Sistemas Prediais de Distribuição de Água Fria. Engenharia Civil

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1 Filipe Patrício Baptista Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. Augusto Martins Gomes Orientadores: Prof. Maria Cristina de Oliveira Matos Silva Prof. Albano Luís Neves e Sousa Vogal: Prof. Maria da Glória Almeida Gomes Maio 2011

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3 Resumo O presente trabalho consiste na elaboração do estado da arte dos sistemas prediais de abastecimento de água fria. Neste sentido, procede-se a um estudo sobre os sistemas de abastecimento de água para consumo e também para combate a incêndio, tendo sempre por base a legislação vigente. Para além da forma de como são executados os sistemas, nomeadamente o seu traçado e dimensionamento, importa igualmente conhecer os materiais e os elementos que o constituem. Neste sentido são analisados os vários tipos de tubagem existentes, bem como os dispositivos utilizados. Importa ainda referir que existem sistemas de abastecimento que necessitam de uma abordagem mais complexa, na medida em que as condições de pressão que os caracterizam não satisfazem as necessidades da rede. Nestes casos é necessário considerarse a utilização de sistemas de bombagem. Assim sendo, na presente dissertação são abordadas as várias soluções de bombagem existentes, bem como os reservatórios que lhes podem estar subjacentes. A sustentabilidade é um tema bastante contemporâneo, que tem vindo a ser discutido nos mais variados quadrantes. Neste sentido acha-se importante fazer uma referência à sustentabilidade relacionada com os sistemas de abastecimento de água fria. Nesta obra são abordadas, para além das técnicas e dispositivos que permitem um uso mais controlado de água, as políticas de consciencialização que podem ser equacionadas. A compreensão das componentes teóricas abordadas é completada com a análise de três edifícios de usos distintos, permitindo igualmente encontrar diferenças existentes. É também estudada a aplicação dos sistemas em obra, uma vez que é essencial fazer uma abordagem mais concreta destes meios de abastecimento de água. Neste sentido são referidas, para além da etapa inicial de execução, as fases de reabilitação e de alteração das redes, que podem surgir ao longo da vida útil dos referidos sistemas. É igualmente feito um estado relativo às patologias associadas às redes de abastecimento de água fria. Palavras-chave: instalações prediais, redes de abastecimento de água para consumo, redes de abastecimento de água para combate a incêndio, traçado, dimensionamento, sustentabilidade. I

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5 Abstract The general purpose of this work consisted in determining the state of the art of building systems for cold water supply. Thus, a study will be done about the systems of water supply for drinking and for fire fighting, always based on current legislation. In addition to the way systems are executed, especially in its design and sizing, there is a need to know the materials and the elements of these systems. In this way some different existing pipes are analyzed, as well as the devices used. Furthermore, there are some supplying systems that require a more complex approach, because the pressure conditions don t guarantee the needs for water supply. In these cases pumping systems have to be considered. Therefore, in this dissertation will be mentioned the existing pumping solutions and the way water tanks are connected to them. Sustainability is a very contemporary topic which has been discussed several times. Therefore, is important to make reference to sustainability-related systems of cold water supply. In this document, one discussed techniques and devices that allow a more controlled use of water, and awareness policies that can be adopted. The comprehension of the theoretical topics discussed, is supplemented with analysis of three buildings of different uses. One also investigates the systems application, in order to provide a more reliable approach of these water supply means. Following these sense, beyond the initial stage of execution, one indicates the rehabilitation stage and the subsequently system modification which may happen during the lifetime of such systems. Is also made a study of the pathologies associated with the supply of cold water. Keywords: installations inside buildings, drinking water supply, fire fighting water supply, plan, sizing, sustainability. III

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7 Agradecimentos Neste projecto pessoal aqui apresentado tive sempre à disposição um conjunto alargado de pessoas que me apoiaram e me mostraram o melhor caminho para descobrir a motivação desejada. Foram tantas as pessoas que durante este percurso me ajudaram, que seria impossível enumerá-las a todas. A quem eu não referir, peço as minhas mais sinceras desculpas, pois, apesar de saber o que fizeram por mim, não consegui referir o seu nome na altura da realização deste pequeno texto. Assim sendo, gostaria de deixar umas palavras de agradecimento às seguintes pessoas. À Professora Cristina Matos Silva agradeço pela disponibilidade e orientação demonstrada ao longo da realização deste trabalho, bem como à motivação que me transmitiu. Ao Professor Armando Silva Afonso que, apesar de não ter qualquer obrigação para me ajudar na realização desta dissertação, se mostrou sempre disponível e me esclareceu inúmeras questões. A sua constante disponibilidade e atenção foram uma grande ajuda e um grande estímulo para a realização deste trabalho. Ao Professor, o meu muito obrigado! Um especial agradecimento ao Eng. António Silva que se mostrou sempre muito prestável, colocando-se ao dispor para me fornecer qualquer informação, sem que me fossem colocadas quaisquer contrapartidas. As informações transmitidas pelo Engenheiro foram essenciais para a evolução deste trabalho. Ao meu pai e à minha mãe que sempre me deram apoio e a motivação necessária para que, nas fases mais complicadas, não houvesse qualquer tipo de perda de entusiasmo, de motivação. A eles, que foram o meu grande suporte para a realização deste curso, que culmina na realização desta dissertação, agradeço e dedico este trabalho. Aos meus irmãos que sempre me apoiaram e motivaram, mas, principalmente, sempre perceberam qual era o tempo de trabalhar e de brincar, não me incentivando a ir para a festa na altura em que era necessário desenvolver o trabalho. A eles, pelo constante encorajamento, agradeço a realização deste trabalho. Nuno e André, obrigado! Aos restantes membros da família o meu muito obrigado pelas palavras de incentivo que sempre mostraram e pela disponibilidade que sempre colocaram. A todos os meus amigos, que sempre estiveram comigo nas horas de maior aperto e que sempre foram a chave para abrir a porta do sucesso, o meu muito obrigado! Um especial agradecimento ao Barreta, ao Nuno, ao Gaspar, ao Augusto, ao Pedro, ao Rino e ao Bob, que, para além do companheirismo que demonstraram, estiveram sempre disponíveis para ajudar. A sua amizade e ajuda foram um tónico que me permitiu terminar este projecto. Sem eles seria bastante mais difícil, por isso e por tudo mais, o meu muito obrigado, rapazes! Por fim, um agradecimento especial à Xi que foi a pessoa que sempre esteve ao meu lado, que mais vezes ouviu os meus lamentos e que soube sempre ter aquela palavra que me dava novo V

