Trabalho de Tubulações RASCUNHO

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ÁREA 1 YDUQS – FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
ALFREDO JOSÉ DOS REIS NETO
FABIANO JORGE E SILVA
HELEN SANTANA DOS SANTOS
ICARO DOS SANTOS AMORIM
JESSICA ANDRESSA DE OLIVEIRA VIDAL
LEANDRO DA CONCEIÇÃO DOS SANTOS
REPRESENTAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO INDUSTRIAL HIDRÁULICA DE COMBATE A INCÊNDIO
Salvador
2021
ALFREDO JOSÉ DOS REIS NETO
FABIANO JORGE E SILVA
HELEN SANTANA DOS SANTOS
ICARO DOS SANTOS AMORIM
JESSICA ANDRESSA DE OLIVEIRA VIDAL
LEANDRO DA CONCEIÇÃO DOS SANTOS
REPRESENTAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE UMA TUBULAÇÃO INDUSTRIAL HIDRÁULICA DE COMBATE A INCÊNDIO
Trabalho apresentado à Faculdade Área 1 Yduqs – Universidade de Ciência e Tecnologia de Salvador da disciplina Cálculo de Estruturas e Tubulações Industriais como requisito parcial para a obtenção de nota da AV2.
Área de capacitação: Engenharia Mecânica
Orientador: Marcelo Ribeiro
Salvador
2021
“Aqueles que se sentem satisfeitos sentam-se e nada fazem. Os insatisfeitos são os únicos benfeitores do mundo.” 
(Walter S. Landor)
RESUMO
Hoje em dia as companhias estão investindo em sistemas de prevenção e combate a incêndio, devido as exigências regulares dos órgãos competentes, além da segurança dos colaboradores e da própria estrutura da empresa. Esse projeto tem por desígnio exibir o dimensionamento de uma rede principal de tubulação de combate a incêndio, bem como eleger todos os elementos ligados a esta rede que possa abastecer o processo solicitado. O dimensionamento adequado faz-se imprescindível, pois um sistema como esse não admite falhas, devido ao seu nível de criticidade dentro da indústria envolvendo a proteção de pessoas e do patrimônio. Buscou-se por meio de um fundamento teórico nas bibliografias viventes, a melhor maneira de representar o dimensionamento, por isso descreveu-se as fases primordiais dos cálculos concisamente. Primeiramente foram acentuadas as dimensões da tubulação de acordo com as normas técnicas, os materiais e elementos que seriam acoplados no sistema, posteriormente foi realizado o roteiro de cálculos propostos para finalização do projeto. Com todos os recursos registrados, foi representado através do CAD em 3D a rede de tubulação de uma indústria de pequeno porte pelo software SolidWorks 2018. 
Palavras-chaves: Incêndio; Sistema; Tubulação; SolidWorks
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
Uma das mais importantes aquisições da humanidade foi o domínio do fogo. Com a influência do fogo o homem passou a acalentar-se, esquentar as comidas, e até mesmo aprontar suas ferramentas. Atualmente se conhece a relevância dessa reação química no nosso dia a dia, entretanto quando o fogo foge do nosso comando passa a ser denominado de incêndio, e esse sim, além de extinguir bens materiais acaba por aniquilar vidas. De acordo com Brentano (2011) o fogo sempre irá habituar-se com o homem, por isso ambos devem conviver em concordância e, para que isso aconteça, ele deve ser controlado para que esta aliança não seja fragmentada.
Com o intuito de eliminar e impedir que incêndios se disseminem, existem múltiplos tipos de proteções que operam manualmente e até automaticamente, que sendo dimensionadas de forma exata apagam o fogo em seu princípio, suprimindo o risco potencial de se contornar um incêndio. 
Com o grande índice de acidentes sucedidos nos últimos anos com incêndios, os requisitos e cobranças estão cada vez mais ríspidas. Indústrias e alojamentos já existentes estão tendo que investir para desempenhar e acolher as exigências, já quando se refere a um novo empreendimento, os projetos de proteção e combate a incêndio devem ser acatados e ajustados com a mesma cautela dos demais projetos da construção, visando respeitar todas as normas e recomendações importantes.
 Para cada característica de edificação há uma proteção mínima indicada, tudo depende do tipo de construção ou instalação, e qual será o emprego e utilização do ambiente, muitas vezes essa proteção é mal planejada, pois dependendo do tipo de proteção necessária o gasto se torna superior, e os patenteados acabam por não investir na proteção correspondente. Vale a pena advertir a seriedade da manutenção do sistema de combate a incêndio, pois não adianta elaborar um sistema instalado, bem dimensionado, e na ocasião que for necessário a atuação do mesmo, ele não operar de forma competente. 
A planta indústria em estudo está passando pelo processo de criação de uma área técnica para alojamento das tubulações e todos os elementos necessários, tais como, bombas, reservatório, válvulas, manômetros etc. Diante deste cenário o trabalho visa dimensionar a rede hidráulica principal de combate a incêndio com todos os equipamentos interligados, explicar sobre o funcionamento do sistema e dos seus elementos e trazer a sua representação visual em CAD 3D.
