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Projetos de sistemas hidráulicos Instalações Prediais de Água Fria Prof.: Dalton Cardozo Bracarense dalton.bracarense@ceulp.edu.br Universidade Luterana do Brasil (ULBRA) Palmas (TO) mailto:dalton.bracarense@ceulp.edu.br Conteúdo 2 1. Introdução 2. Fontes de abastecimento 3. Componentes de um sistema predial de água fria 4. Dimensionamento 1. Parâmetros hidráulicos 2. Sub-ramais 3. Ramal (máximo possível e provável) 4. Coluna 5. Barrilete 6. Reservatório 7. Ramal predial/ Alimentador predial 8. Proteção contra refluxo de água 9. Verificação de pressão 10. Sistemas elevatórios 1. Instalações prediais de água fria 3 NBR – 5626/1998 1.4. Dimensionamento de tubulações 4 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1 Parâmetros hidráulicos As tubulações de água fria trabalham como condutos forçados. Deve-se dimensionar e caracterizar os quatro parâmetros hidráulicos: – Vazão (Q); – Velocidade (v); – Perda de carga (h); – Pressão (p). 1.4. Dimensionamento de tubulações 5 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1 Parâmetros hidráulicos 1 kgf/cm² = 1 bar = 10 mca = 100 kPa = 0,1 Mpa Parâmetro Unidades Símbolo Vazão Litros por segundo L/s Metros cúbicos por hora m³/h Velocidade Metros por segundo m/s Perda de carga unitária Metro de coluna d'água por metro mca/m Perda de carga total Metro de coluna d'água mca Quilopascal kPa Pressão Quilopascal kPa Tabela 1 – Parâmetros hidráulicos do escoamento 1.4. Dimensionamento de tubulações 6 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.1 Pressões – Pressão Estática máxima: 40 mca (400 kPa) – Pressão dinâmica mínima: 0,5 mca (5 kPa) Golpe de aríete – Acontece ao se acionar ou se desligar uma instalação hidráulica de forma brusca; – Centésimos de segundo – aumento de pressão. 1.4. Dimensionamento de tubulações 7 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.1 Pressões 1.4. Dimensionamento de tubulações 8 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.2 Velocidades – Velocidade mínima (Vmin) Não há fixação de valores. – Velocidade máxima (Vmax) – Não deve exceder a 3,0m/s e nem a fórmula abaixo: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 14√𝐷 D= diâmetro da tubulação, em m. 1.4. Dimensionamento de tubulações 9 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.2 Velocidades Diâmetro DN (mm) Velocidade máxima (m/s) Vazão máxima (L/s) 20 1,98 0,62 25 2,21 1,08 32 2,50 2,01 40 2,80 3,51 50 3,00 5,89 60 3,00 8,48 75 3,00 13,25 85 3,00 17,02 110 3,00 28,51 Tabela 2 – Velocidades e vazões máximas 1.4. Dimensionamento de tubulações 10 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.3 Vazões Aparelho Diâmetro mm pol Aquecedor 20 3/4 Bacia sanitária com caixa de descarga 15 1/2 Bacia sanitária com válvula de descarga 40 1 1/2 Banheira 15 1/2 Bebedouro 15 1/2 Chuveiro 15 1/2 Lavatório 15 1/2 Máquina de lavar roupa ou louças 20 3/4 Mictório 25 1 Pia de cozinha 15 1/2 Tanque de lavar roupa 20 3/4 Tabela 3 – Diâmetros mínimos/ usuais 1.4. Dimensionamento de tubulações 11 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas O líquido ao escoar transforma parte de sua energia em calor. Essa energia não é mais recuperada e por isso denomina-se perda de carga. 1.4. Dimensionamento de tubulações 12 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas 1.4. Dimensionamento de tubulações 13 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas (fórmula universal) 𝐽 = 8𝑓 𝜋2𝑔 𝑄2 𝐷5 f= coeficiente de perda de carga (adimensional, depende do regime do escoamento) D=diâmetro do tubo em mm Q= vazão em m³/s g= aceleração da gravidade em m/s² 1.4. Dimensionamento de tubulações 16 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas 1.4. Dimensionamento de tubulações 17 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas 𝐽 = 0,002021 𝑄1,88 𝐷4,88 1.4. Dimensionamento de