8 alento. A ela, pela atenção, carinho, incentivo, amizade, amor, enfim, por tudo o que é necessário para se conseguir chegar a um objectivo, o meu muito obrigado especial! VI

9 Simbologia Símbolo Grandeza Unidades a Factor de segurança das bombas m A o Área de operação do sprinkler m 2 A s Área que o sprinkler deve cobrir m 2 b Factor caracterizador da rugosidade do material Adimensional C g Coeficiente que depende da geometria da singularidade Adimensional C m Coeficiente característico do material da tubagem m 1/3 /s C p Coeficiente característico do aglomerado populacional Adimensional C s Coeficiente de simultaneidade Adimensional d Densidade da descarga do sprinkler m/s D Diâmetro da tubagem mm D i Diâmetro interior da tubagem mm DN Diâmetro Nominal da tubagem mm g Aceleração da gravidade m/s 2 H Altura manométrica m.c.a. H a Altura manométrica de aspiração m H a,máx Altura máxima de aspiração m H c Altura manométrica de compressão m H t Altura manométrica total m J Perda de carga contínua m.c.a./m J a Perda de carga da tubagem de aspiração m J c Perda de carga da tubagem de compressão m J t Perda de carga total de cada troço m.c.a. K Coeficiente de descarga % K eq Coeficiente de descarga equivalente % L eq Comprimento equivalente m L hor Comprimento horizontal m L real Comprimento real m L total Comprimento total m L vert Comprimento vertical m n b Número de bocas-de-incêndio a funcionar em simultâneo Adimensional n d Número de dispositivos instalados Adimensional n d,mod Número de dispositivos em cada troço - Método Modificado Adimensional n di Número de dispositivos com caudal Q i Adimensional n p Número de pisos acima do solo Adimensional NPSH Factor de capacidade de aspiração m VII

10 Símbolo Grandeza Unidades n s Número de sprinklers em cada sub-ramal Adimensional P Altura piezométrica m.c.a. p Pressão num determinado ponto Pa p atm Pressão atmosférica Pa P b Potência da bomba W p m,máx Pressão manométrica máxima m.c.a. p m,mín Pressão manométrica mínima m.c.a. p máx Pressão máxima Pa p min Pressão mínima Pa p v /γ Altura equivalente da tensão de vapor do líquido m Q 3/8 Caudal da torneira de 3/8 de diâmetro l/s Q a Caudal acumulado l/s Q b Caudal bombeado l/s Q d Caudal de dimensionamento l/s Q dma Caudal diário médio anual m 3 Q i Caudal no dispositivo i l/s Q inst Caudal instantâneo l/s Q p Caudal permanente l/s Q ref Caudal de referência l/s S Espaçamento entre sprinklers no sub-ramal m v Velocidade de escoamento m/s V Volume m 3 V água Volume de água m 3 V máx Volume máximo m 3 V mín Volume mínimo m 3 V t Volume total m 3 x i Peso do dispositivo i Adimensional z Cota de um determinado ponto m z a Cota de aspiração m z c Cota de compressão m α, β Parâmetros característicos do material da tubagem Adimensional γ Peso volúmico do líquido N/m 3 Δh Perda de carga provocada pela variação de cota m.c.a. ΔH Perda de carga singular m.c.a. ΔH t Perda de carga total m.c.a. η Rendimento da bomba Adimensional VIII

11 Abreviaturas Abreviatura Designação ANPC ANQIP CEN CTSB EN EPAL INAG ISP LNEC NP PB PE PEAD PEBD PEMD PEX PP PP-B PP-R PVC PVC-C ou C-PVC RGSPPDADAR RIA RJSCIE RTSCIE SMAS Autoridade Nacional de Protecção Civil Associação Nacional para a Qualidade das Instalações Prediais Comité Europeu de Normalização Centre Scientifique et Technique du Bâtiment Norma Europeia Empresa Portuguesa das Águas Livres Instituto da Água Instituto de Seguros de Portugal Laboratório Nacional de Engenharia Civil Norma Portuguesa Polibutileno Polietileno Polietileno de Alta Densidade Polietileno de Baixa Densidade Polietileno de Média Densidade Polietileno Reticulado Polipropileno Polipropileno em Bloco Polipropileno Random Policloreto de Vinilo Policloreto de Vinilo Clorado Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais Rede de Incêndio Armada Regime Jurídico de Segurança Contra Incêndios em Edifícios Regulamento Técnico de Segurança Contra Incêndios em Edifícios Serviços Municipalizados de Água e Saneamento IX

