade mediana entre 0,6 ~ 1,6 m/s
é acompanhado de uma planilha de cálculo.
Uma mesma coluna pode ter 2 ou mais trechos com diâmetros diferentes, porque a vazão de distribuição diminui à medida que se atinge os pavimentos.
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Ramais e Sub-Ramais
RAMAL: são tubulações derivadas da coluna de alimentação e que servem a conjuntos de aparelhos. 
SUB-RAMAL: são tubulações que ligam os ramais às peças de utilização ou aparelhos sanitários.
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Ramais e Sub-Ramais - Dimensionamento
De início devemos saber as alturas dos pontos de utilização das peças sanitárias;
 A seguir traça-se a perspectiva isométrica do compartimento a ser calculado;
Adota-se o diâmetro mínimo para os sub-ramais conforme a tabela de diâmetros mínimos para sub-ramais
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Ramais e Sub-Ramais - Dimensionamento
 a)Máximo consumo possível:
 	determine para cada trecho do ramal a P ;
 	calcular a vazão nos trechos do ramal: Q=0,3x P;
 	adoto os diâmetros do ramal utilizando o ábaco.
	 	
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Ramais e Sub-Ramais - Dimensionamento
Verificar as pressões nas peças sanitárias utilizando os diâmetros dos ramais e sub – ramais, respeitando a pressão mínima de cada peça sanitária.
Não sendo obtida as pressões mínimas, modifico os diâmetros dos ramais e/ou sub – ramais para atender a pressão mínima de cada peça sanitária.
( geralmente verifica-se para o caso mais crítico)
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Pontos de Utilização –Vazões e Pesos Relativos
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Pontos de Utilização –Pressões Dinâmicas ou Estáticas
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Pontos de Utilização –Pressões Dinâmicas ou Estáticas
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Pressões Dinâmicas ou Estáticas
Nas instalações prediais, consideram-se três tipos de pressão: 
Estática (pressão nos tubos com a água parada), 
Dinâmica (pressão com a água em movimento),
Serviço (pressão máxima que se pode aplicar a um tubo, conexão, válvula ou outro dispositivo, quando em uso normal). 
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Pressões Dinâmicas ou Estáticas
As pressões são medidas em kgf/cm² (quilograma força por centímetro quadrado).
Porém a forma mais usual nas instalações prediais de água fria é o m.c.a (metro de coluna d’água). 
Com relação à equivalência entre ambas, 1 kgf/cm² é a pressão exercida por uma coluna d’água de 10 m de altura. 
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Pressões Dinâmicas ou Estáticas
1 kgf/cm² é a pressão exercida por uma coluna d’água de 10 m de altura
O Brasil adota o Sistema Internacional de Medidas, segundo o qual a unidade de pressão é o Pa (pascal). 
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Pressões Estáticas
Em uma instalação predial de água fria, em qualquer ponto, a pressão estática máxima não deve ultrapassar 40 m.c.a. (metros de coluna d’água). 
A pressão estática é a pressão que é exercida por um líquido ou um gás, tal como água ou ar.
Especificamente, é a pressão medida quando o líquido ou gás ainda está em repouso.
 Pressão da água quando ela está parada dentro da tubulação. PE=h
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Pressões Dinâmica
Está associada a velocidade do escoamento, e representa o aumento de pressão quando o fluido em movimento é levado a parar.
Em qualquer ponto da rede predial de distribuição, a pressão da água em regime de escoamento não deve ser inferior a 0,50 m.c.a. 
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Pressões Dinâmica
Para que as peças de utilização tenham um funcionamento perfeito, a pressão da água nos pontos de utilização (pressão dinâmica) não deve ser inferior a 1 m.c.a., com exceção do ponto da caixa de descarga, onde a pressão pode ser menor, até um mínimo de 0,50 m.c.a. 
É dinâmica é a pressão verificada quando a água está em movimento, que pode ser medida também através de um manômetro.
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“o fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobrepressão em qualquer ponto da instalação que seja maior que 20 m.c.a. acima da pressão estática nesse ponto”. 
Isso significa que a pressão de serviço não deve ultrapassar a 60 m.c.a., pois é o resultado da máxima pressão estática (40 m.c.a.) somada à máxima sobrepressão (20 m.c.a.). 
É a condição da pressão máxima que podemos aplicar a um tubo, conexão, válvula ou outro dispositivo, quando em uso normal.
Pressões Serviço
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Considerações Gerais 
Material e Pressão: 
NBR-5626 os tubos e conexões aço galvanizado, cobre, ferro fundido(fofo), PVC, ou de outro material de tal modo que satisfaça a condição:
sobrepressão: <20m.c.a (200kPa) (devido ao golpe de aríete)
pressão estática mínima: <40m.c.a (400kPa)
pressão mínima de serviço: >0,5m.c.a (5kPa)
OBS: A Válvula de Descarga é quem provoca a maior sobrepressão numa instalação de água fria, e a NORMA recomenda a não utilização desta. Caso necessária, recomenda que se dimensione uma coluna exclusiva para atende -las. 
