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Prof. Márcio Mendes Notas de Aula Instalações Hidráulicas Prediais Belo Horizonte Janeiro de 2012 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1 2 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS DE ÁGUA FRIA ................................... 2 2.1 Definições ......................................................................................................... 2 2.1.1 Tipos de Alimentação Predial .................................................................. 3 2.2 Critérios de Projeto ........................................................................................... 4 2.2.1 Ligações Prediais .................................................................................... 4 2.2.2 Consumo Diário ....................................................................................... 5 2.2.3 Vazões dos Ramais e Sub-Ramais ......................................................... 7 2.2.4 Vazões das Colunas e Barriletes ............................................................. 7 2.2.5 Vazão do Alimentador Predial ................................................................. 8 2.2.6 Vazão da Instalação Elevatória ............................................................... 8 2.2.7 Velocidade Máxima ................................................................................. 8 2.2.8 Pressões Máxima e Mínima ..................................................................... 8 2.2.9 Perdas de Carga ...................................................................................... 9 2.3 Dimensionamento das Tubulações ................................................................. 10 2.3.1 Tubulações de Recalque e Sucção ....................................................... 12 2.3.2 Tubulações de Limpeza e de Extravasão do Reservatório.................... 12 2.3.3 Capacidade dos Reservatórios .............................................................. 13 2.4 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO ..................................................... 14 2.5 DETALHE DE PRESERVAÇÃO SANITÁRIA ................................................. 15 2.6 MATERIAIS UTILIZADOS NOS TUBOS, CONEXÕES E JUNTAS ................ 15 2.7 Exercícios ........................................................................................................ 16 2.8 Trabalho 1 ....................................................................................................... 18 3 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE .......................... 19 3.1 Definições ....................................................................................................... 20 3.1.1 Tipos de Sistemas de Aquecimento ...................................................... 20 3.1.2 Tipos de Aquecedores ........................................................................... 20 3.2 Critérios de Projeto ......................................................................................... 20 3.2.1 Temperatura da Água para o Uso ......................................................... 21 3.2.2 Consumo Diário de Água Quente (morna) ............................................ 21 3.2.3 Vazões de Dimensionamento das Tubulações ...................................... 21 3.2.4 Velocidade Máxima ............................................................................... 22 3.2.5 Pressões Máxima e Mínima ................................................................... 22 3.2.6 Perdas de Carga .................................................................................... 22 3.3 Dimensionamento das Tubulações ................................................................. 23 3.3.1 Capacidade dos Reservatórios .............................................................. 23 3.4 Verificação do Dimensionamento ................................................................... 24 3.5 Materiais Utilizados nos Tubos, Conexões e Juntas ....................................... 24 3.6 Exercícios ........................................................................................................ 25 3.7 Trabalho 2 ....................................................................................................... 25 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTO SANITÁRIO .......................................... 26 4.1 Definições ....................................................................................................... 26 4.2 Critérios de Projeto ......................................................................................... 27 4.2.1 Terminologia das Tubulações de Esgoto............................................... 29 4.3 Dimensionamento das Tubulações ................................................................. 30 4.3.1 Dimensionamento dos Ramais de Descarga e de Esgoto..................... 30 4.3.2 Dimensionamento do Tubo de Queda ................................................... 30 4.3.3 Dimensionamento do Coletor e Subcoletor Predial ............................... 31 4.3.4 Dimensionamento da Ventilação ........................................................... 32 4.3.5 Dimensionamento da Caixa ou Ralo Sifonado (CS) .............................. 34 4.3.6 Dimensionamento da Caixa Retentora de Gordura (CG) ...................... 35 4.3.7 Dimensionamento da Caixa de Inspeção (CI) ....................................... 35 4.3.8 Dimensionamento da Caixa de Passagem (CP).................................... 36 4.4 Exercícios ........................................................................................................ 37 5 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS DE ÁGUAS PLUVIAIS ........................................ 38 5.1 Definições ....................................................................................................... 38 5.2 Critérios de Projeto ......................................................................................... 39 5.2.1 Intensidade Pluviométrica ...................................................................... 39 5.2.2 Área de Contribuição ............................................................................. 40 5.2.3 Características de Impermeabilização do Local .................................... 40 5.2.4 Vazão de Projeto ................................................................................... 41 5.3 Dimensionamento ........................................................................................... 41 5.3.1 Dimensionamento das Calhas ............................................................... 41 5.3.2 Dimensionamento das Condutores Verticais ......................................... 43 5.3.4 Dimensionamento das Caixas de Areia ou de Inspeção ....................... 45 5.4 Exercícios ........................................................................................................ 46 5.5 Trabalho 3 ....................................................................................................... 47 6 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS DE PREVENÇÃO E COMBATE A INCÊNDIOS . 48 6.1 Definições ....................................................................................................... 49 6.2 Tipos de Sistema de Prevenção e Combate a Incêndio ................................. 49 6.3 Instalações Sob Comando .............................................................................. 49 6.3.1 Dimensionamento dos Hidrantes ........................................................... 50 6.3.2 Dimensionamento das Tubulações ........................................................52 6.4 Instalação Automática ..................................................................................... 53 6.5 Reserva de Água para Combate a Incêndio ................................................... 53 6.6 Exercícios ........................................................................................................ 60 6.7 Trabalho 4 ....................................................................................................... 60 7 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS DE GLP ............................................. 61 7.1 Introdução ....................................................................................................... 61 7.2 Distribuição de GLP ........................................................................................ 61 7.3 Instalações de GLP ......................................................................................... 61 7.3.1 Residência de Porte Pequeno e Médio ................................................. 61 7.3.2 Residência de Grande Porte ................................................................. 62 7.3.3 Prédios de Apartamentos ...................................................................... 62 7.4 Exigências Quanto às Instalações de GLP ..................................................... 