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13 Índice de Matérias Resumo... I Abstract... III Agradecimentos... V Simbologia... VII Abreviaturas... IX Índice de Matérias... XI Índice de Figuras... XVII Índice de Tabelas... XXI 1. Introdução Enquadramento geral Objectivos e metodologia Organização do documento A utilização de água Introdução Necessidades de consumo Redes de abastecimento de água para consumo humano Redes de abastecimento de água para combate a incêndios Qualidade Legislação Abastecimento em Portugal Sistemas de abastecimento de água para consumo Introdução Traçado da rede Legislação e normas Opções de traçado Simbologia Peças desenhadas Dimensionamento da rede Legislação e normas Método proposto pelo Regulamento Nacional XI

14 Cálculo dos caudais de dimensionamento Estimativa do diâmetro mínimo da tubagem Verificação das pressões Determinação das perdas de carga Método proposto pela Norma Europeia Cálculo dos caudais de dimensionamento Estimativa do diâmetro mínimo da tubagem Limites e restrições impostos Peças escritas Ligação ao sistema público Reservatórios Reservatório com função de regularização Necessidades de regularização Necessidades para reserva de emergência Reservatório com função de distribuição Sistemas de abastecimento de água para combate a incêndio Introdução Traçado e dimensionamento da rede Legislação e normas Classes de risco Categorias de risco Meios manuais de combate a incêndio Coluna seca Coluna húmida Redes de incêndio armadas Meios automáticos de combate a incêndio Sprinklers Cortinas de água Utilização dos meios de combate Reservatórios Ligação ao sistema público XII

15 5. Materiais e outros elementos utilizados nas redes Introdução Materiais Polietileno (PE) Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Polietileno reticulado (PEX) Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Policloreto de vinilo (PVC) Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Policloreto de vinilo clorado (PVC-C ou C-PVC) Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Acessórios Polipropileno (PP) Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Cobre Constituição e características Aspectos construtivos XIII

16 Dimensões Ligações e outros acessórios Aço Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Aço inox Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Aço galvanizado Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Multicamada Constituição e características Aspectos construtivos Dimensões Ligações e outros acessórios Dispositivos Sistemas de abastecimento de água para consumo Contadores Torneiras Fluxómetros Válvulas Sistemas de abastecimento de água para combate a incêndios Sprinklers Bocas-de-incêndio interiores XIV

17 Bocas-de-incêndio exteriores Marcos de incêndio Bocas de alimentação Dispositivos de sustentabilidade Autoclismos Bacias de retrete e urinóis Chuveiros e torneiras Mangueiras de lavagem e sistemas de rega Sistemas de bombagem Dimensionamento do sistema de bombagem Rede de abastecimento de água Sobrepressão ou elevação por bombagem directa Sobrepressão ou elevação para um reservatório no topo do edifício Sistema hidropneumático Rede de combate a incêndio Execução e manutenção dos sistemas em obra Introdução Condições de recepção e verificação da conformidade em obra Transporte Armazenamento Verificação da conformidade do sistema Execução Patologias Reabilitação Alteração das redes Sustentabilidade nos sistemas de abastecimento de água Introdução Aproveitamento de águas pluviais Precipitação Sistemas de aproveitamento de águas pluviais Aproveitamento de águas residuais XV

18 Qualidade das águas residuais Sistemas de aproveitamento de águas residuais Diminuição dos gastos na reutilização de águas Casos de estudo Introdução Edifício de uso misto Seixal Rede de abastecimento de água para consumo Traçado Dimensionamento Rede de abastecimento de água para combate a incêndio Traçado Dimensionamento Edifício de armazém Seixal Rede de abastecimento de água para consumo Traçado Rede de abastecimento de água para combate a incêndio Traçado Escola Secundária Josefa de Óbidos Lisboa Rede de abastecimento de água para consumo Traçado Rede de abastecimento de água para combate a incêndio Traçado Conclusões e trabalhos futuros Conclusões Trabalhos futuros Bibliografia Anexos XVI

19 Índice de Figuras Figura Dimensionamento da rede de abastecimento de água fria para consumo Figura Determinação do diâmetro da tubagem Figura Relação entre o caudal acumulado e o caudal de dimensionamento (caudais elevados) [3;17] Figura Relação entre o caudal acumulado e o caudal de dimensionamento (caudais médios) [3;17] Figura Relação entre o caudal acumulado e o caudal de dimensionamento (caudais reduzidos) [3;17] Figura Diâmetros interiores mínimos em função do coeficiente total [17] Figura Coeficiente de simultaneidade [17] Figura Ligação entre o sistema público e os dispositivos de utilização Figura Alimentação directa com elemento sobrepressor (adaptado de [17]) Figura Alimentação indirecta com reservatório na base e com elemento elevatório (adaptado de [17]) Figura Meios de combate a incêndio Figura Coluna seca (adaptado de [17]) Figura Dimensionamento de uma coluna seca Figura Coluna húmida (adaptado de [17]) Figura 4.5 RIA (adaptado de [17]) Figura Sprinkler e tubagem de abastecimento Figura Sistema de extinção automático (adaptado de [13]) Figura Afastamento de sprinklers (adaptado de [19]) Figura Alimentação dos sprinklers (adaptado de [11]) Figura Lança de pulverização [I3] Figura Sistema de cortinas de água para protecção de depósitos [I60] Figura Varas de tubagem de PEAD [I37] Figura Soldadura topo-a-topo de um tubo de PEAD [I48] Figura Tubagem PEX Figura Bainha para a tubagem em PEX Figura Caixa de derivação Figura Tubo de PVC alargado na extremidade [I48] Figura Joelho em PVC [I37] Figura Tubagens de PVC-C [I58] Figura 5.9 Tê em PVC-C [I37] Figura Tubagem em PP [I48] Figura 5.11 Curva de 90º em PP [I48] Figura Tubagens de cobre [I40] Figura Aparelho utilizado nas dobragens das tubagens [I47] Figura Soldadura de uma tubagem de cobre [I53] XVII

