Instalações Hidráulicas/Sanitárias Água Fria (Parte 1)

Transcrição

1 Instalações Hidráulicas/Sanitárias Água Fria (Parte 1)

2 Água Fria Interdependência entre sistemas públicos de abastecimento de água, de esgotos e de águas pluviais com as instalações hidráulicas prediais: água de abastecimento águas pluviais edificação esgoto Sistema hidráulico existente externamente ao limite do terreno

3 Água Fria Várias áreas de utilização de água e geração de esgoto. DORM SALA SALA DORM BANHO A.S. A.S. BANHO COZ COZ DORM DORM HALL DORM DORM COZ COZ BANHO A.S. A.S. BANHO DORM SALA SALA DORM Planta geral de uma edificação e suas diversas áreas de utilização de água.

4 Objetivos do Sistema preserve a qualidade da água; promova economia de água e de energia; seja contínuo o fornecimento de água aos usuários, e em quantidade suficiente; minimize ao máximo os problemas decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema público; garanta manutenção fácil e econômica; Limite as pressões e as velocidades a valores adequados para evitar vazamentos ou ruídos indesejáveis.

5 Etapas de Projeto concepção do projeto; determinação das vazões; dimensionamento: memorial descritivo e justificativo, cálculos, normas de execução, especificação de materiais e equipamentos utilizados, plantas, esquemas hidráulicos, desenhos isométricos, relação de materiais.

6 Sistema de Distribuição/Direto cavalete rede pública Vantagens: água de melhor qualidade; maior pressão disponível; menor custo de instalação. Desvantagens: falta de água no caso de interrupção; grande variação de pressão ao longo do dia; limitação de vazão; maior consumo; etc.

7 Sistema de Distribuição/Direto

8 Sistema de Distribuição/Indireto cx.água cx.água Sem bombeamento Com bombeamento ede pública cavalete rede pública Vantagens: fornecimento de água contínuo; pequena variação de pressão nos aparelhos; golpe de aríete desprezível; permite a instalação de válvula de descarga; menor consumo de água. cavalete boia cx. água inferior Bomba Desvantagens: possibilidade de contaminação da água reservada; menores pressões; maior custo de instalação

9 Sistema de Distribuição/Indireto

10 Sistema de Distribuição/Hidropneumático

11 Aproveitamento de Águas de Chuvas e de Águas Cinzas em Edifícios

12 Partes Constituintes Reservatório Superior Extravasor ou ladrão Chave Bóia Dreno Barrilete Alimentador Predial Tubo de Recalque Conjunto Moto-Bomba Ramais de Distribuição Ramais de Distribuição Ramais de Distribuição Coluna de Distribuição Hidrômetro Tubo de Sucção Ramal Predial Cavalete Reservatório Inferior Rede Pública

13 Considerações Gerais Material e Pressão: NBR-5626: os tubos e conexões podem ser de aço galvanizado, cobre, ferro fundido (f o f o ), PVC, ou de outro material de tal modo que satisfaça às condições: sobrepressão: 20 m.c.a (200 kpa) (devido ao golpe de aríete); pressão estática máxima: 40 m.c.a (400 kpa) pressão mínima de serviço: 0,5 m.c.a (5 kpa) OBS: A Válvula de Descarga provoca a maior sobrepressão numa instalação de água fria, e a utilização da mesma deve ser criteriosamente avaliada. Quando empregada, recomenda-se a destinação de uma coluna exclusiva para atendê -la.

14 Considerações Gerais Velocidade: Velocidade máxima: a NBR 5626 indica V máx = 3,0 m/s; versão anterior indicava V máx (2,5m/s ou 14xD 1/2 ), a fim de não se produzirem ruídos excessivos; Velocidade mínima: a NBR nada indica, porém, para evitar-se deposição na tubulação V mín = 0,6 m/s.

15 Considerações Gerais Materiais e componentes do sistema predial - AF DIMENSÕES BÁSICAS DE TUBOS DE PVC - ÁGUA FRIA φ Nominal (Pol) SOLDÁVEL ROSCÁVEL φ Externo φ Interno φ Externo φ Interno (mm) (mm) (mm) (mm) 1/ / / / /

16 Considerações Gerais Materiais e componentes do sistema predial - AF

17 Água Fria Retrossifonagem: é o refluxo de águas servidas, poluídas ou contaminadas, para o sistema de distribuição em decorrência de pressões negativas. Pode ocorrer com mais frequência em vasos sanitários e bidês. Ao lado e na próxima figura solução indicada para evitar-se a retrossifonagem por meio de ventilação da coluna.