62 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 63 1 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 1 INTRODUÇÃO A história nos mostra que os primeiros homens procuravam viver próximo às fontes de água e já estudavam meios de trazê-la às povoações, cada vez maiores. A água sempre teve um papel de grande importância na sobrevivência e na evolução do homem. Na sobrevivência, porque sem ela não existiria vida animal. Na evolução, porque ela é elemento fundamental para o desenvolvimento da qualidade de vida do homem. Ela é responsável pela higiene e limpeza de cada um; tem larga aplicação na indústria; é utilizada para irrigação dos campos; é o principal meio para combate a incêndios; enfim, é parte vital, em todos os sentidos, no nosso meio de vida. A Organização Mundial de Saúde (OMS) define saúde como sendo: “um estado de completo bem estar físico, mental e social, e não apenas a ausência de doenças ou enfermidades”. Desta forma, os edifícios normalmente são dotados de instalações destinadas ao conforto, à higiene e a segurança dos seus usuários. Logo, uma instalação sanitária mal projetada ou mal executada poderá ocasionar riscos à saúde, através da contaminação ou introdução de materiais indesejáveis na água. 2 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS DE ÁGUA FRIA A instalação predial de água fria tem por objetivo distribuir por toda a edificação água para uso e consumo humano, garantindo a qualidade, a potabilidade e quantidade. A norma brasileira que regulamenta os projetos de instalações hidráulicas prediais é a NBR 5626, da ABNT. O projeto de instalações hidráulicas prediais de água fria deve ser elaborado, supervisionado e de responsabilidade de profissional de nível superior legalmente habilitado pelas leis do país. As instalações hidráulicas prediais de água fria devem ser projetadas e construídas de modo a: garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade suficiente, com pressões e velocidades adequadas ao perfeito funcionamento das peças de utilização e do sistema de tubulações; preservar rigorosamente a qualidade de água do sistema de abastecimento; preservar o máximo conforto dos usuários, incluindo-se a redução dos níveis de ruídos. O projeto das instalações prediais de água fria deve ser desenvolvido em 3 etapas: a) concepção do projeto; b) determinação das vazões; c) dimensionamento. O desenvolvimento do projeto das instalações de água fria deve ser conduzido concomitantemente, e em conjunto (ou em equipe de projeto), com os projetos de arquitetura, estruturas e de fundações do empreendimento, de modo que se consiga a mais perfeita harmonia entre todas as exigências técnico- econômicas envolvidas. Os equipamentos e reservatórios devem ser adequadamente localizados tendo em vista as suas características funcionais, a saber: espaço; iluminação; ventilação; proteção sanitária; operação e manutenção. Só é permitida a localização de tubulações solidária à estrutura se não forem prejudicadas pelos esforços ou deformações próprias dessa estrutura. As passagens através da estrutura devem ser previstas e aprovadas por seu projetista. Tais passagens devem ser projetadas de modo a permitir a montagem e a desmontagem das tubulações em qualquer ocasião. Indica-se, como a melhor solução para a localização das tubulações, a sua total independência das estruturas e das alvenarias. 2.1 Definições Peças de Utilização: São dispositivos ligados aos sub-ramais para permitirem a utilização da água. Alimentador Predial: Tubulação compreendida entre o ramal predial e a primeira derivação ou registro de bóia do reservatório. 3 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Barrilete: Conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual se derivam as colunas de distribuição. Coluna de Distribuição: Tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais. Consumo Diário: Valor médio de água consumida num período de 24 horas em decorrência de todos os usos do edifício no período. Ponto de Utilização: Extremidade a jusante do sub-ramal. Rede predial de distribuição: Conjunto de tubulações, compreendido pelos barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos. Ramal: Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. Ramal Predial: Tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento e a instalação predial. Retro-sifonagem: Refluxo de águas servidas, poluídas ou contaminadas, para o sistema de consumo, em decorrência de pressões negativas. Sub-ramal: Tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. Figura 2.1 – Definições em Instalações Hidráulicas Prediais de Água Fria 2.1.1 Tipos de Alimentação Predial Sistema de Distribuição Direta: A alimentação da rede predial de distribuição é feita diretamente da rede pública de abastecimento (sem reservação). Sistema de Distribuição Indireta por Gravidade: A alimentação da rede predial de distribuição é feita através de reservatório superior. Sistema de Distribuição Indireta com Bombeamento: A alimentação da rede predial de distribuição é feita a partir de reservatório superior, o qual é alimentado por bombeamento, através de um reservatório inferior. Recomenda-se que se dispense a existência de reservatório inferior sempre que for possível alimentar continuamente o reservatório superior diretamente pelo alimentador predial. 4 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Figura 2.2 – Sistemas Prediais de Distribuição de Água 2.2 Critérios de Projeto Um projeto de instalação hidráulica predial de água fria se desenvolve, normalmente, em quatro fases. Na primeira delas são definidos os pontos de utilização da água fria, o tipo de sistema de distribuição, a localização dos reservatórios, equipamentos e tubulações. Na fase seguinte é realizada a determinação e capacidades dos equipamentos. Na terceira faze é feito o dimensionamento, e por fim as verificações das condições de funcionamento de toda a instalação. 2.2.1 Ligações Prediais A Tabela 2.1,a seguir, apresenta os diâmetros dos ramais prediais exigidos pela COPASA MG, conforme padrões apresentados na Figura 2.3. Tabela 2.1 – Diâmetro do Ramal Predial (COPASA MG) Número de Economias 1 Diâmetro do Ramal Predial Residencial Comercial 1 a 25 26 a 35 36 a 50 51 a 100 acima de 100 1 a 126 127 a 180 181 a 360 361 a 540 acima de 540 ½” – 15 mm ¾” – 20 mm 1” – 25 mm 2” – 50 mm a ser estudado pela COPASA MG 1 Economia é cada uma das unidades residenciais ou comerciais Rede Pública Bomba Sistema de Distribuição Direta Sistema de Distribuição Indireta por Gravidade Rede Pública Rede Pública Sistema de Distribuição Indireta por Bombeamento 5 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais a) Modelo Cavalete (sobre o piso) b) Modelo Embutido (no muro ou mureta) Figura 2.3 – Padrão COPASA MG Recomenda-se que o projetista consulte sempre as normas da concessionária de água local para detalhar a ligação predial. 2.2.2 Consumo Diário O consumo diário de uma edificação deve ser calculado através da equação: qPCd ×= (1) onde: Cd é o consumo diário da edificação (l/dia); P é a população de ocupação da edificação; e q é o consumo “per capita” (l/dia). A população de uma edificação e o consumo “per capita” podem ser estimados através do tipo e natureza do imóvel, conforme apresentado nas Tabela 2.2 e 2.3, respectivamente. Tabela 2.2 – Taxa de Ocupação de Acordo com a Natureza do Local Natureza do Local Taxa de Ocupação Residências uni-familiar Prédio de apartamentos Prédio de Escritórios: - uma só entidade locadora - mais de uma entidade locadora Restaurantes Teatros e cinemas Lojas (pavimentos térreos) Lojas (pavimentos superiores) Supermercados Shopping centers Salões de hotéis Museus 2 pessoas por quarto e 1 por quarto de empregada 2 pessoas por quarto 1 pessoa por 7,0 m² de área 1 pessoa por 5,0 m² de área 1 pessoa por 1,5 m² de área 1 cadeira para cada 0,7 m² de área 1 pessoa por 2,5 m² de área 1 pessoa por 5,0 m² de área 1 pessoa por 2,5 m² de área 1 pessoa por 5,0 m² de área 1 pessoa por 6,0 m² de área 1 pessoa por 8,0 m² de área 6 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 2.3 – Estimativa do Consumo Diário “Per Capita” Tipo de Edificação Unidade Consumo (l/dia) 1. Serviços Domésticos Apartamentos Apartamentos de Luxo Residência de Luxo Residência de Médio Valor Residência Populares Alojamentos Provisórios de Obras Apartamento do Zelador “per capita” por dormitórios por quarto de empregada “per capita” “per capita” “per capita” “per capita” “per capita” 200 300 a 400 200 300 a 400 150 120 a 150 80 600 a 1.000 2. Serviços Públicos Edifícios de Escritórios Escolas, Internatos Escolas, Externatos Escolas, Semi-Internatos Hospitais e Casas de Saúde Hotéis com Cozinha e Lavanderia Hotéis sem Cozinha e Lavanderia Lavanderias Quartéis Cavalarias Restaurantes Mercados Garagens e Postos de Serviços para Automóveis Rega de Jardins Cinemas, Teatros Igrejas Ambulatórios Creches por ocupante efetivo “per capita” por aluno por aluno por leito por hóspede por hóspede por kg de roupa seca por soldado por cavalo por refeição por m2 de área por automóvel por