tubulações 18 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – fórmulas empíricas – Fórmula de Hazen-Williams – Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao (Aço/ferro) para água fria – Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao (Cobre/ PVC) para água fria e quente 1.4. Dimensionamento de tubulações 19 Instalações Prediais de Água Fria Material C Aço corrugado (chapa ondulada) 60 Aço galvanizado 125 Aço rebitado novo 110 Aço rebitado em uso 85 Aço soldado novo, Chumbo 130 Aço soldado em uso 90 Aço soldado com revestimento especial 130 Cimento amianto 140 Cobre, Ferro fundido novo 130 Concreto com acabamento comum 120 Ferro fundido de 15 a 20 anos de uso 100 Ferro fundido usado 90 Ferro fundido revestido de cimento 130 Latão 130 Manilha cerâmica vidrada 110 Plástico, Vidro 140 Tijolos bem executados 100 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – fórmulas empíricas – Fórmula de Hazen-Williams Q: vazão em m³/s D: diâmetro em m C: coeficiente de perda de carga 𝐽 = 10,64 𝐶1,85 𝑄1,85 𝐷4,87 1.4. Dimensionamento de tubulações 20 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao para tubos de aço galvanizado e ferro fundido, conduzindo água fria 𝐽 = 0,002021 𝑄1,88 𝐷4,88 Q: vazão em m³/s D: diâmetro em m 1.4. Dimensionamento de tubulações 21 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao para cobre e plástico, conduzindo água fria 𝐽 = 0,000859 𝑄1,75 𝐷4,75 Q: vazão em m³/s D: diâmetro em m 1.4. Dimensionamento de tubulações 22 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao para cobre, latão ou plástico, conduzindo água quente 𝐽 = 0,000692 𝑄1,75 𝐷4,75 Q: vazão em m³/s D: diâmetro em m 1.4. Dimensionamento de tubulações 23 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas Exercício 01 A coluna de um edifício fornece a vazão de 10 l/s, através de uma tubulação de aço galvanizado, diâmetro de 75mm e 30m de comprimento. Determinar a perda de carga na tubulação, por meio da equação de Hazen-Williams e comparar com a fórmula de Fair-Whipple- Hsiao. Hazen-Williams 𝐽 = 10,64 𝐶1,85 𝑄1,85 𝐷4,87 Fair-Whipple-Hsiao 𝐽 = 0,002021 𝑄1,88 𝐷4,88 1.4. Dimensionamento de tubulações 24 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas localizadas Causada por singularidades como curvas, junções, válvulas, medidores, etc. que também provocam dissipação de energia. U= velocidade média de uma seção K= coeficiente que depende da geometria da singularidade e do número de Reynolds (Para Re>500000, K é constante para uma mesma peça) ∆ℎ′′ = 𝐾𝑈2 2𝑔 1.4. Dimensionamento de tubulações 25 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas localizadas Método dos comprimentos virtuais: para efeito de cálculo substituem- se as singularidades geradoras de perdas de carga localizadas por um tubo de diâmetro, rugosidade e comprimento tal que proporcione a mesma perda de carga original das singularidades. 1.4. Dimensionamento de tubulações 26 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas localizadas 1.4. Dimensionamento de tubulações 27 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas – Perdas distribuídas – Fórmula ou ábaco de Fair-Whipple-Hsiao – definição de perda de carga unitária – Multiplica-se a perda unitária pelo comprimento da tubulação – Perdas localizadas – Tabela de comprimentos equivalentes – definir comprimento equivalente da conexão– Fórmula ou ábaco de Fair-Whipple-Hsiao – definição de perda de carga unitária – Multiplica-se a perda unitária pelo comprimento equivalente 1.4. Dimensionamento de tubulações 28 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas Exercício 01 – Q = 0,95 L/s – D = 40mm – RG = registro de gaveta – Joelho de 90° 29 Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao 𝐽 = 0,000859 𝑄1,75 𝐷4,75 30 Comprimento equivalente em metros de tubulações de PVC rígido 1.4. Dimensionamento de tubulações 31 