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DESCRIÇÃO
Conceitos e princípios para o desenvolvimento de instalações e sistemas de água potável quente e fria em edifícios, dimensionamento de redes de combate a incêndio por meio da aplicação dos adequados critérios de projeto.
PROPÓSITO
Dimensionar as instalações e sistemas de água potável quente e fria em edifícios e redes de combate a incêndio por meio da aplicação adequada dos critérios de projeto.
PREPARAÇÃO PRÉVIA
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha em mãos uma calculadora científica para os cálculos de dimensionamento das instalações.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Aplicar os critérios de projeto no dimensionamento de sistemas e instalações de água potável fria em edifícios
MÓDULO 2
Aplicar os critérios de projeto no dimensionamento de sistemas e instalações de água potável quente em edifícios
MÓDULO 3
Aplicar os critérios de projeto no dimensionamento de sistemas de aquecimento de água em edifícios
MÓDULO 4
Aplicar os critérios de projeto no dimensionamento de redes de combate a incêndio
Dimensionamento dos ramais de alimentação Dimensionamento dos sub-ramais de alimentação Vamos seguir então passo a passo?
CÁLCULO DO ALIMENTADOR PREDIAL
A capacidade dos reservatórios de uma instalação predial de água fria deve ser estabelecida levando-se em conta o padrão de consumo e frequência de abastecimento. Desta forma, o consumo diário (Cd) é o volume máximo previsto para consumo da edificação durante 24h, de acordo com a fórmula:
CD
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Na qual: Cd - Consumo diário total (l/dia) (Volume em litros por dia.) q - Consumo diário "per capta" (l/dia) P - População do edifício A vazão a ser considerada para o dimensionamento do alimentador predial é obtida a partir do consumo diário calculado, em litros por segundo. Assim, a vazão a ser considerada para o alimentador predial (Q), em litros por segundo (l/s) é calculada como sendo a razão entre o consumo total diário (Cd) pela quantidade de segundos existente em um dia inteiro, que pode ser calculada como sendo o produto de 24 horas por 60 minutos por 60 segundos, ou seja, 24 x 60 x 60, como mostra a equação abaixo:
Q=CD 24 X 60 X 60
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DIMENSIONAMENTO DOS RESERVATÓRIOS
A NBR 5626 estabelece que o volume de água reservado para o uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para atender 24 horas de consumo normal do edifício.
COMENTÁRIO
No caso da reservação ser dividida entre um reservatório superior e inferior, costuma-se reservar 3/ (três quintos) do consumo no reservatório inferior e 2/5 (dois quintos) do consumo no reservatório superior. É preciso considerar ainda a reserva técnica de incêndio, que deve ser acrescida ao volume dos reservatórios. O volume a ser acrescido é determinado pelos códigos de segurança e pânico estaduais do Corpo de Bombeiros, entretanto, a reserva é estimada entre 15 e 20% do consumo diário. O volume mínimo do reservatório deve ser de 500 litros, porém, caso ultrapasse essa marca, devem ser previstos 2 compartimentos, ambos contendo as seguintes tubulações, tendo como referência a figura abaixo: Fonte: Autor Vejamos a função de algumas das tubulações indicadas na figura:
ALIMENTAÇÃO
O diâmetro da tubulação de recalque pode ser determinado a partir da Fórmula de Forchheimer:
DREC = 1 , 3 QREC X 4
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Na qual: Drec é o diâmetro da tubulação de recalque (m). Qrec é a vazão de recalque (m³/s). X é a relação entre o número de horas de funcionamento ( NF ) da bomba e o número de horas do dia, ou seja:
X = NF 24
