Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE E n g. C a rlo s C au pe rs o C O N S U LT E C , L d a, doc e nte na UE M 1 2 3 4 6 7 8 9 10 5 1- Sifão 2- Ramal de descarga 3- Tubo de queda 4- Ramal de venti lação 5- Coluna de ventilação 6- Câmara de inspecção 7- Colector predial 8- Câmara de ramal de ligação 9- Ramal de ligação 10- Colector público Versão revista em Setembro 2017 CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 1 CCUURRSSOO SSOOBBRREE OO DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDEE SSIISSTTEEMMAASS PPRREEDDIIAAIISS DDEE DDIISSTTRRIIBBUUIIÇÇÃÃOO DDEE ÁÁGGUUAA EE DDEE DDRREENNAAGGEEMM DDEE ÁÁGGUUAASS RREESSIIDDUUAAIISS Estes apontamentos representam um resumo de uma série de informação compilada de diverso tipo de bibliografia, sendo a principal fonte o livro de Vítor M. R. Pedroso “Manual dos Sistemas Prediais de Distribuição de Água e Drenagem de Águas”, uma vez que a publicação em causa, editada pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Portugal (LNEC), foi elaborado à luz de um Regulamento em vigor em Portugal que foi o regulamento que serviu de base para a elaboração do Regulamento dos Sistemas Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais, em vigor em Moçambique desde o ano de 2004. A disciplina de Edifícios lecionada no 4º nível do Curso de Engenharia Civil, tem uma forte componente de dimensionamento hidráulico de diferentes sistemas prediais, quer de abastecimento de água quer de drenagem. Trata-se de uma matéria de extrema importância já que qualquer edificação deverá ser provida de água potável e por consequência um sistema de drenagem das águas utilizadas. Da mesma forma, a drenagem das águas pluviais em edifícios e áreas adjacentes é fundamental, para que estas não causem ao edifício problemas de infiltrações que poderão causar danos na própria estrutura. Em determinados edifícios, a necessidade de existirem redes de incêndios e de rega é frequente, sendo por isso necessário que a sua concepção seja considerada tendo em conta o bom desempenho, conforto e exigências do projecto. Para facilitar a compreensão, resume-se nestes apontamentos a matéria técnico-regulamentar que permite proceder a um dimensionamento utilizando metodologias de cálculo que sejam as adequadas para cada uma das situações, de forma prática fazendo-se recurso a gráficos e tabelas seleccionadas para o efeito. O presente documento serve igualmente de base para cursos ministrados em algumas instituições de ensino superior, com apoio da CONSULTEC e conta ainda com o reconhecimento da ORDEM DOS ENGENHEIROS DE MOÇAMBIQUE como uma acção de formação contínua dos profissionais de engenharia. Os apontamentos serão revistos periodicamente. A presente versão foi revista em Maio de 2017. Maputo, 06 de Setembro de 2017 O docente, Carlos Caupers Licenciado em Eng.ria Civil/Membro da Ordem dos Engenheiros de Moçambique Especializado em Água e Saneamento CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 2 ÍNDICE ANEXO ............................................................................................................................................................... 3 REGULAMENTO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAISCCAAPPÍÍTTUULLOO II – SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DOMÉSTICA ..................................................................................................................................................... 3 1.1 – INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................... 4 1.2 – DIMENSIONAMENTO ............................................................................................................................ 5 1.2.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS ...................................................................................................................... 5 1.2.2 – CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ....................................................................... 7 1.2.3 – MATERIAIS QUE CONSTITUEM A INSTALAÇÃO ..................................................................................... 11 1.2.4 – CAUDAIS A ASSEGURAR AOS DISPOSITIVOS DE UTILIZAÇÃO ................................................................ 12 1.2.5 – COEFICIENTE DE SIMULTANEIDADE E CAUDAL DE CÁLCULO .............................................................. 13 1.2.6 – DIMENSIONAMENTO DAS TUBAGENS DE ÁGUA FRIA E QUENTE ........................................................... 15 1.2.7 – MEDIÇÃO DOS CONSUMOS DE ÁGUA – CONTADORES DE ÁGUA............................................................ 17 1.2.8 – REDE DE ÁGUA QUENTE ...................................................................................................................... 18 1.2.8.1 – Generalidades ............................................................................................................................ 18 1.2.8.2 - Consumos ................................................................................................................................... 23 1.2.8.3 – Dimensionamento de redes de água quente ............................................................................. 24 1.2.9 – DIMENSIONAMENTO DE ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS E SOBREPRESSORAS ............................................... 25 1.2.9.1 – Generalidades ............................................................................................................................ 25 1.2.9.2 – Instalações de elevação e sobrepressão para reservatório ....................................................... 25 1.2.9.3 – Instalações de elevação e sobrepressão com bombagem directa ............................................. 26 1.2.10 – ALGUMAS REGRAS CONSTRUTIVAS ................................................................................................... 27 1.2.9.1 – Tubagem de abastecimento de água ......................................................................................... 27 1.2.10.2 – Reservatórios de água ............................................................................................................. 28 1.2.10.3 – Elementos acessórios da rede - torneiras e fluxómetros ........................................................ 30 1.2.10.4 – Instalações de elevação ou sobrepressão ................................................................................ 31 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIII – SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS COM ÁGUA ............................................ 34 2.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS ................................................................................................................ 34 2.1.1 – INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 34 2.1.2 – GENERALIDADES................................................................................................................................. 34 2.2 – PARÂMETROS DE DIMENSIONAMENTO ...................................................................................... 36 2.2.1 – TIPOS DE FORMA DE COMBATE AO FOGO COM ÁGUA ...........................................................................36 2.2.2 – COMBATE A INCÊNDIOS POR EXTINÇÃO AUTOMÁTICA ........................................................................ 39 2.2.3 – ASPECTOS CONSTRUTIVOS .................................................................................................................. 45 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIIIII – SISTEMAS PREDIAIS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS .......................... 46 3.1 – INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 46 3.1.1 – GENERALIDADES................................................................................................................................. 46 3.2 – DIMENSIONAMENTO .......................................................................................................................... 48 3.2.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS .................................................................................................................... 48 3.2.2 – PRINCIPAIS DIFERENÇAS ENTRE O ANTIGO E NOVO REGULAMENTO. CONSIDERAÇÕES ........................ 49 3.2.3 – CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM .................................................................................... 50 CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 3 3.2.4 – RAMAIS DE DESCARGA. CAUDAIS DE DESCARGA E CAUDAIS DE CÁLCULO .......................................... 51 3.2.5 – TUBOS DE QUEDA ................................................................................................................................ 54 3.2.6 – RAMAIS DE VENTILAÇÃO .................................................................................................................... 56 3.2.7 – COLECTORES PREDIAIS ....................................................................................................................... 58 3.2.8 – RAMAIS DE LIGAÇÃO ........................................................................................................................... 60 3.2.9 – FOSSAS SÉPTICAS ................................................................................................................................ 60 3.2.10 – CÂMARAS DE RETENÇÃO DE GORDURAS ........................................................................................... 64 3.2.11 – POÇOS DE INFILTRAÇÃO – DRENOS VERTICAIS .................................................................................. 65 3.2.12 – TRINCHEIRAS FILTRANTES ................................................................................................................ 69 3.2.13 – RECEPÇÃO DOS SISTEMAS ................................................................................................................. 70 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIVV – REDES PREDIAIS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS .................................... 71 4.1 – INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 71 4.2 – CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM....................................................................... 71 4.3 – DIMENSIONAMENTO .......................................................................................................................... 72 4.3.1 – CAUDAL DE CÁLCULO ......................................................................................................................... 72 4.3.2 – CALEIRAS E ALGEROZES ..................................................................................................................... 74 4.3.3 – RAMAIS DE DESCARGA ........................................................................................................................ 74 4.3.4 – TUBOS DE QUEDA ................................................................................................................................ 75 4.3.5 – COLECTORES PREDIAIS ....................................................................................................................... 76 ANEXO Regulamento dos Sistemas Prediais de Distribuição de Água e de drenagem de Águas Residuais CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 4 CCAAPPÍÍTTUULLOO II – SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DOMÉSTICA 1.1 – INTRODUÇÃO Na maioria dos edifícios que são construídos, é praticamente indispensável proceder-se ao abastecimento de água. O próprio Regulamento Geral de Edificações Urbanas determina no seu artigo 83, que “ Todas as edificações serão providas de instalações sanitárias adequadas ao destino e utilização efectivas da construção e reconhecidamente salubres (..)”. De uma maneira geral, em qualquer centro urbano, o abastecimento de água é garantido por meio de uma rede pública que é composta pelas seguintes componentes: a) – Captação – Que pode ser feita a partir de rios, riachos, lagos, albufeiras, (águas superficiais) ou então em furos ou poços (águas subterrâneas). A água das chuvas pode ser também uma fonte de captação alternativa, mas sempre em muito menor escala; b) – Tratamento – Dependendo da qualidade da água captada, será feito o tratamento da mesma, por filtração ou adição de produtos químicos, tornando a água com a qualidade necessária para consumo; c) - Armazenamento – É feito em reservatórios enterrados, semi-enterrados ou apoiados por forma a garantir a distribuição de água regular em função dos consumos previstos; d) - Torre de Elevação – Local para onde é aduzida a água, para que possa fazer a distribuição por gravidade; e) – Rede de distribuição – É a rede de tubagem de diversas secções que garantem que a água chegue até às edificações, fontanários e outros pontos previamente definidos; É a partir desta rede que será feita a derivação para as edificações. O presente curso não irá abordar as componentes da rede pública acima transcritas, mas sim o sistema de canalizações de distribuição interior, isto é, será estudado o dimensionamento das tubagens a instalar nos edifícios a partir da altura em que entram na propriedade onde está implantada a edificação. A condição básica e essencial a que se deve satisfazer a água para consumo doméstico é a de ser potável. Por isso, a água para este fim só poderá ser distribuída quando possuir as qualidades físicas, químicas e bacteriológicas exigidas e que é definida pelo Regulamento sobre a Qualidade da Água para Consumo Humano, em vigor desde o ano de 2004. Apesar do esforço que se tem feito para que a água seja distribuída a mais consumidores CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 5 com a qualidade necessária, no nosso país se nota ainda muitas deficiências quanto às condições em que é utilizada a água indispensável aos usos domésticos. É importante que a qualidade da água seja por isso sempre questionada quando se projecta uma rede de distribuição de água. Os sistemas prediais de distribuição podem ser divididos em função dos diferentes fins a que se destinam. Assim, podem existir: ➢ Redesde distribuição de Água Fria; ➢ Redes de distribuição de Água Quente; ➢ Redes de Rega; ➢ Redes de Incêndio. Há indústrias em que o uso da água é indispensável. Ao se projectar um edifício para este fim, se pode ter que prever uma rede industrial de transporte de água ou para consumo no próprio processo tecnológico ou apenas para ser usado em circuito fechado, como por exemplo num processo de refrigeração (água usada para circulação e não propriamente para consumo). Neste último caso, dependendo das condições de cada local, a água a utilizar poderá não ser potável mas com qualidade suficiente para não fazer perigar a saúde pública. É no entanto muito importante proceder-se a uma avaliação antes do dimensionamento de todas as componentes que compõem o projecto de cada tipo de rede, isto é, o tipo de fonte que será utilizada (rede pública, furo ou poço ou directamente de um curso de água), tratamento da mesma em caso de necessidade, tipo de armazenamento a realizar, sistema de distribuição (por bombagem ou gravidade). 1.2 – DIMENSIONAMENTO 1.2.1 – Considerações Gerais A concepção de sistemas prediais de distribuição de água deve ter como objectivo a resolução de perspectivas numa global, técnica e económica, coordenada com a arquitectura e as restantes especialidades de engenharia. Assim, o dimensionamento deverá contemplar os diferentes componentes do sistema, tais como: a) - O ramal de distribuição - corresponde ao troço de canalização privativo do serviço de uma edificação, compreendido entre o seu limite e a canalização da rede geral, ou entre esta e qualquer dispositivo de utilização exterior à edificação. Normalmente nas zonas urbanas, este ramal é feito a partir de uma conduta da rede pública de abastecimento de água. Já nos meios rurais onde não existem ou estão fora de serviço os sistemas públicos de abastecimento de água, a fonte a usar é privada, isto é, poderá ser garantido o abastecimento a partir de um furo, poço ou qualquer outra fonte que esteja dentro da CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 6 propriedade onde será erguido o edifício ou até mesmo directamente do rio, riacho ou lagoa que passa perto das instalações. b) - O sistema de canalizações de distribuição interior - corresponde às canalizações instaladas no edifício e que prolongam o ramal (ou ramais) de ligação até aos dispositivos de instalação. c) - Elementos acessórios da rede - No dimensionamento dos sistemas de abastecimento de água, há a considerar os diferentes tipos de torneiras e fluxómetros, válvulas, contadores de água ou mesmo bocas-de-incêndio. d) – As instalações complementares - também fazem parte dos sistemas fazendo parte deste grupo os reservatórios (armazenamento de água ou torres de pressão), as instalações elevatórias e sobrepressoras (bombas), ou ainda aparelhos que produzem água quente (uso instantâneo ou para acumulação). Na concepção de novos sistemas, há que atender à pressão disponível na rede geral de alimentação, tipo de dispositivos de utilização (autoclismo, lavatório, bidé, banheira, chuveiro, urinol, torneira de jardim, pias de despejo, pontos de saídas para máquinas de lavar, entre outros) pressão necessária nos dispositivos de utilização, grau de conforto pretendido assim como à minimização de tempos de retenção de água nas tubagens. A natureza dos materiais aplicados em tubagens e acessórios é de grande importância para o dimensionamento das redes, tanto de água fria como quente. É frequente o uso de condutas de cobre, galvanizadas, aço inoxidável policloreto de vinil (PVC). Para instalações de água quente o isolamento das tubagens é fundamental para que não se perca o calor ao longo do seu comprimento, entre o aparelho produtor de água quente (esquentador ou termoacumulador) e o dispositivo de utilização. No processo construtivo, principal atenção se deve dar a medidas preventivas contra a corrosão e a facilidade de se fazer a manutenção. Há igualmente uma série de considerações a ter em conta, passando-se a descrever as mais importantes: ➢ O sistema de distribuição de água potável deve ser completamente independente de qualquer outro sistema de distribuição de águas; ➢ Toda a água, antes de ser distribuída para consumo, dever ser sujeita à medição. Assim, a partir do momento em que o ramal de ligação entra na propriedade onde está ou estará implantada a edificação, deverá ser instalado um contador, de diâmetro igual ao do ramal. Caso haja mais do que um consumidor privado (apartamentos de prédios ou mesmo casas isoladas dentro de um condomínio privado por exemplo), então deverá ser assente um contador para cada consumidor. Se existir um consumidor comum (jardins colectivos, piscina do condomínio por exemplo), deverá ser igualmente instalado um contador que registará os respectivos consumos; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 7 ➢ Os contadores deverão ser precedidos sempre de uma válvula de corte para que possa ser interrompido o abastecimento de água a esse ramal; ➢ Os calibres mínimos da rede de distribuição deverão ser estimados em função do número de dispositivos de utilização; ➢ Evitar que as canalizações da rede exterior à edificação sejam instaladas em faixas de rodagem, assim como assente em solos de resistência variável; ➢ Deverão ser respeitadas as disposições regulamentares que se referem ao revestimento de tubagens em escavações, com material não coerente de granulometria fina, evitando a danificação das mesmas (caso de tubagem em PVC); ➢ As pressões mínimas e máximas na rede que garantam o conforto de quem a utiliza permitam e a protecção e durabilidade dos acessórios instalados; ➢ Necessidade de se proceder à verificação, ensaios e desinfecção das tubagens instaladas antes de entrarem em serviço; ➢ Ter atenção com a funcionalidade dos reservatórios no que diz respeito a acessos (escadas, caixas de visita), localização das boias, facilidade de limpeza (alturas interiores, pontos mais baixos no interior dos mesmos que permitam as lamas se acumularem nesse ponto facilitando a limpeza), localização das válvulas junto aos reservatórios; ➢ As instalações elevatórias devem ser dotadas com dispositivos de comando (mecânicos ou eléctricos), devem ter características que não alterem a qualidade da água e sempre que possível ser providos de dispositivos de segurança e alarme. A concepção e o projecto do sistema de distribuição têm como base para o seu dimensionamento o estipulado pelo Regulamento dos Sistemas Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais, em vigor desde o ano de 2004. 