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.1.4 Perdas de cargas Exercício 01 Perda distribuída (5+6) x 0,02 = 0,22 mca Perda Localizada (2,0+0,4) x 0,02 = 0,05 mca Perda total 0,22 + 0,02 = 0,27 mca 1.4. Dimensionamento de tubulações 32 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.2 Sub-ramais 1.4. Dimensionamento de tubulações 33 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.2 Sub-ramais Aparelho Diâmetro mm pol Aquecedor 20 3/4 Bacia sanitária com caixa de descarga 15 1/2 Bacia sanitária com válvula de descarga 40 1 1/2 Banheira 15 1/2 Bebedouro 15 1/2 Chuveiro 15 1/2 Lavatório 15 1/2 Máquina de lavar roupa ou louças 20 3/4 Mictório 25 1 Pia de cozinha 15 1/2 Tanque de lavar roupa 20 3/4 Tabela 3 – Diâmetros mínimos/ usuais 1.4. Dimensionamento de tubulações 34 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal – Registro de gaveta a montante do primeiro sub-ramal – Ramais específico para cada pavimento e curtos (adotar colunas adicionais) – Válvulas de descargas em ramal isolado 1.4. Dimensionamento de tubulações 35 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo possível (consumo simultâneo) – Locais onde a utilização de peças é simultânea, em razão de horários específicos; – Quartéis, escolas, estabelecimentos industriais, sanitários de paradas de ônibus etc. 1.4. Dimensionamento de tubulações 36 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo possível (consumo simultâneo) – Procedimento – Isométrico – Tabela com as seguintes colunas: – Trechos – Diâmetros mínimos para cada peça/trecho, de acordo com tabela de diâmetros mínimos – Seções equivalentes tendo como referência a tubulação de 20mm (3/4”), conforme tabela de seções equivalentes – Somatório de seções equivalentes – Diâmetros nos trechos considerados, conforme tabela 1.4. Dimensionamento de tubulações 37 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo possível (consumo simultâneo) Diâmetro (mm) Diâmetro (") N° de tubos de 20mm, com a mesma capacidade 20 1/2 1,0 25 3/4 2,9 32 1 6,2 40 1 1/4 10,9 50 1 1/2 17,4 60 2 37,8 75 2 1/2 65,5 85 3 110,5 110 4 189,0 Tabela 3 – Seções equivalentes 1.4. Dimensionamento de tubulações 38 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo possível (consumo simultâneo) Exercício 2 39 Instalações Prediais de Água Fria Aparelho Diâmetro mm pol Aquecedor 20 3/4 Bacia sanitária com caixa de descarga 15 1/2 Bacia sanitária com válvula de descarga 40 1 1/2 Banheira 15 1/2 Bebedouro 15 1/2 Chuveiro 15 1/2 Lavatório 15 1/2 Máquina de lavar roupa ou louças 20 3/4 Mictório 25 1 Pia de cozinha 15 1/2 Tanque de lavar roupa 20 3/4 Diâmetro (mm) Diâmetro (") N° de tubos de 20mm, com a mesma capacidade 20 1/2 1,0 25 3/4 2,9 32 1 6,2 40 1 1/4 10,9 50 1 1/2 17,4 60 2 37,8 75 2 1/2 65,5 85 3 110,5 110 4 189,0 Trecho Seção equivalente Seção acumulada Diâmetro (mm) K - J 1 1 20 J - I 1 2 25 I - H 1 3 32 H - G 1 4 32 G - F 1 5 32 F - E 1 6 32 E - D 1 7 40 D - C 1 8 40 C - B 1 9 40 B - A 1 10 40 1.4. Dimensionamento de tubulações 40 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo provável (consumo simultâneo provável) – Procedimento – Isométrico – Tabela com as seguintes colunas: – Trechos – Pesos das peças de utilização conforme tabela de pesos – Pesos dos trechos correspondentes – Normograma de Pesos, Vazões e Diâmetros 41 Instalações Prediais de Água Fria Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s) Peso relativo Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3 Válvula de descarga 1,70 32,0 Banheira Misturador (água fria) 0,30 1,0 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Ducha higiênica Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro ou ducha Misturador (água fria) 0,20 0,4 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavadora de pratos ou roupa Registro de pressão 0,30 1,0 Lavatório Torneira ou misturador 0,15 0,3 Mictório com sifão