1.1 JUSTIFICATIVA
Empresas de seguros, corpo de bombeiros e normas, estão ficando mais intransigentes devido a elevada quantidade de acidentes que veem acontecendo com incêndios, então é muito relevante que os projetos de prevenção e combate a incêndio surjam desde a percepção do projeto como um todo, pois os mesmos devem ser confirmados pelos órgãos competentes antes de principiar as instalações. 
Hoje em dia as indústrias prezam pela segurança dos cooperadores, proteção do seu patrimônio e a garantia da produtividade. Para acolher essas precisões, é viável que um sistema de proteção e combate a incêndio seja seguro e bem dimensionado, para atuar com eficiência no combate ao incêndio em seu princípio. 
Portanto, esse trabalho justifica-se pelo motivo de que para ter uma rede hidráulica que atenda às obrigações estabelecidas, é indispensável um dimensionamento correspondente das redes de proteções e combate a incêndio, onde envolve tubulações, escoamento de fluído e bombas. 
O trabalho irá oferecer algumas definições, o dimensionamento de uma rede de combate a incêndio e sua representação visual, além de explicar as etapas do seu funcionamento.
1.2 OBJETIVOS
O objetivo geral desta pesquisa é dimensionar e representar a rede principal de combate a incêndio, sobretudo, selecionar corretamente os elementos necessários para se acoplar ao sistema, garantindo a proteção e eficiência para o projeto.
1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Determinar os requisitos e elementos necessários para o dimensionamento das tubulações hidráulicas;
2. Atender os requisitos e normas técnicas exigidas pelos órgãos competentes;
3. Dimensionar a rede geral do sistema; 
4. Selecionar a bomba centrífuga adequada para suprir a vazão;
5. Representar no SolidWorks a rede de tubulação;
6. Explicitar o funcionamento e objetivo desta tubulação na companhia;
7. Demonstrar os cálculos técnicos das dimensões da tubulação.
2. REFERÊNCIAL TEÓRICO
A referência da bibliografia compreende as definições que agregam no trabalho, examinando os principais autores e suas contribuições para o tema. Nesta revisão será exibido uma base teórica sobre incêndio, legislação de combate a incêndio, principais sistemas hidráulicos de combate a incêndio, bombas de combate a incêndio, cavitação e perda de carga.
2.1 INCÊNDIO
Compreende-se da seriedade do fogo no dia a dia das pessoas, quando empregado de forma controlada é utilizado para aquecer alimentos, para acender uma fogueira entre outros acrescimentos, todavia deve-se continuamente levar em consideração que por trás dos benefícios há um risco, pois, perdendo a influência sobre o fogo, se passa a denominá-lo de incêndio, e este pode originar perdas materiais e até mesmo a morte. 
O fogo é uma reação química que está sujeito a três componentes fundamentais: o combustível, a fonte de ignição e o comburente. Dessa reação colhe calor e luz, porém devemos advertir que o principal sustento do fogo é o combustível que se exibe dividido em quatro estados físicos que são rotulados como sólido (madeira, plásticos etc.), líquido (gasolina, álcool etc.), gasoso (acetileno, butano etc.), e metais, também convocados fogos especiais(metais em pó, alumínio, cálcio, titânio, sódio, potássio, magnésio, urânio). Já os combustíveis que abrasam muito ligeiro são chamados de inflamáveis. O que dá início ao fogo é o calor, e o que o nutre e propaga é a combinação dos três elementos em magnitude ideal. A fonte de ignição vem das fontes ao nosso redor, como brasas de cigarros e a chama de um fogão. Já o comburente, nada mais é que o ativador da chama, logo, é o que dá existência as chamas, o comburente mais comum que podemos mencionar é o oxigênio, presente no ar que respiramos. 
Conectando os três elementos referidos com a intensidade ideal, tem-se como decorrência o fogo, e vale apena lembrar que a ausência de qualquer um destes elementos não o deixará existir.
2.2 LEGISLAÇÕES DE COMBATE A INCÊNDIO 
Para preparação dos projetos de prevenção e combate a incêndio, devem-se acompanhar cláusulas, normas, padrões e indicações, então abaixo será mencionado algumas que são de extrema seriedade para ser ter um bom resultado e uma garantia de proteção. 
2.2.1 LEI COMPLEMENTAR 14.376/2013 
A lei complementar 14.376/13, também conhecida como lei “KISS” nasceu após o trágico imprevisto na Boate KISS em Santa Maria - RS. 
Para a implementação da lei foi acentuado uma comissão de especialistas, onde o alvo dela é que o conteúdo, as requisições e responsabilidades sejam mais claros e também mais prudente e intransigente nas fiscalizações. 
2.2.2 NBR 13714 – SISTEMAS DE HIDRANTES E DE MANGOTINHOS PARA COMBATE A INCÊNDIO 
O desígnio da NBR 13714 atém as condições mínimas exigíveis para dimensionamento, instalação, conservação, acessão e manipulação, bem como as propriedades dos itens de sistemas de hidrantes e de mangotinhos para uso específico de combate a incêndio. 
