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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE TECNOLOGIA DISCIPLINA: SANEAMENTO II PROFESSOR: MANOEL COELHO SOARES FILHO

APOSTILA: INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA

TERESINA – PIAUÍ

2 TERMINOLOGIA A Norma NBR 5626/82 adota as seguintes definições: ALIMENTADOR PREDIAL Tubulação compreendida entre o ramal predial e a primeira derivação ou válvula de flutuador do reservatório. APARELHO SANITÁRIO Aparelho destinado ao uso de água para fins higiênicos ou para receber dejetos e/ou águas servidas. AUTOMÁTICO DE BÓIA Dispositivo instalado no interior de um reservatório para permitir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais extremos. BARRILETE Conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual se derivam as colunas de distribuição. CAIXA DE DESCARGA Dispositivo colocado acima, acoplado ou integrado às bacias sanitárias ou mictórios, destinados à reservação de água para suas limpezas. CAIXA DE QUEBRA-PRESSÃO Caixa destinada a reduzir a pressão nas colunas de distribuição. COLUNA DE DISTRIBUIÇÃO Tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais. CONJUNTO ELEVATÓRIO Sistema para elevação de água. CONSUMO DIÁRIO Valor médio de água consumida num período de 24 horas em decorrência de todos os usos do edifício no período. EXTRAVASOR Tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga. INSPEÇÃO Qualquer meio de acesso aos reservatórios, equipamentos e tubulações. INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA Conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição.

3 INSTALAÇÃO HIDROPNEUMÁTICA Conjunto de tubulações, equipamentos, instalações elevatórias, reservatórios hidropneumáticos e dispotivos destinados a manter sobre pressão a rede distribuição predial. INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA Conjunto de tubulações, equipamentos, reservatórios e dispositivos, existentes a partir do ramal predial, destinados ao abastecimento dos pontos de utilização de água do prédio, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade de água fornecida pelo sistema de abastecimento. INTERCONEXÃO Ligação, permanente ou eventual, que torna possível a comunicação entre dois sistemas de abastecimento. LIGAÇÃO DE APARELHO SANITÁRIO Tubulação compreendida entre o ponto de utilização e o dispotivo de entrada de água no aparelho sanitário. LIMITADOR DE VAZÃO Dispositivo utilizado para limitar a vazão em uma peça de utilização. PEÇA DE UTILIZAÇÃO Dispositivo ligado a um sub-ramal para permitir a utilização da água. PONTO DE UTILIZAÇÃO Extremidade de jusante do sub-ramal. PRESSÃO DE SERVIÇO Pressão máxima a que se pode submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro dispositivo, quando em uso normal. RAMAL PREDIAL Tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento e a instalação predial. O limite entre o ramal predial e o alimentador predial dever ser defindio pelo regulamento da Cia. Concessionária de Água local. REDE PREDIAL DE DISTRIBUIÇÃO Conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos. RAMAL Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os subramais. REFLUXO Retorno eventual e não previsto de fluídos, misturas ou substâncias para o sistema de distribuição predial de água.

4 REGISTRO DE FECHO Registro instalado em uma tubulação para permitir a interrupção da passagem de água. REGISTRO DE UTILIZAÇÃO Registro instalado no sub-ramal, ou ponto de utilização, destinado ao fechamento ou regulagem da vazão da água a ser utilizada. REGULADOR DE VAZÃO Aparelho intercalado numa tubulação para manter constante sua vazão, qualquer que seja a pressão a montante. RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO Reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial. RESERVATÓRIO INFERIOR Reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinado a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória. RESERVATÓRIO SUPERIOR Reservatório ligado ao alimentador predial ou à tubulação de recalque, destinado a alimentar a rede predial de distribuição RETROSSIFONAGEM Refluxo de águas servidas, poluídas ou contaminadas, para o sistema de consumo, em decorrência de pressões negativas. SISTEMA DE ABASTECIMENTO Rede pública ou qualquer sistema particular de água que abasteça a instalação predial. SOBREPRESSÃO DE FECHAMENTO Maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática durante e logo após ao fechamento de uma peça de utilização. SUBPRESSÃO DE ABERTURA Maior decréscimo de pressão que se verifica na pressão estática logo após a abertura de uma peça de utilização. SUB-RAMAL Tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. TORNEIRA DE BÓIA Válvula com bóia destinada a interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descarga quando se atinge o nível operacional máximo previsto. TRECHO Comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição.