m2 de área por lugar por lugar “per capita” “per capita” 50 a 80 150 50 50 250 250 a 350 120 30 150 100 25 5 100 1,5 2 2 25 50 3. Serviços Industriais Fábricas (uso pessoal) Fábricas com restaurante Usinas de Leite Matadouros Matadouros de Pequeno Porte por operário por operário por litro de leite por animal abatido por animal abatido 70 a 80 100 5 300 150 7 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2.2.3 Vazões dos Ramais e Sub-Ramais O dimensionamento dos ramais e sub-ramais deve ser feito a partir da vazão mínima necessária para o ponto de utilização da instalação hidráulica predial. Para tanto, são apresentados na Tabela 2.4, a seguir, os valores de vazão mínima necessária para o funcionamento de diversas peças e pontos de utilização. Além disso, nesta mesma tabela, são apresentados os pesos (valores de ponderação) para as diversas peças e pontos de utilização de água. Tabela 2.4 – Vazões e Pesos Relativos aos Pontos de Utilização Peça ou Ponto de Utilização Vazão (l/s) Peso (P) Bebedouro Bica de Banheira Bidê Caixa de descarga para bacia sanitária ou mictório não aspirante Chuveiro Máquina de lavar roupa ou prato Torneira ou misturador (água fria) de lavatório Torneira ou misturador (água fria) de pia de cozinha Torneira de pia de despejo ou tanque de lavar roupa Válvula de descarga para bacia sanitária Válvula de descarga para mictório auto-aspirante Válvula de descarga ou registro para mictório não aspirante 0,05 0,30 0,10 0,15 0,20 0,30 0,20 0,25 0,30 1,90 0,50 0,15 0,1 1 0,1 0,3 0,5 1 0,5 0,7 1 40,0 2,8 0,3 2.2.4 Vazões das Colunas e Barriletes As vazões de dimensionamento das colunas e barriletes devem levar em conta a possibilidade de uso dos pontos de utilização, ou seja, deve-se considerar o uso simultâneo das peças (internatos, clubes, quartéis) e o uso não simultâneo das peças (possibilidade menor que 100%). Para a primeira situação (uso simultâneo) a vazão de cada trecho deve ser a soma das vazões dos pontos que estão sendo utilizados. Para a situação de uso não simultâneo considera-se o método da vazão máxima provável, pois, esse método considera difícil que todas as peças de utilização, alimentadas pelo mesmo ramal, funcionem simultaneamente e que a probabilidade de uso simultâneo decresce com o acréscimo do número de peças. Desta forma, o método adotado pela norma utiliza a fórmula apresentada a seguir: ∑⋅= P30,0Q (2) onde Q é a vazão (l/s) e P são os pesos das diversas peças ligadas ao trecho analisado. 8 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2.2.5 Vazão do Alimentador Predial A vazão do alimentador predial é definida conforme o sistema de abastecimento: Abastecimento Direto: a vazão do alimentador predial é calculada utilizando- se a equação (2); Abastecimento Indireto por Gravidade: a vazão do alimentador predial deve ser suficiente para atender o consumo diário do prédio no período de 24 horas; Abastecimento Indireto por Bombeamento: a vazão do alimentador predial deve ser igual aquela determinada para a instalação elevatória. 2.2.6 Vazão da Instalação Elevatória Conforme orientação da norma, o sistema elevatório deverá ter uma vazão mínima horária igual a 15% do consumo diário, ou seja, o sistema deverá funcionar durante 6,66 horas por dia. (para a bomba o dia deverá ter no máximo 6,66 h) Baseado na experiência pode-se adotar: a) prédios de apartamentos e hotéis: 3 períodos de 1,5 horas (= 4,5 h); b) prédios de escritórios: 2 períodos de 2 horas (= 4 h); c) hospitais: 3 períodos de 2 horas (= 6 h). 2.2.7 Velocidade Máxima Segundo a norma, a velocidade máxima do escoamento não pode ultrapassar a 3,0 m/s, pois, acima desse valor provoca ruído desagradável, desgastes excessivos da tubulação e golpe de aríete. 2.2.8 Pressões Máxima e Mínima Conforme a norma, as pressões máximas e mínimas admitidas no interior das tubulações do sistema de distribuição de água fria são: a) Pressão Estática Máxima: 400 kPa (≈ 40,8 mca); b) Pressão Dinâmica Mínima: 5 kPa (≈ 0,5 mca). Onde, pressãoestática é aquela considerada quando não está havendo escoamento e pressão dinâmica é aquela que ocorre quando está ocorrendo escoamento. Além disso, devem-se levar em conta as pressões máximas e mínimas exigidas nos pontos de utilização, conforme apresentado na Tabela 2.5. 9 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 2.5 – Pressão nos Pontos de Utilização Pontos de Utilização Pressão Dinâmica (kPa) Pressão Estática (kPa) Mín Máx Mín Máx Aquecedor elétrico de alta pressão Aquecedor elétrico de baixa pressão Bebedouro Chuveiro de DN = 15 mm Chuveiro de DN = 20 mm Torneira Torneira de bóia para caixa de descarga DN = 15 mm Torneira de bóia para caixa de descarga DN = 20 mm Torneira de bóia para reservatórios Válvula de descarga de baixa pressão 5 5 20 20 10 5 15 5 5 12 400 40 400 400 400 400 400 40 400 - 10 10 - - - - - - - 20 400 50 - - - - - - - - 2.2.9 Perdas de Carga Para o cálculo das perdas de carga, ou seja, perda de energia ao longo do escoamento, a norma indica o uso das fórmulas de Flamant (PVC ou cobre) e de Fair Whipple-Siao (aço e ferro fundido), cujas equações são apresentadas a seguir. Além disso, deve-se utilizar o método dos comprimentos equivalentes para se considerar a perda de carga localizada. L D Q 000824,0h 75,4 75,1 ⋅⋅=∆ (para PVC ou cobre) (3) L D Q 002021,0h 88,4 88,1 ⋅⋅=∆ (para aço ou ferro fundido) (4) onde: ∆h é perda de carga (m); Q é a vazão escoada (m³/s); D é o diâmetro do conduto (m); e L é a soma do comprimento total do conduto e dos comprimentos equivalentes de cada peça (m). As Tabelas 2.6 e 2.7, a seguir, apresentam os valores dos comprimentos equivalentes para diversas peças conforme o valor do diâmetro. 10 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 2.6 – Comprimentos Equivalentes (Leq) em Metros de Canalização de PVC Rígido ou Cobre Joelho 90º Joelho 45º Curva 90º Curva 45º Tê fluxo direto Tê fluxo lateral Tê fluxo bilateral Saída de Canali- zação Entrada Normal Entrada de Borda Registro gaveta aberto Registro globo aberto Registro de Ângulo aberto Válvula de pé com crivo Válvula de retenção leve Válvula de retenção pesada (pol) (mm) 1/2 15 1,1 0,4 0,4 0,2 0,7 2,3 2,3 0,8 0,3 0,9 0,1 11,1 5,9 8,1 2,5 3,6 3/4 20 1,2 0,5 0,5 0,3 0,8 2,4 2,4 0,9 0,4 1 0,2 11,4 6,1 9,5 2,7 4,1 1 25 1,5 0,7 0,6 0,4 0,9 3,1 3,1 1,3 0,5 1,2 0,3 15 8,4 13,3 3,8 5,8 1 1/4 32 2 1 0,7 0,5 1,5 4,6 4,6 1,4 0,6 1,8 0,4 22 10,5 15,5 4,9 7,4 1 1/2 40 3,2 1,3 1,2 0,6 2,2 7,3 7,3 3,2 1 2,3 0,7 35,8 17 18,3 6,8 9,1 2 50 3,4 1,5 1,3 0,7 2,3 7,6 7,6 3,3 1,5 2,8 0,8 37,9 18,5 23,7 7,1 10,8 2 1/2 60 3,7 1,7 1,4 0,8 2,4 7,8 7,8 3,5 1,6 3,3 0,9 38 19 25 8,2 12,5 3 75 3,9 1,8 1,5 0,9 2,5 8 8 3,7 2 3,7 0,9 40 20 26,8 9,3 14,2 4 100 4,3 1,9 1,6 1 2,6 8,3 8,3 3,9 2,2 4 1 42,3 22,1 28,6 10,4 16 5 125 4,9 2,4 1,9 1,1 3,3 10 10 4,9 2,5 5 1,1 50,9 26,2 37,4 12,5 19,2 6 150 5,4 2,6 2,1 1,2 3,8 11,1 11,1 5,5 2,8 5,6 1,2 56,7 28,9 43,4 13,9 21,4 Peça Diâmetro Tabela 2.7 – Comprimentos Equivalentes (Leq), em Metros de Canalização de Aço Galvanizado ou Ferro Fundido Joelho 90º Joelho 45º Curva 90º Curva 45º Tê fluxo direto Tê fluxo lateral Tê fluxo bilateral Saída de Canali- zação Entrada Normal Entrada de Borda Registro gaveta aberto Registro globo aberto Registro de Ângulo aberto Válvula de pé com crivo Válvula de retenção leve Válvula de retenção pesada (pol) (mm) 1/2 15 0,4 0,2 0,2 0,2 0,3 1 1 0,4 0,2 0,4 0,1 4,9 2,6 3,6 1,1 1,6 3/4 20 0,6 0,3 0,3 0,2 0,4 1,4 1,4 0,5 0,2 0,5 0,1 6,7 3,6 5,6 1,6 2,4 1 25 0,7 0,4 0,3 0,2 0,5 1,7 1,7 0,7 0,3 0,7 0,2 8,2 4,6 7,3 2,1 3,2 1 1/4 32 0,9 0,5 0,4 0,3 0,7 2,3 2,3 0,9 0,4 0,9 0,2 11,3 5,6 10 2,7 4 1 1/2 40 1,1 0,6 0,5 0,3 0,9 2,8 2,8 1 0,5 1 0,3 13,4 6,7 11,6 3,2 4,8 2 50 1,4 0,8 0,6 0,4 1,1 3,5 3,5 1,5 0,7 1,5 0,4 17,4 8,5 14 4,2 6,4 2 1/2 60 1,7 0,9 0,8 0,5 1,3 4,3 4,3 1,9 0,9 1,9 0,4 21 10 17 5,2 8,1 3 75 2,1 1,2 1 0,6 1,6 5,2 5,2 2,2 1,1 2,2 0,5 26 13 20 6,3 9,7 4 100 2,8 1,5 1,3 0,7 2,1 6,7 6,7 3,2 1,6 3,2 0,7 34 17 23 8,4 12,9 5 125 3,7 1,9 1,6 0,9 2,7 8,4 8,4 4 2 4 0,9 43 21 30 10,4 16,1 6 150 4,3 2,3 1,9 1,1 3,4 10 10 5 2,5 5 1,1 51 26 39 12,5 19,3 Peça Diâmetro 2.3 Dimensionamento das Tubulações As tubulações de instalações prediais de água fria devem ser dimensionadas para trabalharem como condutos forçado, cujos diâmetros devem ser definidos para cada trecho, com o cuidado de serem sempre iguais ou superiores aos de trechos de jusante. O critério para a definição dos diâmetros é baseado na velocidade máxima permitida para o escoamento, conforme apresentado no item 2.2.7. A Tabela 2.8, a seguir, apresenta as vazões máximas admissíveis para cada diâmetro, considerando-se o critério de velocidade máxima. Além disso, devem-se considerar diâmetros mínimos para cada peça de utilização conforme apresentado na Tabela 2.9, a seguir. 