SISTEMAS PREDIAIS I. Sistemas Prediais de Suprimento de Água Fria - Dimensionamento. PCC Sistemas Prediais I 1

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1 PCC-2465 SISTEMAS PREDIAIS I Sistemas Prediais de Suprimento de Água Fria - Dimensionamento PCC Sistemas Prediais I 1

2 Sistema Predial de Água Fria RS Barrilete Coluna de distribuição Ramal Sub-ramal Cavalete / hidrômetro Ramal predial RI Tubulação de recalque Estação elevatória Alimentador predial PCC Sistemas Prediais I 2

3 Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predial de Água Fria Estimativa do Consumo Diário de Água C D = C * P C D é o consumo diário total (l/dia); C é o consumo diário per capita (l/dia); P é a população do edifício (pessoas). Edifício escritório loja hotel hospital apart./resid População (P) 1 pessoa/9m 2 1 pessoa/3m 2 1 pessoa/15m 2 1 pessoa/15m 2 p=2 N DS + N DF ou 5 pessoas/unidade Edifício alojamento provisório apartamento asilo, orfanato cinema e teatro ed. público, com.l ou c/escrit. escola - externato escola - internato escola - semi-internato garagem hospital hotel (s/ coz. e s/ lav.) jardim lavanderia mercado quartel residência popular ou rural residência restaurante e similares Consumo (l/dia) 80 per capita 0 per capita 150 per capita 2 por lugar 50 per capita 50 per capita 150 per capita 100 per capita 50 por automóvel 250 por leito 1 por hóspede 1,5 por m 2 de área 30 por kg de roupa seca 5 por m 2 de área 150 per capita 1 per capita 150 per capita 25 por refeição PCC Sistemas Prediais I 3

4 Dimensionamento do Sistema de Abastecimento de Água Ramal Predial e Medição Tabela - Dimensionamento do ramal predial e medição. fonte: SABESP Consumo provável (m 3 /dia) até Ramal Predial Diâmetro externo (mm) Material PEAD PEAD PEAD PEAD FoFo FoFo FoFo FoFo FoFo FoFo Consumo provável (m 3 /dia) até Hidrômetro Vazão caracterist. (m3/dia) até Cavalete Diâmetro (mm) Material FoGo (PVC) FoGo FoGo FoGo FoGo FoFo FoFo FoFo Abrigo Dimensões Internas (m) 0,85x0,65x0,30 0,85x0,65x0,30 2,00x0,90x0,40 2,00x0,90x0,40 2,30x1,10x0,50 3,00x1,25x0,80 3,x1,50x0,80 3,x1,50x0,80 PCC Sistemas Prediais I 4

5 Dimensionamento do Sistema de Abastecimento de Água Alimentador Predial A vazão a ser considerada para o dimensionamento do alimentador predial é obtida a partir do consumo diário: C Q D AP ( s ) Q AP é a vazão mínima a ser considerada no alimentador predial (l/s) C D é o consumo diário (l/dia). O diâmetro do alimentador predial é dado, por sua vez, por: D AP é o diâmetro do alimentador predial, m; V AP é a velocidade no alimentador predial (0,6 < V AP 1,0m/s). A tabela apresenta os diâmetros de alimentador predial em função da velocidade e do consumo diário. Diâmetro Nominal (mm) D AP 4. Q π. V AP AP Velocidade (m/s) 0,6 1,0 16,3 27, ,4 42, ,7 69, ,1 108, Consumo Diário (m 3 ) 101,8 146,6 169,6 244, ,0 381, ,1 490, ,6 821, ,1 1526,8 PCC Sistemas Prediais I 5

6 Dimensionamento do Sistema de Reservação V = 0,6C RI D + N D C D + ( V CIS + V AC ) V RS = 0,4C D + V CIH + ( V AC ) V RI é o volume do reservatório inferior; V RS é o volume do reservatório superior; N D é o número de dias onde ocorre falta de água; V CIS é o volume para combate a incêndio com sprinklers; V CIH é o volume para combate a incêndio com hidrantes; V AC é o volume necessário para o sistema de ar condicionado. PCC Sistemas Prediais I 6