1.2.2 – Concepção dos sistemas de distribuição de água Tão importante como o dimensionamento de uma instalação predial de distribuição de água, objectivando a optimização do seu desempenho funcional, é o estabelecimento do seu correcto traçado e implantação, tendo não só em vista aspectos de natureza regulamentar, mas também outros, como o económico, ou a sua interligação com as restantes instalações a implantar no edifício. Neste sentido, para além das avaliações relativas às condições de abastecimento de água, do tipo de edifício e dos níveis de conforto e qualidade pretendidos, reveste-se deprimordial CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 8 importância que o projectista coordene com as restantes especialidades intervenientes no projecto, os seguintes aspectos: ➢ Localização dos contadores (arquitectura, electricidade); ➢ Localização dos dispositivos de utilização (arquitectura); ➢ Localização dos elementos de produção de água quente (arquitectura, electricidade); ➢ Localização dos reservatórios de armazenamento de água (arquitectura, estabilidade); ➢ Localização dos sistemas elevatórios (bombas de água) quando tal se justifique (arquitectura, estabilidade, electricidade); ➢ Posicionamento da rede interior das zonas privadas de cada consumidor (arquitectura, electricidade). A alimentação de água a uma edificação, poderá ser feita de duas formas: a) - forma directa – a alimentação do sistema predial de distribuição é feita directamente, através da sua ligação à rede pública de distribuição de água (ou de outra fonte privada, tais como furos ou poços), intercalando ou não entre ambas um elemento sobrepressor (bomba que aumenta as pressões na rede); b) – forma indirecta – a alimentação do sistema predial de distribuição é feita indirectamente através da adopção de reservatórios onde a água proveniente da rede pública de distribuição (ou de outra fonte alternativa), é acumulada, sendo posteriormente e a partir destes, feita a distribuição pelo edifício (por gravidade ou por meio de bombas). A forma directa de alimentação é usada normalmente em situações em que a rede pública de abastecimento de água garanta o seu fornecimento 24 horas por dia. Pode no entanto haver a necessidade de introduzir uma bomba (denominada normalmente de “booster”) quando, apesar de estar garantido o fornecimento de água sem interrupção, a pressão de serviço seja reduzida (fig.1). Em centros urbanos onde a água da rede pública não está disponível durante todo o dia (fornecimento sem interrupção), é muito frequente recorrer-se à forma indirecta, por forma a se armazenar água que possa ser usada nos períodos em que haja interrupção de abastecimento a partir da rede pública (fig.2). É também frequente usar soluções mistas de alimentação, principalmente em edifícios de grande altura, recorrendo-se ao uso de pressões diferentes para os vários pisos. Os andares inferiores poderão ser abastecidos directamente pela rede (desde que o fornecimento a partir desta seja sem interrupções e com as pressões que satisfaçam as condições pretendidas – forma directa) e os superiores sejam abastecidos de forma indirecta (recorre-se a reservatório inferior e o abastecimento é feito por meio de uma bomba de água). CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 9 Fig. 1 – Esquema de uma alimentação directa Fig. 2 – Esquemas de uma alimentação indirecta a partir da bomba e da bomba e/ou por gravidade Normalmente a estimativa da pressão mínima de água necessária à entrada do edifício a servir, tendo em vista a satisfação dos consumos domésticos, poderá ser obtida pela expressão: H = 100 + 40.n Em que H = pressão mínima (kpa); n = nº de pisos acima do solo, incluindo o piso térreo Os reservatórios são dispositivos destinados ao armazenamento de água à pressão atmosférica, a qual constitui uma fonte de reserva destinada à alimentação dos sistemas contador Rede predial de distribuição Ramal de ligação C contador Rede predial de distribuição directamente a partir da bomba Elemento sobrepressor C contador Rede predial de distribuição directamente a partir da bomba ou a partir do depósito quando a bomba não funciona Elemento sobrepressor (bomba, hidropressor, pressostato) CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 10 prediais de distribuição, de forma a suprir as deficiências da rede pública de alimentação. Cuidados especiais deverão ser considerados para que a água armazenada não perca a qualidade com que chega aos reservatórios. Uma das causas da redução da qualidade da água diz respeito ao sobredimensionamento do volume a armazenar, deixando a água de circular, ficando um tempo excessivo dentro do reservatório. Estudos efectuados mostram que nas cidades é muito frequente a água ficar sem qualidade para poder ser consumida, pelas condições como são armazenadas (falta de limpeza dos tanques, entrada de outro tipo de águas tais como da chuva, drenagem superficial do piso, por vezes de drenos, etc). O armazenamento simultâneo de água para combate a incêndios e fins domésticos poderá verificar-se, devendo no entanto ser garantidas todas as condições indispensáveis à manutenção da potabilidade da água armazenada e da capacidade disponível para o serviço de incêndios. O volume útil dos reservatórios destinados a fins alimentares e sanitários não deve exceder o valor correspondente ao volume médio diário do mês de maior consumo, tendo em conta a ocupação previsível do edifício a abastecer. Por vezes, dada a fraca fiabilidade da rede pública, há a tendência de armazenar grandes quantidades de água o que faz com que esta perca qualidade dentro dos reservatórios. No entanto, dependendo do tipo de edifício a projectar, poderão ser criadas reservas para mais do que 1 ou 2 dias (por exemplo hospitais). Normalmente o volume de armazenamento é calculado considerando o número de utentes do edifício a projectar. Assim, poderão ser considerados os valores previstos no Regulamento dos Sistemas Públicos de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais de Moçambique, artigo 14º, que define: a) – 30 l/hab.dia para áreas abastecidas por fontanários; b) – 50 l/hab.dia para áreas abastecidas por torneira no quintal; c) – 80 l/hab.dia para centros urbanos até 2000 habitantes com abastecimento domiciliário e distribuição predial; d) – 125 l/hab.dia para centros urbanos com mais de 2000 habitantes com abastecimento domiciliário e distribuição predial; e) – 300 a 400 litros/cama.dia para hospitais; f) – 70 l/quarto.dia para hotéis sem banheira (com chuveiro) e 230 litros/quarto.dia para quartos com banheira; g) – 15 l/pessoa.dia para escritórios; h) – 20 a 45 litros/refeição servida para restaurantes; i) – 10 l/aluno.dia para escolas; Casos particulares tais como locais desportivos, quartéis, bombeiros ou mesmo indústrias devem ser analisados caso a caso. A água a ser usada na indústria, por exemplo, pode fazer parte do processo tecnológico sem que tenha a necessidade de ser potável (por exemplo, sistemas de refrigeração com uso de água em circulação). No entanto, as redes de água potável e não potável nunca se devem misturar, mesmo ao nível de tanques de CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 11 armazenamento. Para jardins podem ser considerados valores que vão desde 4 a 10 litros/m2. Assim, o consumo diário a considerar para um apartamento tipo 3, para 6 habitantes na cidade de Maputo deverá ser igual a 750 litros acrescido de um factor de segurança de 50%. Deve-se no entanto considerar, caso se trate de uma moradia se existe uma área considerável de jardim, que exige uma rega diária que poderá aumentar significativamente o volume consumido, ou outros consumos fora do normal (piscinas, áreas para cultivo de hortícolas ou árvores de fruto). A reserva deve ser também considerada em função da forma como o fornecimento da rede pública é efectuado (no caso de ser intermitente, o conhecimento do número de horas de abastecimento assim como a pressão à entrada da propriedade são fundamentais para a decisão sobre o volume de armazenamento.) Para a determinação dos caudais de consumo, o número de habitantes não assume relevância, mas sim o número e tipo de dispositivos de utilização, tal como será abordado no subcapítulo seguinte. 1.2.3 – Materiais que constituem a instalação Para além do aspecto económico e condições de aplicação que se deve ter em conta quando se seleccionar o tipo de material a aplicar, é necessário ter em conta a temperatura da água a distribuir, bem como a composição química da mesma, dada a diferença de comportamento dos materiais da tubagem em função desses parâmetros. Regra geral, as tubagens podem ser metálicas (aço – denominado ferro preto, aço galvanizado ou ferro galvanizado, cobre ou mesmo aço inox) ou termoplásticas (policloreto de vinilo – PVC, polietileno reticulado (PEX/PER), polietileno de alta densidade (PEAD) ou polipropileno (PP). A ligação entre tubos pode ser por rosca (mais em tubagens metálicas e até de PVC), por colagem, encaixe rápido ou por fusão – aquecimento (tubagens termoplásticas). O artigo 28 do RSPDADAR, aborda este assunto. Em função da espessura da parede as tubagens podem ser mais ou menos resistentes ~a roptura. Na tubagem de PVC, é comum a classe da tubagem ser conhecida em função da sua pressão nominal. Pro exemplo a tubagem PN 10 é aquela que tem como pressão de serviço uma pressão na ordem dos 10 bares. As tubagens mais usadas, quando embutidas (e não só) são as termoplásticas, embora haja uma gama muito variada de tubos que são usados em instalações prediais, tais como os tubos IPS (ligados por rosca), ou mesmo o PPr (ligações por aquecimento). A tubagem termoplástica pode ser usada para o abastecimento de água quente, devendo-se seguir as temperaturas máximas definidas pelos fabricantes. Contudo convém salientar que ao longo do tempo de uso, com o decorrer dos anos, as pressões nominais tendem a reduzir em função da temperatura (entre 2 a 3%). Quanto maior for a temperatura da água a distribuir, maior é essa redução ao longo dos anos. A tubagem termoplástica não deve ser usada em sistemas de abastecimento de água para combate a incêndios. Quanto aos acessórios, é sempre aconselhável a utilização de acessórios (curvas, uniões, tês, bujões, extremidades roscadas, etc.) do mesmo fabricante. Na tubagem termoplástica, as CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 12 extremidades onde depois se enroscam as torneiras ou aparelhos de utilização, devem ser providos de roscas metálicas, pois é frequente a substituição dos aparelhos de utilização e a rosca sofre bastante de cada vez que tal acontece. fig. 3 – Aspecto do tubo PPR, verde, assim como de alguns acessórios com rosca metálica e tubo IPS, vermelho, para fazer rosca 1.2.4 – Caudais a assegurar aos dispositivos de utilização O dimensionamento hidráulico dos ramais de ligação consiste na determinação dos seus diâmetros com base nos caudais de cálculo e para velocidades de escoamento compreendidas entre 0,5 e 2 m/s (artigo 23 do Regulamento). Os caudais de cálculo são determinados a partir dos caudais instantâneos (Qi) que correspondem aos caudais necessários e suficientes que deverão ser a adoptados no dimensionamento dos sistemas de distribuição, para os diferentes dispositivos de utilização instalados no edifício, tendo em conta as suas características particulares, tal como indicado no quadro 1. Dispositivos de Utilização Caudais Instantâneos (l/s) Lavatório individual 0,10 Lavatório Colectivo (por bica) 0,05 Bidé 0,10 Banheira 0,25 Chuveiro individual 0,15 Pia de despejo com torneira de bica de Ø 1/2" 0,15 Autoclismo de bacia de retrete 0,10 Urinol com torneira individual 0,15 Pia lava-louça 0,20 Bebedouro 0,10 Máquina de lavar louça 0,15 Máquina de lavar-roupa 0,20 Tanque de lavar roupa 0,20 Bacia de retrete com fluxómetros 1,50 Urinol com fluxómetros 0,50 Boca de rega ou lavagem com Ø 15mm 0,30 Boca de rega ou lavagem com Ø 20mm 0,45 Máquinas industriais e outros aparelhos Em conformidade com as instruções do fabricante Quadro 1 – Caudais instantâneos mínimos ( Qi) de acordo com o Anexo 4 do Regulamento de Sistemas Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais (RSPDADAR) CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 13 Os valores acima representados são válidos tanto para a rede de água fria como da rede de água quente. A soma dos caudais instantâneos de uma determinada instalação corresponde ao caudal acumulado (Qa). Mas este não é o caudal de cálculo. Isto porque a probabilidade de estarem todos os dispositivos de utilização em uso em simultâneo de forma permanente, é reduzida. Assim, a determinação do coeficiente de simultaneidade é importante para que se possa decidir qual é efectivamente o caudal a usar para dimensionar as tubagens. 1.2.5 – Coeficiente de simultaneidade e Caudal de cálculo Tal como foi já mencionado, tendo em conta a improbabilidade de numa mesma edificação todos os dispositivos estarem simultaneamente em funcionamento, os caudais utilizados e que servem de base ao dimensionamento das canalizações (caudais de cálculo Qc), traduzem-se pelo somatório dos caudais instantâneos Qi, proporcional ao que se denomina caudal acumulado (Qa) que pressupõe o funcionamento simultâneo dos dispositivos: Qa = ∑Qi ; Qc = k Qa Em que K = coeficiente de simultaneidade; De acordo com a regulamentação aplicável, os coeficientes de simultaneidade poderão ser obtidos por via analítica ou gráfica (resultante dos dados estatísticos). A determinação do número de dispositivos de utilização em funcionamento simultâneo é feita pode ser feita por 3 métodos distintos, nomeadamente: a) – Método de cálculo das probabilidades; b) – Método do coeficiente de simultaneidade; c) – Método preconizado no regulamento em vigor. No presente curso vamos abordar este coeficiente fazendo uso do método preconizado no Regulamento em vigor em Moçambique, aprovado no ano de 2004. O Regulamento apresenta no ANEXO V uma curva que, tendo em conta os coeficientes de simultaneidade, permite a obtenção directa dos caudais de cálculo a partir do caudal acumulado que corresponde ao somatório dos caudais instantâneos atribuídos pelo quadro 1 aos dispositivos de utilização, para casos correntes de habitação,considerando um nível de conforto médio. A figura abaixo representa os caudais de cálculo para níveis de conforto médio. Se quisermos ter um nível de conforto elevado ou mínimo, as curvas passam a ter outras CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 14 equações, sendo mais inclinadas para níveis de conforto inferiores e menos inclinadas para níveis de maior conforto. figura 4– Caudais de cálculo (Qc) em função de caudais acumulados (Qa) O dimensionamento das tubagens pode ser feito pelas fórmulas estudadas na disciplina de Hidráulica, escoamentos em pressão. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 15 1.2.6 – Dimensionamento das tubagens de água fria e quente O dimensionamento das tubagens é feito em função do caudal de água (caudal de cálculo, Qc), a assegurar nos dispositivos de utilização, do seu desenvolvimento, da altura de distribuição, da pressão mínima a assegurar nos dispositivos e do material constituinte das tubagens. Para tal, poder-se-á proceder aos sucessivos cálculos dos diferentes troços de tubagem que constituem o sistema, a partir da fixação de valores para a velocidade de escoamento (denominado o método das velocidades), ou a partir das perdas de carga admissíveis para o percurso considerado (método das perdas de carga). O Quadro 3 permite conhecer para diferentes caudais de cálculo, as velocidades (v) e perdas de carga unitárias em função dos diâmetros da tubagem (i). As perdas de carga que constam neste quadro, estão incrementadas de mais 20% correspondentes às perdas de carga localizadas. Todos os valores contidos no quadro, são para tubagem de ferro preto (FP). Para que se conheça nesse quadro a perda de carga para tubos de cobre ou PVC, pode-se numa primeira aproximação tomar as reduções nas perdas de carga contínuas que consta no Quadro 2 deste documento deste documento. Quadro 2 - Redução das perdas para diferentes materiais de tubagem, em relação à velocidade, válidas para tubagem de ferro preto Por questões de durabilidade das canalizações as velocidades de escoamento devem manter- se entre os 0,5 m/s e os 2,0 m/s e as pressões de serviço entre os 150 kPa e os 300 kPa. O Quadro 3 mostra a gama de tubagens a usar, depois de determinado o caudal de cálculo, tendo em conta duas questões: a) -considerar as velocidades aceitáveis pelo regulamento que produzam as perdas de carga aceitáveis para o escoamento e b) – economia da instalação, fazendo com que não se escolha diâmetros de calibre elevado que causem velocidades muito baixas e por consequência perdas unitárias irrisórias. Deve-se considerar, se for para fazer um dimensionamento com pormenor, que as perdas de carga da tabela deverão ser reduzidas caso o material a utilizar não for o tubo de ferro preto. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 16 Quadro 3 – Dimensionamento das tubagens de alimentação e distribuição predial de água CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 17 1.2.7 – Medição dos consumos de água – contadores de água Toda a água consumida deve ser medida. A medição dos consumos de água deve ser feita através de aparelhos de medição, designados por contadores, que medem e registam o volume o volume de água passado pelo seu interior. Os contadores devem localizar-se no interior dos edifícios, devendo ser posicionados por forma a facilitar a leitura e as operações de manutenção e conservação, devendo estar localizados sempre a um nível superior ao dos pavimentos. Nos condomínios de habitação por exemplo, deverá ser instalado um contador logo à entrada do complexo que fará a medição de toda a água que entra a partir da rede. No entanto, à entrada de cada apartamento desse condomínio, será instalado outro contador. Estes últimos registam o volume que cada apartamento consome. A soma dos volumes dos contadores dos apartamentos deduzido ao volume registado no contador de entrada do condomínio corresponde ao volume de água utilizado para serviços comuns (rega de jardins, lavagens de partes comuns, combate a incêndios etc.). Como o calibre dos contadores depende do caudal de cálculo, é natural que o contador comum tenha um calibre superior ao calibre dos contadores dos apartamentos (normalmente Ø ¾”). O RSPDADAR, no seu Cap. IV, Secção III, aborda a questão dos contadores. O contador é um dispositivo que introduz uma perda de carga localizada considerável. Normalmente, os contadores são caracterizados por uma série de parâmetros sendo dois deles de relevante importância na selecção do seu calibre para uma dada instalação, nomeadamente caudal nominal e caudal máximo. Os contadores são por norma designados pelo caudal nominal, ao qual corresponde por um determinado diâmetro nominal (DN). Deve-se escolher o calibre do contador para que a perda de carga localizada não exceda os 25 kPa se estivermos a considerar o caudal nominal, ou 100 kPa se estivermos a relacionar com o caudal máximo. De acordo com estas considerações e apesar de não constar no regulamento em vigor a forma de definir o calibre do contador, é comum usar-se o quadro que consta na tabela e que define os calibres dos contadores (considerando ligações roscadas ou flangeadas), em função do caudal nominal. Fig. 5 – Tipos de contadores de água usados em instalações prediais CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 18 Quadro 4 – Calibres de contadores em função do diâmetro nominal Devem ser tomadas em consideração algumas normas construtivas na instalação de contadores de água, destacando-se: ➢ Os contadores devem ser localizados no interior dos edifícios, em zonas de entrada ou em zonas comuns, consoante se trate de um ou vários consumidores; ➢ Devem ser posicionados de forma a facilitar a sua leitura e as operações de manutenção e conservação; ➢ Devem localizar-se sempre a um nível superior ao dos pavimentos; ➢ Antes e depois de cada contador, deverá ser instalada uma válvula de corte; ➢ A jusante do contador e para que nunca haja retorno da água no sentido inverso, deverá ser colocada uma válvula de retenção de secção igual ao diâmetro da conduta de alimentação. 1.2.8 – Rede de água quente 1.2.8.1 – Generalidades A correcta concepção e o correcto dimensionamento de um sistema destinado à produção e distribuição deágua quente, implicam uma definição adequada das necessidades previsíveis dos utentes a servir, as quais dependem da temperatura da água distribuída, dos caudais CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 19 instantâneos assegurados nos dispositivos de utilização e do volume de água quente disponibilizado. Uma instalação de água quente destinada a consumos domésticos, tem por função satisfazer as necessidades dos utentes em termos de água quente e compreende a produção propriamente dita, distribuição e fornecimento. A distribuição predial de água quente é feita a partir de um termoacumulador eléctrico, esquentador a gás, ou caldeira, esta última menos frequente, é feita através de uma rede de distribuição em tudo semelhante às utilizadas na distribuição de água fria. Há igualmente sistemas de produção de água quente em que a energia utilizada é a energia solar. Na concepção e no dimensionamento da rede de distribuição, dever-se-á procurar a obtenção de traçados que possibilitem a minimização das perdas de carga, de forma a optimizar o aproveitamento da pressão disponibilizada, bem como os limites de velocidade de circulação impostos regulamentarmente. O volume de consumo de água quente num edifício será função do tipo de ocupação do edifício (residencial, hoteleiro, escolar, etc.), do número de utentes, do número de dispositivos de utilização instalados e do nível de conforto pretendido. A determinação dos consumos de água quente para fins domésticos e sanitários não é estabelecido através de fórmulas matemáticas mas sim através de um tratamento estatístico das probabilidades de consumo, ou tomando como base valores experimentais. Os valores dos consumos variam muito quer no decorrer do dia quer em termos do dia da semana, quer ainda em termos do mês do ano. Os termoacumuladores são aparelhos de produção de água quente que permitem o armazenamento da água aquecida de forma a poder ser utilizada quando necessário, apresentando-se sob a forma de um reservatório isolado termicamente, equipado com sistema de controlo de temperatura (pressostato) da água. A capacidade de armazenamento destes aparelhos deverá ser pelo menos igual às necessidades máximas do dia de maior consumo. A temperatura de água deverá ser mantida entre 60ºC a 65º C. Os termoacumuladores podem ser de baixa pressão ou de alta pressão. Normalmente eles podem ser de baixa ou alta pressão. Os primeiros suportam pressões máximas de 2 Kg/cm2, sendo o abastecimento de água feito por depósitos de água localizados a pequenas alturas. Quando o fornecimento é feito a partir de um equipamento sobrepressor (electrobomba por exemplo), as pressões máximas atingem normalmente os 4 Kg/cm2. Deve-se ter muita atenção às pressões de serviço na selecção do termoacumulador a instalar. Estes podem ainda ser horizontais (de fixar numa superfície horizontal tal como uma laje de cobertura, ou ainda numa superfície vertical tal como uma empena) ou verticais. As capacidades podem variar entre os 50 e os 500 litros. Para um bom funcionamento do termoacumulador, CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 20 para além das válvulas de descarga (para vazar este reservatório) e de segurança (que abre quando as pressões sobem para além das admissíveis), devem ser colocadas válvulas de vácuo, uma à entrada e outra à saída. As canalizações de água quente devem ser isoladas, por forma a reduzir as perdas de calor ao longo do seu comprimento. Os sistemas prediais de água quente são dimensionados da mesma forma, podendo contemplar 2 tipos mais comuns: 1) Produção de água quente por um termoacumulador, normalmente fazendo uso de energia eléctrica ou energia solar (deve-se seleccionar tomando em consideração ao volume de água a aquecer e também considerando as pressões de serviço – baixa ou alta pressão). O aquecimento se faz por acumulação, ficando armazenada para posterior distribuição, quando se abre um dos dispositivos de utilização. Os aparelhos podem ser termoacumuladores simples, de 50 a 200 litros, mas existindo também os industriais, para grandes áreas tais como hotéis, hospitais, clubes, etc. Figura 6 – Diferentes tipos de termoacumuladores: alimentados por energia solar, eléctrica e caldeira Neste caso, podem ser centrais de água quente (caldeiras) que são sistemas geradores de água quente do tipo “acumulação” localizadas num único ponto do edifício, com um queimador atmosférico ou queimador mecânico acoplado, com a distribuição desta água aos pontos de consumo feita, necessariamente, via rede hidráulica de água quente. Estas caldeiras podem por vezes ser alimentadas a lenha, embora não seja muito usual. 2) Produção através de um dispositivo tipo esquentador, para uso imediato (normalmente alimentados a gás, não fazendo acumulação de água quente, fazendo- se logo uso da água que passa pelo aparelho). Neste caso não há acumulação de água quente. Ela é aquecida gradualmente, à medida que passa pelo aparelho. Também podem ser de pequena dimensão, tipo caseiro e individual, ou de tipo industrial, como por exemplo no caso de aquecimento de piscinas, usando-se diversos sistemas tais como: a. de aquecimento com aquecedor(es) de passagem com troca indirecta (por meio de trocador de calor de placas brasadas em inox ou titânio), https://br.images.search.yahoo.com/images/view;_ylt=Az_6xdY5NB5VgF4AMID16Qt.;_ylu=X3oDMTIzdWdzZDJkBHNlYwNzcgRzbGsDaW1nBG9pZANhNGY3YzBmZGFjZjA1OWU5ZDhkMjgyYjhlZWE1YmQzYgRncG9zAzgzBGl0A2Jpbmc-?.origin=&back=https%3A%2F%2Fbr.images.search.yahoo.com%2Fsearch%2Fimages%3Fp%3Dsistema%2Bcentral%2Bde%2Baquecimento%2Bde%2B%25C3%25A1gua%26fr%3Dyfp-t-707%26fr2%3Dpiv-web%26nost%3D1%26tab%3Dorganic%26ri%3D83&w=560&h=400&imgurl=imoveis.culturamix.com%2Fblog%2Fwp-content%2Fgallery%2Fo-aquecimento-solar%2Fo-aquecimento-solar-02.jpg&rurl=http%3A%2F%2Fimoveis.culturamix.com%2Fconstrucao%2Faquecimento-solar-suas-formas-pros-e-contras&size=116.4KB&name=%3Cb%3EAquecimento%3C%2Fb%3E+Solar%3A+Suas+Formas%2C+Pr%C3%B3s+e+Contras&p=sistema+central+de+aquecimento+de+%C3%A1gua&oid=a4f7c0fdacf059e9d8d282b8eea5bd3b&fr2=piv-web&fr=yfp-t-707&tt=%3Cb%3EAquecimento%3C%2Fb%3E+Solar%3A+Suas+Formas%2C+Pr%C3%B3s+e+Contras&b=61&ni=21&no=83&ts=&tab=organic&sigr=12lqibkj0&sigb=14gcq4c83&sigi=12t46hrsl&sigt=11mumcn9m&sign=11mumcn9m&.crumb=IaTDH79b0Nb&fr=yfp-t-707&fr2=piv-web https://br.images.search.yahoo.com/images/view;_ylt=A2KLj.oENB5VpCsAh7n16Qt.;_ylu=X3oDMTIzaWI2a2JpBHNlYwNzcgRzbGsDaW1nBG9pZANkNTIzODRlYTM5N2M5MTZhZjg5ZjlkN2UzMjU2Mzc0MARncG9zAzI4BGl0A2Jpbmc-?.origin=&back=https%3A%2F%2Fbr.images.search.yahoo.com%2Fsearch%2Fimages%3Fp%3Dsistema%2Bcentral%2Bde%2Baquecimento%2Bde%2B%25C3%25A1gua%26fr%3Dyfp-t-707%26fr2%3Dpiv-web%26tab%3Dorganic%26ri%3D28&w=800&h=558&imgurl=www.masterconceptengenharia.com%2Fimages%2Fatuacao%2F02.jpg&rurl=http%3A%2F%2Fwww.masterconceptengenharia.com%2Fatuacao.php&size=192.1KB&name=%3Cb%3ESistema+Central+de+Aquecimento+de+%C3%81gua%3C%2Fb%3E+para+Consumo+com+o+Uso+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+...&p=sistema+central+de+aquecimento+de+%C3%A1gua&oid=d52384ea397c916af89f9d7e32563740&fr2=piv-web&fr=yfp-t-707&tt=%3Cb%3ESistema+Central+de+Aquecimento+de+%C3%81gua%3C%2Fb%3E+para+Consumo+com+o+Uso+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+...&b=0&ni=21&no=28&ts=&tab=organic&sigr=11i6vj4hr&sigb=149leks33&sigi=11lq1lqer&sigt=12j2je9no&sign=12j2je9no&.crumb=IaTDH79b0Nb&fr=yfp-t-707&fr2=piv-webhttps://br.images.search.yahoo.com/images/view;_ylt=A2KLj.oENB5VpCsAdbn16Qt.;_ylu=X3oDMTIzZm42NjRrBHNlYwNzcgRzbGsDaW1nBG9pZAM5MzJmMDI4NDA0ZmQ3NGZiZmRhZDNlMzcxYjZiYzQ5MwRncG9zAzEwBGl0A2Jpbmc-?.origin=&back=https%3A%2F%2Fbr.images.search.yahoo.com%2Fsearch%2Fimages%3Fp%3Dsistema%2Bcentral%2Bde%2Baquecimento%2Bde%2B%25C3%25A1gua%26fr%3Dyfp-t-707%26fr2%3Dpiv-web%26tab%3Dorganic%26ri%3D10&w=640&h=484&imgurl=1.bp.blogspot.com%2F-EuhBbPjlWUo%2FURlDuSfX2TI%2FAAAAAAAALGs%2FyElghUo2m5w%2Fs640%2FCircuito%2Bdo%2Brecuperador%2Bde%2Bcalor%2Bdo%2Besquema%2Bde%2Baquecimento%2Bcentral%2Bde%2Bpiso%2Bradiante%2Batrav%25C3%25A9s%2Bde%2Bsistema%2Bsolar%2Bt%25C3%25A9rmico%2Bcom%2Bgrupo%2Bde%2Bimpuls%25C3%25A3o..jpg&rurl=http%3A%2F%2Fdicasesquemas.blogspot.com%2F2013%2F02%2Fsistema-solar-para-aquecimento-central.html%23%21&size=72.2KB&name=%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+calor+quadro+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+controlo+eletromec%C3%A2nico+purgador+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+ar+v%C3%A1lvula+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+...&p=sistema+central+de+aquecimento+de+%C3%A1gua&oid=932f028404fd74fbfdad3e371b6bc493&fr2=piv-web&fr=yfp-t-707&tt=%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+calor+quadro+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+controlo+eletromec%C3%A2nico+purgador+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+ar+v%C3%A1lvula+%3Cb%3Ede%3C%2Fb%3E+...&b=0&ni=21&no=10&ts=&tab=organic&sigr=12neuc9bu&sigb=14989aqvk&sigi=1767g50ut&sigt=1363pklf6&sign=1363pklf6&.crumb=IaTDH79b0Nb&fr=yfp-t-707&fr2=piv-web CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 21 b. sistema de aquecimento com aquecedor(es) de passagem – troca directa, com serpentina banhada em níquel, c. sistema de aquecimento com aquecedores de passagem de grande porte com troca indirecta através de trocador de calor (interno ou externo), d. de aquecimento de piscina com aquecedor específico para este fim. Figura 7 – Como funciona um esquentador, esquentador de pequena capacidade e exemplo de esquema de aquecimento de piscinas Normalmente em instalações habitacionais, é muito frequente o uso de termoacumuladores eléctricos. Estes são aparelhos que permitem acumular água quente por um determinado período, estando dotados de isolamento térmico, sendo o aquecimento feito por resistências eléctricas. Embora existam aparelhos para baixa e alta pressão, a verdade é que no mercado já raramente se encontra termoacumuladores de baixa pressão. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 22 fig. 8 – Esquema de montagem de válvulas de um termoacumulador Para que não haja retorno de água quente na conduta de água fria (de alimentação) quando esta deixa de estar em pressão, torna-se necessário prever à entrada, a instalação de uma válvula de retenção, para além da válvula de corte. A temperatura do pressostato no termoacumulador pode ser regulada para 65º C. No entanto, há casos que faz sentido aumentar essa temperatura, de modo a obrigar o utente a misturar mais água fria reduzindo o consumo de água já aquecida. Assim, a quantidade de água pode dar para mais consumidores, que façam uso da água quente de forma consecutiva. A forma de instalar um termoacumulador é de grande importância. As alturas, descargas, válvulas de corte e de controlo, devem ser instaladas de forma correcta, de acordo com o fabricante, mas tendo sempre em conta o tipo de instalação que está em uso (escoamento por gravidade ou escoamento sob pressão têm muita influência no tipo de aparelho bem como a forma de instalação do mesmo). fig. 9 – Esquema de entradas e saídas de um termoacumulador horizontal de alta-pressão CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 23 1.2.8.2 - Consumos Os consumos de água quente por cada tipo de aparelho sanitário não são determinados por fórmulas matemáticas mas por meio através de um tratamento estatístico das probabilidades de consumo. Estes consumos não só variam nas horas do dia a considerar, dias da semana e mesmo ao longo dos meses do ano (no verão o consumo de água quente é inferior que no Inverno por exemplo). No quadro seguinte apresenta-se os consumos mínimos de consumo de água quente, tendo em conta os diferentes tipos de edifícios e aparelhos sanitários. São valores indicativos, mas o seu dimensionamento pode variar de caso a caso, dependendo dos factores já mencionados, para além de outro também de fundamental importância: o nível social das populações ou utilizadores a quem se destina a edificação ou edificações. Quadro 5 – Consumos mínimos de água quente para produção individual CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 24 No caso de edifícios de habitação, pode-se estimar o volume de água diário em função do não só tipo e número de dispositivos a utilizar, mas também do seu número de ocupantes: Quadro 6 – Consumos mínimos de água quente em edifícios de habitação 1.2.8.3 – Dimensionamento de redes de água quente O dimensionamento das redes de transporte de água quente, é feito da mesma forma que as redes de dimensionamento de água fria, sendo por isso necessário conhecer os caudais instantâneos. Esses consumos podem ser estimados tendo em conta os valores que se apresenta na tabela abaixo mencionada. Quadro 7 – Caudais instantâneos a considerar por cada tipo de aparelho de utilização CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 25 1.2.9 – Dimensionamento de estações elevatórias e sobrepressoras 1.2.9.1 – Generalidades Grande parte das vezes, a construção dos edifícios em altura e a fraca pressão da rede pública, faz com que seja necessário armazenar água em reservatórios localizados em pontos mais baixos, para que depois possa ser elevada, por meios mecânicos, de um determinado ponto, normalmente reservatório, para outros mais elevados. O destino pode ser outro reservatório, que distribui água para a rede por gravidade, ou mesmo directamente aos dispositivos de utilização, sem passar por outro reservatório. No dimensionamento, a adopção do sistema a usar para distribuição predial assim como as suas características, dependem sempre de dois importantes factores: a) – Condições de pressão e caudal disponibilizadas pela rede pública ou fonte privada; b) – Características e necessidades da rede a projectar. 