20 Figura Tubagens de aço [I32] Figura Acessórios utilizados nas tubagens de aço [I49] Figura Tubagens em aço inox [I39] Figura Abraçadeira [I38] Figura Tê em aço inox [I42] Figura Corrosão numa peça de aço inox [28] Figura Tubagens de aço galvanizado [I35] Figura 5.22 Acessórios em aço galvanizado [I46] Figura Acessórios e tubagens em multicamada [I38] Figura Tubagem em multicamada [I38] Figura Instalação da bateria de contadores [M3] Figura Instalação individual de contadores [M3] Figura Instalação de contadores Figura Esquema de fluxómetro (adaptado de [17]) Figura Sprinkler de termofusível [I2] Figura Sprinkler de ampola [I51] Figura Boca-de-incêndio armada do tipo carretel [I43] Figura Boca-de-incêndio armada do tipo teatro [I43] Figura Boca-de-incêndio não-armada instalada à vista Figura Boca-de-incêndio exterior Figura 5.35 Marcos de incêndio (a, b, c) Figura Boca de alimentação Figura Dispositivo de interrupção automática da descarga do autoclismo [M1] Figura Autoclismo de dupla descarga Figura Sanita de incineração [M1] Figura Amplificador de velocidade de descarga [17] Figura Placa de infravermelhos para urinol [I41] Figura Misturadora de lava-loiça com controlador de caudal Figura Torneira de fecho automático de infravermelhos [I41] Figura Dispositivo arejador (a) e pulverizador (b) [I45] Figura Aparelho de controlo de caudal para mangueiras Figura Dimensionamento do sistema de bombagem Figura Cota de aspiração e cota de compressão (adaptado de [16]) Figura Factor de capacidade de aspiração, NPSH [16] Figura Reservatório hidropneumático sem membrana (adaptado de 10]) Figura Confinamento de tubagens [I52] Figura Amarração de uma bobina de PEAD [I33] Figura Armazenamento de tubagem com a utilização de cunhas [I59] Figura Corrosão numa tubagem metálica [I54] Figura Sistema de aproveitamento das águas pluviais (adaptada de [8]) XVIII

21 Figura Sistema de aproveitamento das águas residuais (adaptada de [8]) Figura Localização do edifício de uso misto (adaptado de [I63]) Figura Localização da caixa de derivação do T3 do piso Figura Carretel e torneira de serviço instalados no piso subterrâneo Figura Localização do armazém (adaptado de [I63]) Figura Edifício misto e armazém Figura Canalização horizontal que posteriormente irá abastecer o carretel Figura Planta da Escola Secundária Josefa de Óbidos (Adaptado de [I63]) Figura 8.8 Pormenor da tubagem de água fria da cozinha [M9] Figura Pormenor dos autoclismos de uma instalação sanitária [M9] Figura Boca-de-incêndio do tipo carretel instalada na Escola Secundária Josefa de Óbidos XIX

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23 Índice de Tabelas Quadro Vantagens, desvantagens e limites impostos pela EN 806 e pelo RGSPPDADAR [N12;N18] Quadro Caudais instantâneos dos dispositivos da rede predial de abastecimento de água fria [N12; adaptado de N18] Quadro Simultaneidade de fluxómetros [N12] Quadro Coeficiente de simultaneidade dos dispositivos da rede predial de abastecimento de água fria [3] Quadro Simultaneidade de fluxómetros [3] Quadro Peso dos dispositivos da rede predial de abastecimento de água fria [3] Quadro Factor caracterizador da rugosidade do material [17] Quadro Coeficiente característico do aglomerado populacional [N12] Quadro Parâmetros definidos no dimensionamento de sprinklers [N17] Quadro Espaçamento entre sprinklers em função da utilização-tipo [19] Quadro Espaçamento entre sprinklers em função da classe de risco [M5] Quadro Dimensionamento dos ramais simples em instalações de risco ligeiro [M5] Quadro Dimensionamento dos ramais simples em instalações de risco ordinário [M5] Quadro Perdas de carga dos ramais principais em instalações de risco ordinário [M5] Quadro Coeficiente de descarga dos sprinklers [19] Quadro Coeficiente de descarga dos sprinklers em função do seu diâmetro [11] Quadro Materiais utilizados nas tubagens de sistemas de abastecimento de água e de combate a incêndio [6; 7; 9; 17; 20; 21; 22; 23; 25; 26; 27; 28] Quadro Tipos de torneira [N12; I41; I44] Quadro Função e localização das válvulas utilizadas nos sistemas de abastecimento de água [N12; I36; I44] Quadro Temperatura de accionamento dos sprinklers [13] Quadro Altura equivalente da tensão do vapor do líquido [17] Quadro Número de arranques por hora do grupo electrobomba [10] Quadro Valores mínimos de pressão utilizados no ensaio de estanquidade (adaptado de [N12; 17]) Quadro Patologias, causas e efeitos dos sistemas de abastecimento de água e de combate a incêndio (Adaptado de [15]) Quadro Defeitos nos elementos constituintes da rede e respectivas soluções (adaptado de [15]) Quadro Consumos médios domésticos diários em edifícios em Portugal [l/hab] [17] Quadro Perdas por fugas em torneiras e autoclismos [M4] Quadro Valores iniciais e propostos do coeficiente de simultaneidade para o troço F1 do edifício misto [M8] Quadro Valores iniciais e propostos dos diâmetros nominais para os troços F6.1 e F7.1 do edifício misto [M8] XXI