7 Dimensionamento do Sistema de Recalque O diâmetro da tubulação de recalque pode ser determinado a partir da Fórmula de Forchheimer: D rec é o diâmetro da tubulação de recalque (m); Q rec é a vazão de recalque (m 3 /s); A vazão de recalque é dada por: D 4 = 1,3 Q X rec rec C D Q = rec N sendo: N F o número de horas de funcionamento da bomba no período de 24 horas; X a relação entre o número de horas de funcionamento da bomba e o número de horas do dia, ou seja: F X = N F 24 PCC Sistemas Prediais I 7

8 Dimensionamento do Sistema de Recalque Assim, podemos determinar D rec em função do consumo diário (C D ) e de N F, cujos valores são apresentados na tabela. Diâmetro de nominal (mm) Nº de horas de funcionamento da bomba 2, ,6 7,2 8,3 9,3 10, ,3 11,3 13,0 14,5 15, ,9 18,5 21,3 23,8 26, ,4 28,9 33,3 37,3 40,9 50 consumo diário (m 3 /dia) 41,2 45,1 52,1 58,3 63, ,4 65,0 75,1 84,0 92,0 Adota-se para a tubulação de sucção um diâmetro igual ou imediatamente superior ao da tubulação de recalque. D D SUC REC PCC Sistemas Prediais I 8

9 Dimensionamento do Conjunto Motor-Bomba A escolha do conjunto motor-bomba passa pela determinação da vazão de recalque, Q rec, e da altura manométrica total da instalação. LREC H REC LSUC H SUC PCC Sistemas Prediais I 9

10 Dimensionamento do Conjunto Motor-Bomba Determinação da altura manométrica total da instalação A altura manométrica total é dada por: REC H = H + MAN MAN H SUC MAN REC H MAN é a altura manométrica do recalque (mca); HSUC MAN é a altura manométrica da sucção (mca). Para a determinação da altura manométrica do recalque tem-se: H REC MAN = H REC + H H REC é a diferença de cotas entre o nível médio da bomba e o ponto mais alto a ser atingido; H REC é a perda de carga no recalque. PCC Sistemas Prediais I 10 REC

11 Dimensionamento do Conjunto Motor-Bomba Para a altura manométrica de sucção, caso o nível do reservatório inferior esteja acima do nível médio da bomba, diz-se que a bomba está afogada, e a expressão a ser utilizada é a seguinte: H SUC MAN = H SUC H SUC H SUC é a diferença de cotas entre o nível médio da bomba e a tomada de sucção; H SUC é a perda de carga na sucção. Por outro lado, se a bomba não estiver afogada, a altura manométrica de sucção é dada por: H SUC MAN = H SUC + H SUC PCC Sistemas Prediais I 11

12 Dimensionamento do Conjunto Motor-Bomba H Q Q H PCC Sistemas Prediais I 12

13 Vazão AF Supor o funcionamento simultâneo de todos os pontos que compõem o sistema (vazão máxima de projeto), o que se constitui, na maioria dos casos, numa abordagem inadequada, uma vez que a probabilidade de que isto ocorra é bastante reduzida, conduzindo a sistemas anti-econômicos. Incorporar à vazão máxima de projeto, fatores que representem a probabilidade de ocorrência de uso simultâneo de diferentes pontos do sistema (vazão máxima provável). AF PCC Sistemas Prediais I 13

14 Vazão (cont.) métodos empíricos; métodos probabilísticos Q PT = q n p r i i q r é a vazão de referência (l/s); n i é o número de aparelhos sanitários do tipo ï, sendo: 2 q i p = i q r q i é a vazão unitária do aparelho do tipo i Pela NBR 5626/98, a vazão de referência, qr é igual a 0,3 l/s. Q = 0, 3 PT n p i i e p i Q 0,3 = i 2 PCC Sistemas Prediais I 14