2.2.3 NBR 10897 – PROTEÇÃO CONTRA INCÊNDIO POR CHUVEIRO AUTOMÁTICO 
A NBR 10897 estabelece as condições mínimas requeridas para projeto, como o cálculo e alojamento de sistemas hidráulicos de proteção contra incêndio, por chuveiros automáticos para edificações, bem como determina as dimensões e acomodação dos abastecimentos de água para o suprimento particular destes sistemas. 
Além das normas e princípios brasileiros, vale a pena estudar as normas americanas NFPA, que é uma agregação nacional de combate a incêndio.
· NFPA 13 – delibera os pré-requisitos básicos do dimensionamento e instalação dos sistemas de extinção automática por sprinklers. 
· NFPA 14 – antecipa condições para a instalação de hidrantes e mangotinhos, para consentir que os sistemas vão trabalhar como o esperado para entregar suprimentos de água apropriados e seguros em uma emergência de incêndio.
· NFPA 20 – resguarda a vida e a propriedade, concedendo os requisitos para a escolha e instalação de bombas, com o intuito de garantir que os sistemas vão funcionar como o esperado.
2.3 SISTEMAS HIDRÁULICOS DE COMBATE A INCÊNDIO 
São sistemas empregados no combate a incêndio e podem ser classificados como, sistemas sob comando e sistemas automáticos. 
2.3.1 SISTEMAS SOB COMANDO 
Os sistemas sob comando são pontos situados estrategicamente, pois estes são nutridos por uma rede hidráulica pressurizada. O acionamento do sistema é realizado manualmente por uma válvula, sendo imprescindível mangueiras de incêndio para poder acercar-se próximo ao foco do incêndio e direcionar a água. 
Têm dois sistemas sob comando, o mangotinho que é mais usado em prédios residenciais, tem mangueiras semirrígidas de diâmetro de 25 mm, é integrado permanentemente ao esguicho e pode ser atuado apenas por uma pessoa devidamente habilitada. Já os hidrantes possuem mangueira de diâmetro de 38 ou 63 mm, devem ser estruturadas no sistema assim que for necessário o manuseio, e por operar com pressões mais elevadas que os mangotinhos, é necessário mais de uma pessoa para intervenção, pois elimina incêndios com mais agilidade e isso esclarece a razão de ser a maneira mais aproveitada em indústrias.
2.3.2 SISTEMAS AUTOMÁTICOS 
São sistemas que trabalham automaticamente, agindo no combate do incêndio e ligados pelo calor do fogo, também podem ser classificados em dois subsistemas, sistema de chuveiros automáticos (sprinklers) e sistema de projetores (bicos nebulizadores de média e alta pressão). 
Sprinklers: O sistema é composto por uma rede de água pressurizada e os sprinklers são espalhados de maneira uniforme sobre todas as extensões a serem protegidas, os chuveiros automáticos possuem uma ampola de vidro contendo um líquido altamente expansível e sensível ao calor ou um fusível de liga metálica que rompe quando alcança determinada temperatura, possibilitando a passagem da água que por sua vez irá sustentar a pressão com a assistência de uma bomba centrífuga. 
Para a seleção do tipo de sprinkler a ser empregado, deve-se ficar cauteloso a alguns atributos que determinam a disposição de controlar ou extinguir o fogo, conforme a Associação Nacional de Proteção Contra Incêndio (NFPA) 20: 
a) Sensibilidade térmica: é a medida de aceleração com que o componente térmico atua, ou o índice de tempo de resposta (RTI); 
b) Classificação da temperatura: temperatura em que o vidro ou o fusível irá romper; 
c) Fator K: estabelece o tamanho ou forma de orifício, propriedades do deflector, classificação de pressão e sensibilidade térmica. 
d) Orientação de instalação: são guias delineadas na norma, que ajuda na definição do tipo de sprinkler a ser usado; 
e) Característica de distribuição da água: conceito de como a água será distribuída no ambiente. 
Projetores: O sistema é muito semelhante com o sistema de sprinklers, entretanto os projetores de água quando ativados provocam uma neblina muito fina, devido ao jato de água sair em velocidade superior e ter internamente um filtro, o mesmo é aproveitado para combater incêndios exclusivos em óleos, líquidos inflamáveis, opera pelo princípio de resfriamento, e é recomendado também para combater incêndio em equipamento elétrico, pois o jato de água sai em alta velocidade, se decompondo em partículas e não admitem a passagem de corrente elétrica.
(HELEN E ALREDO)
Tópicos a serem abordados no referencial:
· Legislações de Combate a Incêndio
· Sistemas Hidráulicos de Combate a Incêndio (sistema de comando e sistema automáticos) – HELEN
· Bomba Hidráulica de Combate a Incêndio (bomba centrífuga)
· Normas Técnicas referente as tubulações de Combate ao Incêndio - ALFREDO
3. MATERIAIS 
Todo sistema de hidráulico necessita de alguns acessórios como válvulas, curvas, reduções, anéis, tubos, flanges, conexões, entre outros. São responsáveis pela conexão entre os tubos, além do controle e gerenciamento do fluido. Portanto, faz-se necessário entender e conhecer cada um destes para que possamos escolher aquele que melhor atende as especificações do projeto. 