5 TUBO DE DESCARGA Tubo que liga a válvula ou caixa de descarga à bacia sanitária ou mictório. TUBO VENTILADOR Tubulação destinada à entrada de ar em tubulações para evitar subpressões nesses condutos. TUBULAÇÃO DE LIMPEZA Tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir a sua manutenção e limpeza. TUBULAÇÃO DE RECALQUE Tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga do reservatório de distribuição. TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO Tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba. VÁLVULA DE DESCARGA Válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub-ramal de alimentação de bacias sanitárias ou mictórios, destinada a permitir a utilização da água para suas limpezas. VÁLVULA DE ESCOAMENTO UNIDIRECIONAL (VÁLVULA DE RETENÇÃO) Válvula que permite o escoamento em uma única direção. VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO Válvula que mantém jusante uma pressão estabelecida, qualquer que seja a pressão dinâmica a montante. VAZÃO DE REGIME Vazão obtida em uma peça de utilização quando instalada e regulada para as condições normais de operação. VOLUME DE DESCARGA Volume que uma válvula ou caixa de descarga deve fornecer para promover a perfeita limpeza de uma bacia sanitária ou mictório. OBJETIVOS DE UMA INSTALAÇÃO a) Fornecer água aos usuários, de forma contínua, e em quantidade suficiente b) Preservar a qualidade da água c) Manter pressões e velocidades adequadas ao funcionamento das peças e aparelhos d) Minimizar os ruídos e) Conforto dos usuários

6 ETAPAS DO PROJETO a) CONCEPÇÃO b) DETERMINAÇÃO DAS VAZÕES



Definição do tipo de prédio e sua utilização



Definição da capacidade de utilização do prédio



Definição dos sistemas de abastecimento



Definição dos postos de utilização



Definição do sistema de distribuição



Definição da localização dos reservatórios e equipamentos



Definição da localização das tubulações

c) DIMENSIONAMENTO

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO a) LIGAÇÃO À REDE PÚBLICA 1) Quando não houver rede no local ? -

Poços

-

Riachos - Vazões - Qualidade da água - Tipos de tratamento

2) Há rede de água no local ? -

Rede nova ? - Colocação de T

-

Já existe a rede - Fecha os registros do distribuidor, isolando-se o trecho. - Com o encanamento de distribuição em carga, usando máquina do tipo MUELLER Co.

7 TIPO PADRÃO DE LIGAÇÃO

Figura 01

Figura 02

8 MEDIDORES DE CONSUMO a) PENA d´ água - Tubo com um estrangulamento. b) Suplemento - Tubo com disco ou pastilha com um orifício central. Tanto a pena d’ água como o cuplemento não medem vazão, apenas limitam o consumo. c) Hidromêtros 1 – Volumétricos ( para pequenas descargas) 2 – Taquimétricos ( associa a velocidade com vazão, são os mais simples, e baratos, por isso mais empregados ).

TABELA 1: HIDROMÊTRO 3 m3/h 5 m3/h 7 m3/h 10 m3/h 20 m3/h 30 m3/h

CAPACIDADE DOS HIDROMÊTROS CONSUMO MENSAL até 90m3 de 91 m3 a 150 m3 de 151 m3 a 200 m3 de 201 m3 a 300 m3 de 301 m3 a 600 m3 de 601 m3 a 1500 m3

DIÂMETRO ½ 15mm ¾ 20mm 1 25mm 1 ¼ 32mm 1 ½ 40mm 2 50mm

SISTEMA DIRETO DE DISTRIBUIÇÃO A alimentação dos aparelhos é feita diretamente pela rede pública e, função de pressão existente na mesma. Não existe reservatórios. Estes sistema é pouco utilizado, visto que não existe reserva de água. VANTAGENS DO SISTEMA -

redução de custos preservação de qualidade da água eliminação dos reservatórios DESVANTAGENS DO SISTEMA

-

descontinuidade do abastecimento variação de pressão

Observação: A NBR 5626/82 recomenda que a distribuição direta ou hidropneumático sejam devidamente justificados.

9 SISTEMA INDIRETO DE DISTRIBUIÇÃO A alimentação é feita por meio de reservatórios, evitando-se assim as irregularidade no abastecimento de água e as variações de pressão. Neste caso, existem duas possibilidades: a) por gravidade (sem recalque) Os pontos de utilização são abastecidos pelo reservatório superior. Recomendado para edifícios de no máximo 2 (dois) pavimentos, ou para um maior número dependendo da pressão da rede. a-1) Com bombeamento (Recalque) neste caso serão construídos dois reservatórios um inferior (R.I.) e, outro superior (R.S.). Um conjunto de elevatório existente, deverá recalcar (bombear) água do reservatório inferior para o reservatório superior. b) hidropneumático Consiste essencialmente em um reservatório de aço, e uma estação de bombeamento com compressor. DISTRIBUIÇÃO MISTA Parte da instalação é abastecida pela rede pública (filtros, torneiras, pias, lavanderias) e a outra parte indiretamente, encontra-se descrita nos itens “a” e “b” do sistema indireto. PARTES CONSTITUINTES DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA -

Ramal predial Alimentador predial Reservatórios : inferior e superior Conjuntos elevatórios Canalizações de sucção e recalque Barriletes Colunas de distribuição Ramal de distribuição Sub-ramais Canalização de incêndio Extravasores Canalizações de limpeza Órgãos especiais

Figura 03

10

11 ESTIMATIVA DO CONSUMO DIÁRIO

O consumo diário é variável e depende basicamente: -

destinação ou finalidade do prédio quantidade de água fornecida hábitos costumes grau de desenvolvimento das populações nível econômico

A NBR 5626/82 apresenta as seguintes tabelas, que nos permitem fazer uma estimativa do consumo diário.