integrado Válvula de descarga 0,50 2,8 sem sifão integrado Caixa de descarga, resgistro de pressão ou válvula de descarga para mictório 0,15 0,3 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15 0,3 Pia Torneira ou misturador 0,25 0,7 Torneira elétrica 0,10 0,1 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 0,20 0,4 1.4. Dimensionamento de tubulações 42 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.3 Ramal 1.4.3.1 Consumo máximo provável (consumo simultâneo provável) Exercício 3 43 Instalações Prediais de Água Fria Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s) Peso relativo Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3 Válvula de descarga 1,70 32,0 Banheira Misturador (água fria) 0,30 1,0 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Ducha higiênica Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro ou ducha Misturador (água fria) 0,20 0,4 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavadora de pratos ou roupa Registro de pressão 0,30 1,0 Lavatório Torneira ou misturador 0,15 0,3 Mictório com sifão integrado Válvula de descarga 0,50 2,8 sem sifão integrado Caixa de descarga, registro de pressão ou válvula de descarga para mictório 0,15 0,3 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15 0,3 Pia Torneira ou misturador 0,25 0,7 Torneira elétrica 0,10 0,1 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 0,20 0,4 Trecho Peso no trecho Peso acumulado Diâmetro (mm) A - B 0,3 0,3 20 C - B 0,3 0,3 20 B - D 0,0 0,6 20 D - E 0,1 0,7 20 F - E 0,1 0,1 20 E - G 0,0 0,8 20 1.4. Dimensionamento de tubulações 44 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.4 Coluna – Procedimento – semelhante ao ramal – Somatório de pesos – Desenho esquemático da coluna, colocando-se as cotas e ramais que derivam da mesma – Cálculo de pesos, vazões e diâmetros 1.4. Dimensionamento de tubulações 45 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.4 Coluna Exercício 4 10 x = 46 Instalações Prediais de Água Fria Andar Pesos acumulados Vazão Q (ref.) Diâmetro (mm) 10° 11,0 0,99 32 9° 9,9 0,95 32 8° 8,8 0,89 32 7° 7,7 0,83 32 6° 6,6 0,77 32 5° 5,5 0,70 25 4° 4,4 0,59 25 3° 3,3 0,55 25 2° 2,2 0,44 25 1° 1,1 0,32 20 1.4. Dimensionamento de tubulações 47 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.5 Barrilete – Método das seções equivalentes (semelhante à coluna) – Tabela auxiliar com pesos e diâmetros de cada coluna – Somatório de pesos para cada trecho do barrilete – Normograma de Pesos, Vazões e Diâmetros – Nos trechos finais do barrilete, deve-se considerar que uma das câmaras de reservação não irão funcionar (manutenção ou limpeza) 1.4. Dimensionamento de tubulações 48 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.5 Barrilete Exercício 5 – Métodos das seções equivalentes Tabela Auxiliar Colunas Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) AF 1 18 1,27 32 AF 2 22 1,41 32 AF 5 14 1,12 32 AF 6 14 1,12 32 AF 7 14 1,12 32 Total 82 49 InstalaçõesPrediais de Água Fria Tabela Auxiliar Colunas Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) AF 1 18 1,27 32 AF 2 22 1,41 32 AF 5 14 1,12 32 AF 6 14 1,12 32 AF 7 14 1,12 32 Total 82 2,7 50 Trecho Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) A - B 18 1,3 32 B - C 40 1,9 40 C - D 40 1,9 40 E - F 14 1,1 32 F - G 28 1,6 40 G - H 42 1,9 40 H - I 42 1,9 40 C - H 0 0 - Situação mais desfavorável Trecho Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) C - D 82 2,8 50 H - I 82 2,8 50 C - H 42 1,9 40 50 Instalações Prediais de Água Fria Tabela Auxiliar Colunas Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) AF 1 18 1,27 32 AF 2 22 1,41 32 AF 5 14 1,12 32 AF 6 14 1,12 32 AF 7 14 1,12 32 Total 82 2,7 50 Trecho Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) A - B 18 1,3 40 B - C 40 1,9 40 C - D 40 1,9 50 E - F 14 1,1 40 F - G 28 1,6 40 G - H 42 1,9 40 H - I 42 1,9 50 