18 Recomendações Norma - Retrossifonagem

19 Recomendações Norma - Retrossifonagem Os aparelhos passíveis de provocar retrossifonagem podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que: a coluna seja dotada de tubulação de ventilação, executada com as seguintes características: Ter diâmetro igual ou superior ao da coluna de onde se deriva; Ser ligada à coluna a jusante do registro de passagem existente; Haver uma tubulação de ventilação para cada coluna que serve o aparelho passível de provocar retrossifonagem; Ter sua extremidade livre acima do nível máximo admissível do reservatório superior;

20 Recomendações Norma - Retrossifonagem Os aparelhos passíveis de provocar retrossifonagem podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que: o sub-ramal esteja protegido por dispositivo quebrador de vácuo, nas condições previstas para sua instalação; a alimentação do sub-ramal deve ser feita de um ponto da coluna no mínimo a 0,40 m acima da borda de transbordamento do aparelho servido.

21 Recomendações Macintyre (1990) - Retrossifonagem

22 Consumo Diário Valor médio do volume de água a ser utilizado na edificação em 24 horas. Com este valor dimensiona-se: ramal predial; hidrômetro; ramal de alimentação; conjunto moto-bomba para recalque e reservatórios. Critérios para calcular C D a partir da população P ocupante da edificação: 1 0 critério: 5 pessoas por unidade residencial, caso de residência térrea; ou 2 0 critério: 2 pessoas por dormitório + 1 pessoa por dormitório de empregada, em caso de prédios de apartamentos; 3 0 critério : código de obra da cidade.

23 Ramal Predial e Cavalete

24 Ramal Predial e Cavalete Figura Ramal de abastecimento de água (Fonte Macintyre).

25 Ramal Predial e Cavalete Componentes do ramal predial e cavalete: Colar de tomada permite executar e instalar a derivação para o ramal predial Registro de passeio ou de fecho / pena d água ; permite suspender / controlar a vazão a ser disponibilizada ao consumidor Suplemento trecho de tubo em que se instala disco ou pastilha com orifício que permite controlar a vazão a ser disponibilizada ao consumidor Hidrômetro dispositivo para a medição do consumo de água

26 Ramal Predial e Cavalete Figura Colar de tomada de PVC com registro de fecho (Fonte Macintyre).

27 Ramal Predial e Cavalete

28 Ramal Predial e Cavalete

29 Ramal Predial e Cavalete Dimensionamento depende: Do consumo diário (Cd) do imóvel (Estimativa de Consumo Predial); Da pressão disponível da rede de distribuição no local. Diâmetro mínimo do ramal predial: Faz-se a estimativa do diâmetro do ramal predial facilmente a partir do seguinte critério: velocidade média da água no alimentador predial deverá estar entre 0,60 m/s e 1,0 m/s, segundo a norma NBR 5626/82. Q(vazão) = Veloc x Área do tubo e A= D 2 /4 Volta

30 Tabelas para Estimativa do Consumo Predial Diário

31 Tabela - Número Mínimo de Aparelhos para as Diversas Serventias Volta

32 Ramal Predial e Cavalete Normalmente, os ramais prediais são dimensionados pelas companhias concessionárias de água e esgoto que operam no local. 3/4 (20 mm) para residências e pequenos edifícios (recomendação). O hidrômetro e o cavalete terão o mesmo diâmetro do alimentador predial.

33 Extravasor Normalmente, adota-se um diâmetro comercial acima daquele dos alimentadores dos reservatórios.

34 Tubulação de Limpeza Dimensionamento: Os dutos de limpeza devem ser calculados levando em consideração o tempo máximo de esvaziamento de 2 horas através das seguintes equações: A S h D S t 4 A = área superficial de cada compartimento do reservatório (m 2 ); h = altura da lâmina d água acima da saída (m); t = tempo máximo de esvaziamento do reservatório (h); S = área da seção transversal da tubulação de limpeza (m 2 ); D = diâmetro da tubulação de limpeza (m).

35 Capacidade de Reservação Mínimo: consumo diário (Cd). Recomendações: volume de armazenamento (VA) entre 1 Cd e 3 Cd; além disto, deve-se reservar água para combater incêndio; a reserva de incêndio deve ser armazenada em um ou nos dois reservatórios (superior ou inferior); todo o excesso do Cd seja armazenado no RI; se a capacidade de cada reservatório ultrapassar 5 m 3, este deve ser compartimentado em pelo menos duas câmaras;

36 Capacidade de Reservação Distribuição do Volume de Armazenamento A distribuição normal de volume de armazenamento recomendada é: Rs =2/5 VA 40% Ri =3/5 VA 60% Critérios usuais: Rs = Cd (1 + 0,20) Ri = 1,5 Cd (1 + 0,20). ou: Rs = 2/5 Cd + Rinc,s Ri = 3/5 Cd + Rinc,i + acréscimo de reservação.

