SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS EM EDIFÍCIOS ALTOS

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1 VI ENCONTRO TÉCNICO DA ECOSERVIÇOS SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS EM EDIFÍCIOS ALTOS LÉLIO BARATA FÉLIX PONTA DELGADA, 8 DE MAIO DE INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (fria / quente / incêndio) INSTALAÇÕES DE DRENAGEM 2

2 ENQUADRAMENTO LEGAL Decreto Regulamentar nº 23/95 (Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais) Decreto Lei nº 64/90 (Regulamento de Segurança Contra Incêndios em Edifícios de Habitação) Decreto Lei nº 61/90 (Regime de Protecção contra Riscos de Incêndio em Estabelecimentos Comerciais) Decreto Lei nº 66/95 (Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Parques de Estacionamento Cobertos) Decreto Lei nº 410/98 (Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios do Tipo Administrativo) Decreto Lei nº 414/98 (Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios Escolares) 3 INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA Sistemas de Alimentação (água fria / água quente) Sistemas de Produção de Água Quente Instalações Elevatórias e Hidropressoras 4

3 Sistemas de Alimentação Pressão: Pmín=100+40n (kpa) - Rede exterior 150 kpa P - Aparelhos Alimentação directa Ligação directa á rede pública (com ou sem sobrepressor) Alimentação indirecta Ligação da rede pública a reservatório (com ou sem sistema de bombagem) Alimentação mista Ligação da rede pública a patamares de distribuição (com sistema sobrepressor) 5 (água fria) Diâmetro mínimo: 20mm - Sem serviço de incêndio 45mm - Com serviço de incêndio Cálculo de caudais: Regulamento(D.R.23/95) Método dos Pesos Cálculo de diâmetros e perdas de carga: Diâmetro: D = RAIZQ(1.274*Q/v)[Continuidade] Perda de carga cont. : J = 4*b*v^(7/4)*D^(-5/4)[Flamant] Perda de carga localiz. : J = f(singularidades)[m.c.e.] 6

4 (água fria) Cálculo de caudais: Regulamento(D.R.23/95) 7 (água fria) Cálculo de caudais: Regulamento(D.R.23/95) 8

5 (água fria) Cálculo de caudais: Método dos Pesos (Brasileiro / Alemão) [valores superiores] Q d = 0.30 * p 0.5 A P A R E L H O S P E S O S C A U D A IS (ls -1 ) L avatório B ateria de lavatórios B id é B an heira C h u veiro B ateria de chuveiros A utoclismo de retrete A utoc. de mictório L av a-loiça Torneira de lavagem M áquina de lavar Boca de rega Fluxómetro de retrete Flux. de mictório (água quente) Cálculo de caudais: Idêntico ao cálculo de água fria Ramal de ligação dimensionado para o somatório dos aparelhos das redes de FRIA+QUENTE 10

6 (água quente) Cálculo de diâmetros e perdas de carga: Rede de distribuição (Idêntico ao cálculo de água fria) Circuito de retorno para circulação (usual em consumos colectivos) 11 (água quente) CIRCUITO DE RETORNO Caudais mínimos nos dispositivos de utilização Temperaturas mínimas nos dispositivos de utilização (40º C) Temperaturas máxima na tubagem(60º C nos metais) Circuito equilibrado em termos de perdas de carga Velocidade < 1.5ms -1 Diferenças de Temperatura < 5ºC Perdas de Calor(kCalh -1 ): Tubagem nua 2x e Tubagem revestida 2/3x e 12

7 CIRCUITO DE RETORNO 13 (água quente) CIRCUITO DE RETORNO Cálculo Determinar o caminho mais longo (c.m.l.) Definição do gradiente de temperaturas do c.m.l. G c.m.l.= (T máx -T mín )/c.m.l. Definição das temperaturas nos pontos determinantes T = T máx - G c.m.l.*l acum Determinação dos Caudais e Diâmetros (alimentação/retorno) Q = {[Σ(K i *L i )/G]}*2.778*10^-7 D = RAIZQ[(1.274*Q)/v] K i -perda de calor nas tubagens(kcal/h.m) 14