Para escolher o acessório que mais se adequada a seu projeto, cada característica deve ser analisada para que função requerida para aquele equipamento seja realizada com a maior eficiência. Já que, suas especificações são de acordo a sua utilidade. 
Estes acessórios podem ser classificados de diversas formas, dentre elas, por sua finalidade e por tipo de material. Alguns são mais resistentes, outros possuem um melhor custo-benefício. E, por possuir uma gama de variedades destes itens, iremos especificar os mais comuns e que serão utilizados neste dimensionamento.
3.1 Válvulas
Um dos componentes essenciais nas tubulações são as válvulas, dispositivos projetados para fazer o controle e gerenciamento do fluxo dentro da tubulação. Com custo médio total de 8% de uma instalação de processamento, requerem uma atenção maior na hora de sua especificação para o projeto com o intuito de garantir que estes dispositivos desempenhem seu papel com eficiência. Dessa forma, possuem características que atendem a uma aplicação de uso geral, assim como existem algumas com finalidades especificas. 
3.1.1 Classificação das Válvulas
Considerando sua importância no processo, e por apresentar diversas funções, podem ser classificadas de acordo com sua operação, condição de pressão e temperatura, naturezado fluido e forma de acionamento.
3.1.2 Principais Sistemas de operação :
· Manual: através de volante, alavanca, engrenagens, parafusos sem-fim, entre outros.
· Motorizada: pneumática, hidráulica e elétrica;
· Automatica: pelo próprio fluido (por diferença de pressões gerada pelo escoamento), por meio de molas e contrapesos.
3.1.3 Principais aplicações:
1. Iniciar e interromper o fluxo de fluido: 
Conhecidas como válvulas de bloqueio, funcionam totalmente abertas ou totalmente fechadas, e geralmente possuem o mesmo diâmetro nominal da tubulação. 
Exemplo: Válvula esfera, comumente utilizada na indústria naval, por apresenta alta resistência a corrosões, e trabalhar com pressão e temperaturas altas.
2. Reduzir ou aumentar o fluxo:
Essas válvulas de regulagem possuem fechamento parcial liberando o fluxo de forma gradativa, possibilitando o controle do fluxo na tubulação. Para reduzir custos, o diâmetro nominal da válvula pode ser menor do que a tubulação. 
 
Escolha para o projeto: Válvula globo, destinada a regulagem o fluxo e apresenta um fechamento eficaz em fluidos que tenham partículas sólidas em suspensão, que não sejam muito corrosivos. O fechamento é feito por meio de um tampão com um anel, feito de material não metálico, que se ajusta contra uma única sede, cujo orifício está geralmente em posição paralela ao sentido do escoamento. 
.
3. Controlar a direção do fluxo:
Através da diferença de pressão exercida pelo próprio fluido em seu escoamento, esta fecha-se automaticamente permitindo a a passagem do fluxo em um único sentido. 
 Escolha para o projeto: Válvulas de retenção, utilizada em ampla faixa de pressão e de temperatura. O fechamento é feito por uma portinhola que se assenta no orifício da válvula. Apesar de ter uma a perda de carga elevada, geralmente costuma ser menor que a introduzida por válvulas de retenção de levantamento, porque a trajetória do fluido é retilínea.
4. Regular a pressão da linha
 A válvula redutora de pressão consegue reduzir a pressão de entrada para a saída. Exemplos: Válvulas de controle.
3.2 Classificação dos Acessórios
Existem também outros acessórios comumente utilizados de acordo com sua aplicação, sendo estes:
1. Modificar a direção do fluxo angularmente (45º, 90º e 180º):
· Curvas de raio longo;
· Curvas de raio curto;
· Curvas de redução
· Joelhos.
2. Fazer derivações nas tubuluções:
· Tês normais (90º);
· Tês de 45º;
· Tês de redução;
· Derivações em “Y”.
3. Modificar o diâmetro em tubos:
· Reduções concêntricas;
· Reduções excêntricas;
· Reduções Bucha.
4. União de tubos entre si:
· Niples e luvas;
· Abraçadeira;
· Flanges;
· Uniões.
5. Fechamento da extremidade de tubos:
· Tampão/caps;
· Bujões/plugs;
· Flanges cegos.         
Importante salientar, que a depender do material que é fabricado os acessórios tem um alto custo, além de estarem sujeitos a vazamentos o que contribuem para uma perda de carga elevada. Sendo assim, deve-se usar o menor número possível destes itens, além de prezar por sua instalação de maneira adequada, a fim de assegurar a eficiência e segurança do projeto.
Considerando a especificidade que este projeto demanda, e com o conhecimento exposto, desde as normas regulamentadores até a definição dos acessórios, segue abaixo tabela com os elementos usados na tubulação do projeto e suas respectivas quantidades:
– Explicitar todos os elementos usados na tubulação do projeto e sua quantidade (Ex: 5 Joelhos, 4 válvulas etc. Mencionar o uso do software SolidWorks como recurso para o projeto também)
(JÉSSICA)
4. METODOLOGIA 
Definição de componentes:
Nesta fase, tem por objetivo listar os principais componentes que formam o sistema de proteção contra incêndio por hidrantes, os quais seguem abaixo: 
· Reservatório. 