11 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 2.8 – Vazões Máximas em Função do Diâmetro Nominal Diâmetros Vel. Máxima Vazão Máxima (mm) (pol) (m/s) (l/s) (m³/dia) 15 20 25 32 40 50 60 75 100 125 150 ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 ½ 3 4 5 6 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 0,53 0,94 1,47 2,41 3,77 5,89 8,48 13,3 23,6 36,8 53,0 45 81 127 208 326 509 733 1149 2039 3180 4579 Tabela 2.9 – Diâmetro Mínimo por Peça de Utilização (Sub-Ramal) Ponto de Utilização Diâmetro Mínimo (mm) (pol) Aquecedor de alta pressão Aquecedor de baixa pressão Banheira Bebedouro Bidê Caixa de descarga Chuveiro Filtro de pressão Lavatório Máquina de lavar roupa ou prato Mictório auto-aspirante Mictório não aspirante Pia de cozinha Tanque de despejo ou de lavar roupa Válvula de descarga 15 20 15 15 15 15 15 15 15 20 25 15 15 20 321 ½ ¾ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ¾ 1 ½ ½ ¾ 1 ¼ 1 Para pressão estática disponível inferior a 30 kPa recomenda-se o diâmetro de 40 mm (1 ½ pol) 12 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2.3.1 Tubulações de Recalque e Sucção No dimensionamento da tubulação de recalque, quando existir, indica-se a utilização da fórmula da ABNT: QX586,0D 4r ⋅⋅= (5) onde: Dr é o diâmetro de referência (m); X é o número de horas de funcionamento da bomba por dia; e Q é a vazão da bomba (m³/s) O diâmetro da tubulação de sucção deve ser no mínimo, um diâmetro comercial superior ao diâmetro de referência, enquanto o diâmetro de recalque deve ser igual ao diâmetro comercial igual ou inferior ao diâmetro de referência, ou seja: DSucção > Dr e DRecalque ≤ Dr. 2.3.2 Tubulações de Limpeza e de Extravasão do Rese rvatório A tubulação de limpeza do reservatório deve ser dimensionada em função do tempo em que se deseja que o mesmo seja esvaziado. Considerando um reservatório de forma prismática, pode se utilizar a equação a seguir para o dimensionamento da tubulação de limpeza. L d h g2AC S2 t ⋅ ⋅⋅⋅ ⋅= (6) onde: t é o tempo desejado para o esvaziamento do reservatório (s); S é a área da superfície de água do reservatório (m²); A é a área da seção a tubulação de limpeza (m²); Cd é o coeficiente de descarga do orifício (Cd ≈ 0,6); e hL é a altura de água sobre o eixo da saída da tubulação de limpeza (m), conforme apresentado na Figura 2.4, a seguir. A tubulação de extravazãodo reservatório é utilizada para se evitar um possível transbordamento do mesmo quando ocorrem defeitos no sistema de enchimento do mesmo. O seu dimensionamento depende da carga hidráulica acima do eixo de entrada na tubulação e o seu funcionamento pode se dar como vertedouros, orifícios, bocais e, até mesmo, como condutos forçados. A expressão (6), a seguir, é utilizada para orifícios, bocais e tubos curtos, o que permite o cálculo da área da seção transversal necessária ao extravasor, quando este não for muito longo, ou seja, seu comprimento for inferior a 60 vezes o seu diâmetro. Ed hg2ACQ ⋅⋅⋅⋅= (7) onde: Q é a vazão que alimenta o reservatório (m³/s) Cd é o coeficiente de descarga do orifício (Cd ≈ 0,6); A é a área da seção transversal do extravasor (m²); e hE é a altura de água sobre o eixo da tubulação do extravasor (m), conforme apresentado na Figura 2.4, a seguir. 13 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Figura 2.4 – Tubulações de Limpeza e Extravazão do Reservatório Recomenda-se que o diâmetro da tubulação de extravazão deve ser superior ao da tubulação prevista para a alimentação do reservatório. Além disso, recomenda-se que o seu deságüe seja feito livremente em local de fácil visualização, para que sejam tomadas providências quando ocorrer alguma anormalidade. Caso o lançamento das águas extravasadas e/ou de limpeza seja feito no sistema de esgotamento sanitário, exige-se que haja uma separação atmosférica (distância vertical, sem obstáculos e através da atmosfera, entre a saída da tubulação e o nível de transbordamento) correspondente a 2 vezes o diâmetro interno do tubo extravasor e nunca menor que 30 cm. 2.3.3 Capacidade dos Reservatórios O volume acumulado no(s) reservatório(s) das edificações não pode(m) ser inferior(es) ao volume consumido diariamente no prédio. Além disso, recomenda-se que o volume armazenado não ultrapasse a 3 vezes o consumo diário. A determinação do consumo diário deve ser efetuada através da Tabela 2.3 e da equação (1). Logo, o cálculo do volume de armazenamento total pode ser feito considerando a equação a seguir. t 1000 C V dt ⋅= (8) onde: Vt é o volume total armazenado (m³); C é o consumo diário (l/dia); e t é o tempo de armazenamento (dia). Tubulação de Alimentação Tubulação de Limpeza Tubulação de Extravazão NA normal NA máximo hE hL 14 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Desta forma, o volume de cada reservatório dependerá do tipo de sistema de distribuição. Distribuição Indireta por gravidade: tRS VV = Distribuição Indireta por Bombeamento: ( ) ( ) ⋅= ⋅= ttRI ttRS V60% V60,0V V40% V40,0V Os reservatórios devem ser construídos de tal forma que satisfaçam as seguintes condições: a) preservem os padrões de higiene e segurança; b) sejam perfeitamente estanques; c) possuam paredes lisas, executadas com materiais que resistam ao ataque da água; d) sempre providos de dispositivo do tipo tampa que impeça a entrada de animais e corpos estranhos; e) devem ser providos de abertura, convenientemente localizada, que permita o fácil acesso ao seu interior para inspeção e limpeza; f) sejam dotados de extravasor; g) tenham canalização para esgotamento e, quando a área do fundo for superior a 2 m², este deverá ser inclinado a fim de permitir o seu perfeito esvaziamento; h) devem ser construídos de tal forma a manter uma folga mínima de 0,60 m entre as suas paredes e qualquer obstáculo lateral, e entre o fundo e o local onde se apoia, para permitir inspeções. 2.4 VERIFICAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO Após o dimensionamento do diâmetro de cada trecho da tubulação, faz-se necessário a verificação das pressões máximas estáticas e das pressões mínimas dinâmicas, a partir dos dados de projeto e dos cálculos das perdas de carga ao longo do escoamento, conforme item 2.2.9. A Tabela 2.10, a seguir, é sugerida para a verificação supracitada. Tabela 2.10 – Planilha de Cálculo para Instalações Prediais de Água Fria Trecho Pesos Q (l/s) D (mm) v (m/s) Comprimentos Piezom. Mont. (mH2O) ∆h (m) Piezom. Jusante (mH2O) Elev. Jus. (m) Pressão Disp. (mH2O) Unit. Acum. Tubul. Peças Total 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 - Identificação do trecho; 2 - Valores dos pesos dos pontos de utilização ligados ao ramal; 3 - Soma dos pesos dos pontos de utilização ligados ao ramal com os pesos dos trechos de jusante; 4 - Vazão no trecho; 5 - Diâmetro do trecho, a partir da vazão; 6 - Velocidade média no trecho, a partir do diâmetro adotado; 15 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 7 - Comprimento da tubulação do trecho; 8 - Soma dos comprimentos equivalentes de cada peça do trecho; 9 - Soma dos comprimentos (8) e (9); 10 - Pressão Piezométrica disponível a montante do trecho analisado; 11 - Perda de carga do escoamento ao longo do trecho analisado; 12 - Pressão piezométrica disponível a jusante do trecho analisado [(10) – (11)]; 13 - Elevação a jusante do trecho analisado; 14 - Pressão disponível a jusante [(12) – (13)]. 2.5 DETALHE DE PRESERVAÇÃO SANITÁRIA A norma brasileira exige que as colunas de distribuição devam ser ventiladas, de tal forma a garantir que não haja: a) a contaminação da instalação devido ao fenômeno chamado retro- sifonagem (pressões negativas na rede) que causam a entrada de corpos poluidores através do sub-ramal do vaso sanitário, bidê ou banheira. b) o estrangulamento das seções de passagem da água devido ao acúmulo de bolhas de ar, que normalmente acompanham o fluxo de água. Desta forma, conforme exigência de norma, a ventilação deve: a) ser ligada à coluna de distribuição após o registro de passagem existente; b) ter sua extremidade superior livre, acima do nível máximo d’água do reservatório superior; c) ter o diâmetro igual ou superior ao da coluna de distribuição. 2.6 MATERIAIS UTILIZADOS NOS TUBOS, CONEXÕES E JUNT AS Os tubos e conexões utilizadas nas instalações hidráulicas prediais de água fria podem ser construídos dos seguintes materiais: aço galvanizado, cobre, ferro fundido, PVC rígido, ferro maleável, latão, bronze ou outro material tal que: a) sejam próprio para condução de água potável, não alterando sua qualidade; b) sejam adequados para o acoplamento entre si; c) sejam adequados para as condições de temperatura e de pressão que serão submetidos. 16 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2.7 Exercícios 1) Calcular a capacidade do reservatório de uma residência de dois pavimentos com quatro quartos, sendo uma suíte e um quarto de hóspedes. A residência possui ainda uma dependência completa de empregada, para ser ocupada por duas pessoas. Indique o tipo de distribuição. 2) Calcular a capacidade do(s) reservatório(s) de um edifício de 16 pavimentos tipos, com 2 apartamentos por pavimento sendo que cada apartamento possui 2 quartos e dependência de empregada. A área construída é de 5200 m² e o abastecimento é contínuo. Indique o tipo de distribuição. 