8 Sistemas de produção: Sistemas de Produção de Água Quente Produção instantânea (esquentadores/caldeiras murais) - Baixos caudais de ponta - Instalações de produção individuais (consumos domésticos) Potência máxima instantânea dependente do caudal de ponta máximo da instalação 17 kw P 28 kw 10 lmin -1 Q 16 lmin Sistemas de produção: Sistemas de Produção de Água Quente Produção por acumulação (termoacumuladores/caldeiras) - Elevados caudais de ponta - Instalações de produção central (estabelecimentos hoteleiros, serviços, etc.) Potência de produção (caldeira) P = [c*v*(t f -T i )/ t *0.9]+P d c-calor específico da água(1.16wh/kg.ºc); T f -Temp.água armaz.; T i -Temp.aparelho; P d -Potência dissipada(w); V -Vol. Armazenado; t -Tempo de aquecimento 16

9 Sistemas de Produção de Água Quente Volume de Acumulação (termoacumulador) V 3 = n*c 0 T 3 *V 3 = T 1 *V 1 +T 2 *V 2 V 3 -Consumo diário de água quente(l); n -Número de utentes; C 0 -Consumo diário por utente; T 3 -Temp.água mist.; T 1 -Temp.água aquec.; V 1 -Capac. Acumul.; T 2 -Temp.água entrada; V 2 -Vol. Água fria misturada 17 Sistemas de Produção de Água Quente 18

10 Sistemas de produção: Sistemas de Produção de Água Quente Produção por acumulação e semiacumulação (circuitos primário/secundário) - Elevados caudais de ponta - Instalações de produção central (estabelecimentos hoteleiros, serviços, etc.) Potência de produção(caldeira) + Volume de acumulação P = [c*(t f -T amin )*(V h -V a )]/ t V h =0.75*V dmed c-calor específico da água; T f -Temp.saída; T amin -Temp.Reserv Acumul.; V h -Vol. consumido 1 hora; V a -Vol. armazenado 19 Sistemas de Produção de Água Quente Produção Central com Caldeira e Acumulação 20

11 Instalações Elevatórias e Hidropressoras Sobrepressão Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo hidropressor com reservatório hidropneumático (arranques/q/p) Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo hidropressor de velocidade variável (sistema em linha; /Q) Elevação por bombagem Ligação indirecta à rede pública com interposição de reservatório Grupo hidropressor de velocidade variável Grupo hidropressor com reservatório hidropneumático 21 Instalações Elevatórias e Hidropressoras Instalações Elevatórias e Hidropressoras Sistema misto de alimentação 22

12 Instalações Elevatórias e Hidropressoras DIMENSIONAMENTO Capacidade do Reservatório Volume médio diário do mês de maior consumo Capacidade da bomba 100% do caudal de ponta do consumo Altura manométrica da bomba Altura manométrica de aspiração + Altura manométrica de compressão H m = [Z a + (v 2 /2g) + J a ] + [Z c + J c ] Potência da bomba P = ( γ*q*hm) / η Altura máxima de aspiração H MA = p atm / γ - [NPSH + J a + p v / γ + α] NPSH-Net Positive Suction Head-capacidade de aspiração 23 INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS Generalidades Meios de Combate Dispositivos de Elevação 24

13 Generalidades Tipos de sistemas de combate a incêndio: Sistemas de colunas secas; Sistemas de colunas húmidas; Redes de incêndio armadas (RIA); Sistemas de extinção automática (sprinklers) Altura de um edifício: Diferença entre a cota do último piso ocupado e a cota da via de acesso eficaz ao edifício 25 Generalidades Disposições Regulamentares 26

14 Meios de combate Bocas de incêndio exteriores e marcos de água Bocas de alimentação Bocas de incêndio não armadas 27 Bocas de incêndio armadas - tipo teatro - Meios de combate Bocas de incêndio armadas - tipo carretel - 28