Os reservatórios são definidos como superior ou inferior e o volume é definido pela vazão referente ao hidrante, segundo a norma 13714/2011. O tempo de funcionamento que é de uma hora para os tipos 1 e 2 e meia hora para o tipo 3. Para hidrantes do tipo 2 com vazão de 300l/min a reserva técnica de incêndio (RTI) mínima deverá ter 36000l. Vale ressaltar que a norma determina o uso simultâneo de no mínimo dois hidrantes e que a vazão mínima deve atender os hidrantes ou mangotinhos menos favoráveis, aqueles que dispõem de menor pressão.	Comment by Fabiano Silva: Essa imagem está desatualizada. Não esquecer de alterar!
Projeto por: Autores
· As bombas principais elétrica, ou a combustão, e a bomba jockey para manter o sistema pressurizado; 
Segundo Brentano (2011), consideram-se mais indicadas para combate a incêndio, as bombas centrífugas puras ou de escoamento radial, pois são compactas, confiáveis, seguras, de fácil manutenção e podem ser acionadas tanto por motores elétricos como por motores de combustão interna.
A bomba jockey é um tipo de motobomba capaz de manter a pressão ideal dentro da tubulação do sistema de combate a incêndios. Isso é importante, pois quando a bomba principal é acionada, o fluxo de água pode ser insuficiente, prejudicando todo conjunto.
Ela impede que a água circule nos tubos sem controle, evitando problemas como golpe de aríete. A pressão se mantém quando os hidrantes são abertos, o que facilitará o apagar do fogo no imóvel.
· As tubulações; 
A rede de tubulação de incêndio deve ter diâmetro mínimo de 65mm, embora a norma NBR 13714/2011 permita o diâmetro de 50mm para sistema de mangotinhos desde que comprovada a eficiência do sistema. Para isso será necessário realizar os cálculos de pressão e vazão cuidando para não ultrapassar a velocidade máxima de escoamento na tubulação que segundo a NBR 13714/2011 não deve ser superior a 5m/s. 
As tubulações de incêndio em geral são de cobre, ferro fundido ou aço galvanizado e pintadas de vermelho, sempre que aparentes
Projeto por: Autores
· Os hidrantes e mangotinhos 
Modelo instalação hidrante:
Fonte: NBR 13714/2000
Seguindo a norma onde cada hidrante deve atender a uma área de cinco metros, foi necessário o dimensionamento da rede onde atendesse a quatro hidrantes, sendo eles tipo dois.	Comment by Fabiano Silva: Modificamos para um hidrante por ponto né?
5. RESULTADO 
A tubulação, bombas e hidrantes foram dimensionados para atender a um Galpão 10250mm x 20250mm x 6250mm. Seguindo a norma, foram adicionados 4(quatro) hidrantes tipo 2(dois), onde cada um necessita ter uma ação de 5(cinco) metros de ação.
5.1 Dimensionamento de tubulações
Para dimensionamento da tubulação, foi utilizada a norma DIN 2440 para tubos de aço carbono e a NBR 5880 para tubos galvanizados, seguindo a tabela abaixo:
Fonte: Norma DIN 2440 e NBR 5880
Utilizando a tubulação de 2 ½” pois como citado acima, as tubulações de incêndio devem ter no mínimo 65mm. Para redução de custos trabalhando dentro do parâmetro de segurança, utilizamos o menor grau de tolerância que seria 0,9mm.
Para obtenção do diâmetro nominal a ser utilizado, usamos o a fórmula de diâmetro externo subtraído da tolerância:
mm
Com isso, temos definido o diâmetro nominal, seguindo agora para o diâmetro interno, onde é usada a fórmula: 
Fonte: nbr5580
5.2 Perdas de carga
Todo sistema tem perdas de carga durante seu percurso, para o hidrante ter a vazão mínima necessária em sua atuação como solicita a norma, de 300 l/min, precisamos levar em conta a perda de carga no sistema, calculando seus itens individualmente e as partes retas da tubulação.
5.2.1 – Perda de carga em partes retas
Para as partes retas, utilizamos o diagrama de Hanzen Wilians, indicado ele para cálculos de tubulações acima de 50mm.
· Δh é a perda de carga distribuída (m);
· Q é a vazão do fluido (m³/s);
· C é o coeficiente de rugosidade (m0,367/s), 
· D é o diâmetro da tubulação (m);
· L é o comprimento da tubulação (m).
Tabela para fatores “C” para tubulações novas
Fonte: Fox Mcdonald 2011
5.2.2 Perdas de cargas localizadas
A perda de carga localizada é encontrada em trechos de tubulação onde existem acessórios como: válvulas, joelhos, conexões, válvulas etc. A presença desses acessórios gera uma diferença dena velocidade média de escoamento e consequentemente na pressão local, fazendo com que haja um aumento de turbulência e alterando o escoamento.
Utilizando da fórmula:
· K é um coeficiente (adimensional) 
· V é uma velocidade de referência (m/s);
· g é a aceleração da gravidade (m²/s).