TABELA 2:

ESTIMATIVA DE CONSUMO DIÁRIO DE ÁGUA

TIPO DE PRÉDIO UNIDADE 1 Serviço domestico Apartamento Per capita Apartamento de luxo Por quarto Por quarto de empregada Residência de luxo Per capita Residência de porte médio Per capita Residências populares Per capita Alongamento provisório de obra Per capita Apartamento de zelador 2 Serviço público Edifício de escritórios Por ocupante efetivo Escolas, internatos Pe capita Escolas, externatos Por aluno Escolas, semi-internato Por aluno Hospitais e casas de saúde Por leito Hotéis com cozinha e lavanderia Por hóspede Hotéis sem cozinha e lavanderia Por hóspede Lavanderias Por Kg de roupa seca Quartéis Por soldado Cavalariças Por cavalo Restaurantes Por refeição Mercados Por m2 de área Garagens de postos de serviço Por automóvel para automóveis Por caminhão Rega de jardins Por caminhão Cinemas, teatros Por lugar Igrejas Por lugar Ambulatórios Per capita Creches Per capita

CONSUMO litro/dia 200 300 a 400 200 300 a 400 150 120 a 150 80 600 a 1.000 50 a 80 150 50 100 250 250 a 350 120 30 150 100 25 5 100 150 1,5 2 2 25 50

12 3 Serviço industrial Fábrica (uso pessoal) Por operário Fábrica com restaurante Usinas de leite Por operário Matadouros Por litro de leite Por animal abatido grande porte Por animal abatido pequeno porte

70 a 80 100 5 de 300 de 150

TABELA 3: TAXA DE OCUPAÇÃO DE ACORDO COM A NATUREZA DO LOCAL NATUREZA DO LOCAL Prédio de apartamentos Prédio de escritório - uma só entidade locadora - mais de uma entidade locadora Restaurantes Teatros e cinemas Lojas(pavimento térreo) Lojas(pavimentos superiores) Supermercados Shopping center Salões de hotéis Museus

TAXA DE OCUPAÇÃO Duas pessoas por quarto 2001/hab/dia Uma pessoa por 7,0m2 de área Uma pessoa por 5,0m2 de área Uma pessoa por 1,5m2 de área Uma cadeira para cada 0,7m2 de área Uma pessoa por 2,5m2 de área Uma pessoa por 5,0m2 de área Uma pessoa por 2,5m2 de área Uma pessoa por 5,0m2 de área Uma pessoa por 6,0m2 de área Uma pessoa por 8,0m2 de área

A norma ao estimar o consumo de 200/1/hab/dia, para apartamentos, tomou por base a seguinte distribuição: Uso doméstico ................................................................. Uso no local de trabalho .................................................. Uso diversos (restaurantes, diversões) ........................... Perdas diversas ............................................................... TOTAL .............................................................................

100 litros 50 litros 25 litros 25 litros 200 litros

A parcela de uso doméstico, assim distribuídos: Asseio pessoal ................................................................ Bebida, cozinha ............................................................... W.C................................................................................... Lavagem de casa e roupa ...............................................

50 litros 10 litros 20 litros 100 litros/dia

EXEMPLO 1 Calcular o consumo diário de um edifício residencial de 10 pavimentos, sendo dois apartamento por andar.

13 Cada apartamento possui 3 dormitórios (suítes), uma dependência de empregada. O referido edifício possui ainda apartamento para zelador. Solução Da tabela 2 temos o consumo “per capita” q=300l/hab/dia. Da tabela 3 temos que a taxa de ocupação = de 2 pessoas/ dormitório, logo o nº de pessoas por apartamento será: 2 * 3+1(empregada) = 7 pessoas. Nº de pessoas no edifício=10 * 2 * 7= 140 pessoas. Nº de pessoas por apartamento = 2 * 3 = 6 pessoas. 1 dormitórios empregada = 1 pessoa. Pessoa por andar – 7 pessoa * 2 apto. = 14 pessoas. Nº pessoas no edifício = 14 * 10 = 140 pessoas. Consumo diário = 140 * 300 = 42. 000L. Apto zelador (tab. 2 ) = 1000L. Consumo diário total = 43.000L ou 43M3. VAZÃO MÁXIMA POSSÍVEL Vazão instantânea decorrente do uso simultâneo de todas as peças ou aparelhos. VAZÂO À VELOCIDADE A velocidade máxima admitida pela NBR 5626/82 é de 3,0m/s, pois acima deste valor provoca ruídos na instalação, além de contribuir para o golpe de ariete. A velocidade também não deve ultrapassar o valor encontrado na expressão: V = 14 √ D Sendo,

V – velocidade de fluxo, em m/s D – diâmetro nominal, em metro. SOBRE O GOLPE DE ARIETE

O golpe de ariete é um choque violento produzido sobre as paredes da tubulação quando o escoamento do líquido é interrompido bruscamente. O golpe de ariete pode originar depressões e sobrepressões que são prejudiciais ao desempenho das tubulações As depressões podem permitir infiltrações para o interior das canalizações, uma vez que a pressão interna do tubo ficará menor que a pressão atmosférica. As sobrepressão, poderá romper as tubulações, como provocar barulho em excesso. Para reduzir os efeitos provocados pelo golpe de ariete, além do limite de velocidade recomentado pela NRB 5626/82, podemos ainda utilizar-mos do seguinte: a) emprego de válvula anti-golpe b) emprego de caixa de quebra-pressão