C - H 82 2,7 50 Situação mais desfavorável Trecho Pesos Vazão Q (L/s) Diâmetro (mm) C - D 82 2,8 50 H - I 82 2,8 50 C - H 42 1,9 40 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório – Consumo predial – Consumo residencial: 2 pessoas/quarto social Local Taxa de Ocupação Bancos Uma pessoa por 5,00 m² de área Escritórios Uma pessoa por 6,00 m² de área Pavimentos térreos Uma pessoa por 2,50 m² de área Lojas-pavimentos superiores Uma pessoa por 5,00 m² de área Museus e bibliotecas Uma pessoa por 5,50 m² de área Salas de hotéis Uma pessoa por 5,50 m² de área Restaurantes Uma pessoa por 1,40 m² de área Salas de operação (hospital) Oito pessoas Teatros, cinemas e auditórios Uma cadeira para cada 0,70 m² de área 51 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório – Consumo predial Prédio Consumo (litros) Alojamentos provisórios 80 per capita Casas populares ou rurais 120 per capita Residências 150 per capita Apartamentos 200 per capita Hotéis (s/ cozinha e s/ lavanderia) 120 por hóspede Hospitais 250 por leito Escolas - internatos 150 per capita Escolas - externatos 50 per capita Quartéis 150 per capita Edifícios públicos ou comerciais 50 per capita Escritórios 50 per capita Cinemas e teatros 2 por lugar Templos 2 por lugar Restaurantes e similares 25 por refeição Garagens 50 por automóvel Lavanderias 30 por kg de roupa seca Mercados 5 por m² de área Matadouros - animais de grande porte 300 por cabeça abatida Matadouros - animais de pequeno porte 150 por cabeça abatida Fábricas em geral (uso pessoal) 70 por operário Postos de serviço p/ automóvel 150 por veículo Cavalariças 100 por cavalo Jardins 1,5 por m² 52 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório 53 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório Exercício 6 1) Calcular o consumo diário em uma residência de dois quartos 2) Calcular o consumo diário em um edifício de 8 pavimentos/ 2 apartamentos por pavimento/ 3 quartos por apartamento 54 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório – Volume de reservação: entre 1 e 3 dias de consumo + reserva adicional (incêndio, ar condicionado, etc.) – Reservação mínima: 500 L – Distribuição do volume de armazenamento – Reservatório superior: 40% – Reservatório inferior: 60% – Volume máximo por câmara de reservação: 5.000 L 55 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório Exercício 7 1) Calcular o volume dos reservatórios para os consumos obtidos no exercício 6 – Questão 1 – 600 L/dia – Questão 2 – 19.200 L/dia 56 1.4. Dimensionamento 1.4.6 Reservatório – Tubulação de limpeza – Bitola comercial imediatamente superior ao diâmetro do alimentador predial – Diâmetro mínimo: 32mm – Tubulação do extravasor – Bitola comercial imediatamente superior ao diâmetro do alimentador predial ou tubulação de recalque – Diâmetro mínimo: 32mm 57 1.4. Dimensionamento 58 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.7 Ramal predial/ alimentador predial – Premissas: – Abastecimento da rede contínuo; – Vazão suficiente para suprir consumo por 24h – Dimensionamento 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 𝐶𝑑 86.400 Cd - consumo diário (em Litros) 𝑄𝑚𝑖𝑛 - vazão mínima em L/s 86.400 segundos em 24h 1.4. Dimensionamento 59 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.7 Ramal predial/ alimentador predial – Dimensionamento 𝐷𝑚𝑖𝑛 = 4𝑄𝑚𝑖𝑛 𝜋 × 𝑉 Qmin – vazão em m³/s (10 -3 L/s) V - velocidade, adota-se 0,60 m/s< V< 1,0 m/s 3-60 1.4. Dimensionamento 1.4.7 Ramal predial/ alimentador predial Exercício 8 1) Calcular o diâmetro do ramal e alimentador predial para os consumos obtidos no exercício 6 – Questão 1 – 600 L/dia – Questão 2 – 19.200 L/dia 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 𝐶𝑑 86.400 𝐷𝑚𝑖𝑛= 4𝑄𝑚𝑖𝑛 𝜋×𝑉 1.4. Dimensionamento 61 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.8 Proteção contra refluxo de água – Válvula de retenção 