1.2.9.2 – Instalações de elevação e sobrepressão para reservatório Uma das formas de distribuir água às instalações prediais, é por gravidade. Nestescasos, deverá o sistema ser provido de um reservatório elevado que permite abastecer os diferentes dispositivos de utilização, a pressões consideradas de conforto. Acontece porém, que várias são as vezes que a pressão de água na rede pública não consegue abastecer este reservatório elevado, sendo por isso necessário construir ou instalar um outro reservatório, num ponto inferior, que receba água e a armazene, para que possa depois ser elevada. O sistema mecânico utilizado permite que, por transformação de energia, a bomba consiga colocar no reservatório superior, a água que será depois distribuída por gravidade. Deverá ter-se em atenção a gestão dos níveis nos reservatórios para que a(s) bomba(s) funcionem devidamente e sem trabalharem em vazio ao nível do reservatório inferior, ou a água transborde no reservatório superior. Um conjunto de boias eléctricas que controlam os níveis num e noutro reservatório resolvem o problema. Neste caso, o dimensionamento da bomba (no fundo é conhecer o caudal e a altura de elevação da mesma), deverá ser feito tendo em conta o trabalho que terá de realizar diariamente para que consiga colocar, no reservatório superior, a quantidade de água para o abastecimento regular e por gravidade do edifício a servir. Este dimensionamento deverá ter em conta os picos nas necessidades de água ao longo do dia. Assim, o dimensionamento da bomba não entra em consideração com o número de dispositivos de utilização. O cálculo do caudal é feito, tendo como base os consumos diários individuais, definidos pelo Regulamento (artigo 14) e pelo subcapítulo 1.2.2 dos presentes Apontamentos, assim como o número de ocupantes do edifício que está a ser projectado. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 26 Deve-se considerar também um factor de segurança de 50%. Assim, é usual assumir que a bomba a dimensionar deverá ter os seguintes tempos de funcionamento diário: a) – 3 períodos de 1,5h/dia para habitações e hotéis; b) – 3 períodos de 2,0h/dia para hospitais; c) – 2 períodos de 2,0h/dia para escritórios e indústrias. Assim, para um apartamento de 6 pessoas, de acordo com o ponto 1.2.2 deste documento, que corresponde a um consumo de 750 litros/dia + 50% = 1.125 litros/dia. O caudal da bomba seria 250 litros/h se fosse exclusivamente para o apartamento. Os passos para dimensionar a bomba teriam de ser os seguintes: 1. – Definir o tipo de material a aplicar (tubagem); 2. – Tendo como base o caudal de cálculo, e usando o Quadro 3 dos Apontamentos, pode-se escolher o diâmetro da tubagem a aplicar (aspiração e compressão); 3 – Se o material for diferente do ferro preto, então aplicar factor de redução das perdas de carga, usando o Quadro 2; 4 – Com o valor das perdas de carga unitárias (reduzidas ou não) retiradas do Quadro 3 e conhecido o comprimento total da tubagem (aspiração + compressão), calcular as perdas de carga totais; 5 – Calcular o desnível geométrico dos níveis de água dos dois reservatórios; 6 – Adicional ao desnível conhecido em 5, o valor das perdas de carga total calculado em 4. Esse representa a altura manométrica total da bomba; 7 – Pode-se de seguida estimar a Potência da bomba, tendo em conta o seu rendimento. Os parâmetros referentes ao cálculo das alturas manométrica, Potência da bomba, Altura máxima de Aspiração, podem ser determinados tendo em conta os conhecimentos adquiridos nas disciplinas de Hidráulica. 1.2.9.3 – Instalações de elevação e sobrepressão com bombagem directa Neste caso, a bomba fará o abastecimento directo de água aos dispositivos de utilização, a partir do reservatório inferior. O dimensionamento agora deixa de ter como relevante a quantidade de água diária a abastecer a instalação predial. Como a bomba debita directamente aos dispositivos de utilização, então é importante conhecer a quantidade tipo de dispositivos que serão abastecidos, de modo a permitir conhecer o caudal de cálculo da bomba. Assim, para conhecer o caudal de cálculo da bomba, deverá ser seguido o que vem disposto no subcapítulo 1.2.4, pois deve ser adoptado para a bomba, o caudal de cálculo da conduta logo a jusante da mesma. Os passos para dimensionar a bomba teriam de ser os seguintes: 1. – Definir o tipo de material a aplicar (tubagem); CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 27 2. – Tendo como base o caudal acumulado (Qa), conhecido a partir da soma dos caudais instantâneos (Qi), determina-se pela figura 5 o caudal de cálculo (Qc); 3. – Usando o Quadro 3 dos Apontamentos, pode-se escolher o diâmetro da tubagem a aplicar (aspiração e compressão); 3 – Se o material for diferente do ferro preto, então aplicar factor de redução das perdas de carga, usando o Quadro 2; 4 – Com o valor das perdas de carga unitárias (reduzidas ou não) retiradas do Quadro 3 e conhecido o comprimento total da tubagem (aspiração + compressão até ao ponto mais desfavorável), calcular as perdas de carga totais; 5 – Calcular o desnível geométrico entre o nível de água do reservatório inferior e o dispositivo de utilização localizado no ponto mais alto, acrescida da pressão a disponibilizar nesse ponto mais alto; 6 – Adicionar ao desnível conhecido em 5, o valor das perdas de carga total calculado em 4. Esse representa a altura manométrica total da bomba; 7 – Pode-se de seguida estimar a Potência da bomba, tendo em conta o seu rendimento. 1.2.10 – Algumas regras construtivas 1.2.9.1 – Tubagem de abastecimento de água O traçado das condutas prediais de água deve ser constituído por elementos rectilíneos, horizontais e verticais, ligados entre si por acessórios apropriados. Antes de se colocar a tubagem, deve ser elaborado um plano de assentamento, evitando-se ao máximo o número de acessórios que irão introduzir uma maior perda de carga localizada. Além disso, todas as tubagens devem ser assentes com uma ligeira inclinação (0,5%) para favorecer a circulação de ar no interior das canalizações. fig. 10 – Posicionamento das redes de água fria (baixo) e quente (cima) numa WC Algumas das regras construtivas que devem ser tomadas em consideração são as seguintes: ➢ Sempre que possível, as canalizações de distribuição de água devem ser assentes num plano superior ao das canalizações de esgoto; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 28 ➢ Podem dispensar-se alguns acessórios quando aplicadas tubagens flexíveis; ➢ As tubagens podem ser instaladas embutidas nos elementos construtivos ou à vista. Quando ficam à vista, devem ficar fixas por braçadeiras, tendo-se sempre em conta a dilatação e contracção da tubagem em uso; ➢ Deve-se evitar instalar canalizações de abastecimento de água em elementos de fundação, nem embutidos em elementos estruturais excepto em pavimentos, nem em locais de difícil acesso; ➢ As canalizações de água quente devem ser colocadas paralelas à de água fria, do lado superior e nunca por baixo destas, sendo a distânciamínima entre as canalizações de água quente e fria de 5 cm; ➢ As tubagens de água quente que fiquem à vista devem obrigatoriamente ser isoladas com materiais de baixa condutibilidade térmica (telas de polietileno, borracha, etc.). No caso de tubagens embutidas, aconselha-se sempre que sejam revestidas, embora não seja obrigatório. O tubo de PVC não necessita de isolamento dado o bom isolamento térmico; ➢ Todas as canalizações antes de postas ao serviço, deverão ser submetidas a uma lavagem, desinfecção e a um tratamento de depuração química (artigo 83 do Regulamento); ➢ Todas as canalizações antes de entrarem em serviço, serão sujeitas a provas que assegurem a perfeição do trabalho de assentamento, consistindo essas provas no enchimento das mesmas e na elevação da sua pressão interna por meio de uma bomba manual ou mecânica, a 1,5 (normalmente em tubagens à vista ou enterradas) ou 2 vezes a pressão de serviço (em tubagens embutidas), com o mínimo de 900KPa (artigo 82 do Regulamento). Geralmente, considera-se que as canalizações estão bem assentes nos casos em que não há qualquer redução na leitura do manómetro da bomba, num período mínimo de 30 minutos. Estes ensaios deverão ser realizados com as canalizações a descoberto. Caso estejam enterradas, pelo menos as juntas deverão estar à vista para que se possa facilmente detectar qualquer fuga; ➢ Nos desenhos representativos das redes, deverão ser seguidas as simbologias e terminologias definidas nos Anexos 11 e 12 do Regulamento em vigor. 1.2.10.2 – Reservatórios de água Os reservatórios são instalações complementares dos sistemas de abastecimento de água, sendo o seu dimensionamento muito importante para o seu correcto funcionamento. Estes dispositivos têm como função armazenar água à pressão atmosférica, constituindo uma fonte de reserva destinada à alimentação dos sistemas prediais de distribuição, de modo a suprir deficiências da rede pública de alimentação. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 29 Os reservatórios são normalmente utilizados caso a rede pública de distribuição ou fonte de alimentação do sistema, não ofereça as condições necessárias para o desempenho funcional adequado da rede, isto é, dos dispositivos de utilização instalados no sistema. No dimensionamento dos reservatórios deve ser tomado em consideração o facto de não existir um volume exagerado que possa fazer com que a renovação da água se faça com pouca frequência fazendo com que a qualidade da potabilidade da mesma se perca. O capítulo VI, Secção I do Regulamento, dá-se destaque em alguns artigos (65 a 70) ao dimensionamento dos reservatórios, assim como alguns aspectos construtivos (artigo 68). Há algumas precauções construtivas a ter em consideração no dimensionamento e implantação dos reservatórios, podendo-se salientar as seguintes: ➢ Devem ser implantados para que a sua inspecção e manutenção não ofereçam quaisquer dificuldades; ➢ Os reservatórios de uso colectivo, quer enterrados, semienterrados, apoiados ou elevados, devem localizar-se sempre em zonas comuns, que permitam fácil acesso aos mesmos; ➢ Os reservatórios enterrados devem posicionar-se distanciados cerca de 3m de caixas de esgotos, fossas sépticas ou colectores de drenagem de águas residuais, de modo que, na eventualidade de se verificarem falhas na estanquidade destas estruturas, não exista a possibilidade de contaminação da água armazenada; ➢ Devem ser construídos por forma a garantir-se a sua impermeabilização, sendo revestidos de forma a permitir uma limpeza eficaz; ➢ Para reservatórios enterrados, semienterrados ou mesmo apoiados com volumes superiores a 2 m3, devem ser constituídos por duas células preparadas para funcionar de forma separada mas que, em funcionamento normal, se intercomuniquem; ➢ As arestas interiores devem ser boleadas e o fundo deverá ter um pendente de 1% para uma caixa de limpeza; ➢ Devem ser dotados de sistema de ventilação, por forma a garantir a renovação frequente do ar em contacto com a água armazenada; ➢ A entrada e saída de água no reservatório devem ser posicionadas por forma a garantir a circulação de todo o volume de água armazenado; ➢ A entrada de água num reservatório deverá ficar localizada pelo menos 5 cm acima do nível máximo de água e equipada com uma válvula que interrompa a alimentação, quando for atingido o nível máximo de armazenamento (boia mecânica) ou outro sistema de corte como por exemplo boia eléctrica; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 30 ➢ A saída deve posiciona-se entre 10 a 15 cm acima da laje de fundo; ➢ Todos os reservatórios devem ser providos de um descarregador de superfície, posicionado cerca de 5 cm acima do nível máximo de armazenamento (também chamado de avisador), com uma secção que garanta a descarga do caudal que entra em excesso; Fig. 11– Esquema de um reservatório de armazenamento de água 1.2.10.3 – Elementos acessórios da rede - torneiras e fluxómetros As torneiras ou válvulas de diferentes tipos, assim como os fluxómetros, são dispositivos de utilização colocados nas redes, à saída dos ramais, com o intuito de regular o fornecimento de água. Os fluxómetros são colocados em sanitas (substituindo os autoclismos) e também nos urinóis. Algumas regras construtivas destes elementos: ➢ As torneiras e válvulas devem ser colocadas em locais acessíveis; ➢ É obrigatória a instalação de válvulas de seccionamento à entrada dos ramais de introdução individuais, dos ramais de distribuição das instalações sanitárias e das cozinhas e a montante de autoclismos, equipamento de lavar roupa ou loiça, termoacumuladores e ainda a montante e jusante dos contadores; ➢ É obrigatório assentar válvulas de redução de pressão nos ramais em que a pressão de serviço seja superior a 600 kPa por forma a proteger os acessórios instalados; ➢ Os fluxómetros são instalados em urinóis individuais ou colectivos, sendo no entanto necessário verificar que estes acessórios exigem pressões mínimas que deverão ser consideradas dependendo do fabricante. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 31 Fig. 12– Alguns dos tipos de válvulas que frequentemente se usa nas instalações prediais Fig. 13– Fluxómetros aplicados em urinóis e sanitas 1.2.10.4 – Instalações de elevação ou sobrepressão Tal como mencionado no ponto 1.2.9.1, as instalações de elevação têm como objectivo, elevar água, por meios mecânicos, de um determinado ponto, normalmente reservatório, para outros mais elevados. As disposições construtivas constam no artigo 72 do Regulamento. Para além das regras que constam neste artigo, deve-se acrescentar: ➢ As bombas de água devem ser escolhidas tendo em atenção especial dois pontos: o caudal de cálculo e a pressão exigida pela instalação; ➢ Por norma, dependendo da fiabilidade pretendida, a bomba seleccionada deve ser sempre instaladaem conjunto com uma outra de igual potência, devendo trabalhar de forma alternada (havendo sempre uma em caso de avaria da outra); ➢ O grupo de bombas escolhidas para diferentes fins (abastecimento de água, incêndios, rega, etc.), devem ser instaladas com funcionamento automático e permitirem simultaneamente o comando manual; ➢ As instalações deverão, sempre que possível ter isolamento acústico de modo a atenuar os ruídos e vibrações que, de alguma forma, possam perturbar os utentes das edificações; http://portuguese.alibaba.com/product-gs/y-type-spring-check-valve-605760433.html http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAbjEAA/valvula-emergencia http://www.fersil.com/produtos/produtos.aspx?s=&p=99E86D6D-F2A8-E211-96B1-F46D04D71BAF,26195A32-2A7A-E311-BD55-F46D04D71BAF,06285896-AA7B-E311-BD55-F46D04D71BAF&title=produtos http://www.industryvalves.com.pt/gate-valves.html http://www.migriferia.com/institucional/mingitorios.html http://www.hygolet.com.mx/categorias/wc-institucional/cato http://www.amarillasinternet.com/co/cali/angeles_ferreterias_ferreteria_ahorro_agua/angeles_ferreteria_ltda_.html CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 32 ➢ O sistema de pára-arranque que deverá ser automático, tem que prever obrigatoriamente os níveis máximos e mínimos de água nos reservatórios, por forma a não permitir que a bomba funcione em vazio (sem água ao nível do chupador); ➢ Nas condições actuais das redes públicas no país, não é permitido que se instale bombas de água que aspire água directamente da mesma. Embora haja dispositivos que permitam controlar o funcionamento da bomba a partir das pressões da rede (não arranca por exemplo a bomba sempre que a rede tenha pressões baixas), a verdade é que a distribuição de água tanto nos grandes centros urbanos como nos rurais é feita só durante algumas horas do dia; ➢ A velocidade de circulação da água na tubagem de aspiração não deve ultrapassar os 1,5 m/s e o diâmetro desta não deverá ser inferior ao da tubagem de compressão; ➢ A tubagem de aspiração deverá ser provida de uma válvula de retenção (também chamada de chupador ou válvula-de-pé), por forma a manter a tubagem de aspiração sempre em pressão, mesmo quando a bomba estiver parada (não permite o retorno da água ao reservatório, evitando o surgimento de bolsas de ar); ➢ Por forma a proteger a bomba do choque hidráulico, deverá ser colocada sempre a montante desta (na conduta de compressor, logo depois da bomba), uma válvula de retenção de igual diâmetro ao da conduta. Também por causa desse fenómeno, é muito frequente o uso hidropressores de diferentes volumes, que ajudam de forma eficiente o funcionamento da bomba, regulando o pára-arranca, balanceando pressões na conduta; ➢ As estações elevatórias são normalmente compostas por duas bombas (para um determinado fim, tal como por exemplo abastecimento de água ao(s) edifício(s)), pressostato, manómetro de medição de pressão e o hidropressor (pode normalmente variar entre os 20 l de volume e os 200 litros), ou outro sistema de controlo de pressão, através do variador de velocidades por exemplo; ➢ Sempre que se montam duas bombas iguais (e que não estejam associadas em série ou paralelo), tem que se ter uma atenção especial para que elas possam trabalhar alternadamente (uma e depois a outra) ou então que cada uma delas funcione por um determinado tempo (pode-se comandar a alternância por meio da instalação de um relógio no quadro eléctrico), para que uma delas não fique parada por muito tempo. Caso não funcionem dessa maneira, então a bomba de reserva deverá ser periodicamente accionada, de forma manual, garantindo a sua operacionalidade em caso de necessidade; ➢ Nas instalações em que se dimensione uma bomba de incêndios (ou grupo de duas bombas para esse efeito), há o perigo destas ficarem também durante longos períodos sem funcionarem. O mesmo procedimento que descrito no ponto anterior, deverá ser considerado para estas bombas. Pode-se ao nível do projecto, pensar num “by-pass” que seja fácil de operar manualmente e que permite com a simples abertura de uma CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 33 válvula, a(s) bomba(s) arranque(m) por redução de pressão. A água circulará em circuito fechado, sendo captada no reservatório e devolvida ao mesmo poucos metros à frente; ➢ Caso se usem os hidropressores para regular o funcionamento da bomba, em vez do aparelho de controlo de pressões, estes deverão estar sempre com as pressões de ar (exterior à membrana de borracha) inferiores à pressão máxima (para permitir a entrada de água no mesmo) e superior à pressão mínima (para que possa expulsar a água do seu interior para a rede). Estas pressões máximas e mínimas são reguladas pelo pressostato instalado logo depois da bomba(s); ➢ É muito importante que sejam respeitadas as alturas máximas de aspiração (normalmente os catálogos inclui a curva característica do NPSH (Net Position Suction Head); ➢ Se a bomba for dimensionada a partir dos consumos diários, deve-se considerar que o tempo efectivo de trabalho não deverá ser superior a 12h; ➢ Deverá ser consultado no catálogo da bomba antes da sua aquisição, o número aconselhado de vezes que esta deve arrancar por minuto que o fabricante aconselha e verificar se isso não vai de encontro com os valores chegados para o dimensionamento; ➢ Sempre que possível, o sistema deverá ser provido de dispositivos de segurança e alarme. O de segurança será composto por bóias mecânicas ou eléctricas. O alarme poderá ser constituído por um sinal sonoro que fará a alerta quando por exemplo o nível de água no reservatório está no considerado mínimo. Fig. 14 – Bomba de água com hidropressor, bomba sem hidropressor e aparelho de controle de pressão, que substitui o hidropressor http://www.ehow.com.br/tipos-bombas-agua-sobre_412131/ http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/3997-tipos-de-bombas-de-agua/ http://www.hidraulicart.pt/presscontrol/ CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 34 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIII – SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS COM ÁGUA 2.