14 c) fechamento lento das válvulas e registro SOBRE AS PERDAS DE CARGA a) PERDAS DE CARGA LINEARES A NRB 5626/82 recomenda as fórmulas Darcy-Weissbach, universal, Hazen-Willians de Flamant e de Fair-Whipple-Hsiao, para o cálculo das perdas distribuídas. Aconcelhamos o uso da equação de Fair-Whipple-Hsiao por ser a mais simples. a.1) Para tubos de PVC e cobre J = 0,00086 Q 1,75 / D 4,75 a.2) Para tubos de aço galvanizado e ferro fundido J = 0,002021 Q 1,88 / D 4,88 Onde:

J – perda de carga unitária em m/m Q – vazão de água em m3/s D – Diâmetro nominal da tubulação, em metro

Observação: Essa fórmula só vale para diâmetro de até 100mm. b) PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS A NBR 5626/82, recomenda o método dos comprimentos virtuais ou equivalentes. Por esse método cada peça ou conexão, produz uma perda de carga, semelhante à que produzida por um determinado comprimento desta canalização. Desta maneira, procederemos como se tivéssemos apenas tubulações retilíneas. SOBRE À PRESSÃO MÁXIMA E MÍNIMA A pressão estática máxima de serviço é de 40 m.c.a. (400kpa) A pressão mínima de serviço varia entre 0,5 m.c.a. à 2,0 m.c.a. DIMENSIONAMENTO DO RAMAL PREDIAL O ramal predial é a tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento de água e a instalação predial (hidrômetro). O limite entre o ramal predial e o alimentador predial é definido pelo órgão de serviço público local. (AGESPISA)

15 O diâmetro desta tubulação, será definido em função do consumo diário calculado. DIMENSIONAMENTO DO ALIMENTADOR PREDIAL Para dimensionarmos o alimentador predial, temos que definirmos o tipo de sistema de distribuição a ser adotado na instalação, se o sistema direto ou o sistema indireto. a) Sistema direto de distribuição O dimensionamento é feito utilizando-se o consumo máximo provável ou seja:

Qmin = C √ ∑ P Onde:

Qmin = vazão máxima provável em litros/s C = coeficiente de descarga = 0,301/s P = número atribuído à cada aparelha por comparação dos efeitos produzidos (ver tabela 7)

∑ P = Soma dos pesos correspondentes a utilização normal dos aparelhos. b) Sistema indireto de distribuição O abastecimento é feito continuamente durante 24 horas por dia. Qmin = CD / 86400 Onde: Qmin = vazão em litros /s CD = consumo diário em litros / dia 86400 = número de segundos em 24 horas. RESERVATÓRIOS A norma NBR 5626/82 faz as seguintes recomendações à respeito dos reservatórios: a) O Volume total (VT) a ser armazenado nos reservatórios inferiores e superiores, não poderá ser inferior ao consumo diário (CD) e nem superior a três vezes o mesmo. CD ≤ VT ≤ 3CD b) c) d) e)

O Volume útil à ser armazenado no reservatório superior (RS) deverá ser de 2/5 do VT. O Volume útil à ser armazenado no reservatório inferior (RI) deverá ser de 3/5 do VT. Se o volume total armazenado for maior que o consumo diário o excesso ficará no RI. Deverá ser acrescido ao volume total, um volume de água para o combate à incêndio. Esse volume é calculado em função de risco e da área construída, que no caso de

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f) g) h) i) j) k)

instalações prediais é de no mínimo 10 m3 , deverá ficar obrigatoriamente, no reservatório superior. A escola do local para a localização dos reservatórios, deve levar em conta principalmente a segurança em relação a qualidade de água (RI), e, aproveitamento da estrutura do edifício, para o reservatório superior (RS). Deverão serem construídos, com materiais que não alterem a qualidade da água e que resistam ao ataque da mesma. Possuam aberturas que possibilitem a inspeção, limpeza, e eventuais reparos, estravasores, canalizações para esgotamento. Quando a área de fundo do reservatório, for superior a 2,0m2 , esta deverá ser inclinada a fim de permitir o seu perfeito esvaziamento. Apesar da norma ser omissa, mas é usual que reservatórios com capacidade superior a 4.000 litros, sejam divididos em dois compartimentos iguais, sendo estes interligados através de um barrilete. É muito utilizado na prática, a seguinte distribuição de volume para os reservatórios: RI = 1,5 CD RS = CD + VI

EXEMPLO 2: No exemplo 1, calcular a capacidade dos reservatórios inferior e superior, supondo que o sistema de reservação seja suficiente para atender a 2 dias de demanda. Supor ainda que o volume de incêndio seja de 10 m3. Solução: Do problema 1, tomar que o C.D = 43M3 . O volume total (V.T.) = 2*43 ---------------------------------------------------------------------------86m3 Excesso armazenado = ---------------------------------------------------------------------------------43m3 O volume do RI = 3/5 * 43+43 = ----------------------------------------------------------------- 68,80m3 O volume do RS = 2/5*43+10 =-------------------------------------------------------------------27,20m3 Em planta se estipular-mos uma altura líquida de água nos reservatórios de 2,0m teríamos: Reservatório Superior: Área = 68,80 / 2 = 34,40m2

------3,0-----

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-----------5,7------------ 0,10 ------------5,7----------Reservatório Inferior:

------2,5-----

Área = 27,20 / 2 = 13,6m2

-----------2,7------------ 0,10 ------------2,7-----------

DIMENSIONAMENTO DA CANALIZAÇÃO DE DESCARGA DOS RESERVATÓRIOS. O diâmetro da canalização é determinada pela expressão: S = A √h / 4850 T, Onde: A = Área em planta de um compartimento em m2 T = tempo de esvaziamento (≤ 2 hboras) H = altura inicial de água em metros S = secção do tubo de descarga em m2.