1.4. Dimensionamento 62 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.8 Proteção contra refluxo de água – Separação atmosférica padronizada – Distância vertical, sem obstáculos e através da atmosfera, entre a saída da água da peça de utilização e o nível de transbordamento dos aparelhos sanitários, caixas de descarga e reservatórios. Lmin=3d Smin=2d 1.4. Dimensionamento 63 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.8 Proteção contra refluxo de água – Coluna, barrilete e reservatório independente – Proteção por dispositivo quebrador de vácuo 1.4. Dimensionamento 64 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.8 Proteção contra refluxo de água – Ventilação – As colunas que abastecem aparelhos passíveis de retrossifonagem devem ter ventilação própria – Diâmetro ≥ diâmetro da coluna – Extremidade livre acima do NAmax do reservatório – Sempre a jusante do registro de coluna 1.4. Dimensionamento 65 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão Pressões dinâmicas e estáticas nos pontos de utilização Peças de utilização Pressão dinâmica Pressão estática Mín. (mca) Máx. (mca) Mín. (mca) Máx. (mca) Aquecedor de alta pressão 0,5 40 1 40 Aquecedor de baixa pressão 0,5 4 1 50 Bebedouro 2,0 30 _ _ Chuveiro de DN 20mm 2,0 40 _ _ Chuveiro de DN 25mm 1,0 40 _ _ Torneira 0,5 40 _ _ Torneira de boia para caixa de descarga de DN 20mm 1,5 40 _ _ Torneira de boia para caixa de descarga de DN 25mm 0,5 40 _ _ Torneira de boia para reservatórios 0,5 40 _ _ Válvula de descarga de alta pressão ( B ) ( B ) ( C ) 40 Válvula de descarga de baixa pressão 1,2 _ 2 ( C ) Observações: – (A): 1 mca = 10 kPa – (B): O fabricante deve especificar a faixa de pressão dinâmica que garanta vazão mínima de 1,7 l/s e máxima de 2,4 l/s nas válvulas de descarga de sua fabricação. – (C): O fabricante deve definir esses valores para a válvula de descarga de sua produção, respeitando as normas específicas. 1.4. Dimensionamento 66 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão – Residências – Não há necessidade de se verificar pressões máximas (40 mca) – Pressões mínimas – Pontos críticos: – Pavimentos mais elevados – Próximos ao reservatório – Peças que necessitam maior pressão (válvula de descarga) – Peças com localização desfavorável (chuveiro) – Altura do reservatório: previamente fixada (projeto arquitetônico) ou definida pelo projeto hidráulico 1.4. Dimensionamento 67 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão – Edifícios – Pressões máximas – pavimento mais baixo – Pressões mínimas – Pontos críticos: – Pavimentos mais elevados – Próximos ao reservatório – Peças que necessitam maior pressão (válvula de descarga) – Peças com localização desfavorável (chuveiro) – Altura do reservatório: previamente fixada (projeto arquitetônico) ou definida pelo projeto hidráulico 1.4. Dimensionamento68 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão – Rotina para cálculo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Trecho Acumulado Real Equiv. Total Tubulação Conexões Total - - L/s mm m/s mca/m m mca m m mca mca mca mca Diferença de cota Pressão disponível Comprimento da tubulação Perda de carga Pressão a jusante Trecho Vazão estimada Diâmetro Velocidade Perda de carga unitária Pesos 1.4. Dimensionamento 69 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão – Rotina para cálculo Passo Atividade Modo Coluna a preencher 1º Numerar trechos - 1 2º Determinar os pesos de cada trecho Tabela - Pesos das peças de utilização 2 3º Determinar os pesos acumulados - 3 4º Definir vazão estimada Nomograma de pesos, vazões e diâmetros ou fórmula 4 5º Definir diâmetro Nomograma de pesos, vazões e diâmetros 5 6º Definir velocidade estimada Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao ou fórmula 6 7º Definir perda de carga unitária Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao ou fórmula 