15 Vazão (cont.) Vazões unitárias dos pontos de utilização (NBR 5626/98) Aparelho Sanitário Peça de utilização Vazão l/s Bacia sanitária Banheira Bebedouro Bidê Chuveiro ou ducha Chuveiro elétrico Lavadora de pratos ou de roupas Lavatório Mictório com sifão integrado Cerâmico sem sifão integrado Mictório tipo calha Pia Tanque Torn. jardim ou de lav. em geral Caixa de descarga Válvula de descarga Misturador (água fria) Registro de pressão Misturador (água fria) Misturador (água fria) Registro de pressão Registro de Pressão Torneira ou misturador (água fria) Válvula de descarga Cx, válv. de desc.ou reg.de pressão Caixa de descarga ou reg.de pressão Torneira ou misturador (água fria) Torneira elétrica Torneira Torneira 0,15 1,70 0,30 0,10 0,10 0, 0,10 0,30 0,15 0,50 0,15 0,15 p/ m de calha 0,25 0,10 0,25 0, PCC Sistemas Prediais I 15

16 Vazão (cont.) Pesos atribuídos aos pontos de utilização (NBR 5626/98) Aparelho Sanitário Peça de utilização Peso relativo Bacia sanitária Banheira Bebedouro Bidê Chuveiro ou ducha Chuveiro elétrico Lavadora de pratos ou de roupas Lavatório Mictório com sifão integrado Cerâmico sem sifão integrado Mictório tipo calha Pia Tanque Torn. jardim ou de lav. em geral Caixa de descarga Válvula de descarga Misturador (água fria) Registro de pressão Misturador (água fria) Misturador (água fria) Registro de pressão Registro de Pressão Torneira ou misturador (água fria) Válvula de descarga Cx, válv. de desc.ou reg.de pressão Caixa de descarga ou reg.de pressão Torneira ou misturador (água fria) Torneira elétrica Torneira Torneira 0,3 32 1,0 0,1 0,1 0,4 0,1 1,0 0,3 2,8 0,3 0,3 0,7 0,1 0,7 0,4 PCC Sistemas Prediais I 16

17 Vazão (cont.) Para o caso dos ramais, a determinação da vazão de projeto pode se feita, assim como nas colunas e barriletes, através de duas formas: a soma das vazões de todos os aparelhos ligados ao ramal (vazão máxima possível); incorporação de fatores de simultaneidade à vazão máxima possível, obtendo-se a vazão máxima provável, ou então, simplesmente soma das vazões dos aparelhos ligados ao ramal e que se julga estarem em funcionamento simultâneo. PCC Sistemas Prediais I 17

18 Velocidade A velocidade do escoamento é limitada em função do ruído, da possibilidade de corrosão e também para controlar o golpe de aríete. A NBR 5626 recomenda que a velocidade da água, em qualquer trecho da tubulação, não atinja valores superiores a 3 m/s. é a velocidade máxima na tubulação. V MAX V MAX =3,0m / s PCC Sistemas Prediais I 18

19 Pressão A NBR 5626 (1998) recomenda os seguintes valores máximos e mínimos para a pressão em qualquer ponto da rede: PRESSÃO ESTÁTICA MÁXIMA: 400 kpa (40 mca) PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA: 5 kpa (0,5 mca) Observa-se, também, que a pressão dinâmica nos pontos de utilização, em qualquer caso, não deve ser inferior a 10 kpa, exceto para o ponto da caixa de descarga, que poderá atingir até um mínimo de 5 kpa, e do ponto de vista de válvula de descarga para bacia sanitária onde a pressão não deve ser inferior a 15 kpa. Ainda, as sobrepressões devidas a transientes hidráulicos como, por exemplo, o provocado pelo fechamento da válvula de descarga, são admitidas, desde que não superem o valor de 0 kpa. PCC Sistemas Prediais I 19