18 DIMENSIONAMENTO DO EXTRAVASOR O diâmetro do extravasor é determinado adotando-se um diâmetro comercial superior ao do alimentador predial ou da tubulação de recalque. DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO. Existem dois tipos de sistemas de recalque: 1- Com a bomba afogada (sucção negativa) Neste tipo de instalação, a bomba encontra-se permanentemente escovada, isto é , a canalização de sucção encontra-se sempre cheia de àgua. Sempre que possível, é recomendável obter por este sistema. 2- Bomba não afogada (sucção positiva) Torna-se necessário uma válvula de pé. A escorva não se dá automaticamente, e normalmente é realizada através de um “bypass”. Para calcularmos a instalação elevatória, precisamos conhecer ainda: a) VAZÃO HORÁRIA DE RECALQUE (Qr) Depois de calculado o consumo diário de água, e a capacidade dos reservatórios superiores, deve-se calcular a descarga com que a bomba deverá funcionar, sendo necessário para isso que se façam hipóteses sobre como o consumo de água irá se processar no decorrer das 24 horas diárias e quanto tempo a bomba irá funcionar nesse período. Portanto esse problema é indeterminado. Segundo a Norma NBR 5626/82, a vazão mínima deverá ser de 15% do consumo diário, e expressa em m3 / h. Como vemos a Norma fixa Qmin , mas não diz como compatibilizar a vazão da bomba, com a capacidade do reservatório e as vazões de distribuições.

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Figura 04

b) PERÍODO DE FUNCIONAMENTO DA BOMBA (T) O período de funcionamento da bomba, será função da vazão horária de recalque. No caso de Qmin , teremos tmax = 6,66 horas. 1h x

15% 100

VALORES USUAIS: - prédios de apartamento e hotéis: três períodos de 1 hora e 30 minutos cada - prédios de escritórios: dois períodos de 2 horas cada - hospitais; três períodos de 2 horas cada. OBSERVAÇÃO: em prédios de apartamento, se o RS = CD, se faz a bomba atuar, toda vez que nível do reservatório, atingir a 2/3 do volume do mesmo. OBS: fazer exercícios. c) DIMENSIONAMENTO DA CANALIZAÇÃO DE RECALQUE Para instalações elevatórias prediais, onde o funcionamento de bomba é internitente, adota-se a fórmula de FORCHHEIMMER.

Drec = 1,3 X ¼ Qrec ½ Onde:

Drec = diâmetro de recalque em metro Qrec = vazão de recalque em m3 / s H = número de horas de funcionamento da bomba no período de 24 horas X = h / 24 horas. d) DIMENSIONAMENTO DA CANALIZAÇÃO DE SUCÇÃO A tubulação de sucção é determinada, adotando-se um diâmetro comercial superior ao do diâmetro da canalização de recalque. OBSERVAÇÃO:

20 Calculando os diâmetros de recalque e de sucção, calcula-se as perdas de cargas nestas tubulações. Normalmente quando essas perdas ultrapassam a 15% da altura manométrica, devemos reduzí-las aumentando o diâmetro destas tubulações, ou recalculando-as, utilizando-se o método gráfico de SULZER, que dão diâmetros maiores que os calculados por FORCHHEIMMER. e) ESCOLHA DA BOMBA A potência da bomba é calculada pela seguinte expressão:

Pot = γ h20 QREC HMAN / 75 N Onde:

γ h20 = Peso especifico da água (1000kgf / m3) QREC = Vazão de recalque em m3 / s HMAN = Altura manométrica m N = Rendimento de bomba ( é função da vazão, da altura manométrica e do número de rotações. O valor do rendimento é obtido nos catálogos dos fabricantes. Como estimativa, adotamos para bombas pequenas de 40 a 60% e para bombas médias de 70 a 75% de rendimento) Pot = Potência em CV POTÊNCIA INSTALADA Quando não se tem os catálogos dos fabricantes de bombas, pode-se estimar seu rendimento em função de vazão: Ql/s Nb(%)

5 52

7.5 61

10 66

15 68

20 71

25 75

30 80

40 84

50 85

100 87

Para o cálculo da potência do motor que acionará a bomba, temos que :

P m = P b / Nm Onde:

Pm = potência do motor --------- cu Pb = potência da bomba ------- cu Nm = rendimento motor ----------- %

200 88

21 O rendimento dos motores elétricos podem serem obtidos em função de potência de bomba. ½ 64

Pb Nm

¾ 67

1 72

1 1/2 73

2 75

3 77

5 81

10 84

20 86

30 87

50 88

Nas instalações prediais, em que o funcionamento de bomba é intermitente, não é necessário dar-se uma folga na potência calculada do motor. O simples arredondamento de potência calculada até a potência comercial dos motores existentes já constitui uma folga. Nas intalações que funcionam 24 horas por dia, necessário se faz, uma margem de segurança como vemos na tabela 4.