7 8º Definir diferença de cota - 8 9º Determinar pressão disponível Somar pressão no trecho anterior mais diferença de cota 9 10º Determinar comprimento real do tubo - 10 11º Determinar comprimento equivalente das conexões Quadro - Comprimentos equivalentes 11 12º Determinar comprimento total Somar colunas 10 e 11 12 13º Determinar perda de carga da tubulação Multiplicar coluna 7 por coluna 10 13 14º Determinar perda de carga de conexões Multiplicar coluna 7 por coluna 11 14 15º Determinar perda de carga total Multiplicar coluna 7 por coluna 12 15 16º Determinar pressão a jusante Somar colunas 8 e 9 e subtrair da 15 16 1.4. Dimensionamento 70 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão Exercício 9 1) Dimensionar as instalações hidráulicas do banheiro abaixo, considerando as pressões mínimas necessárias 1.4. Dimensionamento 71 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão Exercício 9 Passo Atividade Modo Coluna a preencher 1º Numerar trechos - 1 2º Determinar os pesos de cada trecho Tabela - Pesos das peças de utilização 2 3º Determinar os pesos acumulados - 3 4º Definir vazão estimada Nomograma de pesos, vazões e diâmetros ou fórmula 4 5º Definir diâmetro Nomograma de pesos, vazões e diâmetros 5 6º Definir velocidade estimada Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao ou fórmula 6 7º Definir perda de carga unitária Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao ou fórmula 7 8º Definir diferença de cota - 8 9º Determinar pressão disponível Somar pressão no trecho anterior mais diferença de cota 9 10º Determinar comprimento real do tubo - 10 11º Determinar comprimento equivalente das conexões Quadro - Comprimentos equivalentes 11 12º Determinar comprimento total Somar colunas 10 e 11 12 13º Determinar perda de carga da tubulação Multiplicar coluna 7 por coluna 10 13 14º Determinar perda de carga de conexões Multiplicar coluna 7 por coluna 11 14 15º Determinar perda de carga total Multiplicar coluna 7 por coluna 12 15 16º Determinar pressão a jusante Somar colunas 8 e 9 e subtrair da 15 16 72 Instalações Prediais de Água Fria 1.4. Dimensionamento 73 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.9 Verificação de pressão Exercício 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Trecho Pesos Vazão estimada Diâmetro Velocidade Perda de carga unitária Diferença de cota Pressão disponível Comprimento da tubulação Perda de carga Pressão a jusante Trecho Acumulado Real Equiv. Total Tubulação Conexões Total - - L/s mm m/s mca/m m mca m m mca mca mca mca A-C 0,3 0,3 0,16 20 0,51 0,02 -0,50 3,37 2,10 1,10 3,20 0,04 0,02 0,06 2,81 B-C 0,3 0,3 0,16 20 0,51 0,02 -0,90 3,37 1,00 1,10 2,10 0,02 0,02 0,04 2,43 C-E 0 0,6 0,23 20 0,73 0,04 0,00 3,49 0,80 2,30 3,10 0,03 0,09 0,12 3,37 D-E 0,1 0,1 0,09 20 0,29 0,01 -2,00 3,49 2,30 12,20 14,50 0,02 0,12 0,15 1,34 E-F 0 0,7 0,25 20 0,80 0,05 2,10 1,76 2,70 4,60 7,30 0,14 0,23 0,37 3,49 F-G 0 0,7 0,25 20 0,80 0,05 2,00 0,00 2,20 2,60 4,80 0,11 0,13 0,24 1,76 – Ponto crítico: chuveiro - não atingiu pressão mínima – Soluções: aumentar altura do reservatório, diminuir perda de carga (aumento do diâmetro da tubulação ou redução de conexões) e/ou utilização de pressurizador. 1.4. Dimensionamento 74 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório 1.4. Dimensionamento 75 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório – Bomba centrífuga 1.4. Dimensionamento 76 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório – Dimensionamento – Bomba deve funcionar, no máximo, 5h por dia – vazão horária de 20% do consumo diário – Diâmetro da tubulação de recalque 𝐷𝑟 = 1,3 × 𝑄 × 𝑋 4 – 𝐷𝑟 = diâmetro em metros – Q = vazão em m³/s – X = número de horas de funcionamento/ 24 horas 1.4. Dimensionamento 77 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório – Diâmetro da tubulação de sucção: um diâmetro nominal superior