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A vazão de recalque (Qrec) é dada pela fórmula abaixo, em que Cd é o consumo diário calculado:
QREC = CDNF
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Adota-se, para a tubulação de sucção, um diâmetro igual ou imediatamente superior ao da tubulação de recalque. A seguir, repetiremos a tabela dos diâmetros dos tubos em PVC: DIÂMETRO Diâmetro comercial roscável (polegadas) Diâmetro comercial soldável (milímetros) Diâmetro comercial roscável (polegadas) Diâmetro comercial soldável (milímetros) ½ 20 2 60
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DIMENSIONAMENTO DOS SUB-RAMAIS
Cada sub-ramal se destina apenas a uma peça de utilização ou aparelho sanitário. São dimensionados segundo tabelas elaboradas através de resultados obtidos em ensaios realizados. Deste modo, cada sub-ramal pode ser dimensionado segundo a referência contida abaixo, que correlaciona as peças de utilização com os diâmetros dos tubos. DIÂMETROS MÍNIMOS DOS SUB-RAMAIS Peças de utilização Diâmetro Diâmetro Nominal (DN) (mm) Ref. (pol.) Aquecedor de alta pressão 20 ½ Aquecedor de baixa pressão 25 ¾ Banheira 20 ½ Bebedouro 20 ½
Cria-se o tubo de 20 mm (1/2”) como referência, e compara-se a capacidade dos outros diâmetros em relação a ele. O resultado dessa equivalência está na tabela abaixo, em que, por exemplo, um tubo de 32 mm (1”) equivale a 6,2 tubos de 20 mm (1/2”), e assim por diante. MÉTODO DA NORMA BRASILEIRA (MÁXIMO PROVÁVEL) Considera o consumo máximo provável dos aparelhos. MÉTODO DO MÁXIMO POSSÍVEL Admite que há consumo simultâneo de todos os aparelhos. Diâmetros em polegadas Diâmetros nominais (mm) Número de tubos de 20 mm com a mesma capacidade ½ " 20 1 ¾ " 25 2, 1 " 32 6, 1 ¼ " 40 10, 1 ½ " 50 17, 2 " 60 37,
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O método do consumo simultâneo máximo provável é o método de dimensionamento da NBR 5626. Nesse método, é necessário prever quais peças serão utilizadas simultaneamente e somar seus pesos. O “peso” é uma quantidade que depende da demanda e do consumo do aparelho. A vazão se relaciona com o “peso” por meio da expressão:
Q=C ·P
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Em que: Q = vazão, l/s C = coeficiente de descarga (0,30 l/s) P = soma dos pesos de todos os aparelhos através do trecho considerado, de onde cada aparelho tem o peso relativo correspondente à tabela abaixo: Aparelho sanitário Peças de utilização Vazão de projeto (l/s) Peso relativo Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0, Bacia sanitária Válvula de descarga 1,70 32 Banheira Misturador (água fria) 0,30 1, Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,
CÁLCULO DE PERDA DE CARGA
A perda de carga se dá, pois a parede dos condutos causa uma perda de pressão hidrostática distribuída ao longo de seu comprimento, fazendo com que a pressão total vá diminuindo gradativa ou abruptamente, dependendo por onde o líquido deslocará. Se esse líquido passar por tubos, haverá a perda de carga distribuída, por outro lado, caso passe por conexões, surge a perda de carga localizada. A forma mais usual de se calcular a perda de carga é pelo chamado método do comprimento equivalente. A seguir são mostradas as informações de comprimento equivalente, em metros, para tubos lisos de PVC rígido, conforme a NBR 5626.
MÉTODO DO COMPRIMENTO EQUIVALENTE
Facilita-se o cálculo da perda de carga localizada simplesmente substituindo os acessórios da instalação (que provocam a perda localizada) por um comprimento de tubo retilíneo, de mesmo diâmetro. Assim, o caminho se resume a transformar virtualmente uma perda de carga localizada em distribuída por meio do uso do comprimento equivalente, sem alterar o valor final da perda de carga total.