Tabela 4: Acréscimo de Potência sobre o Calculado Potência calculada (C.V) Até 2 De 2 a 5 De 5 a 10 De 10 a 20 Acima de 20

Acréscimo % 50 30 20 15 10

POTÊNCIA DOS MOTORES ELÉTRICOS NACIONAIS, EXISTENTES COMERCIALMENTE (em C.V.) 1/4- 1/3 – 1/2 – 3/4 – 1 – 1 1/2 – 2 -3 – 5 –6 – 7 1/2 – 10 – 12 - 15 – 20 – 25 –30 35 – 40 – 45 – 50 – 60 – 80 – 100 – 125 – 150 – 200. f) Escolha da bomba utilizando os catálogos dos fabricantes (esse método já foi visto na disciplina Saneamento I) Exemplo: Calcular a potência da bomba, mostrada na figura. Dados: QREC = 3.5 l/s DREC = 2” Material tubulação: P.V.C.

FIGURA 05

22

Q (m3 / h)

FIGURA 06

Gráfico de quadrículas

23

OBS: n representa o número de rotações por minuto da bomba, e o par de números internos às quadrículas representam respectivamente o diâmetro nominal da boca de recalque (mm) e a família de diâmetros do rotor (mm).

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Onde: Q = vazão H=altura manométrica η = rendimento P= potência FIGURA 07

n=número de rotações por minuto φ = diâmetro do roto

– Curvas características de alguns tipos padronizados de bombas

25 DIMENSIONAMENTO DOS SUB-RAMAIS O sub-ramal é a tubulação, que está ligada diretamente a peça de utilização ou a o aparelho. É dimensionado utilizando-se a tabela 5 da NBR 5626/82, que recomenda os diâmetros mínimos a serem utilizados. Tabela 5: Diâmetro mínimos dos sub-ramais Peças de utilização Aquecedor de baixa pressão Aquecedor de alta pressão Bacia sanitária com caixa de descarga Bacia sanitária com válvula de descarga De DN 20mm (3/4) Bacia sanitária com válvula de descarga De DN 25mm (1) Bacia sanitária com válvula de descarga De DN 32mm (1 ¼) Bacia sanitária com válvula de descarga De DN 38mm (1 ½) Banheira Bebedouro Bidê Chuveiro Filtro de pressão Lavatório Máquina de lavar pratos Máquina de lavar roupas Mictório de descarga contínuo por metro ou aparelho Mictório auto-aspirante Pia de cozinha Pia de despejo Tanque de lavar roupas

DIÂMETROS Nominal (mm) Referência 15 ½ 20 ¾ 20 ¾ 32

1¼

32

1¼

40

1½

40 15 15 15 15 15 15 20 20

1½ ½ ½ ½ ½ ½ ½ ¾ ¾

15 25 15 20 20

½ 1 ½ ¾ ¾

DIMENSIONAMENTO DOS RAMAIS DE ALIMENTAÇÃO Conhecido o diâmetro dos sub-ramais, podemos calcular o diâmetro dos ramais de alimentação. Que é a tubulação derivada da coluna de distribuição que vai alimentar os sub-ramais. Para dimensionarmos os ramais de alimentação, temos que considerarmos dois casos: a) pelo consumo máximo possível Neste caso admite-se que há um consumo simultâneo de todas as peças e aparelhos. Logo a vazão total no início do ramal de alimentação, é a soma das vazões dos sub-ramais.

26 Esse tipo de situação, ocorre em estabelecimentos onde existe horários rígidos de consumo de água, como por exemplo: - quartéis - creches - clubes esportivos Podemos aplica-lo também em residências, onde só exista um só ramal para abastecer toda a casa. O dimensionamento é feito utilizando-se o método das seções equivalentes, onde os diâmetros serão expressos em função do diâmetro de ½ (15mm). TABELA 6.

TABELA 6: CORRESPONDÊNCIA DE TUBOS DE DIVERSOS DIÂMETOS COM O DE 15mm (1/2) Diâmetro de encanamento mm 15 20 25 32 40 50 60 75 100 150 200

Número de encanamento de 15mm com a mesma Polegadas capacidade 1/2 3/4 1 1¼ 1½ 2 2½ 3 4 6 8

1 2,9 6,2 10,9 17,4 37,8 65,5 110,5 189,0 524,0 1.200,0

Exemplo: Dimensionar a instalação abaixo, pelo consumo máximo possível.

FIGURA 08

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b) pelo consumo máximo provável A determinação da porcentagem de utilização dos aparelhos, é feita, neste caso, por métodos matemáticos e probabilidades. Suponha que existam x aparelhos no mesmo ramal, por maio de probabilidades, podemos obter um número y de aparelhos, os quais no intervalo de tempo T funcionam no máximo uma vez, durante um tempo de utilização t, ocorrido o período P de demanda máxima dos aparelhos. Vê-se pois que estas suposições dependem da utilização do prédio, costumes, climas, etc. A NBR 5626/82 adotou o método de dimensionamento, baseado na probabilidade de uso simultâneo dos peças de utilização, cuja vazão é calculada pela seguinte expressão:

Q = C √ ∑P Onde: Q = vazão em 1/s P = peso correspondente a utilização normal dos aparelhos (tabela 7 ) admensional C = coeficiente de descarga 0,30 1/s.

