DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL - EM - UFOP CAT-106 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS LISTA DE EXERCÍCIOS 2015

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1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL - EM - UFOP CAT-106 INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS LISTA DE EXERCÍCIOS 2015 Obs.: Descrever passos da solução, identificando expressões e grandezas envolvidas, indicar valores obtidos em tabelas ou gráfico e adotar valores para constantes ou grandezas que julgue necessários. 1 a ) Você foi convidado a realizar os cálculos relativos ao projeto preliminar da instalação hidráulica de um edifício residencial de 15 pavimentos, com 4 apartamentos por andar, além do apartamento destinado ao zelador. Os seguintes itens do projeto devem ser determinados: a) O consumo médio diário do edifício (adotando-se 5 pessoas/apartamento com consumo per capita de 200 L/dia, 800 L/dia no apartamento do zelador e 50 L/dia por vaga na garagem por apartamento); b) O dimensionamento do sistema elevatório (motor-bomba centrífuga), considerando-se: A vazão de bombeamento correspondente a três períodos diários de 1,5 h cada; Os diâmetros comerciais para as tubulações de recalque e sucção empregando a fórmula de Forchheimmer; A altura manométrica da bomba, admitindo-se: Altura estática de sucção = 1,8 m; Comprimento real da sucção = 5,0 m; Comprimento equivalente na sucção = 300.D S ; Altura estática de recalque = 50,0 m; Comprimento real do recalque = 65,0 m; Comprimento equivalente no recalque = 250.D R ; A potência estimada do motor para um rendimento do conjunto motor-bomba igual a 60%; A possibilidade de ocorrência de cavitação, sabendo-se que o NPSH req para a bomba selecionada é de 4,2 m, a altitude do local é de 1.200,0 m e a altura representativa da pressão de vapor da água é de 0,24 mca (a 20 0 C). 2 a ) Para a coluna e o ramal de abastecimento de água fria hipotético, da figura ao lado, em que se empregam tubos de PVC, pedem-se: as vazões e correspondentes diâmetros dos trechos, a partir do critério de consumo máximo provável, considerando as recomendações da NBR 5626 para diâmetros mínimos dos sub-ramais, vazões e pesos relativos das peças; a) verificar a pressão no ponto de utilização do chuveiro considerando que a pressão dinâmica disponível em C corresponda a 3,0 mca; usar planilha anexa, porém, apresentando cálculos ilustrativos; b) caso você estivesse participando da equipe, indique pelo menos três proposições de alteração que faria no projeto, com as devidas justificativas, a fim de atender às recomendações da NBR, tendo em vista o conforto, o adequado funcionamento do sistema e a facilidade de manutenção. Figura adaptada: Apostila Instalações Hidráulicas UFV. 1

2 3 a )Qual o valor mínimo aproximado para o desnível X indicado na figura, de modo que a pressão mínima de funcionamento do chuveiro de 1,0 mca seja atendida, considerando-se o somatório dos pesos médio para as peças do ramal igual a 2,0 e o comprimento equivalente às peças no trecho entre B e o chuveiro igual a 6,0 m. 4 a ) Para o projeto preliminar do ramal de abastecimento de uma bateria de duchas de um quartel, conforme a figura anexa, adota-se para a ducha a vazão de funcionamento de 0,20 L/s e o correspondente peso igual a 0,4. Pede-se: a) Lançar numa pequena planilha, os valores das vazões obtidos com base nos critérios de consumo máximo provável e consumo máximo possível e juntamente com os respectivos diâmetros dos trechos, determinados a partir do critério de velocidade máxima na rede e do critério das seções equivalentes, correspondentemente; b) Avaliar a pressão disponível no ponto de utilização da última ducha da linha, admitindo-se que apenas esta esteja em funcionamento, que toda a linha tenha diâmetro constante compatível, a ser proposto por você, e considerando-se ainda que o trecho do reservatório ao ponto 11 tenha comprimento real de 21,0 m e comprimento equivalente às peças (saída do reservatório, cotovelos e tês com passagem direta) igual a 25,0 m Caso a pressão mínima naquela ducha não atenda ao mínimo de norma de 1,0 mca, avaliar a que cota deveria ser elevado o NA do reservatório. 5 a ) Uma instalação de água fria, como indicada na figura abaixo, deve ser executada em um edifício residencial, com 1 apartamento por andar, do 1 o ao 4 o pavimento. A distribuição por gravidade abastece os banheiros (com banheira, lavatório, ducha, chuveiro vaso sanitário com CD) a partir da coluna 1 e as cozinhas e áreas de serviço, da coluna 2, sendo a vazão total de abastecimento nesta última de 1,2 L/s. Considerando o número de 5 pessoas por apartamento, com consumo per capita de 250 L/dia, 50 L/dia para cada das duas vagas de garagem por apartamento e que os tubos empregados sejam de PVC soldável, pede-se determinar: a) O consumo diário para o edifício, admitindo um quarto de zelador com consumo médio diário de 600 L; b) Os diâmetros de sucção e recalque e a potência instalada aproximada do conjunto motobomba, admitindo-se que o período diário de funcionamento é de 4,5 horas, que o comprimento virtual da tubulação de sucção seja de 5,0 m e o da tubulação de recalque seja igual ao desnível 2

3 indicado acrescido de 40% (para considerar os trechos horizontais e comprimentos equivalentes aos acessórios) e que o rendimento global do conjunto seja de 65%; c) As vazões e os diâmetros do barrilete e dos trechos da coluna 1, partindo do ponto A correspondente ao NA mínimo no reservatório, bem como a pressão disponível na derivação D da coluna 1, admitindo o comprimento equivalente às peças do trecho BD igual a 10,0 m; d) A pressão disponível no chuveiro, conforme esquema anexo de alimentação do mesmo, em que se desconsideram os demais aparelhos abastecidos. Considerar p D / = 1,5 m. (4,0 Pontos) 1,2 m * Enunciado e figuras adaptados de Batista M. e Lara M., Fundamentos Eng. Hidráulica - Editora UFMG, Formulário: H HG ΔH; ΔH J L; 1,75 1,85 Q 10,643 Q J = 0, ; J =. ; Δ ; 4,75 1,85 4,85 HT ΔHTS ΔHTR D C D 0,25 γ QH DR 1,3X Q ; P ; NPSHreq NPSHdisp; NPSHdisp Hb (hs ΔHTS hv); η h S, máx H b (NPSHreq ΔH TS hv); p Hb γ atm 10,33 0,0011.h ; Q 0,3. P Tabela: Seções equivalentes: Diâmetro dos canos (pol.) N de canos de ½ com a mesma capacidade 1/2 3/ /4 1 1/ / ,9 6,2 10,9 17,4 37,8 65,5 110,

4 4

5 Tabela - Diâmetros mínimos recomendados para sub-ramais. 5

6 Tabela Comprimentos de tubulação retilínea de PVC equivalentes a diversas peças. 6

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