3) Determine o diâmetro do alimentador predial, das tubulações de sucção e recalque, das tubulações de extravasão e de limpeza do reservatório (superior) do edifício do exercício 2, considerando todos os tipos de distribuição possíveis. Considere o reservatório superior com área de base igual a 5,0 m², e distância vertical entre a borda superior e o extravasor igual a 20 cm. (obs.: neste exercício não foi considerado o volume para combate a incêndio, que será alvo de estudo em capítulo posterior).4) Dimensione, as tubulações de PVC rígido de um banheiro conforme apresentado no desenho isométrico abaixo. Em seguida, faça a verificação considerando que a pressão piezométrica disponível no ponto A é igual a 15,5 m e sua elevação é 12,0 m. 5 3 4 2 1 17 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 5) Pede-se dimensionar a coluna 1 de distribuição de água e verificar as pressões dinâmicas para o banheiro mais alto do prédio apresentado no esquema geral da figura abaixo. A coluna 1 está interligada a 4 (quatro) banheiros do tipo apresentado no desenho isométrico, também mostrado abaixo, conectando o ponto 8 deste aos pontos D, E, F e G do esquema geral. Considere que serão utilizadas tubulações de PVC rígido. 18 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 2.8 Trabalho 1 O trabalho, cujo valor é 5 pontos, deve ser entregue em grupo e com todas as respostas detalhadas. 1) Considere um edifício residencial de luxo com apenas 4 andares com 1 apartamento por andar, o qual possui; varanda; 2 salas; 4 quartos sendo duas suítes; 4 vagas de garagem; 2 banheiros sociais; e dependência completa de empregada. O prédio ainda possui: salão de festas; piscina; quadra de esportes; sauna; e área de lazer com 250 m2 de jardins. Pede-se determinar o(s) volume(s) do(s) reservatório(s) considerando os sistemas de distribuição indireta por gravidade e por bombeamento. Observação: a sua resposta deve conter todas as possibilidades de sistema de abastecimento. 2) Determine os volumes mais adequados do(s) reservatório(s) a ser(em) construído(s) para abastecer um hotel de luxo com capacidade para 500 hóspedes, o qual possui, em anexo, um centro de convenções com capacidade para 2.000 pessoas e um jardim cuja área ocupa 50 m2. Sabe-se que a concessionária de abastecimento não possui pressão, na sua rede, suficiente para alcançar o topo do prédio do hotel em questão. 19 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 3 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Instalações hidráulicas prediais de água quente é qualquer instalação hidráulica predial de água para uso humano, cuja temperatura da água esteja entre 40oC e 70oC cujo projeto deve ser regido pela norma NBR 7198 da ABNT. O uso de água quente é comum em quase todas as atividades humanas e as instalações hidráulicas para a sua condução podem ser específicas para indústrias, hospitais, hotéis e residências. O projeto de instalações hidráulicas prediais de água quente deve ser elaborado, supervisionado e de responsabilidade de profissional de nível superior legalmente habilitado pelas leis do país. As instalações hidráulicas prediais de água quente devem ser projetadas e construídas de modo a: a) garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade suficiente, com pressões e velocidades adequadas ao perfeito funcionamento das peças de utilização e do sistema de tubulações; b) preservar rigorosamente a qualidade de água do sistema de abastecimento; c) preservar o máximo conforto dos usuários, incluindo-se a redução dos níveis de ruídos. O projeto das instalações prediais de água quente deve ser desenvolvido em 3 etapas: a) concepção do projeto; b) determinação das vazões; c) dimensionamento. O desenvolvimento do projeto das instalações de água quente deve ser conduzido concomitantemente, e em conjunto (ou em equipe de projeto), com os projetos de arquitetura, estruturas e de fundações do empreendimento, de modo que se consiga a mais perfeita harmonia entre todas as exigências técnico- econômicas envolvidas. Os equipamentos e reservatórios devem ser adequadamente localizados tendo em vista as suas características funcionais, a saber: espaço; iluminação; ventilação; proteção sanitária; operação e manutenção. Só é permitida a localização de tubulações solidária à estrutura se não forem prejudicadas pelos esforços ou deformações próprias dessa estrutura. As passagens através da estrutura devem ser previstas e aprovadas por seu projetista. Tais passagens devem ser projetadas de modo a permitir a montagem e a desmontagem das tubulações em qualquer ocasião. Indica-se, como a melhor solução para a localização das tubulações, a sua total independência das estruturas e das alvenarias. 20 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 3.1 Definições Aquecedor: Aparelho destinado a aquecer a água. Isolamento Térmico: Procedimento para reduzir as perdas de calor nas instalações hidráulicas prediais de água quente. Misturador: Dispositivo que possibilita a mistura de água quente e água fria para o uso doméstico, somente após o ponto de utilização. Respiro: Dispositivo destinado a permitir a saída de ar e/ou vapor de uma instalação hidráulica predial de água quente. 3.1.1 Tipos de Sistemas de Aquecimento Individual: Sistema de aquecimento que alimenta apenas uma peça de utilização. Ex.: chuveiro e torneiras. Central Privado: Sistema de aquecimento que alimenta mais de uma peça de utilização em um mesmo domicílio. Ex.: aquecedores de acumulação residencial. Central Coletivo: Sistema de aquecimento que alimenta várias peças de utilização em mais de um domicílio. Ex.: prédios de apartamentos, hotéis e hospitais. 3.1.2 Tipos de Aquecedores Aquecedor de Acumulação: Aparelho composto de um reservatório dentro do qual a água é acumulada e aquecida. Ex.: Boiler. Aquecedor Instantâneo: Aparelho que não exige reservatório, aquecendo a água quando de sua passagem por ele. Ex.: Chuveiro, serpentina e aquecimento solar. Além disso, os aquecedores podem ainda se caracterizar pela fonte de energia térmica, sendo as mais freqüentes as seguintes: a) energia elétrica; b) queima de material orgânico (lenha, carvão vegetal e álcool); c) queima de combustível fóssil (gasolina, óleo e GLP); d) energia solar. 3.2 Critérios de Projeto Um projeto de instalação hidráulica predial de água quente se desenvolve, normalmente, em quatro fases. Na primeira delas são definidos os pontos de utilização da água quente, o tipo de sistema de aquecimento, a localização dos reservatórios, equipamentos e tubulações. Na fase seguinte é realizada a determinação e capacidades dos equipamentos. Na terceira faze é feito o 21 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais dimensionamento, e por fim as verificações das condições de funcionamento de toda a instalação. 3.2.1 Temperatura da Água para o Uso A temperatura da água para uso humano não deve ultrapassar 40oC. Desta forma, como há possibilidade de fornecimento de água com temperatura acima desse valor nos pontos de utilização, faz-se necessário a mistura de água quente e fria, através de misturadores, para o uso da chamada água morna. 3.2.2 Consumo Diário de Água Quente (morna) O consumo diário de água quente (morna) é função do tipo e ocupação da edificação. Desta forma, conhecidas a população e a característica da edificação, a estimativa do consumo de água quente (morna) pode ser feita através da Tabela 3.1 apresenta a seguir. Tabela 3.1 – Estimativa do Consumo Diário de Água Quente (morna) Tipo da Edificação Unidade Consumo (l/dia) Alojamento provisório Casa popular ou rural Residência Apartamento Quartel Escola (internato) Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) Hospital Restaurantes e similares Lavanderia “per capita” “per capita” “per capita” “per capita” “per capita” “per capita” por hóspedepor leito por refeição por quilo de roupa seca 24 36 45 60 45 45 36 125 12 15 3.2.3 Vazões de Dimensionamento das Tubulações Os valores de vazão mínima de funcionamento e pesos das diversas peças e pontos de utilização de água quente são conforme apresentados na Tabela 3.2, a seguir. 22 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 3.2 – Vazões e Pesos Relativos aos Pontos de Utilização Peça ou Ponto de Utilização Vazão (l/s) Peso (P) Banheira Bidê Chuveiro Lavatório Pia de cozinha Pia de despejo ou tanque de lavar roupa Máquina de lavar roupa ou prato 0,30 0,06 0,12 0,12 0,25 0,30 0,30 1 0,1 0,5 0,5 0,7 1 1 As vazões de funcionamento das colunas e barriletes devem levar em conta a possibilidade de uso dos pontos de utilização, ou seja, deve-se considerar o uso simultâneo das peças (internatos, clubes, quartéis) e o uso não simultâneo das peças (possibilidade menor que 100%). Desta forma, o método adotado para a determinação das vazões de funcionamento para as instalações de água quente é o mesmo adotado para as instalações de água fria, conforme apresentado no item 2.2.4. 3.2.4 Velocidade Máxima Segundo a norma, assim como nas instalações de água fira, a velocidade máxima do escoamento não pode ultrapassar a 3,0 m/s, pois, acima desse valor provoca ruído desagradável, desgastes excessivos da tubulação e golpe de aríete. 