24 Quadro Dimensionamento da rede de abastecimento de água para combate a incêndio [M8] XXII

25 1. Introdução 1.1. Enquadramento geral A água foi, desde sempre, um factor essencial no estabelecimento de vida em geral e do Homem em particular. A importância deste líquido fez com que ao longo de milénios fosse verificada uma evolução nas técnicas de transporte para consumo humano. Apesar desta evolução, verificada ao longo dos anos de existência da raça humana, foi numa história mais recente, principalmente no séc. XX, que se verificaram os grandes progressos nos sistemas de fornecimento de água, devido à necessidade de responder ao aumento demográfico verificado em todo o globo e ao surgimento de novos materiais, como por exemplo, os polímeros. Também ao nível do projecto se notou uma grande evolução, devido à descoberta de novas leis hidráulicas, que permitem optimizar as condições de abastecimento. Outro aspecto que tem vindo a ser cada vez mais tido em conta na sociedade prende-se com o conceito de qualidade. Esta exigência impulsionou igualmente a indústria das canalizações, através da publicação de normas e também da necessidade de encontrar materiais com as melhores características, que permitem aumentar a gama de escolhas dos projectistas. Este último ponto veio agitar o mercado, levando a uma busca constante pelo material com melhores características (qualidade, preço, entre outras) para as necessidades do projectista, o que traz grandes vantagens para o utilizador. O conceito de segurança, que tantas vezes aparece ligado à ideia de qualidade, assume também uma grande importância na construção civil. Para além das exigências arquitectónicas e estruturais, é tida especial atenção à possibilidade de ocorrência de incêndios. A água assume um papel importantíssimo nesta temática, na medida em que é um dos melhores agentes extintores. Neste sentido, os sistemas de combate a incêndio são essenciais em qualquer projecto de construção civil. Para além dos aspectos referidos nos parágrafos anteriores tem-se vindo igualmente a observar uma melhoria nas técnicas de instalação das tubagens. Têm surgido novas técnicas de execução dos projectos, como também de reabilitação de redes de abastecimento já existentes. A diminuição e a capacidade de resolução das patologias associadas a este tipo de redes são também pontos evolutivos que se têm verificado neste tipo de sistemas. Paralelamente às melhorias de eficácia, de qualidade, de segurança, entre outras que permitem a construção de um sistema de abastecimento mais completo, está a noção de responsabilidade civil. Neste sentido é importante, na execução deste tipo de projectos, ter em atenção as políticas de sustentabilidade que permitem, entre outras coisas, uma melhoria financeira, mas principalmente uma protecção ambiental. É importante, para além de se elaborarem projectos sustentáveis, mentalizar a população para esta temática, optimizando o consumo de água, por forma a acautelar a escassez de água que poderá surgir no futuro. É com base nestes pressupostos que têm vindo a ser criadas políticas de sustentabilidade, 1

26 assentes no lançamento de novas regras técnicas e também de projectos que visam mentalizar os consumidores para esta problemática. De acordo com os parágrafos anteriores serão estudadas as diferentes soluções adoptadas para a execução de sistemas de abastecimento de água fria para consumo e para combate a incêndio, bem como os materiais utilizados e a sua aplicação em obra. Será igualmente abordada a temática da sustentabilidade Objectivos e metodologia A presente dissertação tem como principal objectivo investigar os factores fundamentais a ter em conta na concepção dos sistemas de distribuição de água fria para consumo humano e também para combate a incêndio. Pretende-se analisar e expor as soluções possíveis para a construção das redes de abastecimento de água fria, bem como abordar e discutir as opções fornecidas pelos vários regulamentos vigentes, nacionais e internacionais. Este estudo tem por base uma recolha da informação disponível, patente nas referências bibliográficas, bem como uma análise de exemplos concretos de projectos de edifícios com usos variados. A presente dissertação tem ainda o objectivo consciencializar o leitor para o tema da sustentabilidade. Para tal são expostas as soluções existentes, recolhidas através de bibliografia variada, e um estudo que permite compreender a importância desta questão Organização do documento O presente documento está organizado em 7 capítulos informativos. É ainda composto por um capítulo introdutório e um capítulo onde são abordadas todas as conclusões retiradas da execução da dissertação. No Capítulo 2 é feita uma abordagem à situação actual do consumo de água. Para tal são analisadas as necessidades de consumo da população e também dos sistemas de combate a incêndio. É igualmente feita uma abordagem relativamente à qualidade dos sistemas prediais de abastecimento de água fria e também à documentação que legisla este tipo de sistemas. Por forma a informar o leitor, são também abordadas as empresas responsáveis pelo abastecimento de água das principais cidades do território nacional. O Capítulo 3 está organizado em 5 partes distintas, que analisam as redes de abastecimento de água fria para consumo humano. São mencionadas as opções legislativas e não legislativas de traçado das redes e de dimensionamento. Na secção que aborda o dimensionamento serão referidos os métodos que constam tanto na legislação nacional (RGSPPDADAR [N12]), como na europeia (EN [N18]), permitindo assim fazer uma análise comparativa entre ambos. Neste capítulo é também abordado o dimensionamento de reservatórios, bem como o sistema público que serve de abastecimento da rede predial. 2