20 Pré-dimensionamento Q = A * V P isto é: A = MIN MIN QP V MÁX MÁX ou D MIN = 4Q P πv MÁX Velocidades e vazões máximas (PVC soldável). (Cálculo realizado para diâmetro interno). Diâmetro nominal V MÁX (m/s) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 Σ P MÁX Q MÁX (l/s) 0,68 1,10 1,82 2,92 4,56 6,72 10,45 13,47 22,54 Q P é a vazão de projeto (m 3 /s); A MIN é a área mínima da seção transversal do tubo (m 2 ); V MÄX é limite superior admitido para a velocidade média; D MIN é o diâmetro interno mínimo (m). PCC Sistemas Prediais I

21 Pré-dimensionamento (cont.) Ponto de utilização para Aquecedor: Alta pressão Baixa pressão Banheira Bebedouro Bidê Caixa de descarga Chuveiro Filtro de pressão Lavatório Lavadora de pratos ou de roupas Pia de cozinha Tanque para lavar roupas Válvula de descarga Diâmetro Ref. (pol) 1/2 3/4 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 3/4 1/2 3/4 1 1/4* Diâmetro Ref. (mm) * Quando a pressão estática de alimentação foi inferior a 30 kpa (3 mca), recomenda-se instalar a válvula de descarga em sub-ramal, com diâmetro de referência 1 1/2 (50 mm). PCC Sistemas Prediais I 21

22 Perda de Carga Fórmulas de Fair Whipple-Hsiao As fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno diâmetro, variando entre 15mm e 50mm, são dadas por: para tubo de aço galvanizado, água a ºC 0,532 2,595 Q = 27,113 J D Q J = ou D Sendo Q em m 3 /s e J em m/m e D em metros. para tubo de cobre / PVC, água a ºC 0,571 2,714 Q = 55,934 J D Q ou J = 0,00085 D Sendo Q em m 3 /s e J em m/m e D em metros. para tubo de cobre, água quente 1.75 Q 0,571 2,714 Q = 63,281 J D ou J = 0, D Sendo Q em m 3 /s e J em m/m e D em metros PCC Sistemas Prediais I

23 Perda de Carga L VIRTUAL = L REAL + ΣL e Comprimentos equivalentes em metros de canalização de PVC rígido ou cobre Diâmetro nominal Dn mm Ref. pol Joelho 90º Joelho 45º Curva 90º Curva 45º Tê 90º pass. direta Tê 90º saída de lado Tê 90º saída bilateral Entrada Normal (1/2) (3/4) (1) (1 14) (1 1/2) (2) (2 1/2) (3) (4) (5) (6) 1,1 1,2 1,5 2,0 3,2 3,4 3,7 3,9 4,3 4,9 5,4 0,4 0,5 0,7 1,0 1,3 1,5 1,7 1,8 1,9 2,4 2,6 0,4 0,5 0,6 0,7 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,9 2,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 0,7 0,8 0,9 1,5 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 3,3 3,8 2,3 2,4 3,1 4,6 7,3 7,6 7,8 8,0 8,3 10,0 11,1 2,3 2,4 3,1 4,6 7,3 7,6 7,8 8,0 8,3 10,0 11,1 0,3 0,4 0,5 0,6 1,0 1,5 1,6 2,0 2,2 2,5 2,8 PCC Sistemas Prediais I 23