Tabela com coeficientes dos acessórios utilizados:
Fonte: Fox Mcdonald 2011
Neste caso, como tivemos o cálculo individual de cada um, resta apenas fazer o somatório dos valores que resulta em:
Agora, resta apenas o somatório da perda de carga da localizada com o de partes retas, tendo como resultado de perda de carga total:
5.3 Hidrantes, vazão e velocidade de escoamento
O sistema de combate terá quatro hidrantes, dentre eles dois no início do sistema e dois mais distantes. Para calcular a vazão necessária no sistema, levamos em conta os hidrantes mais desfavoráveis, no caso os mais distantes da tubulação.
Seguindo a tabela citada na aba de hidrantes a vazão mínima para o sistema é de 300 l/min, os hidrantes mais favoráveis irão recebera vazão máxima do sistema, contudo, precisamos definir a vazão para que os hidrantes menos favorecidos tenham pelo menos 350 l/min. Como são dois hidrantes em paralelo, e apenas quatro no sistema, a soma dos dois é suficiente para o dimensionamento.
Logo, dois hidrantes com necessidade de vazão de 350 l/min, o sistema terá que ter uma vazão de 700l/min.
Tendo a vazão necessária para o sistema e as medidas da tubulação, saberemos a velocidade de escoamento do fluido pela fórmula:
· Qv = Vazão volumétrica
· v = Velocidade da vazão
· A = área da seção transversal
Com os valores já convertidos da vazão para m^3/s e da área para m, temos:
Projeto por: Autores
	
6. Estrutura metálica – Reservatório de água
Os reservatórios de água para combate a incêndio são reservatórios construídos especialmente para armazenar e bombear uma quantidade de água em caso de incêndios. Possuem estrutura cilíndrica com equipamentos e conexões específicas de suas funções. São obrigatórios principalmente em segmentos industriais e prediais e devem estar posicionados a uma distância próxima às estações de carregamento, de forma a garantir uma melhor operação atendendo as seguintes situações:
· Garantia da quantidade de água (demandas de equilíbrio, de emergência e de anti-incêndio);
· Garantia de adução com vazão e altura manométrica constantes;
· Menores diâmetros no sistema;
· Melhores condições de pressão.
6.1 PRINCIPAIS TIPOS DE RESERVATÓRIO QUE PODEM SER FABRICADOS EM AÇO COR 420:
6.1.1 Taça Coluna Seca
Com seu nome dado devido ao seu formato é um reservatório que tem o formato de uma taça onde a água fica toda armazenada na parte de cima, portanto no seu bojo, não armazenando água na coluna por essa razão é caracterizada como coluna seca. A coluna serve para elevar o reservatório gerando uma maior pressão na saída de água mesmo que ela não esteja totalmente cheia. As suas principais aplicações são em áreas onde há uma considerável distância entre o reservatório tipo taça coluna seca e o local de destino da água, assim como em áreas acidentadas e de difícil acesso.
Capacidade: 10.000 litros até 100.000 litros
6.1.2 Taça Coluna Cheia
Basicamente com mesma aparência do tipo TAÇA COLUNA SECA é um reservatório onde a água fica armazenada em toda sua estrutura, tanto no bojo da taça como na sua coluna, sem divisão. Vale destacar também que quanto maior for o volume de água e a altura do reservatório maior será a pressão de saída da água portanto o ideal é manter o reservatório sempre cheio de água para se ter uma boa pressão. É um modelo muito indicado para clientes que precisam otimizar o espaço e precisam trabalhar com um produto de alta pressão e capacidade, fatores que seriam inviáveis caso utilizassem um reservatório comum.					
Capacidade: 10.000 litros até 100.000 litros
6.1.3 Reservatório Tubular
É um reservatório no formato cilíndrico alto onde a água fica armazenada em toda sua estrutura, podendo ser dividido em células e as suas dimensões de altura e diâmetro podem ser modificadas conforme a necessidade do cliente. Vale destacar que quanto maior for o volume de água e a altura do reservatório, maior será a pressão de saída da água.		
Capacidade: 10.000 litros até 300.000 litros
6.1.4 Reservatório Cilíndrico Apoiado 						 
O reservatório cilíndrico apoiado também conhecido por caixa d’água de fundo apoiado recebe esta definição por apresentar características próprias como a sua base em contato com o solo. As dimensões (altura e diâmetro) de um reservatório apoiado metálico são geralmente de grande porte e em determinadas situações estes reservatórios podem ser fabricados sob encomenda, conforme as necessidades do cliente.  É um reservatório usado para armazenar grandes volumes de água (até 10.000.000 de litros) e que fica totalmente apoiado em uma base plana de concreto.
Capacidade: 10m³ à 10.000m³
6.1.5 Reservatório cilíndrico com pés 							 
 É um reservatório em formato cilíndrico que possui pés, usado geralmente para armazenar menores volumes de água e tem preços bem acessíveis. 		
Capacidade: 10.000 litros à 50.000 litros
7.0 Processo de Fabricação
Estrutura: Chapas SAC 300 (USIMINAS), COR 420 (C.S.N.), aço patinável com características de alta resistência mecânica, baixa liga, boa tenacidade e alta resistência à corrosão atmosférica que garante a integridade estrutural do produto.