27 No Capítulo 4, para além de serem mencionadas as opções de traçado e de dimensionamento das redes de abastecimento de água para combate a incêndio, são também abordados os vários meios de combate a este tipo de sinistro. É feita uma análise tanto aos métodos automáticos (rede de sprinklers e cortinas de água), como aos manuais (coluna seca, coluna húmida e redes de incêndio armadas), permitindo assim perceber as diferenças existentes. À semelhança do que acontece no estudo das redes de abastecimento para consumo humano, é feita neste capítulo uma análise à ligação entre o sistema predial e o sistema público e também ao dimensionamento dos reservatórios utilizados na rede de incêndio. O Capítulo 5 aborda as temáticas dos materiais, dos dispositivos utilizados nas redes e também dos sistemas de bombagem. Relativamente aos materiais são analisadas tubagens metálicas (aço, aço inox, cobre e aço galvanizado), tubagens constituídas por polímeros (polietileno, polietileno reticulado, policloreto de vinilo simples e clorado e polipropileno) e tubagens com uma constituição mista (multicamada). É igualmente feita uma análise comparativa entre os diferentes tipos de tubagem, por forma a dar a conhecer ao leitor as várias opções existentes. Os referidos dispositivos são essenciais para completar as redes de abastecimento, quer sejam para consumo ou para combate a incêndio. São também tidos em conta os dispositivos sustentáveis. No que respeita aos sistemas de bombagem são abordados os vários tipos existentes, sendo referidas as situações em que devem ser instalados. O Capítulo 6 faz referência aos sistemas de abastecimento de água fria em obra. São abordados os temas da recepção do material e da execução e instalação dos componentes. É também analisada a reabilitação ou ampliação das redes já existentes, tema que tem vindo a merecer cada vez mais destaque no ramo da engenharia civil. Neste capítulo são também referidas as patologias mais comuns a este tipo de redes, bem como as soluções para as resolver. O Capítulo 7 baseia-se na sustentabilidade aplicada aos sistemas de abastecimento de água. Neste ponto da dissertação investiga-se o aproveitamento de águas pluviais e cinzentas, bem como algumas políticas para reduzir os gastos deste líquido. É igualmente feito um estudo que permite ao leitor perceber a diminuição de gastos que pode ser conseguida através da utilização deste tipo de políticas. No último capítulo de estudo, o Capítulo 8, são analisados três projectos diferentes de redes prediais de abastecimento de água fria. É feito um estudo de um edifício misto, de um armazém e também de um estabelecimento escolar, procurando analisar e discutir as opções tomadas em cada projecto. É igualmente feita uma análise comparativa entre as várias construções. O capítulo conclusivo inclui uma descrição das conclusões tiradas sobre a parte teórica da dissertação, como também dos casos de estudo efectuados. São igualmente assinalados os aspectos que ficaram por analisar, bem como alguns temas que poderão ser desenvolvidos no futuro. 3

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29 2. A utilização de água 2.1. Introdução A água é o recurso mais essencial à vida de qualquer ser vivo. Todos os dias recorremos a esta substância para a realização de um grande número de tarefas. Á água é utilizada, entre outras coisas, para consumo humano, para a saúde básica e produção de alimentos ou para as mais variadas actividades económicas. A importância deste líquido, bem como a hipótese, cada vez mais evidente, de se esgotar, leva a que seja necessário ter-se em conta alguns cuidados no seu consumo. Assim sendo, apesar deste continuar a ter valores proibitivos, principalmente nos países mais desenvolvidos, são cada vez mais tidas em conta considerações que permitem a diminuição da utilização deste líquido. A extinção da água é um tema cada vez mais debatido, sendo que existem actualmente bastantes estudos para a criação de soluções que diminuam o seu consumo, quer seja através do aproveitamento da mesma, ou pela redução directa da sua utilização. Relativamente à água que é consumida nos edifícios há uma preocupação cada vez mais emergente de melhorar os hábitos de consumo, bem como de fazer o aproveitamento da água utilizada, como será estudado no capítulo Necessidades de consumo Nos edifícios destinados a uma ocupação humana é essencial definir determinados limites de consumo para que se possa proceder ao dimensionamento das redes de abastecimento de água e de combate a incêndio. Nos sistemas que utilizam a água como meio de combate, os consumos variam consoante a localização do edifício. Relativamente ao consumo de água nos edifícios existem alguns limites estabelecidos, que estão de acordo com as necessidades dos seus ocupantes Redes de abastecimento de água para consumo humano As redes de abastecimento de água são dimensionadas tendo em conta os consumos mínimos a assegurar no edifício em análise. Estes consumos dependem, para além do uso do edifício, das necessidades de consumo dos utilizadores, intrinsecamente ligadas à dimensão do agregado populacional. É, portanto, essencial estudar a população a servir para que possam ser satisfeitas as necessidades de consumo da mesma. O RGSPPDADAR [N12] refere que em edifícios de uso habitacional devem ser cumpridos os seguintes consumos mínimos: Populações até 1000 habitantes 80 l/habitante/dia; Populações entre 1000 e habitantes 100 l/habitante/dia; Populações entre e habitantes 125 l/habitante/dia; Populações entre e habitantes 150 l/habitante/dia; Populações com mais de habitantes 175 l/habitante/dia. 5