3.2.5 Pressões Máxima e Mínima Conforme a norma, as pressões máximas e mínimas admitidas no interior das tubulações do sistema de distribuição de água quente são as mesmas adotadas para o sistema de distribuição de água fria. 3.2.6 Perdas de Carga Embora a perda de carga que ocorre ao longo do escoamento de água quente seja menor do que aquela que ocorre ao longo do escoamento de água fria, os projetistas, em geral, adotam as mesmas fórmulas apresentadas para o cálculo da perda de carga para o escoamento de água fria. Tal procedimento garante que os resultados obtidos deixem os cálculos a favor da segurança. 23 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 3.3 Dimensionamento das Tubulações As tubulações de instalações prediais de água quente devem ser dimensionadas para trabalharem como condutos forçado, cujos diâmetros devem ser definidos para cada trecho, com o cuidado de serem sempre iguais ou superiores aos de trechos de jusante. O critério para a definição dos diâmetros é baseado nas vazões e pesos relativos de cada peça de utilização conforme apresentado no item 3.2.3. Além disso, as vazões máximas admissíveis para cada diâmetro e os diâmetros mínimos para cada peça de utilização são conforme apresentado nas Tabelas 2.8 e 2.9, respectivamente. 3.3.1 Capacidade dos Reservatórios O consumo diário de água quente deve ser estimado através da relação apresentada a seguir: ffqqmm TCTCTC ⋅+⋅=⋅ (9) onde: C é o consumo diário (l/dia); T é a temperatura (oC); m é o índice indicativo de água morna; q é o índice indicativo de água quente; e f é o índice indicativo de água fria. Logo, explicitando o termo relativo ao consumo diário de água quente em (10) e considerando que Cm = Cq + Cf, tem-se: ( ) fq fmm q TT TTC C − −⋅ = (10) Além disso, observa-se que, usualmente, tem-se: � Tf ≈ 20oC; � Tq ≈ 70oC; � Tm ≈ 40oC. Com base no valor estimado do consumo diário de água quente, pode-se determinar a capacidade do aquecedor conforme apresentado na Tabela 3.3. 24 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 3.3 – Capacidade dos Aquecedores Consumo Diário a 70oC (l/dia) Capacidade do Aquecedor (l) Consumo Diário a 70oC (l/dia) Capacidade do Aquecedor (l) 90 95 130 200 260 330 430 570 700 50 75 100 150 200 250 300 400 500 850 1.150 1.500 1.900 2.300 2.900 3.300 4.200 5.000 600 750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.500 3.000 Os reservatórios de água quente devem ser constituídos de dois reservatórios: um interno, de aço ou cobre, no qual a água é acumulada e/ou aquecida; outro externo, de aço, criando assim uma camada de ar entre os dois tambores, necessária para o isolamento térmico do sistema. 3.4 Verificação do Dimensionamento Após o dimensionamento do diâmetro de cada trecho da tubulação, faz-se necessário a verificação das pressões, a partir dos dados de projeto e dos cálculos das perdas de carga ao longo do escoamento. Esta verificação é semelhante aquela apresentada no item 2.4 para o sistema de água fria. 3.5 Materiais Utilizados nos Tubos, Conexões e Junt as Os tubos e conexões utilizadas nas instalações hidráulicas prediais de água quente devem ser constituídos de materiais com características que garantam sua resistência a temperatura da água, tais como: aço galvanizado, cobre, e CPVC. Além disso, é preciso que se preveja a utilização de juntas de expansão ou traçados tipo “loop” para que sejam absorvidas as dilatações decorrentes das dilatações térmicas. 25 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 3.6 Exercícios 1) Determinar o volume de um aquecedor de acumulação para atender a uma residência de 5 pessoas. 2) Calcular o volume do reservatório de água quente para um sistema de aquecimento solar de um edifício residencial, com oito apartamentos de dois quartos e dependência completa de empregada. 3) Determinar o volume do reservatório de água quente do sistema de aquecimento solar, para atender a um hospital com capacidade de cinqüenta leitos. Adote a temperatura máxima da água aquecida igual a 60oC para este caso. 3.7 Trabalho 2 O trabalho, cujo valor é 5 pontos, deve ser entregue em grupo e com todas as respostas detalhadas. 1) Determine a capacidade de um aquecedor de acumulação elétrico para um dos apartamentos de um edifício residencial de luxo com apenas 4 andares com 1 apartamento por andar, o qual possui; varanda; 2 salas; 4 quartos sendo duas suítes; 4 vagas de garagem; 2 banheiros sociais; e dependência completa de empregada. O prédio ainda possui: salão de festas; piscina; quadra de esportes; sauna; e área de lazer com 250 m2 de jardins. 2) Determine a capacidade do reservatório de água quente de um sistema de aquecimento solar a ser implantado em um hotel de luxo com capacidade para 500 hóspedes, o qual possui, em anexo, um centro de convenções com capacidade para 2.000 pessoas. Adote a temperatura máxima da água aquecida igual a 60oC para este caso. (Admitir o consumo diário de 4,0 kg de roupa seca por hóspede) 26 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTO SANITÁRIO As instalações hidráulicas prediais de esgotos sanitários visam atender às exigências mínimas de habitação no que se relacionam à higiene, segurança, economia e conforto dos usuários. A matéria é regulada pela NBR-8160/99, que estabelece critérios para o sistema projetado e executado, de tal modo que: a) Possibilitar rápido escoamento; b) Facilitar manutenção; c) Vedar passagem de gases e insetos para o interior das edificações; d) Impedir a contaminação da água potável. 4.1 Definições Aparelho Sanitário: Aparelho ligado à instalação hidráulica predial e destinado ao uso de água para fins higiênicos ou a receber dejetos de águas servidas. Caixa Retentora de Gordura: Dispositivo projetado e instalado para separar e reter substâncias indesejáveis àsredes de esgoto sanitário. Caixa Sifonada: Caixa dotada de fecho hídrico destinada a receber efluentes da instalação secundária de esgoto. Desconectores: Dispositivo provido de fecho hídrico destinado a vedar a passagem de gases. Esgoto Sanitário: São os despejos provenientes do uso da água para fins higiênicos. Fecho Hídrico: Camada líquida que, em um desconector, impede a passagem de gases. Instalações Primárias de Esgoto: Conjunto de tubulações e dispositivos onde têm acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento. Instalações Secundárias de Esgoto: Conjunto de tubulações e dispositivos onde não têm acesso gases provenientes do coletor público ou dos dispositivos de tratamento. Sifão: Desconector destinado a receber efluentes de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto. Na Figura 4.1 estão apresentado os vários tipos de sifão utilizados em instalações de esgoto e na Figura 4.2, a seguir, é mostrado o fenômeno de auto-sifonagem. 27 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Figura 4.1 – Tipos de Sifão Figura 4.2 – Auto-Sifonagem 4.2 Critérios de Projeto As tubulações de instalações de esgoto sanitário devem funcionar como escoamento em canal, ou seja, livre. Porém, o dimensionamento desse tipo de escoamento é complexo devido ao fato de ocorrerem escoamentos gradualmente e bruscamente variados no interior das tubulações. Desta forma, o processo de dimensionamento das tubulações é facilitado com a utilização das chamadas Unidades Hunter de Contribuição (UHC) associadas a cada aparelho sanitário conforme apresentado na Tabela 4.1, a seguir. As UHC são números que levam em conta a probabilidade de utilização simultânea dos aparelhos sanitários, associado à vazão do escoamento em momento de contribuição máxima. 28 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 4.1 – Unidades Hunter de Contribuição por Aparelho Sanitário e Diâmetro dos Ramais de Descarga. Aparelho Sanitário UHC Diâmetro do Ramal de Descarga Bacia Sanitária Banheira de Residência Bebedouro Bidê Chuveiro de Residência Chuveiro Coletivo Lavatório de Residência Lavatório de Uso Geral Mictório – Válvula de Descarga Mictório – Caixa de Descarga Mictório – Descarga Automática Mictório – de Calha Pia de Cozinha Residencial Pia de Cozinha Industrial (Preparação) Pia de Cozinha Industrial (Lavagem de Panelas) Tanque de Lavar Roupas Máquina de Lavar Louças Máquina de Lavar Roupas 6 2 0,5 1 2 4 1 2 6 5 2 2 (2) 3 3 4 3 2 3 100 (1) 40 40 40 40 40 40 40 75 50 40 50 50 50 50 40 50 (3) 50 (3) (1) O diâmetro Nominal DN mínimo para o ramal de descarga de bacia sanitária pode ser reduzido para DN 75, caso justificado pelo cálculo de dimensionamento efetuado pelo método hidráulico apresentado no anexo B (NBR 8160) e somente depois da revisão da NBR 6452 (aparelhos sanitários de material cerâmico), pela qual os fabricantes devem confeccionar variantes das bacias sanitárias com saída própria para ponto de esgoto de DN 75, sem necessidade de peça especial de adaptação. (2) Por metro de calha – considerar como ramas de esgoto (ver tabela 4.2). (3) Devem ser consideradas as recomendações do fabricante 29 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4.2.1 Terminologia