37 Reservação Dimensionamento dos Reservatórios Superior e Inferior Restrições: arquitetônica; estrutural da edificação. O arquiteto ou engenheiro reservará área específica para locação do reservatório.

38 Reservatórios Para cada compartimento, devem ser previstas as seguintes tubulações: Reservatório Inferior Reservatório Superior alimentação extravasor ou ladrão limpeza ou dreno suspiro sucção para o conjunto motobomba de recalque para o Rs sucção para o conjunto motobomba de incêndio alimentação extravasor ou ladrão limpeza ou dreno suspiro saída para barrilete de distribuição da água de consumo saída para barrilete de incêndio

39 Reservatórios residenciais

40 Detalhe Reservatório Planta do reservatório inferior. Sucção Sucção 0,10 B 0,10 B 0,10 0,10 Estravasor Dreno Dreno Estravasor Valvula de pé e crivo Valvula de pé e crivo L Projeção da inspeção 0,60 0,60 0,60 Boia Boia Projeção da inspeção 0,10 Alimentador predial

41 Detalhe Reservatório Corte do reservatório inferior. Inspeção Alimentador >0,15 <0,05 Nível max. >0,05 Boia 0,10 Extravasor H Volume útil Nível min. Sucção Hvar 0,10 Reserva de incêndio/ limpeza Valv.pé e crivo R.G. Dreno Canaleta de limpeza

42 Detalhe Reservatório Planta do reservatório superior. 0,10 L 0,10 0,10 INSPEÇÃO 0,60 INCÊNDIO DRENO R,G, DISTRIBUIÇÃO b RECALQUE BOIA 0,60 EXTRAVASOR 0,10 BOIA 0,60 EXTRAVASOR R,G, INSPEÇÃO INCÊNDIO DISTRIBUIÇÃO DRENO b 0,10

43 Detalhe Reservatório Corte do reservatório superior. 0,10 0,10 0,10 0,10 R.G. INSPEÇÃO 0,10 0,10 RECALQUE <0,05 BOIA(Chav e Automática) Nív el Máximo de Operação >0,15 >0,05 EXTRAVASOR Hutil VOLUME ÚTIL BOIA(Chav e Automática) Nív el Mínimo de Operação Hvar LIMPEZA / INCÊNDIO 0,10 R.G. R.G. R.G. INCÊNDIO DISTRIBUIÇÃO DRENO

44 Consumo Diário Exemplo numérico: Avaliar o consumo diário e dimensionar o alimentador predial e os reservatórios do sistema de abastecimento de um edifício residencial de 12 pavimentos, com seis apartamentos por pavimento, tendo cada ap to. três quartos sociais e uma dependência de empregada, mais ap to. do zelador (consumo de 1000 L/dia).

45 Trabalho Prático 1ª. Parte Projeto da Instalação de Água Fria de uma Residência tomando por base as seguintes características: Área construída de 110 m 2, com suíte (c/ banheira), suíte para hóspedes, 2 quartos, banheiro social, cozinha e área de serviço completas com os aparelhos de uso comum e área externa com 200 m 2 ; Descrição introdutória das etapas do projeto de instalações hidráulicas a ser realizado; Lançamento em planta(s) da alimentação, reservatório(s), tubulações de extravasão e limpeza, barrilete, distribuição das colunas, ramais, subramais e aparelhos, bem como os desenhos isométricos dos ambientes abastecidos; Detalhes necessários, bem como esquema das alturas dos pontos de abastecimento; Memória de cálculo do dimensionamento com a avaliação das pressões disponíveis nos pontos de utilização e a listagem geral de materiais necessários.

46 Reservatório Inferior Sistema Elevatório/Detalhes Valvula de Retenção Registro de Gaveta Conjunto de Recalque Aberturas para Inspeção limentador Predial Boia Boia Valvula de Pé e Crivo

47 Sistema Elevatório Água Fria

48 Sistema Elevatório Água Fria Comando elétrico da bomba por meio de chaves-boia:

49 Sistema Elevatório Água Fria Dimensionamento da Bomba Traçar primeiro a representação isométrica da instalação de recalque com todas as dimensões; definir a vazão de recalque: NORMA: o valor mínimo horário deve ser de 15% do Cd, ou o período máximo de trabalho diário do conjunto motobomba escolhido deve ser igual a 6,66h.