15 Reservatórios 29 Colunas secas Tipos: Diâmetro 70mm 2 bocas incêndio 45mm/ 50mm Diâmetro 100mm 4 bocas incêndio 45mm/ 50mm Alimentação: Meios dos bombeiros (pressão/caudal) Cálculo: Caudais; Velocidades; Diâmetros Perdas de carga Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos bombeiros) 30

16 Redes de incêndio armadas (RIA) Constituição: Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas Fonte de alimentação: Ramal da rede pública; Sistema hidropneumático; Reservatório+EE Cálculo: Máximo 4 bocas em simultâneo; Pressão boca + afastada=250kpa Q=3ls -1 (teatro); Q=1.5ls -1 (carretel) Caudais; Velocidades; Diâmetros Perdas de carga Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos bombeiros/ do sistema de bombagem) 31 Colunas húmidas(edifícios com mais de 60m) Constituição: Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas Mínimo duas colunas φ 100mm Fonte de alimentação: Autónoma(Reservatório+Grupo) Cálculo: Reservatório:120m 3 (60m 3 :H<100m;A<750m 2 Coluna seca) Pressão boca + afastada=400kpa Q=1000 lmin -1 (1 coluna); Q=2000 lmin -1 (grupo) Caudais; Velocidades; Diâmetros Perdas de carga 32

17 Coluna seca RIA Coluna húmida 33 Sistemas de Extinção automática(sprinklers) Húmidos(carga permanente); Secos(ar comprimido a jusante do sistema de controlo-congelamento); Inundação(abertos) Constituição: Fonte de alimentação; Posto de controlo; Colunas; Troncos; Sub-ramais; Sprinklers; 34

18 Sistemas de Extinção automática(sprinklers) Cálculo: Classes de risco (Ligeiros, Ordinários, Graves); Caudal a dispersar por sprinkler (densidade); Número de sprinklers em funcionamento simultâneo; Número máximo de sprinklers por sub-ramal; Dimensão nominal(função do tipo de risco)[k]; Posicionamento da área de intervenção; Caudais; Velocidades; Diâmetros; Perdas de carga; Pressão necessária à entrada. 35 Dispositivos de Elevação Sistemas elevatórios ou sobrepressores Constituição: 2 bombas redundantes + 1 bomba de manutenção de pressão (jockey) 1 bomba motobomba com motor Diesel ou ligação a grupo de emergência ou a fonte de energia autónoma; Arranque automático + manual; Bombas principais só com paragem manual; Comando automático por pressostatos; Válvula de segurança para escoamento de água por pontos de fuga no intervalo de tempo em que não se desactivam as bombas e a pressão tem um acréscimo de cerca de 20%; Velocidade de aspiração 1.5ms -1 ; Diâmetro de aspiração constante. 36

19 Dispositivos de Elevação Reservatório metálico para sistema hidropneumático Capacidade: 10m 3 Riscos ligeiros; 22m 3 Riscos ordinários; Não se utiliza em riscos graves; Volume de água 2/3 Volume total; Reposição automática de ar; P inic. Min. P nom m.c.a. 37 Sistema Elevatório 38

20 INSTALAÇÕES DE DRENAGEM SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. DOMÉSTICAS Generalidades Concepção Sistemas Elevatórios 39 Generalidades Drenagem gravítica; Drenagem com elevação; Sistemas mistos. Drenagem gravítica Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a nível superior; Ventilação primária; Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin -1 ; Tubos de queda; Colectores prediais; Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem); Ramal de ligação. 40

21 Generalidades Drenagem com elevação Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a nível superior; Poço de bombagem com ventilação independente; Ventilação primária; Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin -1 ; Tubos de queda; Colectores prediais; Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem); Ramal de ligação. Sistemas mistos Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e inferiores ao arruamento. 41 Caudais de descarga(min.) 42