das Tubulações de Esgoto Na Figura 4.3, a seguir, estão representadas as diversas tubulações utilizadas em uma instalação de esgoto sanitário conforme suas funções descritas a seguir. Ramal de Descarga: tubulação que recebe diretamente efluentes de aparelhos sanitários; Ramal de Esgoto: tubulação que recebe efluentes de ramais de descarga. Tubo de Queda: tubulação vertical que recebe efluentes de subcoletores, ramais de esgoto e ramais de descarga. Subcoletor: tubulação que recebe efluentes de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto. Coletor Predial: trecho de tubulação compreendido entre a última inserção de subcoletor, ramal de esgoto ou de descarga e o coletor público ou sistema particular. Ramal de ventilação: tubo de ventilação ligado ao desconector ou ao ramal de descarga, por um lado, e à coluna de ventilação ou tubo de ventilação primário, pelo outro. Coluna de Ventilação: tubo vertical de ventilação que possui a extremidade superior aberta na atmosfera ou a tubo ventilador primário. Barrilete de Ventilação: tubo horizontal de ventilação que recebe dois ou mais tubos ventiladores, com extremidade superior aberta na atmosfera. Tubo de Ventilação: tubulação destinada à exaustão dos gases e admissão de ar no interior de instalações de esgoto primária, para proteger os fechos hídricos. Tubo Ventilador Primário: é o prolongamento do tubo de queda com a extremidade superior aberta na atmosfera. Figura 4.3 – Terminologia em Instalações de Esgoto Sanitário 30 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4.3 Dimensionamento das Tubulações 4.3.1 Dimensionamento dos Ramais de Descarga e de E sgoto O dimensionamento dos ramais de descarga e de esgoto de uma instalação de esgoto sanitário é feito através das UHC conforme o aparelho sanitário ou conjunto deles e através das Tabelas 4.1 e 4.2, apresentadas a seguir. Tabela 4.2 – Dimensionamento de Ramais de Esgoto Diâmetro UHC 40 50 75 100 150 3 6 20 160 620 Além disso, como essas tubulações devem funcionar com escoamento em forma de canal, existe a necessidade de se estipular a declividade mínima para que não haja deposição de material. Desta forma, na Tabela 4.3 estão as declividades mínimas para as tubulações de esgoto sanitário conforme indicado na norma brasileira. Tabela 4.3 – Declividades Mínimas Diâmetro Declividade (%) Diâmetro Declividade (%) (Pol) (mm) (Pol) (mm) 1 ½ 2 3 4 5 40 50 75 100 125 3 3 2 1 1 6 8 10 12 16 150 200 250 300 400 0,7 0,5 0,5 0,5 0,5 4.3.2 Dimensionamento do Tubo de Queda O dimensionamento dos tubos de queda deverá seguir o indicado na Tabela 4.4, considerando as observações a seguir: a) O tubo de queda deverá ser o mais vertical possível e, quando necessário, empregar curvas de raio longo nas mudanças de direção juntamente com visitas; b) O tubo de queda deverá ser prolongado até a cobertura da edificação com o mesmo diâmetro, para fins de ventilação; 31 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais c) O diâmetro mínimo do tubo de queda é igual ao maior diâmetro de tubulação a ele ligado; d) O diâmetro mínimo do tubo de queda que recebe efluentes de vaso sanitário é 100 mm; e) O diâmetro mínimo do tubo de queda que recebe efluentes de pias de copa, cozinha ou despejo é 75 mm (exceto nos casos em que recebam até 6 UHC em prédios de até dois pavimentos em que o diâmetro mínimo pode ser 50 mm). Tabela 4.4 – Diâmetro Mínimo dos Tubos de Queda Diâmetro (mm) Número Máximo de UHC Prédio de até 3 pavimentos Prédio com mais de 3 pavimentos em 1 pavimento em todo o tubo 40 50 75 100 150 200 250 300 4 10 30 240 960 2.200 3.800 6.000 2 6 16 30 350 600 1.000 1.500 8 24 70 500 1.900 3.600 5.600 8.400 4.3.3 Dimensionamento do Coletor e Subcoletor Predi al O dimensionamento dos coletores e subcoletores prediais deverão seguir o indicado na Tabela 4.5, considerando as observações a seguir: a) Sempre que possível dever ser construídoem área não edificada e, quando impossível, as caixas de inspeção deverão ser localizadas em áreas de fácil acesso; b) Deverá ter o traçado o mais retilíneo possível e, quando necessário executar mudanças de direção, utilizar caixas de inspeção; c) Deverá ter diâmetro mínimo igual a 100 mm. 32 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 4.5 – Dimensionamento dos Coletores e Subcoletores Prediais Diâmetro (mm) Declividades Mínimas (%) 0,5 1 2 4 Número máximo de UHC 100 150 200 250 300 400 - - 1.400 2.500 3.900 7.000 180 700 1.600 2.900 4.600 8.300 216 840 1.920 3.500 5.600 10.000 250 1.000 2.300 4.200 6.700 12.000 4.3.4 Dimensionamento da Ventilação Segundo a norma brasileira, toda instalação predial de esgoto sanitário deverá compreender, no mínimo, um tubo de ventilação primária com diâmetro maior ou igual a: a) 75 mm se o prédio for residencial e tiver no máximo 3 vasos sanitários; b) 100 mm nos demais casos; ligado diretamente à caixa de inspeção e prolongado até acima da cobertura do prédio. Em edificações de dois ou mais pavimentos a ventilação se faz pelo prolongamento vertical dos tubos de queda até a cobertura, sendo todos os desconectores ligados por ramal de ventilação à coluna de ventilação e esta ligação deverá ter, no mínimo, 0,15 m acima do nível máximo de água do mais elevado aparelho sanitário. O tubo de ventilação deverá elevar-se, no mínimo, 0,30 m acima de telhados, lajes e coberturas, e 2,00 m acima de terraços. Além disso, se esta tubulação estiver a menos de 4,00 m de janelas e portas, ela deverá elevar-se 1,00 m acima da verga das mesmas. A coluna de ventilação deverá ser instalada de modo a possibilitar o escoamento, por gravidade, de qualquer líquido que porventura tenha acesso à mesma. Além disso, deverá ter: a) Diâmetro uniforme; b) Extremidade inferior ligada a um subcoletor ou a um tubo de queda, em ponto situado abaixo da ligação do primeiro ramal de esgoto ou descarga, ou neste ramal. Os tubos individuais de ventilação poderão ser interligados a um barrilete de ventilação, evitando um elevado número de tubulações na cobertura, sendo que suas extremidades deverão estar no mínimo 2,00 m acima desta (recomendação prática) e deverão ter diâmetro maior ou igual a 150 mm. 33 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais A Tabela 4.6, a seguir, apresenta os diâmetros mínimos das colunas e barriletes de ventilação conforme a contribuição total de esgoto, além do comprimento máximo dos mesmos. Tabela 4.6 – Dimensões das Colunas e Barriletes de Ventilação Diâmetro do Tubo de Queda ou Ramal de Esgoto Total de UHC Diâmetro do Tubo de Ventilação (mm) 40 50 60 75 100 150 200 250 300 Comprimento Máximo Permitido (m) 40 40 50 50 75 75 75 75 100 100 100 100 150 150 150 150 200 200 200 200 250 250 250 250 300 300 300 300 8 10 12 20 10 21 53 102 43 140 320 530 500 1.100 2.000 2.900 1.800 3.400 5.600 7.600 4.000 7.200 11.000 15.000 7.300 13.000 20.000 26.000 46 30 23 15 13 10 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 61 46 46 33 29 26 11 8 7 6 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 110 82 70 64 26 20 17 15 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 317 24 207 189 76 61 52 46 10 8 7 6 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 299 229 195 177 40 31 26 23 10 7 6 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 305 238 201 183 73 57 49 43 24 18 16 14 9 7 6 5 - - - - - - - - - - - - - - - - 286 219 186 171 94 73 60 55 37 29 24 22 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 293 225 192 174 116 90 76 70 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 287 219 183 152 Como todo desconector deve ser ventilado, nas Tabelas 4.7 e 4.8, a seguir, estão apresentados, respectivamente, os diâmetros mínimos dos ramais de ventilação, conforme a quantidade de contribuição de esgoto, e as distâncias 34 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais máximas que pode existir entre um desconector e o ramal de ventilação correspondente. Tabela 4.7 – Dimensões Mínimas dos Ramais de Ventilação Grupo de aparelhos SEM Vaso Sanitário Grupo de apar elhos COM Vaso Sanitário UHC Diâmetro (mm) UHC Diâmetro (mm) até 12 13 a 18 19 a 36 40 50 75 até 17 18 a 60 50 75 Tabela 4.8 – Distância Máxima de um Desconector a um Tubo de Ventilação Diâmetro (mm) Distância Máxima (m) 40 50 75 100 1,00 1,20 1,80 2,40 4.3.5 Dimensionamento da Caixa ou Ralo Sifonado (CS ) Caixa (tampa cega) ou ralo (grelha) sifonado é um dispositivo dotado de um selo hídrico (desconector) destinado a receber efluentes de uma ou mais instalações de esgoto secundário. Seu desenho geral pode ser visualizado na Figura 4.4, a seguir. Figura 4.4 – Caixa ou Ralo Sifonado Esse dispositivo é instalado normalmente em banheiros e áreas de serviço e possui as seguintes características: a) fecho hídrico com altura mínima de 0,20 m; b) cilíndricas com diâmetro mínimo de 0,30 m ou prismática com dimensões horizontais que permitam a inscrição de um cilindro de 0,30 m de diâmetro; c) diâmetro mínimo da tubulação de saída igual a 75 mm. 35 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4.3.6 Dimensionamento da Caixa Retentora de