50 Isométrico da Instalação de Recalque

51 Sistema Elevatório Água Fria Diâmetro Econômico da Tubulação de Recalque: D rec 1,3.X 0,25. Q (Forcheimmer) onde : D rec =diâmetro econômico da tubulação de recalque, (m); X = n. de horas trabalhadas/24; Q =vazão (m 3 /s). Diâmetro da Tubulação de Sucção: Para o diâmetro de sucção, adota-se diâmetro comercial acima do diâmetro de recalque.

52 Sistema Elevatório Água Fria Escolha do Conjunto Motobomba Além da vazão de recalque, Q, deve-se determinar a altura manométrica ou total de elevação da bomba, H, dada como: sendo: H = H G + DH T H G desnível geométrico a ser vencido (m); DH T = DH S + DH R perda de carga total na instalação = (perda de carga total na sucção e no recalque); DH S = DH CS + DH LS (perdas de carga contínua e localizada na sucção); DH R = DH CR + DH LR (perdas de carga contínua e localizada no recalque).

53 Sistema Elevatório Água Fria Fórmulas para Perda de Carga Contínua Fórmula universal ou de Darcy-Weisbach; Fórmulas empíricas: Hazen-Williams, Fair-Whipple- Hsiao, Flamant... Darcy-Weisbach (Universal): 8 f = 2 g Q J 5 D 2 f = f(re;e/d) Hazen-Williams: (p/ D>50 mm) 10,643Q = 1,85 C D 1,85 J 4,87 Fair-Whipple-Hsiao (cobre/ latão ou plástico e água fria): Q J = K s 4,75 D Ks = 0, ,75 Fair-Whipple-Hsiao (aço galv. e água fria): J = K Q s 4, 88 D 1, 88 Ks = 0, Flamant: 1, 75 Q J = 6,1045b 4, D 75 Sendo J = DH/L a perda de carga unitária no conduto (m/m).

54 Sistema Elevatório Água Fria Fórmulas para Perda de Carga Localizada Em função dos coeficientes de perda localizada das peças K Tabelado; ΔH L K 2 V 2g Em função dos comprimentos equivalentes das peças Le Tabelado. ΔH L 8f 2 π g Q D 2 5.Le ou ΔH L J.Le

55 Coeficiente de Perda de Carga Localizada Acessório K Acessório K Cotovelo 90 0 raio curto 0,9 Cotovelo 90 0 raio longo 0,6 Cotovelo de ,4 Curva 90 0, r/d=1 0,4 Curva de ,2 Tê, passagem direta 0,9 Tê, saída lateral 2,0 Válvula de gaveta 0,2 Válvula de ângulo 5 Válvula de globo 10 Válvula de pé de crivo 10 Válvula de retenção 3 Curva de retorno, a= ,2 Válvula de bóia 6

56 Comprimentos equivalentes - Perda de Carga Localizada

57 Comprimentos equivalentes - Perda de Carga Localizada

58 Comprimentos equivalentes - Perda de Carga Localizada de aço galvanizado

59 Escolha do Conjunto Motobomba Potência do Conjunto Motobomba: P ot γ Q H η Q(m³/s); H(m); P ot (kw) η Coef. De rendimento global da bomba P ot γ Q H 75η Q(m³/s); H(m); P ot (cv) η Coef. De rendimento global da bomba

60 Escolha do Conjunto Motobomba Verificação da possibilidade de cavitação da bomba: NPSH requerido NPSH disponível sendo: NPSH req energia requerida pela bomba para não cavitar; fornecida pelos fabricantes; NPSH disp energia disponível à entrada da bomba; depende das condições da instalação e é dada por:

61 Escolha do Conjunto Motobomba Verificação da possibilidade de cavitação da bomba (Cont.): em que: NPSH disponível H b (h s ΔH S h H b altura representativa da pressão atmosférica local (ao nível do mar H b = p atm /g 10,33 mca); h s altura estática de sucção (do eixo da bomba ao NA RI ); DH S perda de carga total na tubulação de sucção; h v altura representativa da pressão de vapor do líquido na temperatura do escoamento. Na condição limite, a altura estática de aspiração máxima será: ) h H (NPSH ΔH s, máx b req S h v v )

62 Escolha do Conjunto Motobomba Representação do NPSH disp H b altura representativa da pressão atmosférica local h s altura estática de sucção DH S perda de carga total na tubulação de sucção; h v altura representativa da pressão de vapor do líquido na temperatura do escoamento.