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS 2.1.1 – Introdução Este tema será abordado na generalidade, realçando-se os aspectos relevantes a ter em conta no que diz respeito ao projecto de redes de incêndio em edifícios. Não deverá ser detalhado o aspecto do cálculo hidráulico em si, visto que ele não difere do cálculo hidráulico de condutas em pressão, abordado na Parte A do presente curso. É no entanto importante resumir a informação existente e dar aos engenheiros civis os elementos básicos que facilitarão elaborar um projecto de uma rede de combate a incêndios. Já que no país não há muita legislação em vigor relacionada com a prevenção e combate a incêndios, passa-se a fazer uma abordagem generalizada sobre a matéria. 2.1.2 – Generalidades Desde que o homem aprendeu a manejar o fogo, conseguindo produzi-lo e libertando-se da necessidadede conservá-lo permanentemente, trouxe para junto de si um elemento que o ajudaria em quase tudo e que se transformaria numa das principais chaves da civilização; só que ele pode também transformar-se num cruel e terrível agente de destruição. É evidente que a acção preventiva contra incêndios representa um progresso no tocante à protecção. Hoje, em todas as cidades mais avançadas do mundo, há regulamentos visando a prevenção contra incêndios assim como também dos meios para combatê-los. A evolução das actividades humanas, a proliferação de pequenas, médias e grandes indústrias, o crescimento vertical dos aglomerados urbanos, a diversificação dos materiais de construção e a maior utilização de materiais combustíveis, agravam o risco de ocupação, sendo a necessária e imprescindível prevenção cada vez mais prioritária. Para darmos uma ideia do que deve ser o espírito da prevenção, torna-se necessário definir exactamente o incêndio, logo que este se declare. Do ponto de vista da prevenção, há incêndio, ou risco de incêndio, toda a vez que uma causa qualquer provoca inflamação ou aumento de temperatura capaz de causar perigo, seja de materiais ou mercadorias, numa habitação, estabelecimento industrial ou comercial, desportivo ou mesmo cultural. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 35 Como engenheiros, antes mesmo de nos ocuparmos com a forma de combater o incêndio, é fundamental estudar as formas de prevenção. Para isso, e como forma de alcançar a máxima eficiência, faz parte desse estudo: a) - Investigações de todos os tipos de construção que usem materiais resistentes ao fogo ou pelo menos sejam pouco inflamáveis; b) - O estudo e a pesquisa das causas de elevação de temperatura, que possam acarretar riscos; c) - O emprego de aparelhos que, funcionando automaticamente, avisam e impedem a marcha do perigo, sem intervenção de pessoal de combate a incêndios. A prevenção compreende um somatório de medidas, visando impedir o aparecimento de um princípio de incêndio e combatê-lo de forma eficaz: ➢ Projectar para que a probabilidade deste ocorrer seja a mínima possível; ➢ Caso ocorra, detectá-lo o mais rapidamente possível; ➢ Criar mecanismos que dificultem a sua propagação, ao nível do projecto; ➢ Facilitar o seu combate, ainda na fase inicial. A prevenção de incêndio, portanto, pode ser vista como um conjunto de providências, desde as mais simples, como conservação, limpeza, até as mais complexas, como instalações automáticas de combate a incêndio, sistemas automáticos de detecção, ou ainda sistemas inibidores de explosões. Ela está fundamentada no bom senso, experiência e técnica, onde muitas são as áreas que intervêm de modo que o projecto seja concebido de forma a minimizar o risco de incêndio. Por exemplo, a arquitectura do edifício ou área onde será implantado são de extrema importância. O técnico que está envolvido no projecto deverá tomar em consideração em função do tipo de edifício ou infra-estrutura que tem que conceber, os materiais de construção que irá aplicar, o uso ou não de sistemas de corta-fogo tais como paredes ou portas corta-fogo, utilização de vidros duplos aramados, a forma como é feita a compartimentação para retardar a propagação do calor, meios de evacuação (escadas enclausuradas, saídas de emergência), elevadores de segurança, áreas de refúgio, passarelas e pontes de ligação, construção de um heliporto no caso de termos edifícios públicos, com grande concentração de utentes, etc. O Engenheiro Electrotécnico tem que conceber um sistema que permita por exemplo manter uma iluminação alternativa para os serviços de emergência (saídas, elevadores) assim como a alimentação das bombas de incêndio, sabido que é que, quando deflagrado, normalmente a energia fornecida pelo quadro eléctrico é a primeira a sofrer cortes, devido ao aquecimento das suas componentes. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 36 A água é por excelência, a substância mais utilizada na extinção de fogos, não só por ser um dos meios mais económicos para esse efeito, mas também pela sua grande capacidade de absorção de calor, requisito que lhe confere a reconhecida eficácia no combate a incêndios. Assim, o Engenheiro Hidráulico tem também um papel preponderante a nível de concepção de sistemas de combate a incêndios. A definição de uma ou mais redes internas de distribuição de água, cálculo do volume de armazenamento de água e a forma de fazer chegar a água aos pontos de distribuição (normalmente sistema de bombagem) são de fundamental importância para o combate a incêndios, já que a grande parte destes são combatidos com água em pressão. Ao contrário do que se pode julgar, dependendo do tipo de materiais que estão a arder, a água pode não ser o meio mais eficaz para combater o incêndio. Há materiais combustíveis cujo incêndio pode ser apagado com diversas substâncias incluindo a água, como é o caso da madeira, papel e tecidos, mas há outros cujo incêndio só pode ser contido e apagado com produtos especiais, como ocorre com o álcool, solventes, espuma, Freon 1301 e Hallon 1301 (gases tromo-trifluormetano), gás carbónico (bióxido de carbono), pó químico seco (em extintores portáteis), etc. 2.2 – PARÂMETROS DE DIMENSIONAMENTO 2.2.1 – Tipos de forma de combate ao fogo com água A água é utilizada no combate a incêndios fundamentalmente nas formas de jacto e de pulverização ou aspersão. a) – Jacto – Usam-se bocais (agulhetas de incêndio), que são ligadas às mangueiras que por sua vez recebem água das bocas-de-incêndio ou dos auto-tanques directamente (é necessário tomar em consideração que o jacto de água deve atingir com uma certa pressão o obstáculo a mais de 10m de distância); b) – Aspersão – Empregam-se aspersores especiais denominados “sprinklers”, de funcionamento automático (são comandados por sensores de fumo). Fig. 15 – Combate ao incêndio pode fazer-se por jacto de água ou aspersão (sprinklers) http://pt.slideshare.net/zbcampanha1/combate-incndio http://www.brafec.com.br/novidades/sprinklers-e-a-obrigatoriedade-dos-equipamentos-contra-incendio CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 37 Em muitos países do mundo, é obrigatório o uso de “sprinklers” em edifícios de cariz social (hotéis, escolas, igrejas, salas de espectáculo, bibliotecas, etc.), para além da conduta de incêndios para uso com jacto de água. Em alguns casos, até mesmo em habitações se torna obrigatório (por exemplo na África do Sul, a legislação obriga o uso deste equipamento em residências convencionais cobertas de colmo). A solução a adoptar de combate a incêndios é condicionada normalmente ao tipo de edifício a projectar e do local onde será construído podendo ser: ➢ num centro urbano com rede pública de incêndios; ➢ num centro urbano sem rede pública mas com Serviço de Bombeiros nas proximidades; ➢ ou ainda numa zona urbana ou rural sem qualquer umdestes benefícios; Não é frequente dimensionar-se um sistema interno de incêndios para uma moradia isolada por exemplo. Os sistemas de incêndio começam a ter fundamento quando se trata de complexos residenciais, escolas, teatros, cinemas, hotéis, restaurantes, ginásios, etc., isto é, em locais onde haja a possibilidade de se concentrar um grande número de pessoas. Podem-se considerar em simultâneo diferentes tipos de sistemas de incêndio. O REGULAMENTO DOS SISTEMAS PÚBLICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS DE MOÇAMBIQUE (RSPDADAR), define nos seus artigos de 17 a 20, que: Artigo 17º Consumos para combate a incêndios 1. - Os consumos de água para combate a incêndios, são função do risco da sua ocorrência e propagação na zona em causa, à qual deve ser atribuída um dos seguintes graus: Grau A – zona urbana ou peri-urbana de moderado grau de risco, predominantemente constituída por construções com um máximo de 10 pisos acima do solo, destinadas para fins residenciais, de equipamento social e de serviços eventualmente com algum comércio e pequenas indústrias de riscos ligeiros; Grau B – zona urbana de considerável grau de risco, constituída por construções de grande porte, destinadas para fins residenciais, de equipamento social e de serviços e construções de fins hoteleiros, comerciais e de serviço público, ou por construções antigas ou ainda com ocupação essencialmente comercial e de actividade industrial que armazene utilize ou produza materiais explosivos ou altamente inflamáveis. 2 – O caudal instantâneo a garantir durante um período mínimo de 2 horas para o combate a incêndios, em função do grau de risco é de: CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 38 a) – 1.000 litros / min (corresponde a 60.000 l/h) .....................................grau A b) – 2.000 litros / min (corresponde a 120.000 l/h) ...................................grau B Os Artigos 18º, 19º e 20º referem-se igualmente ao combate de incêndios mas sem informação relevante para o dimensionamento das redes em edificações. Embora estes números possam servir como indicativos, não é correcto considerar estes caudais para o dimensionamento de redes em sistemas prediais. A Norma Portuguesa é bem mais clara no que diz respeito aos valores de dimensionamento (NP4386, actualizadas em 2001), e uma vez não existir regulamentação específica para o país relacionado com esta matéria, pode ser usado este documento para o dimensionamento de redes prediais, que estipula que cada boca de incêndio respeite os seguintes parâmetros: ➢ Pressão dinâmica mínima: 2,5 Kgf/cm2; ➢ Caudal instantâneo mínimo: 1,5 l/s ➢ Caso a rede pública não possa garantir a pressão e caudal exigido, deve-se prever reservas que assegurem um funcionamento da rede durante 1 hora (tendo em consideração o número de bocas a funcionar em simultâneo – máximo 4). Então 1 hora com 2 bocas com Q=1,5 l/s dá um volume de armazenamento de cerca de 10 m3, o que é bem mais razoável. Então, no dimensionamento da rede interna de um edifício pode-se considerar: a) – rede independente e autónoma de incêndios com o sistema de armazenamento- denominada RIA – Rede de Incêndio Armada, que deverão garantir por cada boca de incêndio de Ø 25mm (tipo carretel), um caudal instantâneo de mínimo de 1,5 l/s durante 1 hora e uma pressão mínima de 2,5 kgf/cm2. Tem que se garantir uma rede exclusiva para incêndios, com o mínimo de 2” de diâmetro para os ramais principais, provida de uma série de bocas-de-incêndio ao longo do seu percurso colocadas de forma estratégica garantindo um fácil acesso às mesmas, devendo cada uma delas cobrir um raio máximo de 30m (comprimento máximo da mangueira). b) – rede seca de combate a incêndios – corresponde à colocação de uma rede exclusiva de combate a incêndio, mas que receberá água de uma fonte pertencente ao Serviço Nacional de Bombeiros (de um autotanque, por exemplo). O sistema torna-se mais económico porque não é necessário tanque de armazenamento de água (o volume é grande) assim como não é preciso nenhuma bomba para combate a incêndios. No entanto, é necessário garantir uma rede exclusiva para incêndios tal como considerado no caso anterior. A parte inicial da rede é uma boca-de-incêndio situado num local de fácil acesso, junto à via de acesso, onde o autotanque ligará a mangueira e colocará em pressão e com caudal necessário a rede de incêndios, com ajuda da motobomba do próprio camião cisterna. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 39 c) – sistema misto de combate a incêndios – desde que a bomba de abastecimento de água ao edifício tenha uma potência que justifique, pode-se nestes casos, considerar o caso b) ligado a esta rede, por meio de uma válvula que será aberta na altura do incêndio e fechada com a chegada dos bombeiros. Deve-se tomar sempre em consideração a possibilidade de corte de energia provocado por curto-circuito quando deflagra o incêndio que impossibilita que esta bomba possa contribuir para o combate ao mesmo. Qualquer um destes sistemas de combate a incêndios tem as suas vantagens e desvantagens, sempre relacionadas com custos e fiabilidade. Aconselha-se no entanto a colocar um conjunto de extintores que poderão debelar o fogo quando em fase inicial do incêndio, principalmente em edifícios públicos, mesmo que sejam providos de uma rede de águas independente para incêndios. Este equipamento deve ser colocado em locais comuns tais como corredores, escadas de acesso, salas públicas, etc. Por norma, o caudal a assegurar nos diferentes sistemas prediais de combate a incêndios deve ser de forma a garantir nos dispositivos de utilização, de acordo com as suas características, um caudal instantâneo mínimo que assegure um desempenho funcional satisfatório: bocas-de-incêndio de Ø 45mm ou Ø 50mm, 3 l/s e para bocas-de-incêndio de Ø 25mm, 1,5 l/s. Admite-se que num edifício não haverá mais do que quatro bocas- de-incêndio a funcionar em funcionamento simultâneo. Tendo estes valores como partida e considerando ainda que a pressão ideal na boca de incêndio deverá ser maior ou igual a 250 kPa (2,5 kgf/cm2), o dimensionamento hidráulico da rede pode ser calculada pelas equações usadas para o cálculo de condutas em pressão (Manning-Strickler, Chézy, Darcy-Weisbach, etc). Fig. 16 – Carretel de combate a incêndio, com ou sem armário, assim como uma boca de incêndio 2.2.2 – Combate a incêndios por extinção automática O combate de incêndios de forma automática, são formadas por canalizações fixas instaladas nos edifícios, que permitem alimentar aspersores (sprinklers), os quais são accionados automaticamente sem qualquer intervenção do operador. Este tipo de disposição será http://www.extinloures.pt/produto-id=119.php.html http://www.aristides-ramalho.com/manutencao-de-extintores/extintores/carreteis/ http://pt.made-in-china.com/co_jinyuan9865/product_Fire-Hydrant-Valve-JL-011-_heyroguhg.html CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 40 colocada de forma a permitir que a zona a proteger, seja toda ela coberta pela instalação deste tipo. Este tipo de rede, deverá estar permanentemente em carga, isto é cheia de água. Os sprinklers estão providos de um sensor térmico. Esse sensor controla a saída de ar no interior do dispositivo. Com o aumento da temperatura a um determinado valor, esse sensor liberta o ar que estava a impedir a abertura da válvula de controlo da água. Com a libertação do ar, a válvula abre-se e permite a aspersão da zona protegida. Cada sprinkler deverá cobrir uma determinada área, sempre em função das diferentes classes de risco. No quadro seguinte, consta a área máxima de cobertura por sprinkler: Quadro 8 . Área de cobertura por cada sprinkler A National Fire Protection Association, (NFPA), definiu o número dispositivos que funcionam em simultâneo, sendo determinado através do quociente entre a área de operação e a área de cobertura do sprinkler. Quadro 9 – Área de Operação Tendo em conta o que acima foi mencionado, o ISP (Instituto de Seguros de Portugal), considera o número de sprinklers e funcionamento deverá ser considerado o seguinte: CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 41 Quadro 10 – Número máximo de sprinklers por sub-ramal O sistema é composto por fonte de alimentação, as colunas, os troncos, os ramais e finalmente os sub-ramais, onde estão instalados os sprinklers. Nos sub-ramais, o número de sprinklers a instalar é determinado pela seguinte fórmula: N = 1,2 A0 1/2/Es Onde: N = número máximo de sprinklers no sub-ramal; A0 = Área de operação (m 2); Es = espaçamento