ao diâmetro de recalque – Cálculo das perdas de carga – Distribuídas (tubulação) – Localizadas (recalque) – Altura manométrica total: altura manométrica de sucção + altura manométrica de recalque 1.4. Dimensionamento 78 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório 1.4. Dimensionamento 79 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório – Potência do motor acoplado para bombeamento de água: 𝑃 = 𝑄 × 𝐻𝑚𝑎𝑛 75 × 𝑅 – P = potência em cv – Q = vazão em L/s – 𝐻𝑚𝑎𝑛 = altura manométrica em m – R = rendimento do motor bomba – 40% a 60% para P≤ 2cv – 70% para 2cv < P ≤ 5cv – 80% para P > 5cv 1.4. Dimensionamento 80 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório – Definição do equipamento (exemplo de tabela) Modelo de fábrica Potência do motor acoplado (cv) Diâmetros mínimos (mm) Altura manométrica total (m) 12 13 16 18 20 25 30 Sucção Recalqu e Vazão (m³/h) XY-1 1 40 32 7,8 7,5 7 6,5 5 XY-2 1,5 50 40 13 12,5 11,5 7 XY-3 2 50 40 25 24 22 18 13 XY-4 3 50 40 27 26 24 20 15 XT-1 3 40 32 13 11 XT-2 4 40 32 20 17 XT-3 5 40 32 20 16 XT-4 5 60 50 30 28 25 XM-1 7,5 50 40 35 32 1.4. Dimensionamento 81 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 A B C Cd = 34m³ 1.4. Dimensionamento 82 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 𝑄 = 𝐶𝐷 𝑇 = 34 5 = 6,8𝑚3 ℎ = 1,89 𝑥 10−3𝑚3 𝑠 𝐷𝑟 = 1,3 × 𝑄 × 𝑋 4 = 1,3 × 1,89𝑥10−3 × 5 24 4 = 0,038𝑚 = 38𝑚𝑚 Dr (diâmetro de recalque): 40mm Ds (diâmetro de sucção): 50mm 1.4. Dimensionamento 83 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 Determinação da Altura Manométrica Total H man = Hs + Js + Hr + Jr Altura da sucção - Hs m mca 1 Altura geométrica de sucção - Hgs 2,00 2 Comprimento real do trecho (medida total c/D= 50mm) 5,80 3 Comprimentos equivalentes (tabela perdas de cargas localizadas) 1 válvula de pé com crivo 1 curva 90° raio longo 2 registros de gaveta (2x0,7) 2 Tês de saída lateral (2x7,3) 18,30 1,20 1,40 14,60 4 Comprimento total - Lts (somatória real + equivalente) 41,30 5 Com a vazão 1,9 L/s e o D=50mm, pelo ábaco de Fair se obtém: Ju s=0,02 m/m e v=0,97 m/s 6 Perda de carga na sucção: Js= JsxLt s = 0,02x41,3 0,83 7 Altura manométrica de sucção 2,83 1.4. Dimensionamento 84 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 Altura de recalque - Hr m mca1 Altura de recalque - Hgr 9,00 2 Comprimento real do trecho (medida total c/D= 40mm) 12,00 3 Comprimentos equivalentes (tabela perdas de cargas localizadas) 2 registros de gaveta (2x0,4) 1 válvula de retenção leve 2 curvas 90° raio longo (2x0,7) 1 Tê de saída lateral 1 saída de tubulação 0,80 4,90 1,40 4,60 1,40 4 Comprimento total - Lt r (somatória real + equivalente) 25,10 5 Com a vazão 1,9 L/s e o D=40mm, pelo ábaco de Fair se obtém: Ju s=0,06 m/m e v=1,51 m/s 6 Perda de carga na sucção: Jr= JrxLt r = 0,06x33,1 1,51 7 Altura manométrica de recalque 10,51 8 Altura manométrica total 13,33 1.4. Dimensionamento 85 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 – Cálculo da potência teórica (considerando rendimento de 50%) 𝑃 = 𝑄 × 𝐻𝑚𝑎𝑛 75 × 𝑅 = 1,89 × 13,33 75 × 0,5 = 0,67 𝑐𝑣 1.4. Dimensionamento 86 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 – Exemplo de definição do equipamento 1.4. Dimensionamento 87 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 – Exemplo de definição do equipamento 1.4. Dimensionamento 88 Instalações Prediais de Água Fria 1.4.10 Sistema elevatório Exercício 10 – Exemplo de definição do equipamento (Q: 6,8 m³/h, 13 mca) Revisão 89 1. Introdução 2. Fontes de abastecimento 3. Componentes de um sistema predial de água fria 4. Dimensionamento 1. Parâmetros hidráulicos 2. Sub-ramais 3. Ramal (máximo possível e provável) 4. Coluna 5. Barrilete 6. Reservatório 7. Ramal predial/ Alimentador predial 8. Proteção contra refluxo de água 9. Verificação de pressão 10. Sistemas elevatórios
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