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Velocidades
Não poderá a canalização ter velocidade superior a 14 √D ou 2,5m/s a fim de não se produzirem ruídos excessivos, sendo V em m/s e o diâmetro em m.
Quanto à velocidade mínima nada se recomenda. 
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Velocidades e Vazões Máximas 
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Diâmetros Mínimos
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Altura dos Pontos de Utilização
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Altura dos Pontos de Utilização
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Altura dos Pontos de Utilização
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Alternativa de Layout de Banheiros
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Alternativa de Layout de Banheiros
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Alternativa de Layout de Banheiros*
Alternativa de Layout de Banheiros
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Alternativa de Layout de Banheiros
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Isométrica
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Isométrica
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Isométrica
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Isométrica
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Isométrica – com volumetria
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Simbologia / Legenda
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Ramal Predial e Cavalete 
Dimensionamento depende: 
Do consumo diário (CD) do imóvel;
Da pressão disponível da rede de distribuição no local.
Diâmetro mínimo ramal predial:
 
Pode se fazer a estimativa do diâmetro do ramal predial facilmente à partir do seguinte dado: 
velocidade média da água no alimentador predial deverá estar entre 0,60 m/s e 1.0 m/s, segundo a norma NBR 5626.
 
Q(vazão) = Veloc x Area do tubo e A= D2/4
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Ramal Predial e Cavalete 
Normalmente, os ramais prediais são dimensionados pelas companhias concessionárias de água e esgoto que operam no local.
3/4"(20mm) para residências e pequenos edifícios ( norma).
O hidrômetro e o cavalete terão o mesmo diâmetro do alimentador predial.
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Cavalete 
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Exercício de Ramal de Distribuição
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Coluna individualizada da descarga com válvula porque?
RUÍDOS E VIBRAÇÕES EM INSTALAÇÕES PREDIAIS 
Um fenômeno muito conhecido, que ocorre, principalmente, nos prédios mais antigos e causa ruídos extremamente desagradáveis, é o “golpe de aríete”. Ele acontece quando a água, ao descer com muita velocidade pela canalização, é bruscamente interrompida, ficando os equipamentos e a própria canalização sujeitos a choques violentos.
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Este nome se originou de uma antiga máquina de guerra utilizada para arrombar portas e muralhas. Era formada por um tronco que tinha numa das extremidades uma peça de bronze, semelhante a uma cabeça de carneiro. Nas instalações hidráulicas ocorre algo semelhante quando a água ao descer em velocidade elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida. Isto provoca golpes de grande força(elevações de pressão) nos equipamentos da instalação.
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Golpe de Aríete
Conceito
Denomina-se golpe de aríete ou transiente hidráulico à variação da pressão acima e abaixo do valor de “funcionamento normal” dos condutos forçados, em conseqüência de mudanças bruscas na velocidade do líquido, decorrentes de manobras dos registros de regulagem das vazões.
Situações em que normalmente ocorrem:
Fechamento de válvulas ou registros;
Partida ou parada de bombas
Consequências:
Som (Ruídos ou marteladas)
 Rompimento das tubulações causadas pelas ondas de sobrepressão
Estrangulamento das bubulações causadas pelas ondas de depressão
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Se um líquido estiver passando por uma calha e de repente interrompermos a sua passagem, seu nível subirá rapidamente, passando a transbordar pelos lados. Se isto ocorrer dentro de um tubo, o líquido não terá por onde escapar e provocará um aumento de pressão contra as paredes do tubo, causando sérias conseqüências na instalação:
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Medidas Gerais contra o Golpe de Aríete
VÁLVULA DE ALÍVIO
Atua na proteção contra sobrepressões.
Limitação da velocidade nos encanamentos, não ultrapassando valores máximo da norma;
Fechamento lento de válvulas e registros;
Emprego de válvulas ou dispositivos mecânicos especiais cujas descargas impedem valores excessivos da pressão, como “válvulas de alívio”.
Construção de “chaminés de equilíbrio” (stand-pipe) ou “câmaras de ar comprimido”.