entre sprinklers O dimensionamento dos sprinklers, isto é a determinação do diâmetro dos mesmos, também é função da classe de risco. O seu dimensionamento pode ser feito considerando a seguinte tabela: Quadro 11 – Calibre dos sprinklers em função da classe do risco Para além da fórmula acima referida válida para o dimensionamento do número de sprinklers por cada sub-ramal, deve-se tomar em consideração o número máximo de dispositivos a instalar em função do calibre da tubagem onde está instalado, classe de risco e material das tubagens aplicadas: CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 42 Quadro 12 – Número máximo de sprinklers a aumentar A forma esquemática do traçado de uma rede de incêndios composta por sprinklers, pode ser verificada na imagem abaixo: O dimensionamento passa pelos seguintes passos: • Definir a classe de risco; • Definir os afastamentos entre sub-ramais e entre os sprinklers nos sub-ramais; • Definir o diâmetro dos sprinklers; • Determinação da pressão dinâmica nos sprinklers, através da seguinte fórmula: ▪ Q = K (0,01P)1/2 em que: Q = caudal (l/min); K = constante do sprinkler que depende do seu diâmetro: 57, 80 ou 115, em função do calibre de 10mm, 15mm ou 20mm respectivamente) P = pressão (KPa) CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 43 Figura 16 – traçado de uma instalação com sprinklers • Determinação das perdas de carga, através do uso de uma série de fórmulas empíricas; • Determinação da densidade de caudal a dispersar pelos sprinklers que é função da área de operação e que pode ser obtida pela fig. 17; • Definição da área de operação que deverá a que se encontra na posição mais desfavorável em relação à alimentação; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 44 Figura 17 – Relação entre o Q e P, em função do K que depende do diâmetro dos sprinklers Os valores da densidade podem ser encontrados nas tabelas que abaixo estão reproduzidas. As unidades da densidade, é l/min.m2. A densidade não é mais do que o caudal necessário por cada m2. Figura 18 – Tabela das densidades em função da área de operação CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 45 2.2.3 – Aspectos construtivos ➢ Os ramais principais das redes independentes para combate a incêndios, deverão ter no mínimo 2” de diâmetro e são normalmente compostas por condutas metálicas (podem ser em uPVC mas apenas nas partes enterradas ou embutidas. Sempre que estejam á vistas não se pode usar condutas que não sejam metálicas – normalmente de ferro galvanizado) ➢ As bocas-de-incêndio a instalar na rede interior do edifício deverão estar situadas em pontos de fácil acesso, de preferência nos locais de acesso aos compartimentos; (em prédios os locais ideais são as escadas, corredores); ➢ Junto de cada boca-de-incêndio deverá estar um armário devidamente identificado onde constará uma mangueira e respectiva agulheta, para combate ao incêndio; ➢ As bocas-de-incêndio podem ser colocadas na prumada da tubagem de incêndio (em edifícios de mais do que dois pisos) ou podem ser pontos terminais da tubagem. Nestes casos, a boca deverá ficar assente numa ponta de tubo metálico, com altura máxima de 1m. Deve ser pintado a vermelho para melhor identificar a sua localização. Devem estar situadas de forma a assegurar uma fácil adaptação da mangueira (caso esta esteja separada da boca de incêndio), com um comprimento total de 30m; ➢ Sempre que a mangueira não fique ligada permanentemente à boca, isto é, a mangueira seja assente separada da boca-de-incêndio, a ligação desta deverá ser do tipo de “engate rápido”; ➢ A mangueira normalmente deverá estar provida de acessório de redução de 2” para 1 ½”, ( caso seja 2” a secção da conduta de incêndio), que é o diâmetro da mangueira. A agulheta tem normalmente ½” de diâmetro CONCLUÍNDO: É importante que os projectos sejam analisados caso a caso, para que se possa decidir se será ou não necessário um sistema hidráulico de combate a incêndios e em caso afirmativo, qual o tipo de sistema será mais conveniente usar em cada um deles. O factor economia é muito importante mas sem descurar a segurança de pessoas e bens. O bom censo e a capacidade de se avaliar todos os cenários possíveis de combate a incêndios em função da natureza da obra, poderá levar a soluções intermédias menos dispendiosas e que possam no entanto garantir a segurança mínima exigida. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ________________________________________________________________________________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 46 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIIIII – SISTEMAS PREDIAIS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS 3.1 – INTRODUÇÃO 3.1.1 – Generalidades Os projectos de saneamento, tais como os de abastecimento de água, assumem fundamental importância pois da sua boa solução depende em grande parte a existência, o desenvolvimento e o progresso dos aglomerados populacionais, sem que constitua um perigo para a saúde pública. Sempre que se fala de águas residuais, referimo-nos às domésticas, industriais e pluviais. Os caudais que afluem às redes de drenagem das águas residuais, são avaliados em cerca de 90% dos consumos domiciliários, definidos pelas respectivas capitações para se ter em conta as fugas de água de abastecimento que não chegam às redes de esgoto. Normalmente, as águas residuais domésticas são escoadas por redes gravíticas, isto é, o escoamento se processa por gravidade. Há no entanto situações em que a drenagem pode ser feita com elevação, ou seja, o escoamento é elevado por meios mecânicos a partir da zona que se pretende drenar para o ponto de descarga, estando o escoamento a processar-se sob pressão. Caixa ou câmara de inspecção Câmara de ramal de ligação Colector público ou fossa séptica Fig. 19 – Drenagem gravítica CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 47 Câmara de ramal de ligação Colector público ou fossa séptica Caixa ou câmara de inspecção Caixa de bombagem Fig. 20 – Drenagem com elevação Nas situações em que se verifiquem num mesmo edifício recolhas de águas residuais a níveis superior e inferior ao do arruamento onde está instalado o colector ou posicionada a fossa séptica, deverá proceder-se de acordo com os requisitos atrás especificados, para cada uma das situações, na condução dos caudais até à câmara do ramal de ligação e a partir daí, proceder à sua condução por gravidade até ao colector público de drenagem ou então à fossa séptica. Em situação alguma o escoamento deverá entrar em pressão quer no colector, quer na fossa. Até ao ano de 2004, os sistemas de canalizações privativas de um edifício deveria contemplar dois tipos de redes separadas, em função da qualidade de águas que transportam: uma de águas “brancas” (provenientes de lava-loiças, bidés, lavatórios, pias de despejo, máquinas de lavar roupa ou louça) e outra de águas “negras” (provenientes das bacias de retrete). O destino mais frequente das águas negras era a fossa séptica e as chamadas águas brancas eram encaminhadas para o dreno (que pode ser horizontal ou vertical). Esta separação justifica-se pelo facto de as águas saponárias serem prejudiciais à reprodução dos microrganismos que actuam ao nível da fossa séptica. Com o desenvolvimento dos grandes centros urbanos e como forma de não contribuir para a contaminação dos solos com a descarga de águas residuais através dos drenos, são desenvolvidos projectos de sistemas públicos de recolha de todas as águas residuais produzidas, sendo estas encaminhadas para centros de tratamento (chamadas Estações de Tratamento de Águas Residuais – ETAR). Daí são descarregadas ao mar ou rio, já com uma qualidade que não causa problemas ambientais, não constituindo perigo para a saúde pública. Com o tratamento de forma colectiva nas ETAR´s, nas áreas que são abrangidas por este tipo de tratamento deixa de ser necessário a construção de fossas sépticas e respectivos drenos, devendo todas as águas residuais prediais ser encaminhadas para o colector público que farão o encaminhamento das águas para os locais de tratamento. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 48 Uma parte da zona de cimento da cidade de Maputo possui um sistema público de recolha das águas residuais e pluviais. Estas são drenadas para o vale do Infulene, onde está construída uma estação aeróbica de tratamento de águas residuais, a funcionar com bastantes deficiências. Em Julho de 2004, entrou em vigor o novo REGULAMENTO DOS SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS, que substitui o antigo que estava em vigor desde 1943 (portarias 10 367 e 11 338). 3.2 – DIMENSIONAMENTO 3.2.1 – Considerações Gerais Na concepção de um sistema de drenagem de águas residuais, deve-se sempre separar a rede para escoamento das águas domésticas da rede das águas pluviais, embora nas zonas onde exista drenagem pública, o destino de parte ou a totalidade das águas pluviais captada no edifício possam ter o mesmo destino que as águas domésticas. A regulamentação específica e as posturas camarárias são, à semelhança do regulamento, instrumentos muito importantes a considerar na elaboração de um projecto de drenagem, dado que estas o complementam com disposições e regras que deverão ser seguidas e que muito têm a ver com as condições de cada um dos centros urbanos, onde será construída a edificação. No antigo regulamento por exemplo, (que era utilizado até à entrada em vigor do actual), não era feita qualquer referência às fossas sépticas. No entanto existiam normas adoptadas a nível nacional (pelo respectivo Ministério de tutela ou Conselhos Municipais) sobre os volumes e capacidades das fossas sépticas. Outro exemplo que se pode dar, onde se nota a importância desses documentos complementares é que até então, era comum a separação das redes que drenam as águas negras (provenientes das bacias de retrete) das restantes águas, nas zonas onde não passa o colector público. As águas negras eram então encaminhadas para as fossas sépticas de volumes variáveis e as restantes directamente para o dreno. Das fossas, as águas depois de pré-tratadas, são canalizadas também para o dreno, onde se infiltram no solo. O dimensionamento da rede de drenagem das águas residuais domésticas tem de ter em consideração a localização do edifício: área urbana ou rural, tipo de solos que caracterizam esse local, altura do nível freático, existência ou não de um sistema público de drenagem de águas residuais, etc. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 49 3.2.2 – Principais diferenças entre o antigo e novo Regulamento. Considerações O novo Regulamento (RSPDADAR) veio actualizar o anterior, datado de 1946 e está dividido em duas grandes partes, sendo a primeira dedicada ao abastecimento de água e a segunda à drenagem das águas residuais. Uma das medidas que o novo regulamento prevê, é que nas zonas onde já tenha sido instalada uma rede pública de drenagem de águas residuais, os edifícios sejam desprovidos de fossas sépticas e drenos. Pelos artigos 156 e 188, passa a ser obrigatório que as redes de águas residuais domésticas dos edifícios abrangidos pela rede pública sejam ligadas a esta, devendo ser desactivadas todas as fossas sépticas, limpas e aterradas. É no entanto necessário notarque antes de haver colector público, o sistema era composto por duas redes distintas, nomeadamente a das águas negras e a das águas brancas. Desactivar as fossas e ligar os ramais que a elas chegavam directamente ao colector não resolve parte do problema, já que se deve prever também a ligação do ramal que termina no dreno (o das águas brancas). Deveriam ser desactivados os dois (fossa e dreno). Há ainda o problema de cotas a considerar. Poderá acontecer (não é pequeno o número de casos) que a cota de fundo das caixas de saída das fossas sépticas ser inferior à cota do fundo do colector público e aí torna- se impossível a ligação. A grande maioria das edificações domésticas e industriais em todo o país, são drenadas por estas duas redes separadas que foram já mencionadas. As grandes cidades do país, que são as capitais provinciais (e não todas), estão dotadas de redes de drenagem de águas pluviais (sendo constituídas por sarjetas, caixas intermédias e colectores) que drenam as águas da chuva das zonas mais altas para as mais baixas. Estas redes não podem receber águas residuais, já que as águas transportadas não sofrem qualquer tipo de tratamento. Segundo o Instituto Nacional de Estatística (2003), a realidade do país em termos de infra- estruturas sanitárias eram as seguintes: Tipo de Infra-estrutura Zonas Rurais (% habitantes) Zonas Urbanas (% habitantes) sistema de drenagem 0,1 4,6 Fossas sépticas 0,2 7,4 Latrinas Improvisadas 1,8 20,6 Latrinas melhoradas 31,2 39,1 Sem qualquer saneamento 66,3 27,3 Outros 0,3 1 Quadro 13– Resultados da pesquisa efectuada pelo INE em 2003 sobre as condições de saneamento Já se passaram bastantes anos depois de 2003, mas não é significativa a alteração do quadro atrás representado. Só a cidade de Maputo tem uma pequena zona que é abrangida por uma rede de drenagem de águas residuais, para além da rede de drenagem das águas pluviais. A cidade da Beira tem actualmente um sistema idêntico, mas as restantes vilas e cidades do país carece ainda de um ou mais sistemas de tratamento centralizado de águas residuais. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 50 O nosso regulamento prevê que as águas provenientes das bacias de retrete e as águas de sabão possam ser descarregadas nos mesmos ramais, desde que seja assegurada a adequada ventilação secundária dos primeiros (artigo 113). Estas águas serão drenadas em conjunto para o colector público, sem que esteja prevista qualquer tratamento prévio das águas (não é permitida a construção de fossas sépticas sempre que haja colector público). Assim, a primeira questão que se coloca é saber até que ponto a estação do Infulene (única ETAR da cidade de Maputo) está preparada para tratar as águas residuais que a ela chegam. Outra medida que o novo regulamento prevê e que vem referida no artigo102, vem expresso que os sistemas prediais de águas residuais domésticas, quando não exista drenagem pública, devem obedecer a todas as disposições do regulamento até à câmara de ramal de ligação, isto é, as águas das bacias de retrete e as outras devem continuar a ser misturadas, só que em vez de ligarem ao colector público, serão ligadas a uma fossa séptica e respectivo dreno. Então, a segunda questão que se coloca é se esta mistura que até há pouco tempo era considerada prejudicial, deixa agora de o ser. Apesar de ser mais económico (há apenas uma rede em vez de duas, mesmo considerando o aumento do calibre da tubagem), a qualidade da água que chega aos drenos é de pior qualidade que a que chegava anteriormente, estando este sistema a contribuir para a maior contaminação dos solos e água subterrânea. Em relação a estas duas questões, aproveita-se o texto que vem no ponto 3 do artigo 102 do novo regulamento que menciona: “enquanto não houver regulamentação específica, a realização de sistemas autónomos de tratamento e desembaraçamento deve obedecer à experiência adquirida na sua aplicação ou à garantia de qualidade da solução a adoptar…”, e aconselha-se que seja sempre mantida a separação entre estes dois tipos de água, nas zonas onde não exista um sistema público de recolha de águas residuais. O previsto no novo regulamento para o dimensionamento das diversas componentes das redes a dimensionar, disposições construtivas, natureza dos materiais, deverá ser escrupulosamente cumprido. 