TABELA 7: PESOS E RESPECTIVAS VAZÕES PEÇAS DE UTILIZAÇÃO VAZÃO 1/s Bacia sanitária com caixa de descarga 0,15 Bacia sanitária com válvula de descarga 1,90 Banheira 0,30 Bebedouro 0,05 Bidê 0,10 Chuveiro 0,20 Lavatório 0,20 Máquina de lavar pratos e roupas 0,30 Mictório com caixa de descarga não aspirante 0,15 Mictório com válvula de descarga auto aspirante 0,50 Mictório com válvula de descarga não aspirante 0,15 Pia de cozinha 0,25 Pia de despejo 0,30 Tanque de lavar roupa 0,30

PESO 0,3 40,0 1,0 0,1 0,1 0,5 0,5 1,0 0,3 2,8 0,3 0,7 1,0 1,0

Com os valores das vazões assim determinadas, pela equação da continuidade, determinamos os diâmetros dos ramais e suas respectivas velocidades (TABELA 8).

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TABELA 8: VAZÕES E VELOCIDADES MÁXIMAS DIÂMETRO REF. (pol) ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 3 4 5 6

DN(mm) 15 20 25 32 40 50 60 75 100 125 150

VELOCIDADE MÁXIMA M/s 1,71 1,98 2,21 2,40 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50

VAZÃO MÁXIMA 1/s 0,20 0,60 1,20 2,01 3,14 4,90 7,06 11,03 19,60 30,63 44,10

DIMENCIONAMENTO DAS COLUNAS O método das probabilidade, que estudamos para o dimensionamento dos ramais de alimentação, poderá ser aplicado para o cálculo das colunas de distribuição. Entretanto é muito empregado o método conhecido por MÉTODO DE HUNTER. Por esse método , Hunter atribuiu em “ peso” a cada tipo de aparelho e estabeleceu a dependência entre as descargas nos aparelhos e a soma total dos pesos de todos os aparelhos. A NBR 5626/82 objetivando uma solução de fácil aplicação para o dimensionamento de ramais e colunas, adota um método baseado na probabilidade de uso simultâneo dos aparelhos e peças, onde não faz distinção quanto a natureza do prédio, tipo de ocupação e regime de horário. O método semelhante ao chamado método alemão consiste no seguinte: - Atribuem-se “pesos” às varias peças de utilização para definir sua demanda (tabela 7) - Somam-se os pesos das diversas peças de utilização: √∑P - Multiplica-se o valor √∑P por um coeficiente de descarga C = 0,30 L/S, obtendose assim a vazão em L/S. - Com o valor da vazão assim determinado, encontramos o doâmetro do encanamento na tabela 8. OBSERVAÇÕES IMPORTANTES -

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O peso é função apenas da demanda. Não leva em consideração os tempos e os intervalos de funcionamento dos aparelhos ao estabelecê-los. Pelo processo adotado pela NBR 5626/82, nunca se somam vazões, mas sim apenas pessoas para todos os trechos da rede de distribuição. Somente depois de determinado o peso correspondente a um dado trecho é que se passa ao cálculo de vazão correspondente. Os aparelhos sanitários, bom como suas instalações devem ser de tal forma que não provoquem RETROSIFONAGEM (refluxo de águas servidas, poluídas ou

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contaminadas, par ao sistema de consumo, em decorrência de pressões negativas). Os fabricantes de modernas válvulas de descargas cujo êmbolo fecha tanto a favor quanto contra o fluxo da água, afirmam não haver qualquer risco de retrosifonagem com o emprego das mesmas, o que comprovadamente dispensam as recomendações da norma sob o assunto. Quando se fecha o registro no início de uma coluna e se dá descarga a um ou mais vasos, a água ao esvaziar o trecho superior da colina provoca uma rarefação (vácuo), de modo que, se não houver válvula adequada a água poderá sair do vaso e seguir para a coluna de alimentação, onde se formou o vácuo. Uma solução relativamente barata para o caso, que permite a entrada de ar na coluna, mesmo com o registro fechado e impede a formação de vácuo , seria instalar esses aparelhos que provocam a RETROSIFONEGEM em colunas, berriletes, e reservatórios comuns a outros aparelhos ou peças, desde que a coluna logo abaixo do registro corresponde em sua parte superior seja adotada de tubulação de ventilação, executada som as seguintes características: - Ter diâmetro igual ou superior ao da coluna onde deriva; - Ser ligada a coluna, a jusante do registro de passagem que a serve; - Haver uma para cada coluna que serve a aparelho passível de provocar retrosifonagem; - Ter sua extremidade libre acima do nível máximo admissível do reservatório superior. A NBR 5626/82, apresenta a título de sugestão uma planilha de cálculo de instalações prediais de água fria, para preenchê-la seguir o seguinte roteiro: marca-se o número de cada coluna de água. Por exemplo col. 1, col. 2. Ou AF-1, AF-2, etc. indica-se os trechos compreendidos entra cada dois ramais para os vasos, a partir da primeira derivação, que é barrilete: assim, temos: AB, BC, etc. coma-se os pesos em cada pavimento. Calcula-se os pesos acumulados, contados de baixo para cima. Calcula-se as vazões correspondentes aos pesos acumulados, usando-se a fórmula: Q = 0,3√∑P Com os valores das vazões, calculamos os diâmetros com o auxilio da tabela 8. A coluna deve variar no máximo três vezes de diâmetro. TABELA 9: PRESSÕES ESTÁTICAS NAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO Peças de utilização Aquecedor elétrico de alta pressão Aquecedor elétrico de baixa pressão Válvula de descarga DN 20mm(3/4) Válvula de descarga DN 25mm(1) Válvula de descarga Dn32mm(11/4) Válvula de descarga DN 38mm(11/2)