22 Cálculo de caudais(regulamento D.R.23/95) 43 Ramais de descarga não-individuais (Manning-Strickler): Secção cheia: D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16) Meia secção: D=[Q^(3/8)] / (0.4980*K^(3/8)*i^(3/16) Tubos de queda: D=4.4205*Q^(3/8)*t s^(-5/8) Ventilação secundária t s = 1/3 DIÂMETRO DO TUBO DE QUEDA(mm) TAXA DE OCUPAÇÃO(ts) D=50mm 1/3 50 < D 75 1/4 75 < D 100 1/5 100 < D 125 1/6 D > 125 1/7 44

23 Caudal de ar (vent. primária): Q ar =0.0285*t s^(2/3)*(1- t s )*D^(8/3) L máx. coluna ventilação (primária): L v =(0.904x10-3 /f)*(d v5 /Q ar2 ) Caudal de ar (vent.secundária): Q ar =0.019*t s^(2/3)*(1- t s )*D^(8/3) Colunas de ventilação (secundárias): D v =0.390*L v^(0.187)*d 45 Sistemas Elevatórios Recolha das águas produzidas a um nível inferior ao do arruamento; Bombas submersíveis(poço com 1 câmara); Câmara seca(poço com duas câmaras); Poços de bombagem com dois grupos redundantes; Sistemas de comando, automático e manual; Sistemas de segurança e alarme comandados por sondas de nível; Diâmetro de compressão mínimo de 80mm; Dotados de ventilação secundária; Caudal de bombagem = Caudal de ponta afluente; Volume útil: q*t >Vol. > 900*Q/N q-caudal mín.; t- Tempo máx. retenção; Q- Caudal a elevar; N- Número de arranques por hora 46

24 Sistemas Elevatórios 47 INSTALAÇÕES DE DRENAGEM SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. PLUVIAIS E FREÁTICAS Generalidades Concepção Sistemas Elevatórios 48

25 Generalidades Drenagem gravítica; Drenagem com elevação; Sistemas mistos. Drenagem gravítica Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a nível superior; Sem ventilação; Tubos de queda; Colectores prediais; Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem); Ramal de ligação. 49 Generalidades Drenagem com elevação Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a nível superior; Poço de bombagem com ventilação independente; Sem ventilação; Tubos de queda; Colectores prediais; Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem); Ramal de ligação. Sistemas mistos Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e inferiores ao arruamento. 50

26 Caudais de Cálculo. Obtidos com base nas curvas de intensidade, duração, frequência; I = a*t b Período de retorno mínimo de 5 anos; Duração de 5 minutos; Regiões autónomas Madeira e Açores Reg. Pluviométrica C Caudal Q = C * I * A ; C=1 51 Ramais de descarga(manning-strickler): Secção cheia: D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16) Tubos de queda: Escoamento normal L 40D + entrada em aresta viva; L 1m + entrada em aresta cónica; Sem qualquer restrições ou sinuosidades. Q=[α+β*(H/D)]*π*D*H*RAIZQ(2*g*H) α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica; β ; H-Carga no tubo de queda(m) 52

27 Ramais de descarga(manning-strickler): Secção cheia: D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16) Tubos de queda: Escoamento normal L 40D + entrada em aresta viva; L 1m + entrada em aresta cónica; Sem qualquer restrições ou sinuosidades. Q=[α+β*(H/D)]*π*D*H*RAIZQ(2*g*H) α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica; β ; H-Carga no tubo de queda(m) 53 Tubos de queda: Escoamento acidental L 40D + entrada em aresta viva; L 1m + entrada em aresta cónica; Q=C*S*RAIZQ(2*g*H) H-Carga no tubo de queda(m) Drenagem freática: Dependente da geomorfologia do terreno 1 ls m 2 54

28 INSTALAÇÕES DE DRENAGEM Interligação de especialidades Arquitectura Ductos, Equipamentos(I.S., Cozinhas, etc.); Estrutura Elementos estruturais(vigas, Paredes resistentes, Fundações), Negativos; AVAC Tubagens, Dispositivos, Pontos de água e esgoto; Segurança Ligações à CDI (Centrais de incêndio e sprinklers) Ligações à central de segurança(centrais de água, incêndio,sprinklers e esgoto) 55