63 Escolha do Conjunto Motobomba Valor da pressão atmosférica local: H b pa 10,33 0,0011.h (m.c.a) γ h altitude do local (m). Valor da pressão de vapor da água: T( 0 C) p v /g 0,09 0,13 0,17 0,24 0,32 0,43 0,57 0,75 0,98 1,25

64 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo Macintyre, 1990: Para o consumo diário de um prédio de apartamentos igual a L, determinar: - A vazão de bombeamento considerando três períodos de 1 h e 30 min cada. R.: Q = L/h; Q = 0,00651m³/s Q = CONSUMO/TEMPO - Os diâmetros de recalque e sucção para a tubulação em Aco Galvanizado,empregando a fórmula de Forcheimmer. R.: Dr = 2½ => Dr,i = 60 mm; (?) Ds = 3 => Ds,i = 75 mm; (?) D rec 1,3.X 0,25. Q

65 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo - Macintyre: - A altura manométrica da bomba (Figura isométrico): Tubulação de sucção:. Comprimento real da tubulação L s = 5,50 m; Ls = 2,50+0,80+1,40+0,80= 5,5m. Altura estática de sucção h s = 2,40 m;. Comprimentos equivalentes L s,e = 33,50 m;. Comprimento virtual da sucção Ls,v = 39,00 m;. Perda de carga unitária js = 0,048 m/m; 1,88 P/ aço galvanizado Q J = 0, ,88 D. Perda de carga total DHs,t = 1,87 m; - Js= DHs,t x Ls,v

66 Escolha do Conjunto Motobomba Comprimentos equivalentes na tubulação de sucção (3 ): Peças Le (m) Válv. de pé com crivo 20,00 1 Joelho 90º raio médio 2,10 2 registros de gaveta (2 x 0,50 m) 1,00 2 tês saída lateral (2 x 5,20 m) 10,40 Comprimento equivalente na sucção 33,50 Comprimento real 5,50 Comprimento virtual na sucção 39,00 TABELA

67 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo - Macintyre: Tubulação de recalque:. Comprimento real da tubulação L r = 69,60 m;. Altura estática de recalque h r = 46,50 m;. Comprimentos equivalentes L r,e = 25,9 m;. Comprimento virtual do recalque L r,v = 95,50 m;. Perda de carga unitária j r = 0,14 m/m;. Perda de carga total DH r,t = 13,37 m;

68 Escolha do Conjunto Motobomba Comprimentos equivalentes na tubulação de recalque (2½ ): Peças Le (m) 1 registro de gaveta 0,40 1 válvula retenção vertical 8,10 6 joelhos 90º raio médio (6 x 1,70 m) 10,20 1 Joelho 45º 1,00 1 tê saída lateral 4,30 Saída da tubulação 1,90 Comprimento equivalente no recalque 25,90 Comprimento real 69,60 Comprimento virtual no recalque 95,50

69 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo - Macintyre: Altura manométrica da bomba: H = H G + DH s,t + DH r,t = = (2, ,50) + 1, ,37= 64,14 m;

70 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo - Macintyre:. Catálogos de fabricantes: Com H = 64,14 m e Q = 23 m 3 /h Gráfico de seleção Bomba Etanorm KSB n = 3500 rpm Das curvas características da bomba: D rotor = 203 mm; h 47,0 %; P 12 cv; P m = 15 cv; NPSH req = 2,85 m.

71 Escolha do Conjunto Motobomba Exemplo Macintyre (Cont.): Possibilidade de ocorrer cavitação: NPSH disp = H b (h s + DH s,t + h v ) = 5,824 m Hb altura representativa da pressão atmosférica local (ao nível do mar Hb = patm/g 10,33 mca); 10,33m hs altura estática de sucção; 2,4m DHs,t perda de carga total na tubulação de sucção; 1,87m hv altura representativa da pressão de vapor do líquido na temperatura do escoamento. 0,236m Como: NPSH disp (5,824m)> NPSH req (2,85m) Não há risco de cavitação.

72 Escolha do Conjunto Motobomba Gráfico de seleção/quadrículas Q = 23 m 3 /h H = 64 m Bomba Etanorm KSB 3500 rpm Mod D r = 32 mm D rotor = 200 mm 1 rotor

73 Escolha do Conjunto Motobomba Curvas características: H=H(Q); P=P(Q); h=h(q); NPSH=f(Q). Q = 23 m 3 /h H = 64 m D rotor = 203 mm h 47 % NPSH req = 2,85 m P 12 cv