Preparação de superfícies: O tratamento de superfícies é feito através da aplicação de desengraxante, decapante, fosfatizante líquido à base de ácido fosfórico tensoativo não iônico e limpeza preliminar com retirada de rebarbas e respingos de solda.
Pintura do Reservatório: Tratamento da chapa com DDF, desengraxante, decapante e fostatizante, responsável pela neutralização e preservação da chapa contra ferrugem e desgaste.
Pintura interna: Epóxi Poliamida Bicomponente, na cor azul piscina, anticorrosivo e atóxico, com potabilidade comprovada do instituto Adolfo Lutz, com espessura final de 260 a 300 mícrons.
Pintura externa: Fundo antioxidante e acabamento com esmalte sintético dupla função, em duas demãos, com espessura total de 100 a 120 mícrons, na cor padrão branca.
7.2 Soldagem
Interna e externa:
 Qualificada na norma AWS A 5.18, para processo semiautomático (solda mig) utilizando arames sólidos e cobreados. os tanques e suas estruturas devem ser soldados pelos processos de solda a arco, a arco submerso, a arco protegido com gás, ou “eletro-slag”, empregando-se o equipamento adequado; o processo de solda “eletro-slag” só poderá ser usado quando houver acordo entre o fabricante, o montador e o comprador; a soldagem poderá ser manual, automática ou semiautomática de acordo com os procedimentos de soldagem, e executada por soldadores ou por operadores, todos qualificados, segundo o Capítulo 12 desta Norma;
Soldagem do fundo: 
As chapas do fundo, depois de terem sido distribuídas e ponteadas, devem ser soldadas entre si numa sequência tal que resulte num mínimo de distorção devido à contração e permita a obtenção de uma superfície o mais possível isenta de empenos e ondulações; é recomendado que a sequência de soldagem referida na alínea a, resultante da experiência do montador, seja previamente submetida à aprovação do fabricante e do comprador; a solda do costado ao fundo deve estar praticamente terminada antes que seja iniciada a conclusão das soldas das juntas do fundo que foram deixadas abertas a fim de compensar a contração de outras soldas previamente executadas; as chapas do costado podem ser alinhadas por grampos metálicos fixados às chapas do fundo, e o costado pode ser ponteado ao fundo antes que seja iniciada a soldagem contínua da borda inferior das chapas do costado com as chapas do fundo.
Soldagem do costado: 
As chapas a serem unidas por solda de topo devem ser cuidadosamente ajustadas e mantidas em posição durante a operação de soldagem; o desalinhamento das juntas verticais concluídas não deve exceder o maior dos valores a seguir: 10% da espessura da chapa2 mm.
Nas juntas de topo horizontais, já concluídas, a chapa superior não deve projetar-se, em qualquer ponto, além da face da chapa inferior, mais do que 20% da espessura da chapa superior, valor este limitado a 3 mm; excetuam-se os casos em que a espessura da chapa superior é menor do que 8 mm, quando é permitida uma projeção de até 2 mm;
O lado inverso de juntas verticais e horizontais, duplamente soldadas de topo, devem ser cuidadosamente limpo de modo a expor uma superfície satisfatória para fusão com o metal a ser adicionado; esta limpeza pode ser feita por esmeril, bedame, corte com eletrodo de carvão, ou por outros métodos aceitáveis pelo inspetor do comprador; no caso de soldagem por arco submerso a limpeza será conforme os requisitos estabelecidos no Código ASME, Seção IX.
8.0 PROCESSOS DE INSTALAÇÃO E MONTAGEM DOS TANQUES
8.1 Fundações
Devem ser tomados os devidos cuidados para seleção da localização do tanque, bem como para o projeto e construção da sua fundação a fim de assegurar uma sustentação adequada deste. A adequabilidade da fundação é de responsabilidade do comprador.
8.1.2 Montagem
A base do tanque, a não ser quando explicitado em contrário na ordem de compra, será preparada pelo comprador, se necessário através de uma firma especializada em fundações a base deve ser uniforme e nivelada, e apresentar resistência suficiente para suportar o peso do tanque cheio d’água ou do líquido a ser estocado se a densidade for maior do que a unidade, além dos demais esforços; deve ser observado que os recalques admissíveis na base dependem do tipo de tanque, e portanto a base deve ser projetada e construída de forma que os recalques máximos esperados sejam compatíveis com os valores admissíveis para o tipo de tanque que vai ser suportado; os tanques de teto fixo admitem geralmente recalques maiores do que os de teto flutuante; para os tanques de teto fixo, os que têm o teto sem colunas admitem recalques maiores do que os que possuem colunas; os recalques admissíveis para os tanques de teto flutuante dependem essencialmente do tipo de teto e do tipo de selo de vedação; exceto quando os recalques forem muito pequenos, recomenda-se que o fabricante do tanque seja previamente informado do valor máximo dos recalques esperados, ou seja previamente consultado sobre o valor máximo dos recalques que o tanque de sua fabricação pode admitir.