Pressão estática Mínima m 1 1 12 10 3 2

Máxima m 40 5 40 40 15 6

30 TABELA 10: PRESSÕES DINÂMICAS NAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO Pontos de utilização para

Diâmetro nominal Pressão dinâmica de serviço DN Ref. Min. Máx. mm Pol. m m Aquecedor a gás Função da vazão de Depende das características dimensionamento do aparelho Aquecedor elétrico Função da vazão de Alta pressão dimensionamento 0,50 40,0 Baixa pressão 0,50 4,0 Bebedouro 15 (1/2) 2,0 40,0 Chuveiro 15 (1/2) 2,0 40,0 20 (3/4) 1,0 40,0 Torneira 10 (3/8) 0,50 40,0 15 (1/2) 0,50 40,0 20 (3/4) 0,50 40,0 25 (1) 0,50 40,0 Válvula de flutuador de caixa 15 (1/2) 1,50 40,0 de descarga (torneira de 20 (3/4) 0,50 40,0 bóia) Válvula de flutuador de caixa Função de vazão de 0,50 40,0 de água (torneira de bóia) funcionamento Válvula de descarga 20 (3/4) 11,5 24,0 25 (1) 6,5 15,0 32 (11/4) 2,5 7,0 38 (11/2) 1,2 4,0

Observação: Com relação às válvulas de descargas, existem tipos para funcionar com uma só bitola de sub-ramal de alimentação e que podem ser reguladas para pressões dsde 1,40 até 40,0m. PLANILHA SUGERIDA PELA NBR 5626/82 Pesos Coluna

Trecho

1 ou AF-1

BC

Unit

Acum

40

80

Vazão Diam l/s mm Pol 2,68

40

1½

Vel m/s

2,5

Comprimento Real

Equit

Tot

3,15

0,90

4,05

Pressão disponível Mca 22,52

Perda de carga Unit Tot 0,2

2,0

Pressão de junsante 25,3

DIMENSIONAMENTO DOS BARRILETES A ligação da extremidade superior das colunas de distribuição, diretamente ao reservatório na cobertura, ofereceria sérios inconvenientes, pois haveria casos em que o reservatório teria dezenas dessas inserções, de estanqueidade problemática. O BARRILETE OU COLAR DE DISTRIBUIÇÃO é a solução adotada para limitar essas ligações ao reservatório. Trata-se de uma tubulação ligando as duas seções do

31 reservatório superior, da qual partem as derivações correspondentes às diversas colunas de distribuição. Podemos portanto ter duas soluções: A – sistema unificado ou central / B – sistema ramificado

O dimensionamento de ambos os sistemas é feito, utilizando-se do mesmo processo usado no dimensionamento das colunas, ou seja somando-se os pesos acumulados em cada coluna. SEMPRE ACUMULAMOS PESOS, NUNCA VAZÕES. A perda de carga unitária nos barriletes, não poderá ser superior a 8%. TABELA 10: VAZÕES MÁXIMAS PERMISSÍVEIS NOS BARRILETES (J = 0,08M/M) DIÂMETROS mm 25 32 40 50 60 75 100

pol 1 1¼ 1½ 2 2½ 3 4

VAZÕES MÁXIMAS 1/s M3/dia 0,50 43 0,90 78 1,40 121 3,10 268 5,50 475 9,00 777 18,00 1555

32 TABELA 11: ALTURA DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO PEÇA Válvula de descarga Caixa de descarga Banheira Bidé Chuveiro Lavatório Máquina de lavar Tanque Filtro Pia de cozinhar

ALTURA (metro) 1,10 2,00 0,50 0,30 2,20 0,60 0,80 0,90 2,00 1,00

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA A – NBR 5626/82 – ABNT; B – MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Prediais; C – BORGES, Rute Silveira. Instalações Hidráulico-Sanitárias e de Gás; D – NETTO, José Martiniano de Azevedo. Manual de Hidráulica; E – BACELLAR, Rui Honório. Instalações Hidráulicas e Sanitárias; F – FILHO, Manoel Coêlho Soares. Coletânea de Àbacos e Tabelas Utilizadas em Hidraulica Geral e Aplicada – Universidade Federal de Uberlândia.

33 ANEXO: TABELAS E GRÁFICOS UTILIZADOS NA HIDRÁULICA.

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