30 Pedroso (2007) [17] faz referência aos consumos mínimos relativos a edifícios de usos não habitacionais. São referidos os seguintes valores: Escolas 10 l/aluno/dia; Escritórios 15 l/pessoa/dia; Hotéis 70 l/quarto/dia (quarto sem banheira) ou 230 l/quarto/dia (quarto com banheira); Hospitais 300 a 400 l/cama/dia; Restaurantes 20 a 45 l/pessoa/dia Redes de abastecimento de água para combate a incêndios As necessidades de consumo dos sistemas de combate a incêndio são definidas no RJSCIE [N5] consoante os sistemas de combate adoptados, como se poderá verificar ao longo do Capítulo 4. O RGSPPDADAR [N12] refere que os consumos verificados nos sistemas de abastecimento de água para combate a incêndio dependem do grau de risco associado à zona de instalação da construção. Assim sendo, a norma portuguesa define cinco graus de risco, aos quais estão associados caudais instantâneos: Grau 1 zona urbana de risco mínimo de incêndio, devido à fraca implantação de edifícios, predominantemente do tipo familiar Q inst = 15 l/s; Grau 2 zona urbana de baixo grau de risco, constituída predominantemente por construções isoladas com um máximo de quatro pisos acima do solo Q inst = 22.5 l/s; Grau 3 zona urbana de moderado grau de risco, predominantemente constituída por construções com um máximo de dez pisos acima do solo, destinadas à habitação, eventual mente com algum comércio e pequena indústria Q inst = 30 l/s; Grau 4 zona urbana de considerável grau de risco, constituída por construções de mais de dez pisos, destinadas a habitação e serviços públicos, nomeadamente centros comerciais Q inst = 45 l/s; Grau 5 zona urbana de elevado grau de risco, caracterizada pela existência de construções antigas ou de ocupação essencialmente comercial e de actividade industrial que armazene, utilize ou produza materiais explosivos ou altamente inflamáveis Q inst definido consoante o edifício a dimensionar. Apesar das considerações indicadas pelo RGSPPDADAR [N12] é mais usual o recurso ao RJSCIE [N5], devido a este estar mais de acordo com as exigências de cada sistema de incêndio. 6

31 2.3. Qualidade A análise da qualidade de um sistema de abastecimento de água passa não só pelas propriedades do líquido, como também das tubagens que o transportam. Assim sendo, a exigência relacionada com estes aspecto, que cada vez mais vem aumentando, deverá passar principalmente pela análise das tubagens, já que a qualidade da água é controlada a montante do sistema de canalização. O aumento da exigência da qualidade obriga a que o mercado esteja em constante evolução, o que permite um grande desenvolvimento dos sistemas de tubagem. Tem-se, portanto, observado uma grande evolução nas soluções utilizadas para canalização, principalmente através do surgimento dos plásticos que apresentam características importantes na manutenção da qualidade de um sistema de abastecimento. Este tipo de tubagens permite reduzir problemas relacionados com a durabilidade e também com o conforto proporcionado (por exemplo o ruído). Para além da qualidade dos materiais, a qualidade da instalação, bem como a da manutenção, são pontos que acarretam uma análise mais aprofundada. Afonso (2007) [4] refere que 90% das anomalias detectadas na construção derivam de erros relacionados tanto com os sistemas de abastecimento de água, como também dos sistemas de drenagem. O mesmo autor refere ainda que apesar de os erros associados, estes sistemas constituem, aproximadamente, 5% do custo de construção. A baixa contribuição para o orçamento final faz com que haja alguma margem de manobra para se investir nestes sistemas, possibilitando assim reduzir os problemas que lhe estão associados. Para além do já referido acréscimo de qualidade dos materiais utilizados, mais medidas vêm sendo tomadas para melhorar as características dos sistemas de abastecimento. Tem-se verificado uma maior preocupação das empresas com estas situações, que advém principalmente das exigências de certificação que são feitas presentemente. Como exemplo deste acréscimo de preocupação relacionado com a qualidade, deve referir-se a criação da ANQIP [I1]. Esta entidade tem permitido, através dos seus trabalhos, um aumento do nível de qualidade em variadas construções. Para além dos pareceres sobre projectos, das auditorias de qualidade e eficiência e das certificações ao nível da conformidade e da qualidade, a ANQIP preocupa-se em difundir a temática da qualidade. É neste sentido que esta empresa divulga alguns estudos técnicos e científicos e elabora publicações e especificações técnicas, bastante importantes na execução de projectos de instalações prediais. É igualmente prática comum a realização de acções de formação e de divulgação relacionadas com o seu trabalho [I1] Legislação A execução dos sistemas de abastecimento de água para consumo humano é feita com base no Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais (designado por RGSPPDADAR ao longo desta obra) [N12] e na Norma Europeia, a EN [N18], enquanto que os sistemas de abastecimento de água para 7

32 combate a incêndios são baseados no Decreto-Lei nº 220/2008 de 12 de Novembro de Ambos os documentos são baseados em legislação europeia, que é adaptada para o território nacional. Relativamente à legislação relacionada com o abastecimento de água para consumo humano, o regulamento nacional refere no Artigo 2º que As autarquias locais devem adaptar os seus regulamentos em conformidade com o regime constante do presente diploma ( ). Este ponto do regulamento proporciona uma adaptação da legislação, o que faz com que cada município tenha as suas normas específicas. É neste sentido que para a realização dos sistemas prediais de distribuição da água se tem em consideração, conjuntamente com o regulamento geral, o regulamento municipal. Deve ainda referir-se que a construção de sistemas de abastecimento de água para combate a incêndio deve igualmente ser feita através de uma consideração conjunta entre o regulamento nacional e o municipal. O ajustamento verificado nos regulamentos municipais é perceptível quando são analisadas leis de concelhos diferentes. Esta análise permite verificar as diferentes características de cada município e as suas consequentes leis. No presente documento foram estudados os regulamentos de quatro concelhos de diferentes zonas do território nacional, nomeadamente das autarquias de Almada, Elvas, Caminha e Funchal [N13; N14; N15; N16]. Na análise comparativa entre o regulamento nacional e os regulamentos utilizados nos diferentes municípios é possível verificar que a maior diferença está relacionada com assuntos fiscais, nomeadamente as tarifas e pagamentos de serviços, bem como as penalidades e reclamações. Os regulamentos municipais identificam igualmente a entidade gestora do fornecimento de água, estipulando as suas responsabilidades. Os deveres e direitos dos utilizadores são igualmente estabelecidos nestes documentos. Relativamente a assuntos relacionados com a constituição dos sistemas, os regulamentos municipais, para além de fazerem algumas alusões às excepções que se deverão verificar no referido concelho, referem-se igualmente ao fornecimento de água, indicando as condições do abastecimento Abastecimento em Portugal A gestão do abastecimento de água em Portugal é feita a nível municipal. Uma análise do abastecimento que é feito nacionalmente permite verificar que o fornecimento de água é regulado por três tipos de entidades: câmaras municipais, empresas municipais e empresas privadas. Na presente obra foi analisado o abastecimento de água das capitais de distrito e também das cidades mais importantes das áreas da Grande Lisboa e do Grande Porto, como se poderá verificar no quadro do Anexo A1. 8