Caberá ao montador fornecer toda mão-de-obra, ferramentas, máquinas de solda, andaimes, equipamentos de segurança para o pessoal, e outros necessários para montar o tanque e deixá-lo em condições de imediata utilização; 
Nenhuma tinta ou material estranho será usado entre as superfícies em contato na construção do tanque; 
Salvo indicação contrária na ordem de compra, não caberá ao montador a pintura de qualquer parte do tanque: costado (interna ou externamente), estruturas, fundo, teto e acessórios; 
Não será permitida a abertura de furos para auxiliar a montagem; 
As orelhas ou quaisquer outras peças provisórias soldadas ao tanque para facilitar a montagem devem ser removidas sem deixar vestígios e a chapa de base não deve ser cortada nem sofrer qualquer dano;
Enquanto não for concluída a montagem e soldagem do costado, inclusive a colocação do teto (nos tanques de teto fixo), ou do anel de contraventamento (nos tanques de teto flutuante), deve haver permanentemente no costado um escoramento ou estaiamento adequado, para evitar o risco de colapso das chapas por ação do vento ou do peso próprio.
9.0 NORMA TÉCNICA NTS 231:2014 SABESP PARA FABRICAÇÃO DE RESERVATÓRISO METÁLICOS
REFERÊNCIAS NORMATIVAS
NBR NM-ISO 7-1: Rosca para tubos onde a junta de vedação sob pressão é feita pela rosca – Parte 1 – Dimensões, tolerâncias e designações. 
NBR 5419: Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. 
NBR 5598: Eletroduto de aço carbono e acessórios, com revestimento protetor e rosca BSP – Requisitos. 
NBR 7821: Tanques soldados para armazenamento de petróleo e derivados. 
NBR 15708-6: Indústrias do petróleo e gás natural. Perfis Pultrudados - Parte 6 - Escadas do tipo marinheiro 
ASTM A 153: Standard specification for Zinc coating (hot-dip) on Iron and steel hardware. 
ASTM A 283: Standard specification for low and intermediate tensile strength Carbon steel plates. 
NTS 034: Soldagem. 
NTS 036: Qualificação de produtos e materiais para revestimento 
NTS 038: Testes ultrassônicos de juntas soldadas. 
NTS 039: Tintas – Medição de espessura de película seca. 
NTS 040: Inspeção por líquido penetrante. 
NTS 041: Inspeção de aderência em revestimentos anticorrosivos. 
NTS 042: Inspeção de revestimento com Holiday Detector via seca. 
NTS 085: Preparo de superfícies metálicas para pintura. NTS 231:2014 – Rev. 1
NTS 144: Esquema de pintura para equipamentos e materiais em aço carbono ou ferro fundido novos sujeitos à umidade freqüente. 
NTS 282: Guarda corpos
10.0 Dimensionamento Reservatório
Todos os cálculos e dados abaixo foram realizados à partir das normas que 
serão citadas.
10.1 Dados:
Altura: 6000 mm
A altura é baseada nas chapas onde cada qual tem 1,2m de altura na horizontal, então utilizaremos cinco chapas totalizando 6 metros, conforme a API 650.
Diâmetro: 3900,77
Material: Aço Cor 420
Os cálculos abaixo são definidos pela NBR 7821.
FYK: Resistencia do aço ao escoamento na tração: 300Mpa
FYD: Tensão de escoamento simplificada: 2,608696 
Divide o valor do FYD por 1.15 pois é o coeficiente de segurança da fabricação do aço.
10.2 Pressão hidrostática: Como será um reservatório de água, usaremos sua densidade dela para os cálculos.
Densidade: 
Espessura da chapa:
Espessura mínima = 4.99mm
É necessário multiplicar a tensão por 1,5 que é o fator de segurança devido à pressão ser variável.
10.3 CÁLCULOS DO VENTO
Todos os cálculos abaixo estão de acordo com a NBR 7821 - Tanques soldados em conjunto com a NBR 6123- Força do vento em edificações.
Velocidade média do vento na Bahia: 
A NBR 6123 atualiza esses dados a cada cinquenta anos, utilizando os dados fornecidos por esta chegamos a este resultado.
10.3.1 CARGAS DO VENTO
As cargas de vento são divididas em 3 “S”.
Onde o S1 terá valor igual a 1, constando que o reservatório será construído em uma área plana
S2 = considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.
· Área sem qualquer obstaculo, no meio do mar
· Área com poucos obstaculos, fazendas
· Área com pequenas casas e bairros
· Áreas com predios
· Áreas com muitos predios e casas
Neste caso, sera utilizado a área com prédios, por se tratar de uma região onde haverá outras instalações
S2 = 0,86
S3 = 0,95
O S3 tem valor fixo em 0,95 quando não ocorrer ocupações dentro do reservatorio.
10.4 FORÇAS ATUANTES NO SISTEMA
Carga do vento: 
 
Carga do vento = 
Carga no reservatório:
Carga no reservatório = 
Momento fletor:
Momento Fletor = 
Força cortante: 
Força cortante = 
RESULTADO E DISCUSSÃO
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PLANEJAMENTO DO PROJETO
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CONCLUSÃO
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REFERÊNCIAS