Gordura (CG) Caixa retentora de gordura é um dispositivo projetado e instalado para separar e reter resíduos gordurosos ou oleosos provenientes de pias de cozinhas, postos de gasolinas, garagens e etc.,indesejáveis às redes públicas de esgoto. Esse tipo de dispositivo deve ser instalado em local de fácil acesso e com boas condições de ventilação, com tampa hermética e de fácil remoção. Devem ser divididas em 2 (duas) câmaras, uma receptora e outra vertedoura. As pias de cozinha superpostas em vários pavimentos devem ser esgotadas por tubo de queda que conduzam os esgotos para uma caixa retentora de gordura coletiva, sendo vedado o uso de caixas retentoras de gordura individuais nos andares. A caixa retentora de gordura poderá ser dos seguintes tipos: a) Individual ou Pequena: � diâmetro interno de 0,30 m; � capacidade de retenção de 18 litros; � tubulação de saída com diâmetro igual a 75 mm; b) Simples: � utilizada para receber despejos de até 2 (duas) pias de cozinha; � diâmetro interno de 0,40 m; � capacidade de retenção de 31 litros; � tubulação de saída com diâmetro igual a 75 mm. c) Dupla: � utilizada para receber despejos de até 12 (doze) pias de cozinha; � diâmetro interno de 0,60 m; � capacidade de retenção de 120 litros; � tubulação de saída com diâmetro igual a 100 mm. d) Especial: � utilizada para receber despejos de mais 12 (doze) pias de cozinha ou quando se tratar de cozinhas especiais; � tubulação de saída com diâmetro igual a 100 mm; � volume total de retenção deverá ser calculado segunda a seguinte fórmula: 20N2V +⋅= (11) onde V é o volume da caixa retentora de gordura (litros) e N é o número de pessoas servidas pela cozinha.4.3.7 Dimensionamento da Caixa de Inspeção (CI) Caixa de inspeção é uma caixa destinada a permitir a inspeção, limpeza e desobstrução das tubulações de esgoto. As normas a serem seguidas para a construção desse tipo de caixa são: 36 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais a) material utilizado para a construção poderá ser concreto, alvenaria de tijolos maciços ou blocos de concreto com espessura mínima de 0,20 m; b) seção circular com diâmetro mínimo de 0,60 m ou seção quadrada com largura mínima de 0,60 m; c) profundidade máxima de 1,00 m; d) fundo construído de modo a assegurar o rápido escoamento e evitar formação de depósitos; e) distância entre caixas de no máximo 25,0 m; f) para prédios de mais de 5 (cinco) pavimentos a distância máxima até o tubo de queda deverá ser de 2,00 m g) distância máxima para o coletor público e o coletor predial é de 15,0 m. 4.3.8 Dimensionamento da Caixa de Passagem (CP) Caixa de passagem é uma caixa destinada a receber água de lavagem de pisos (com grelha ou ralo) e efluentes de tubulações secundárias (com tampa cega) de uma mesma unidade autônoma. Esse tipo de caixa deve ter as seguintes características: a) cilíndricas com diâmetro mínimo de 0,15 m ou prismática com dimensões horizontais que permitam a inscrição de um cilindro de 0,15 m de diâmetro; b) altura mínima de 0,10 m; c) tubulação de saída dimensionada segundo indicado na Tabela 4.2. 37 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 4.4 Exercícios 1) Considere a planta (andar térreo) de um banheiro tipo localizado em um prédio de 5 andares. Dimensionar a instalação de esgoto para o banheiro mostrado na figura, a coluna de ventilação e o tubo de queda. 2) Dimensionar o tubo de queda apresentado na figura a seguir, sabendo que o edifício é residencial com 5 (cinco) pavimentos tipo e que em cada pavimento existem os seguintes aparelhos sanitários: pia de cozinha residencial, máquina de lavar louça, tanque de lavar roupas e máquina de lavar roupas. 38 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais 5 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS DE ÁGUAS PLUVIAIS As instalações hidráulicas prediais de águas pluviais visam drenar as águas meteóricas precipitadas em coberturas (telhados e lajes) e nas demais áreas associadas às edificações tais como terraços, pátios, quintais, áreas de estacionamento e demais unidades do prédio, a fim de se evitar inundações em edificações e logradouros públicos. As águas pluviais coletadas nas edificações não devem ser encaminhadas para o sistema público de esgoto, pois, em no Brasil adota-se o sistema separador absoluto no qual a rede pública de esgoto é separada da rede pública de águas pluviais, devido ao fato de que as águas pluviais não necessitam de tratamentos prévios antes de serem lançadas nos cursos d’água naturais. A norma que rege as instalações prediais de águas pluviais é a NBR 10844 que estabelece as seguintes prescrições básicas: a) devem ser separada não sendo permitidas quaisquer interligações com outras instalações; b) devem permitir a limpeza e desobstrução rápida; c) devem ser estanque; d) devem ser resistente aos esforços provenientes de variações térmicas, choques mecânicos, cargas e pressões; e) devem ser resistentes às intempéries; f) devem evitar a penetração de gases nas edificações. 5.1 Definições Altura Pluviométrica: Volume de água precipitada por unidade de área horizontal. Área de contribuição: Soma de todas as áreas das superfícies que, interceptando a chuva, conduzem às águas para um determinado ponto da instalação. Caixas de Areia: Caixas para recolher detritos por deposição, utilizadas nos condutos horizontais. Calha: Canal que recolhe água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino. Calha de Beiral: Calha instalada na linha do beiral da cobertura; Calha de Platibanda: Calha instalada na linha de encontro da cobertura com a platibanda. Calha de Rincão: Calha instalada para receber água de dois planos de telhados. Condutor Horizontal: Canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir águas pluviais até os locais permitidos pelos dispositivos legais; Condutor Vertical: Tubulação vertical destinada a recolher as águas pluviais de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzi-las até a parte inferior da edificação. Duração da Precipitação: Intervalo de tempo entre o início e fim da precipitação. 39 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Intensidade da Precipitação: Quociente entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação. Perímetro Molhado: Linha que limita a seção molhada junto às paredes e o fundo do condutor ou da calha. Período de Retorno: Intervalo médio de tempo, em anos, para que uma precipitação com duração fixa seja igualada ou superada. Tempo de Concentração: Intervalo de tempo entre o início da precipitação e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir com escoamento em uma determinada seção transversal do condutor ou da calha. Vazão de Projeto: Vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas. 5.2 Critérios de Projeto As dimensões dos componentes de uma instalação de águas pluviais dependem basicamente de três fatores: a intensidade pluviométrica, a área de contribuição e o fator de impermeabilização do local. 5.2.1 Intensidade Pluviométrica A intensidade pluviométrica é representada pela letra i e calculada segundo a relação entre a altura pluviométrica e a duração da precipitação. d h i = (12) onde: i é a intensidade da precipitação (mm/h); h é a altura pluviométrica (mm); e d é a duração da precipitação (h). A determinação desses parâmetros depende de uma análise estatística das precipitações mais intensas registradas ao longo de anos, desta forma, a norma brasileira permite a utilização de valores tabelados (Tabela 5.1) e de equações de itensidade-duração-frequência para a determinação de valores de intensidade. A duração da chuva para o cálculo da intensidade de precipitação deve ser igual ao tempo de concentração da área de contribuição. Porém, para o caso de instalações prediais de águas pluviais, a norma brasileira estabelece que o tempo de concentração possa ser adotado o mínimo, igual a 5 minutos. Além disso, a mesma norma estabelece que o tempo de retorno, correspondente a duração mínima da chuva, deve ser igual a: a) 1 ano para áreas pavimentadas (ex.: ruas); b) 5 anos para coberturas e/ou terraços (ex.: telhado); c) 25 anos para áreas onde não é permitido empoçamento ou extravasamento. 40 __________________________________________________________________________________ Notas de Aula – Instalações Hidráulicas Prediais Tabela 5.1 – Intensidade Pluviométrica para Chuvas com Duração de 5 min para Algumas Cidades Mineiras Local Tempo de Retorno (anos) 1 5 25 Intensidade da Precipitação (mm/h) Barbacena Belo Horizonte Bonsucesso Caxambu Ouro Preto Paracatu Passa Quatro Sete Lagoas Teófilo Otoni 156 132 143 106 120 122 118 122 108 222 227 196 137 (3) 211 233 180 182 121 265 (12) 230 (12) - - - - 192 (10) 281(19) 154 (6) Nota: os valores entre parênteses indicam os períodos de retorno a que se referem às intensidades pluviométricas. Quando não é conhecido o valor da intensidade da chuva para o local do empreendimento, a norma permite que se adote a intensidade de 150 mm/h para áreas de contribuição de até 100
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