33 3. Sistemas de abastecimento de água para consumo 3.1. Introdução Os sistemas prediais de distribuição de água fria são criados com o objectivo de garantir o abastecimento de água em perfeitas condições de segurança, assegurando tanto a saúde pública dos consumidores, como também o seu conforto. Na maioria dos casos actuais os edifícios são alimentados através de uma rede pública que transporta água potável. Existem, no entanto, situações em que o abastecimento predial se faz com recurso a poços. Nestes casos é necessário proceder de forma a garantir a potabilidade da água. Na execução deste tipo de projecto são tidos em conta factores essenciais, como a economia, as condições de aplicação e de utilização, as necessidades de traçado e também a constituição química de cada material, tendo sempre em conta a legislação que rege este tipo de sistemas. É com base na optimização dos referidos factores que são construídas as redes de abastecimento de águas. A execução das redes passa, essencialmente, por duas fases distintas. Inicialmente desenvolve-se o respectivo traçado, tendo em conta as leis que vigoram no espaço de implementação do projecto. Esta primeira etapa passa por encontrar uma optimização entre as escolhas dos projectos das restantes especialidades (esgotos, gás, entre outros) e as opções essenciais à execução de uma rede de abastecimento de água. É, por isso, de grande importância a existência de comunicação entre todos os projectistas da obra. A segunda fase da execução do sistema de distribuição de água abrange a elaboração de cálculos que, baseados na legislação e em determinadas normas, determinam as dimensões das canalizações constituintes da rede. Este dimensionamento é ainda restringido pelos caudais necessários para abastecer cada aparelho e ajustado tendo em conta as pressões que surgem em cada troço. Consoante o dimensionamento da tubagem pode ser necessário utilizar, quando as condições de pressão e caudal não permitem o correcto abastecimento de todos os dispositivos, elementos sobrepressores, que garantem os níveis de pressão exigidos. O recurso a reservatórios pode também ser equacionado, com o objectivo de melhorar as condições da rede de abastecimento de água Traçado da rede O traçado das redes de abastecimento de água fria para consumo é baseado nas imposições feitas pelo RGSPPDADAR [N12]. Para além de cumprir estas directrizes, o projectista procura utilizar outras regras, por forma a optimizar o rácio eficácia/custo. 9

34 É ainda de referir que os projectos devem utilizar uma simbologia universal, por forma a que a sua leitura seja feita de forma clara, reduzindo as hipóteses de erro. De forma a facilitar futuras intervenções, deve ainda ser garantido um cadastro de todo o projecto Legislação e normas Como foi referido no ponto anterior, a execução do traçado da rede de abastecimento de águas exige a consideração de determinadas condições, tanto de ordem regulamentar como económica ou até de concordância com os projectos das restantes especialidades. O cumprimento da legislação e das normas exigidas é essencial para a realização de um projecto, tornando mais credível a sua aplicação em obra. É com base nesses pressupostos que foram criados documentos que definem a legislação a aplicar. O RGSPPDADAR [N12], que utilizado como literatura principal, enumera normas que visam o traçado das redes, tendo em conta tanto a fase de projecto como também o período de manutenção, posterior à entrega da obra. Segundo o RGSPPDADAR [N12], existem alguns artigos que definem algumas regras gerais para se proceder ao traçado de uma rede predial de abastecimento de água: Artigo 82º; Artigo 83º; Artigo 84º; Artigo 85º; Artigo 87º; Artigo 89º; Artigo 95º; Artigo 96º. A consulta destes artigos pode ser feita no Anexo A23. O RGSPPDADAR [N12] faz igualmente referência ao cadastro dos sistemas. Segundo a legislação vigente é a entidade gestora (Secção 2.5) que deve manter em arquivo os cadastros dos sistemas prediais (Artigo 83º) e actualizá-los quando as obras ficam concluídas. Os artigos mencionados legislam o traçado de redes a nível nacional. No entanto, como foi referido no Capítulo 2, existem algumas diferenças entre as autarquias nacionais Opções de traçado Os artigos citados no ponto anterior revelam exigências regulamentares dos sistemas de distribuição. No entanto existem escolhas que se podem adoptar que, apesar de não estarem estabelecidas em normas, trazem facilidades à implementação das redes [17]: Em termos de representação adopta-se o traço contínuo para a representação das tubagens de água fria, de forma a fazer-se a distinção entre outro tipo de canalizações, nomeadamente a água quente (traço-ponto); 10