VÁLVULA DE RETENÇÃO
Atua na proteção contra inversão do fluxo
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Exercício de Ramal de Distribuição
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Exercício de Ramal de Distribuição
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Exercício de Ramal de Distribuição
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Exercício de Ramal de Distribuição
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Exercício
A
B
C
D
E
F
G
TRECHOS
A-B (barrilete): Bacia sanitária com Válvula
B-C (coluna): Bacia sanitária com Válvula
D-E (barrilete): BD, LV, CH, PIA, TJ
E-F (coluna): BD, LV, CH, PIA, TJ
F-G (ramal) : BD, LV, CH, PIA, TJ
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Exercício – Banheiro
TRECHOS
A-B (coluna): VS,LV,CH
B-C (ramal): VS,LV,CH
A
B
C
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Exercício – Cozinha e Área de serviço
A
B
C
TRECHOS
A-B (coluna): PIA,MLL,MLR,TQ
B-C (ramal): PIA,MLL,MLR,TQ
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Perda de Carga nas tubulações
Quando um fluido escoa, existe um movimento relativo entre suas partículas, resultando daí um atrito entre elas. Essa energia é dissipada sob a forma de calor. Assim, a perda de carga em uma canalização pode ser entendida como a diferença entre a energia inicial e a energia final de um líquido, quando ele flui em uma canalização de um ponto ao outro. 
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Perda de Carga nas tubulações
As perdas de carga poderão ser: distribuídas (ocasionadas pelo movimento da água na tubulação) ou localizadas (ocasionadas por conexões, válvulas, registros etc.). Dois fatores são determinantes para que ocorra uma maior ou menor perda de carga: a viscosidade e a turbulência. 
Portanto, maior comprimento de tubos, maior número de conexões, tubos mais rugosos e menores diâmetros geram maiores atritos e choques e, consequentemente, maiores perdas de carga e menor pressão nas peças de utilização. 
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É importante lembrar que na prática não existe escoamento em tubulações sem perda de carga. O que deve ser feito é reduzí-la aos níveis aceitáveis para que não ocorra uma diminuição de pressão nas peças de utilização. Os tubos de PVC, por terem paredes mais lisas, oferecem menores perdas de carga.
Perda de Carga nas tubulações
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Perda de Carga nas tubulações
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Calculo da perda de carga e pressão dinâmica
Para calcular a pressão dinâmica em qualquer ponto da instalação se faz necessário calcular as perdas de carga do sistema (distribuídas e localizadas). As perdas distribuídas (ao longo de um tubo) dependem do seu comprimento e diâmetro interno, da rugosidade da sua superfície interna e da sua vazão. 
De acordo com a NBR 5626, “para calcular o valor da perda de carga nos tubos, recomenda-se utilizar a equação universal, obtendo-se os valores das rugosidades junto aos fabricantes dos tubos”. 
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Na falta dessas informações podem ser utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao indicadas a seguir: Para tubos rugosos (tubos de aço carbono, galvanizado ou não): 
J = 20,2 × 106 × Q1,88 × d–4,88 
Para tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre): 
J = 8,69 × 106 × Q1,75 × d–4,75 
onde: J = perda de carga unitária, em quilopascal por metro; Q = vazão estimada na seção considerada, em litros por segundo; d = diâmetro interno do tubo, em milímetros.
Calculo da perda de carga e pressão dinâmica
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As perdas localizadas (perdas pontuais), ocorridas nas conexões, registros etc. pela elevação da turbulência da água nesses locais são obtidas através da Tabela de Perda de Carga Localizada NBR 5626 que fornece as perdas localizadas, diretamente em “comprimento equivalente de canalização”. 
Calculo da perda de carga e pressão dinâmica
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Portanto, a perda de carga total do sistema será a somatória das perdas distribuídas e localizadas. 
Para calcular a pressão dinâmica em qualquer ponto da instalação, utiliza-se a seguinte fórmula: Pd = Pe – hf 
onde: Pd = pressão dinâmica / Pe = pressão estática / hf = perda de carga total
Calculo da perda de carga e pressão dinâmica
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Ao analisar o esquema hidráulico, o memorial descritivo e as memórias de cálculo referentes ao projeto, observa-se que:
o nível mínimo de água do reservatório está localizado na cota 40,00 m
a perda de carga total entre o reservatório e o chuveiro é de 2,0 m.c.a
A pressão mínima recomendada para o funcionamento do chuveiro elétrico é de 1 m.c.a 
Exemplo de cálculo
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Solução: 
Pd = Pe – hf 
Pd = (40,00 – 35,00) – 2,00 
Pd = 5,00 – 2,00 = 3 m.c.a 
Conclui-se que a pressão é satisfatória, pois Pd > 1 m.c.a
Observação importante: Quando a pressão no ponto do chuveiro for inferior a 1 m.c.a, o projetista deve adotar algumas medidas, tais como: aumentar a altura do reservatório, diminuir as perdas de cargas ou pressurizar a rede dedistribuição.
Com base nessas informações, calcular a pressão dinâmica no ponto do chuveiro.