3.2.3 – Constituição dos sistemas de drenagem Os sistemas de drenagem de águas residuais domésticas, são constituídos pelos seguintes elementos: ➢ Ramal de descarga – canalização destinada ao transporte de águas provenientes dos aparelhos sanitários para o tubo de queda ou colector predial; ➢ Ramal de ventilação – canalização destinada a assegurar o fecho hídrico nos sifões, quando tal não seja feita por outra forma; ➢ Tubo de queda – canalização destinada a aglutinar em si as descargas provenientes dos pisos mais elevados, a transportá-las para o colector predial. Serve igualmente para ventilar a rede predial; ➢ Colunas de ventilação – canalização destinada a completar a ventilação feita através do tubo de queda; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 51 ➢ Colectores prediais – canalização destinada aglutinar em si as descargas dos tubos de queda e dos ramais de descarga e dos ramais de descarga provenientes do piso adjacente e transportá-las para outro tubo de queda ou ramal de ligação; ➢ Ramal de ligação – canalização compreendida entre a câmara do ramal de ligação e o colector público de drenagem (caso exista drenagem pública de águas residuais), destinada a conduzir as águas residuais provenientes da rede predial para a rede pública; ➢ Acessórios - dispositivos a intercalar nos sistemas, no sentido de possibilitar as operações de manutenção e conservação assim como de possibilitar a retenção de determinadas matérias. Fig. 21 – Drenagem com elevação 3.2.4 – Ramais de descarga. Caudais de descarga e caudais de cálculo Os ramais que recebem água dos aparelhos de utilização denominam-se ramais de descarga. Estes devem ser constituídos por troços rectilíneos, ligados por acessórios apropriados (curvas, forquilhas, caixas de pavimento, etc). Por estes ramais se escoam os caudais de descarga de diferentes aparelhos e equipamentos sanitários instalados numa edificação. Esses caudais são os que a seguir se descrimina no Quadro 14: Dispositivos de Utilização Caudais Instantâneos (l/min) Bacia de retrete 90 Banheira 60 Bidé 30 Chuveiro 30 Lavatório 30 Máquina de lavar louça 60 Máquina de lavar roupa 60 1 2 3 4 6 7 8 9 10 5 1- Sifão 2- Ramal de descarga 3- Tubo de queda 4- Ramal de ventilação 5- Coluna de ventilação 6- Câmara de inspecção 7- Colector predial 8- Câmara de ramal de ligação 9- Ramal de ligação 10- Colector público CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 52 Urinol corrido de espaldar 90 Urinol suspenso 60 Tanquede lavar roupa 60 Quadro 14 – Caudais de descarga para diferentes aparelhos de utilização Tendo em conta a pequena probabilidade de num mesmo edifício todos os aparelhos procederem a descarga simultânea, salvo os casos em que o número e aparelhos seja menor ou igual a dois e em determinadas condições específicas de baterias de aparelhos, os caudais que servem de base ao dimensionamento das tubagens (caudais de cálculo) não se traduzem pelo somatório dos caudais de descarga (caudal acumulado) atribuídos aos aparelhos sanitários, mas sim por este mesmo somatório afectado de um coeficiente, que expressa a probabilidade dessa ocorrência e se designa por coeficiente de simultaneidade: Qc = K. Qa Em que: Qc = caudal de cálculo; K = coeficiente de simultaneidade; Qa = Caudal acumulado A determinação dos caudais de cálculo poderá ser feita através de métodos analíticos ou através da via gráfica do regulamento, expressa pela curva apresentada no ANEXO 15 do regulamento (figura 22): Fig. 22 – Caudal de cálculo em função dos caudais acumulados CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 53 Deverão ser respeitados os diâmetros mínimos dos ramais de descarga individuais, de acordo com o regulamento e representados no quadro 15: Quadro 15 - Diâmetros mínimos dos ramais de descarga individuais (Anexo 19 do regulamento) Já os ramais de descarga colectivos não deverão ser dimensionados para escoamentos superiores a meia-secção. As inclinações dos ramais de descarga não-individuais deverão estar compreendidas entre 10 e 40 mm/m. O dimensionamento dos ramais de descarga é feito a partir das equações válidas para o regime uniforme. Assim, os diâmetros são em função do tipo de material (rugosidade das paredes interiores), do caudal de cálculo e da inclinação a dar ao ramal a dimensionar. Através da utilização da fórmula de Manning-Strickler, considerando canalizações em tubo PVC (usou-se Ks = 120 m 1/3/s), pode-se chegar a valores que permitem comparar as secções com os caudais de cálculo a escoar em função da inclinação, de acordo com a tabela que a seguir se apresenta. Para estes caudais foi considerado que o escoamento se processa a ½ secção. Quadro 16 – Dimensionamento de ramais de descarga CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 54 Os ramais de descarga individuais poderão ser dimensionados para um escoamento de secção cheia, nos casos de sistemas apenas com ventilação primária (a ventilação é feita perlo tubo de queda), desde que a distância entre o sifão e a secção ventilada não ultrapasse o valor máximo admissível obtido pelo ábaco do gráfico 2 (e que consta no ANEXO 18 do regulamento), ou nos casos de sistemas com ventilação secundária completa. As inclinações dos ramais de descarga terão de estar compreendidas entre 10 e 40 mm/m. Fig. 23 – Afastamento máximo entre o sifão e a secção ventilada (Anexo 18 do regulamento) 3.2.5 – Tubos de queda Os tubos de queda recebem as águas residuais que são drenadas pelos ramais de descarga. Normalmente são tubos de traçado vertical, constituídos por um único alinhamento recto. Nos pontos de mudança de direcção, estes tubos devem estar providos de curvas de concordância e o valor da translação não deverá ser 10 vezes superior ao diâmetro da tubagem. Os tubos de queda devem ser dotados nos pontos de mudança de direcção, de bocas de limpeza (também chamadas janelas de inspecção), de diâmetro não inferior ao seu e deverão ser preferencialmente instalados em galerias de forma a facilitar a sua acessibilidade, podendo em alguns casos estar embutidos em paredes devendo-se evitar o atravessamento de elementos estruturais tais como vigas e pilares (no caso de ser mesmo inevitável, deve ficar garantida a não ligação rígida dos tubos de queda a estes elementos, através da interposição entre ambos de material que assegure tal independência). O diâmetro dos tubos de queda não deve ser inferior ao maior dos diâmetros dos ramais que para ele confluem, com o mínimo de 50mm, devendo ser esse diâmetro constante ao longo de todo o seu desenvolvimento. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 55 Os tubos de queda são dimensionados em função de uma taxa de ocupação máxima do caudal drenado de 1/3, a qual se define através da relação (válida para sistemas que possuam ventilação secundária): ts = Ses / ( Ses + Sar) Em que: ts – taxa de ocupação; Ses – secção ocupada pela secção de esgoto; Sar - secção ocupada pela secção de ar. Se o sistema não possuir ventilação secundária, a taxa de ocupação descerá até 1/7, com o aumento do seu diâmetro, de acordo com a tabela do quadro abaixo representada. Quadro 17 – Diâmetros de tubos de queda e taxas de ocupação Como já foi referido, os tubos de queda deverão preferencialmente ser constituídos por um único alinhamento recto na vertical, não sendo necessária a introdução de acessórios no seu percurso para redução da velocidade de escoamento, já que verifica um certo equilíbrio entre a força de gravidade e as forças de atrito, resultando uma velocidade designada por terminal, a qual não depende da dimensão linear do tubo de queda. Assim, o diâmetro interior dos tubos de queda é calculado pela expressão: D = 4,4205 . Q3/8 .ts -5/8 em que: Q – caudal escoado através do tubo (l/min); ts - taxa de ocupação; D - diâmetro interior do tubo (mm). CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 56 Quadro 18 - Dimensionamento dos tubos de queda 3.2.6 – Ramais de ventilação Os ramais de ventilação deverão ser constituídos por troços rectilíneos, ligados entre si por curvas de concordância. Os troços verticais deverão prolongar-se de modo a atingirem uma altura não inferior a 0,15m acima do nível superior do aparelho sanitário que ventilam (fig. 8) Fig. 24 – Ligação do ramal de ligação ao ramal de descarga Por outro lado, nos aparelhos em bateria, exceptuando bacias de retrete ou similares e no caso de não existência de ventilação secundária, os ramais de ventilação colectivos devem ser ligados aos ramais de descarga no máximo de três em três aparelhos (fig. 9). CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 57 Fig. 25. – Bateria de aparelhos sanitários ligados à coluna de ventilação (não sanitas nem similares)Já para as bacias de retrete ou aparelhos similares, deve ser sempre usada a ventilação secundária, isto é, cada aparelho deve através de um ramal de ventilação, ser ligado à coluna de ventilação. Fig. 26 – Bateria de sanitas ou similares ligados à coluna de drenagem O diâmetro das colunas de ventilação não deve decrescer no sentido ascendente. Como foi já referido, um sistema de drenagem de águas domésticas terá sempre que possuir ventilação primária, a qual será obtida através do prolongamento do tubo de queda até à sua abertura para o exterior da edificação. È importante para isso que o escoamento no tubo de queda se processe de forma anelar, assegurando assim no interior deste uma coluna destinada ao escoamento do caudal de ar de ventilação. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 58 Assim, a determinação da secção das colunas de ventilação tem muito a ver com a velocidade do ar no tubo de queda, caudal de água residual, caudal de ar no tubo de queda, secção ocupada pela água no tubo de queda, velocidade terminal da água, taxa de ocupação, assim como o comprimento do próprio tubo de ventilação. O dimensionamento das colunas de ventilação pode ser feito a partir do quadro seguinte: Quadro 19 - Dimensionamento das colunas de ventilação 3.2.7 – Colectores prediais Normalmente, os colectores prediais desenvolvem-se ao nível do terreno e recebem água dos tubos de queda. O traçado destes colectores deverá ser constituído por troços rectilíneos, quer em planta, quer em perfil. Quando enterrados, os colectores prediais deverão ser dotados de câmaras de inspecção no seu início, nas mudanças de direcção, nas mudanças de inclinação, nas alterações de diâmetro e nas confluências, de forma a possibilitar eventuais operações de manutenção e limpeza. Estas câmaras não poderão distar entre si mais do que 15m e as dimensões mínimas em planta devem ser variáveis, em função da sua profundidade, por forma a permitir um acesso para limpeza e manutenção. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 59 Fig. 27- Colectores prediais enterrados Em caso algum os colectores prediais se deverão desenvolver sob elementos de fundação, em zonas não acessíveis ou ser embutidos em elementos estruturais. O diâmetro dos colectores prediais não deve ser inferior ao maior dos diâmetros das canalizações que para ele confluem, com o mínimo de 100mm e as inclinações dos mesmos devem estar compreendidas entre 10 e 40mm/m. Os colectores devem ser dimensionados para um escoamento não superior a ½ secção. O diâmetro interior dos colectores é determinado pela seguinte tabela: Quadro 20 - Dimensionamento das colunas de ventilação CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 60 3.2.8 – Ramais de ligação Os ramais de ligação só fazem parte dos sistemas de drenagem de águas residuais domésticas quando este está ligado ao sistema público de drenagem. Normalmente, quando não existe o colector público, o colector predial termina numa câmara de inspecção que é ao mesmo tempo a câmara de entrada na fossa séptica. O traçado destes ramais deverá ser, à semelhança de todos os outros, constituído por troços rectilíneos, quer em planta, quer em perfil, podendo ser ligados à rede pública por inserção, quer em câmaras de visita, quer directa ou indirectamente nos colectores públicos. A inserção directa nos colectores públicos só poderá acontecer caso estes possuam diâmetro superior a 500mm. O diâmetro dos ramais de ligação prediais não deve ser inferior ao maior dos diâmetros das canalizações que para ele confluem, com um mínimo de 125mm. As inclinações dos ramais não deverão ser inferiores a 10 mm/m, sendo aconselhável que se situem entre 20 e 40 mm/m. Os colectores são dimensionados do mesmo modo que os colectores prediais. 3.2.9 – Fossas sépticas O destino final das águas residuais domésticas é a sua integração num meio aquático ou terrestre, natural ou artificial, que não conduza a situações de poluição, permitindo, sempre que possível a valorização dos resíduos. Sempre que se verifique a inexistência de sistema público destinado à drenagem de águas residuais domésticas, torna-se imperioso proceder à criação de meios que possibilitem a depuração dessas águas residuais, de modo a que posteriormente possam ser lançadas numa linha de água ou infiltradas no solo. O processo de tratamento privado dos efluentes domésticos mais generalizado no nosso país é, sem dúvida, aquele que recorre às fossas sépticas, seguido de drenos filtrantes, quer verticais quer horizontais. A selecção do tipo de dreno (considerados órgãos complementares), depende de vários factores, tais como área destinada à implantação do sistema, a existência de lençóis de água, topografia do terreno, tipo de solo, nível freático. Uma fossa séptica é constituída por um ou vários reservatórios, onde as águas residuais domésticas são mantidas, de modo a possibilitar que sejam sujeitas a uma acção mecânica (sedimentação) e uma acção biológica (digestão anaeróbica ou fermentação séptica). As águas residuais ao entrarem na fossa, deverão sofrer uma substancial redução na sua velocidade, de modo a possibilitar que as matérias em suspensão que transportam, sob acção do seu próprio peso, se separem do líquido e se acumulem no fundo formando lamas. As CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 61 matérias transportadas de menor densidade (como gorduras, detritos vegetais, etc,) aglomeram-se à superfície, formando escuma ou crosta. Logo, as fossas deverão ser concebidas para que a velocidade das águas residuais no seu interior sejam inferiores à velocidade a que se dá o processo anteriormente referido, bem como serem dotadas de meios físicos que impeçam a saída dos elementos flutuantes, possibilitando que se dê adequadamente toda a acção mecânica. Seguidamente estas substâncias retidas no interior das fossas (escumas e lamas), sofrem uma acção biológica, a qual consiste na sua transformação de matéria orgânica em matéria mineral, acompanhada de libertação de gases, processada através de uma fermentação do tipo anaeróbico: esta transformação consiste na extracção por parte das bactérias do oxigénio desses compostos, que ficam sem o oxigénio nas suas moléculas, o que implicará a estabilização dessas matérias em maior ou menor grau, bem como numa significativa redução de lamas em termos volumétricos. Por este motivo, não deverão ser encaminhadas para as fossas grandes quantidades de gorduras ou detergentes, uma vez que a acção bacteriana pode ser prejudicada, em maior ou menor escala, em funçãodessas quantidades. Daí a razão das considerações feitas no início deste capítulo no que diz respeito à junção dos dois tipos de águas (das bacias de retrete com as restantes) quando se tem que projectar uma fossa séptica e nos casos de inexistência de um sistema de drenagem público. Tendo isto em conta, os projectistas deverão encaminhar para as fossas apenas as águas residuais provenientes de aparelhos destinados a receber dejectos humanos, encaminhando as águas saponárias ou de lavagens directamente para os meios complementares de tratamento (no nosso caso, drenos). Não deverão ser encaminhadas para as fossas sépticas as águas residuais pluviais. As fossas sépticas podem ser de dois andares, de um compartimento ou de vários compartimentos. As fossas sépticas de dois andares são por exemplos as fossas pré- fabricadas de fibrocimento, em que o compartimento destinado à decantação se sobrepõe ao compartimento destinado à digestão. No nosso país, para além das fossas pré-fabricadas, está aprovada pelas estruturas competentes um modelo tipo que é constituído por dois compartimentos. As dimensões dessa fossa dependem do número de utilizadores. No entanto, o novo regulamento define, nos seus ANEXOS 26 e 27, a determinação das características dimensionais de fossas sépticas (volume útil) em função de diferentes factores. A fórmula usada para o cálculo do Volume de uma fossa séptica, definida no Regulamento (Anexo 26) é a seguinte: CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 62 Em que: V – Volume útil (m3); P – População (número de utentes); Cp – Capacitação de águas residuais (l/hab.d); tr – Tempo de retenção (d); Cd – Capacitação de lamas digeridas (l/hab.d); tl – Tempo entre limpezas (d); td – Tempo de digestão das lamas (d); Cf – Capitação de lamas frescas (l/hab.d) No Anexo 26 do Regulamento que se tem estado a citar, consta uma tabela com os valores limites e recomendados para estas variáveis. Fig. 28 - Fossa séptica-tipo, de dois compartimentos, semelhante ao modelo adoptado no país CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 63 Tendo em consideração o cálculo do volume útil, pode-se adoptar a relação de medidas que se apresenta na tabela seguinte: Quadro 21 - Dimensões de fossa séptica de dois compartimentos em função do número de utentes As fossas sépticas deverão ser instaladas junto à edificação ou edificações que servem, com um mínimo afastamento destas de 1,5 m. As paredes das fossas devem ser construídas de modo a que a sua estanquidade fique assegurada. No entanto, tendo em conta a ocorrência de quaisquer fugas, deverão ser posicionadas de modo a garantir um afastamento da ordem dos 3 m, de tubagens de abastecimento de água, árvores de grande porte e na ordem de 15m de poços, fontes, furos de água, etc. Deverão ainda ficar localizadas de forma a garantir um acesso fácil, tendo em conta a efectivação das indispensáveis operações de limpeza e manutenção. Dentro deste contexto, não deverão ficar enterrada a profundidades que ultrapassem os 0,5m, tendo sempre todas as câmaras que a compõe, acessos para a entrada de quem precede à respectiva limpeza. Em casos particulares de produção de considerável quantidade de águas residuais e se queira restituir estas águas directamente ao mar, vala de drenagem de águas pluviais ou ao colector de águas pluviais (não de águas residuais), é obrigatória a montagem de estações compactas de tratamento de águas. Normalmente estas ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuais) compactas fazem uso de alguns aditivos químicos (cloro por exemplo ou mesmo um floculante como o sulfato de alumínio). Só depois de tratada poderá a água ser restituída à natureza, sendo em muitos casos armazenada para poder fazer-se o reaproveitamento para rega. (exemplo: Centro de Conferências Joaquim Chissano, em Maputo). Em situação alguma esta água mesmo depois de tratada poderá ser usada para consumo humano. É no entanto necessário que os caudais produzidos de águas residuais justifiquem tal aplicação. Estas ETAR compactas são dimensionadas em função do caudal de chegada. São conhecidas por não precisarem de muito espaço para a sua instalação. No entanto, é indispensável a construção de uma fossa séptica para fazer um pré-tratamento da água, não sendo possível CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 64 introduzir neste equipamento as águas “negras” directamente. As fossas sépticas deverão ser limpas periodicamente. 3.2.10 – Câmaras de retenção de gorduras As câmaras de retenção de gorduras são dispositivos a intercalar nas redes de drenagem de águas residuais, sempre que estas transportem elevados teores de gorduras. Não raras vezes se verificam problemas relacionados com o entupimento das tubagens, nas quais se escoam águas residuais com elevados teores de gorduras, provocados pela sua aderência às paredes das tubagens, com a consequente redução das secções de passagem chegando mesmo a haver uma completa obturação. Nestes casos, dever-se-á proceder à verificação de auto-limpeza das tubagens de fraco declive, principalmente no caso em que se trate de colectores prediais ou de ramais de ligação. Para que esta condição se verifique em termos satisfatórios, a tensão de arrastamento deverá ser superior a 2,45 Pa, sendo calculada como a seguir se indica: τ = γ . R . J em que: τ = tensão de arrastamento (Pa); γ = peso específico da água residual (N/m3); R = raio hidráulico (m); J = inclinação da tubagem Nesse sentido, as velocidades de escoamento não devem ser inferiores a 0,6 m/s para águas residuais sem gordura ou com teores reduzidos e 1,2 m/s para águas residuais com significativos teores de gorduras. Um dispositivo retentor de gorduras deverá ser constituído por uma ou várias câmaras retentoras de elementos pesados e uma câmara de retenção de gorduras, separadas ou não. As águas residuais ao entrarem na câmara, sofrem substancial redução na sua velocidade de escoamento, o que possibilitará a separação das gorduras das águas residuais devido à diferença de densidades, as quais deverão ser periodicamente retiradas, possibilitando desta forma o seu adequado desempenho funcional. Estes elementos de retenção deverão ser instalados sempre que se verifique a existência de instalações de confecção de alimentos em quantidade significativa (restaurantes, hotéis, etc.) uma vez que, geralmente, os caudais drenados neste tipo de instalações transportam elevados teores de gorduras. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 65 As câmaras de retenção de gorduras deverão posicionar-seo mais próximo possível do local dessas águas residuais, evitando-se desta forma os problemas relacionados com a redução das secções das tubagens onde se escoam. Deverão ser instaladas mesmo quando o haja na zona um sistema público de águas residuais domésticas. Assim evita-se que a tubagem fique afectada antes de chegar ao colector público. Não é permitida a introdução nestas câmaras de águas provenientes de bacia de retrete e urinóis. Deverão ser cumpridas as disposições que constam no regulamento, Capítulo 6 Secção II. Fig. 29 - Planta e corte de uma caixa de retenção de gorduras em moradias (recolha das águas dos lava- loiças e máquinas de lavar loiça) 3.2.11 – Poços de infiltração – drenos verticais Nas situações em que o solo é constituído por camadas superficiais impermeáveis de reduzida espessura assentes sobre formações permeáveis e não existam águas subterrâneas a preservar, poder-se-á recorrer a poços de infiltração, como meio complementar de tratamento de águas residuais provenientes das fossas e dos colectores prediais de águas “brancas”. Esta solução consiste em proceder à infiltração dos efluentes, através da abertura de poços cilíndricos com uma profundidade que possibilite o acesso às formações permeáveis do solo. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 66 As paredes laterais serão construídas de alvenaria ou manilhas de betão com juntas abertas, ou orifícios, nas zonas de cota inferior à da descarga das águas residuais e estanque nas zonas superiores. A depuração de águas residuais obtidas através deste meio complementar de tratamento, é constituída por duas secções, à semelhança do que acontece nas fossas: uma mecânica, obtida pela retenção no solo das substâncias em suspensão e outra biológica, obtida através das bactérias aeróbias existentes no solo. Os poços de infiltração são constituídos por furos de diâmetro compreendido entre 1 e 3m, sendo no entanto recomendável, para situações cujo dimensionamento conduza a diâmetros de valor superior a 2m, recorrer à utilização de vários poços. As paredes abaixo do nível de entrada das águas residuais poderão ser executadas em alvenaria de tijolo, de pedra, de blocos de cimento ou por sobreposição de anéis de betão, com juntas abertas (ver fig.30). Acima do nível do colector de entrada, as juntas dos elementos constituintes das paredes deverão ser argamassadas como forma de garantir a sua estanquidade e a sua altura deverá oscilar à volta de 1m. Exteriormente, os poços devem ser envolvidos com material drenante (brita, escória, etc.) de espessura não inferior a 0,15m. O fundo, deverá ser constituído pelo mesmo tipo de material drenante, mas de espessura entre 0,40 a 0,60m. Os poços devem ser dotados de cobertura que lhes possibilite o acesso, cuja concepção deverá ser idêntica às tampas das câmaras de inspecção. No caso de serem necessários mais do que um poço, estes deverão estar distanciados entre si, no mínimo 3 vezes o diâmetro do maior. Os poços deverão ser posicionados a jusante das fossas, com o mínimo afastamento das habitações de 5m. Sempre que existam lençóis de água utilizável, o afastamento do poço ao ponto de captação não deverá ser inferior a 50 m e a diferença de cota entre o fundo do poço e o nível superior do lençol não deverá ser inferior a 25 m. Os poços são dimensionados em função da capacidade de absorção do solo, que poderá ser conhecida a partir de ensaios de percolação os quais deverão ser executados na zona permeável do terreno. Os poços de infiltração devem ser dimensionados em função das velocidades de percolação obtidas através dos ensaios efectuados no local destinado à implantação do sistema ( o LEM realiza estes ensaios), as quais possibilitam a determinação do caudal infiltrável, através da expressão: P. Cp ≤ Qi . D . hp . л Em que: CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 67 P = população (habitantes); Cp = capitação de águas residuais (l/hab/dia); Qi = caudal infiltrável no terreno (l/m2/dia); D = Diâmetro do poço (m); hp = Altura da camada permeável (m). CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 68 fig. 30 - Poço de infiltração CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 69 Quadro 22 – Caudais residuais infiltráveis em função do tempo de infiltração Considerando os caudais referidos na no quadro 22 para uma capitação de cerca de 80 l/hab./dia e para diferentes valores de percolação do terreno, podemos chegar ao quadro 23 abaixo representado, que corresponde à altura útil do poço de infiltração por utilizador: Quadro 24 – Alturas úteis por utilizador, para diferentes diâmetros, caudais e tempos de infiltração 3.2.12 – Trincheiras filtrantes Nas situações em que não permita a utilização de meios complementares de tratamento que possibilitem a infiltração no solo das águas residuais provenientes das fossas e dos colectores prediais de águas “brancas”, devido à reduzida permeabilidade, poder-se-á recorrer à adopção de trincheiras filtrantes (drenos horizontais e também chamados pé-de- CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 70 galinha) como meio complementar de tratamento dessas águas. Esta solução consiste na filtração dos efluentes no solo, através de um conjunto tubagem perfurada que é posicionada na horizontal e que recebe as águas residuais da câmara de recepção e as drena para o solo. Não se vai entrar em muitos pormenores no presente curso, devendo-se recorrer à bibliografia da especialidade. Pode-se no entanto tomar em consideração algumas regras construtivas e de pré-dimensionamento: ➢ A profundidade das tubagens filtrantes depende da cota do tubo de saída da fossa séptica; ➢ Da caixa de saída da fossa séptica sairá um tubo que se repartirá em duas ou mais trincheiras, fazendo uma distribuição equitativa dos caudais efluentes; ➢ Os tubos deverão ser envolvidos com material filtrante com espessura entre 20 a 30 cm, devidamente compactado, protegida superiormente por material que inviabilize a sua colmatação pela terra que completará o preenchimento da vala (geotêxtil por exemplo); ➢ A tubagem a instalar tem um diâmetro interior na ordem dos 100 mm; ➢ O elemento de filtragem das águas residuais deverá ser constituído por uma camada de areia grossa limpa, preenchendo a vala em toda a suaextensão; ➢ O comprimento máximo das trincheiras é de cerca de 30 m e o afastamento mínimo entre si, de 2 m; ➢ As trincheiras filtrantes são pré-dimensionadas com base numa área de fundo de vala por utilizador na ordem dos 2,5 m2; 3.2.13 – Recepção dos sistemas No pais não existe regulamentação que estabeleça as condições para recepção dos sistemas prediais de drenagem de águas residuais, as quais deveriam assentar na verificação da conformidade do sistema com o projecto aprovado e na realização de ensaios de estanquidade e de eficiência do funcionamento. Assim, recomenda-se que se realizem ensaios de estanquidade do sistema através de injecção de ar, fumo ou colocar as partes que o compõem à carga (com água). Este último é mais usado e consiste em colocar à carga igual à resultante de uma eventual obstrução, devendo para o efeito obturar-se as extremidades de jusante dos colectores e proceder ao enchimento dos tubos de queda até à cota de descarga do menos elevado dos aparelhos sanitários que para eles descarregam. Não se deverão verificar quaisquer reduções de pressão durante um período de ensaio não inferior a 15 minutos. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 71 CCAAPPÍÍTTUULLOO IIVV – REDES PREDIAIS DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS 4.1 – INTRODUÇÃO Tão importante como o correcto como o dimensionamento de uma instalação predial de drenagem de águas residuais pluviais, objectivando a optimização do seu desempenho funcional, é o estabelecimento do seu correcto traçado e implantação, tendo não só em vista aspectos de cariz regulamentar mas também outros, tais como o económico ou a sua interligação com as restantes instalações a implantar no edifício. Independentemente da existência de um colector público de drenagem de águas residuais, os sistemas de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais têm de ser separativos. Se existe sistemas públicos (de águas residuais domésticas e/ou de águas pluviais), a sua ligação à rede pública de drenagem será feita com um ramal de ligação (se for um colector público misto) ou dois ramais de ligação (se existirem dois colectores para cada um dos tipos de água a escoar, nomeadamente residuais e pluviais). No caso de inexistência de rede pública de drenagem, as águas residuais pluviais não deverão em caso algum ser conduzidas para eventuais sistemas simplificados de tratamento de águas residuais existentes. Nos sistemas de drenagem pública de águas residuais pluviais são permitidos os lançamentos de águas provenientes: ➢ Da chuva; ➢ Da rega de jardins, lavagens de arruamentos, pátios, parques de estacionamento; ➢ Circuitos de refrigeração e instalações de aquecimento; ➢ Piscinas e depósitos de armazenamento de água; ➢ Drenagem do subsolo. A drenagem deste tipo de águas pode ser feita de forma gravítica, com elevação ou por meio de sistemas mistos. 4.2 – CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM Os sistemas de drenagem de águas residuais são constituídos pelos seguintes elementos: ➢ Caleiras e algerozes – dispositivos de recolha destinados a conduzir as águas para ramais ou tubos de queda; CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 72 ➢ Ramal de descarga – canalização destinada ao transporte das águas provenientes dos dispositivos de recolha (ralos, etc.), para o tubo de queda ou colector predial; ➢ Tubo de queda – canalização destinada a aglutinar em si as descargas provenientes das zonas de recolha e transportá-las para o colector predial ou valeta; ➢ Colectores prediais – canalização destinada a aglutinar em si as descargas provenientes dos tubos de queda e eventualmente de ramais adjacentes, transportá- las até à câmara de ramal de ligação e posteriormente para o ramal público caso haja ou para locais previamente definidos; ➢ Colunas de ventilação – canalização destinada a eventualmente a ventilar poços de bombagem, tubos de queda ou outro tipo de componente do sistema de drenagem de águas pluviais. 4.3 – DIMENSIONAMENTO 4.3.1 – Caudal de cálculo O correcto dimensionamento das redes prediais de drenagem de águas pluviais, implica o conhecimento de algumas prescrições de carácter técnico-regulamentar, bem como da metodologia de cálculo adequada. O cálculo dos caudais de escoamento é feito pela fórmula geral: Qc = K.I.A Em que: Qc – caudal de cálculo (l/min); K – coeficiente de escoamento, que depende da natureza e inclinação do terreno; I – intensidade da precipitação ( l/min.m2 ), dependendo do período de retorno (mínimo 5 anos) e da duração da precipitação (5 minutos); A – área a drenar, medida em projecção horizontal (m2). O coeficiente de escoamento depende muito do tipo e inclinação da superfície onde este se realizará (Quadro 25) ANEXO 17 do regulamento. No caso de áreas a drenar como coberturas inclinadas e em terraços, pode-se considerar o coeficiente é unitário, pois consideram-se impermeáveis. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 73 Quadro 25 – Coeficientes de escoamento em função do tipo de terreno A intensidade de precipitação deverá ser obtida a partir das curvas de intensidade, duração e frequência, que fornecem os valores das médias das intensidades máximas de precipitação, para as diferentes regiões pluviométricas do país, adoptando-se normalmente um período de retorno mínimo de 5 anos, para uma duração de precipitação de 5 minutos. As curvas são obtidas com base no tratamento estatístico de registos udográficos recolhidos para as diferentes regiões pluviométricas consideradas, traduzidas através de uma expressão exponencial do tipo: I = a . t b Em que: I = Intensidade de precipitação (mm/h); t = Duração da precipitação (min); a, b = constantes dependentes do período de retorno. As constantes a e b são obtidas por ajustamentos das curvas aos valores obtidos nos ajustamentos para diferentes períodos de retorno. O regulamento em vigor, ANEXO 16, mostra os valores destes parâmetros válidos para a cidade de Maputo, assim como o mapa de Moçambique com os coeficientes a adoptar, que permitem converter esse valor para outro válido em qualquer região do país. Quadro 26 – Valores das constantes de a e b para a cidade de Maputo CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 74 Se usarmos valores de período de retorno de 5 anos e duração da precipitação de 5min, a intensidade para a cidade de Maputo é de 4,45 litros/min.m2. 4.3.2 – Caleiras e algerozes A altura da lâmina líquida no interior das caleiras e dos algerozes não deve ultrapassar 7/10 da altura da secção transversal, salvo se for asseguradoque, em caso de transbordo, este não será para o interior do edifício. As inclinações das caleiras e algerozes deverão oscilar entre 5 e 10 mm/m. Como normalmente as caleiras são semicirculares, isto é têm secção D/2 e a altura do escoamento h = (7/10).(D/2), então: h/D = 0,35 (para secções semicirculares) Para uma caleira de secção rectangular, a área e raio hidráulico (A e R) tomam asa seguintes expressões: A = b . 0,7 h R = A/( b + 1,4 h ) O dimensionamento das secções das caleiras e algerozes é feito a partir das fórmulas gerais para o regime uniforme. Pode ser determinada por exemplo pela fórmula de Manning- Strickler, usando uma rugosidade Ks = de 90 m1/3/s. 4.3.3 – Ramais de descarga Os ramais de descarga individuais poderão ser dimensionados para escoamentos com secção cheia. As inclinações dos ramais de descarga não deverão ser inferiores a 5mm/m. O diâmetro mínimo admitido é de 40mm. Se lhe são aplicados ralos de campainha então o seu valor mínimo passa a 50mm. Os ramais de descarga podem ser dimensionados pela fórmula de Manning-Strickler ou através do Quadro 27. Quadro 27 - Dimensionamento de ramais de descarga de águas pluviais CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 75 4.3.4 – Tubos de queda A água recolhida ao nível da cobertura, terraços, etc e encaminhados pelas caleiras ou algerozes aos tubos de queda deverá ser descarregada em caixas construídas no piso térreo (1 caixa por cada tubo de queda). O diâmetro dos tubos de queda não deverá ser inferior ao maior dos diâmetros dos ramais de descarga que para ele confluem, com o mínimo de 50mm. O diâmetro deve preferencialmente ser constante ao longo de todo o seu desenvolvimento. O dimensionamento é feito a partir de expressões que são válidas em função do tipo de entrada considerada: com aresta viva ou entrada cónica. Por outro lado, um tubo de queda deverá ser assim considerado quando o seu comprimento L ≥ 40 D quando tem uma entrada com aresta viva ou L ≥ 1m com entrada cónica. Quando L não atinge nenhuma das medidas acima mencionadas em função do tipo de entrada, o escoamento será considerado acidental. Quadro 28 – Dimensionamento de tubos de queda de entrada com aresta viva Quadro 29 – Dimensionamento de tubos de queda de entrada com aresta viva CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 76 Quadro 30 – Dimensionamento de tubos de queda de entrada com aresta viva 4.3.5 – Colectores prediais Os colectores prediais deverão ter um traçado constituído por troços rectilíneos, quer em planta, quer em perfil. Quando enterradas, estas tubagens deverão ser dotadas de câmaras de inspecção no seu início, nas mudanças de direcção de inclinação, alteração de diâmetro e confluências. Quando instaladas à vista e garantindo o seu acesso, as câmaras de inspecção poderão dar lugar a curvas de transição, forquilhas reduções e bocas de limpeza desde que seja garantido o acesso para manutenção e limpeza. O afastamento máximo entre câmaras é de 15m. O diâmetro mínimo dos colectores prediais de águas pluviais é de 100 mm e as suas inclinações devem estar compreendidas entre 10 e 40 mm/m. Os colectores podem ser dimensionados para um escoamento de secção cheia, podendo ser determinado pela fórmula de Manning-Strickler ou pelo Quadro 31. Quadro 31 – Dimensionamento de tubos de queda de entrada com aresta viva CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 77 Devem ser considerados para o dimensionamento da rede de drenagem de águas residuais, o disposto nos Regulamentos Gerais da Canalizações de Água e de Esgoto, em vigor no país. Deve-se igualmente tomar em consideração as Posturas Camarárias que estipulam principalmente condições construtivas. CURSO SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS - 2017 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ Instrutor do Curso: CARLOS CAUPERS – Engenheiro Civil, Abastecimento de Água e Saneamento 78 Bibliografia: ➢ Manual dos Sistemas Prediais de Distribuição e Drenagem de Águas – Vítor M. R. Pedroso, LNEC, 2ª EDIÇÃO, 2004; ➢ Regulamento dos Sistemas Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais – em vigor desde Julho de 2004; ➢ Regulamentos Gerais de Canalizações de Água e de Esgoto, Portarias nº 10 367 e 11 338, Abril de 1943; ➢ Tabelas Técnicas, J.S. Brasão Farinha, A. Correia dos Reis, 2000; ➢ “First National Water Development Project – Consulancy Services for Preparation of Strategic Sanitation Plans for 7 Municipalities: Maputo, Matola, Beira, Dondo, Nampula, Pemba & Quelimane” – Lahmeyer, GKM, ERM (com apoio da Impacto e Projecta)