24 Perda de Carga L VIRTUAL = L REAL + ΣL e Dn mm Comprimentos equivalentes em metros de canalização de PVC rígido ou cobre Diâmetro nominal Ref. pol Entrada de borda Saída de Canaliz. Válvula de pé e crivo válvula de retenção tipo leve tipo pesado Reg. globo aberto Reg. gaveta aberto Reg. ângulo aberto (1/2) (3/4) (1) (1 14) (1 1/2) (2) (2 1/2) (3) (4) (5) (6) 0,9 1,0 1,2 1,8 2,3 2,8 3,3 3,7 4,0 5,0 5,6 0,8 0,9 1,3 1,4 3,2 3,3 3,5 3,7 3,9 4,9 5,5 8,1 9,5 13,3 15,5 18,3 23,7 25,0 26,8 28,6 37,4 43,4 2,5 2,7 3,8 4,9 6,8 7,1 8,2 9,3 10,4 12,5 13,9 3,6 4,1 5,8 7,4 9,1 10,8 12,5 14,2 16,0 19,2 21,4 11,1 11,4 15,0 22,0 35,8 37,0 38,0 40,0 42,3 50,9 56,7 0,1 0,2 0,3 0,4 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0 1,1 1,2 5,9 6,1 8,4 10,5 17,0 18,5 19,0,0 22,1 26,2 28,9 PCC Sistemas Prediais I 24

25 Verificação das pressões mínimas necessárias Na seqüência, passa-se à verificação das pressões mínimas necessárias ao longo do sistema predial de água fria, em especial àquelas referentes aos pontos de utilização. Evidentemente, a geometria da instalação determina a(s) configuraç (ões) crítica(s) a ser(em) verificada(s). A pressão dinâmica disponível a jusante em um trecho qualquer é obtida através da seguinte expressão: P JUSANTE = P MONTANTE ±Desnível Perda de carga P JUSANTE é a pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado; P MONTANTE é a pressão dinâmica disponível a montante do trecho considerado; Desnível é a diferença de cotas geométricas dos pontos que definem o trecho: Desnível positivo Desnível negativo PCC Sistemas Prediais I 25

26 Verificação das pressões mínimas necessárias 5 KPa (0,5 mca) - em qualquer ponto do sistema do sistema de distribuição; P DMi - pressão dinâmica mínima do aparelho i. A R (3) B (1) (2) (4) (5) P DA = H R-A - ( H (1) + H (2) ) 5 KPa (0,5 mca) H R-A - desnível entre o reservatório e o ponto A; H (1), H (2) - perdas de carga nos trechos (1) e (2); BS Lv Ch H (i) - depende de Q i, D i, Lt i. P DB = H R-B - ( H (1) H (5) ) 10 KPa (1 mca) No caso em que as desigualdades não se verificarem, tem-se: aumentar o diâmetro dos trechos mais solicitados; alterar o nível do reservatório; e reiniciar a verificação das pressões mínimas. PCC Sistemas Prediais I 26

27 Materiais e componentes do sistema predial de água fria Tubos de PVC rígido - linha soldável D REF (pol) 1/2 3/ / /2 3 4 DN DE DI (mm) (mm) (mm) ,0 21,6 27,8 35,2 44,0 53,4 66,6 75,6 97,8 e (mm) 1,5 1,8 2,1 2,4 3,0 3,5 4,2 4,7 6,1 D REF - diâmetro de referência DE - diâmetro externo DN - diâmetro nominal DI - diâmetro interno e - espessura da parede do tubo D REF (pol) 1/2 3/ / /2 3 4 Tubos de cobre - Classe E DN (mm) DE DI (mm) (mm) 15,0 14,0 22,0,8 28,0 26,8 35,0 33,6 42,0 40,4 54,0 52,2 66,7 64,3 79,4 77,0 104,8102,4 e (mm) 0,5 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,2 1,2 1,2 D REF - diâmetro de referência DE - diâmetro externo DN - diâmetro nominal DI - diâmetro interno e - espessura da parede do tubo Tubos de aço carbono- Classe média REF (pol) 1/2 3/ / / DN (mm) DE DI (mm) (mm) 21,0 15,7 26,5 21,2 33,3 26,6 42,0 35,3 47,9 41,2 59,7 52,2 75,3 67,8 88,0 79,5 113,1104,1 138,5128,5 e (mm) 2,65 2,65 3,35 3,35 3,35 3,75 3,75 4,25 4,5 5,00 D REF - diâmetro de referência DE - diâmetro externo DN - diâmetro nominal DI - diâmetro interno e - espessura da parede do tubo PCC Sistemas Prediais I 27