DIÂMETROS
DN mm 20 25 32 40 50 60 75 85 110 Ref. pol. ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 ½ 3 4 Joelho 90° 1,1 1,2 1,5 2,0 3,2 3,4 3,7 3,9 4, Joelho 45° 0,4 0,5 0,7 1,0 1,0 1,3 1,7 1,8 1, Curva 90° 0,4 0,5 0,6 0,7 1,2 1,3 1,4 1,5 1,
Curva 45° 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1, TE 90° Passagem direta
TE 90°
Saída de lado
TE 90°
Saída bilateral
Entrada normal
Entrada de borda
Saída de canalização
Válvula de pé e crivo
Válvula de retenção tipo leve
Válvula de retenção tipo pesado
Registro 11,1 11,4 15,0 22,0 35,8 37,9 38,0 40,0 42,
Fonte: Autor O cálculo inicia com o dimensionamento dos ramais, partindo-se em seguida para a coluna de alimentação e finalmente para os barriletes. O dimensionamento dos sub-ramais não é pedido no problema. Vamos considerar a Coluna AF-1, formada por dez pavimentos, cada um deles com um banheiro contendo um lavatório, uma bacia sanitária com caixa de descarga e um chuveiro. Iniciemos com o dimensionamento do primeiro pavimento. A tabela de pesos para o banheiro, com o total, está a seguir: Banheiro Pesos 1 lavatório 0, 1 bacia higiênica com caixa de descarga 0, 1 ducha higiênica 0, 1 chuveiro 0, Total 1,
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Agora, vamos dimensionar a coluna de alimentação. Para isso, podemos utilizar o nomograma que corresponde ao peso encontrado e ao diâmetro do conduto. Veja a figura abaixo e sigamos os passos para encontrar o diâmetro do trecho K-L , que alimentará o banheiro do 1º pavimento da coluna AF-1: O nomograma é formado por uma reta que divide duas porções de valores. Os valores à esquerda correspondem às vazões em l/s e os valores à direita, aos pesos encontrados , observe: Fonte: Adaptado de CREDER (1991) Na porção à direita, procure o valor de 1,4, que é o peso correspondente ao trecho K-L. Na figura ao lado, a flecha azul mostra o valor. Na porção à esquerda, procure o valor da velocidade correspondente. Na figura a seguir, a flecha verde indica o valor aproximado de 0,35 l/s para a velocidade. Procure, na porção à esquerda da velocidade, pelo diâmetro mais próximo e adequado aos valores encontrados. Veremos que o diâmetro correspondente é o de 25 mm, mostrado no retângulo vermelho.
Cozinha Pesos 1 torneira de pia 0, 1 lavadora de pratos 1, Total 1,
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Agora, vamos dimensionar a coluna de alimentação. Se cada cozinha possui aparelhos que correspondem a um peso de 1,7, vamos dimensionar todos os trechos da coluna: Trechos Pesos Diâmetro Trechos Pesos Diâmetro B-M 17 40 Q-R 8,5 32 M-N 15,3 40 R-S 6,8 32 N-O 13,6 32 S-T 5,1 32 O-P 11,9 32 T-U 3,4 25 P-Q 10,2 32 U-V 1,7 25
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Tendo sido calculado as colunas de alimentação, determinemos o barrilete, que liga a caixa d´água às colunas.
Fonte: Autor Vejamos o trecho A-B. Ele alimenta a coluna AF2, então o somatório dos pesos é 17 de diâmetro de 40 mm. Pelo trecho X-A, que alimenta as colunas AF1 e AF2, o somatório dos pesos é de 17 + 14 = 31. Como exercício final (confira no nomograma abaixo), verificamos que o diâmetro dos dois tubos é de 40 mm. Fonte: Adaptado de CREDER (1991)
MÃO NA MASSA
1. QUAL É A CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS DE UM EDIFÍCIO COMERCIAL
DE DEZ PAVIMENTOS, AMBOS COMPOSTOS DE SEIS SALAS DE ESCRITÓRIOS
DE 36M², ONDE HÁ A OCUPAÇÃO DE UMA PESSOA A CADA 6 M², POR UNIDADE
E RESERVA TÉCNICA DE INCÊNDIO DE 9000 L?
A) 9000 litros B) 18000 litros
