Redes e Instalações 1 Abastecimento de água e drenagem de águas residuais Filipa Ferreira
Índice da apresentação 2 Introdução Regulamentação Distribuição de água Drenagem de águas residuais Aspectos gerais Interligação entre sistemas prediais e arquitectura Regras gerais de concepção Materiais e acessórios Implantação Dimensionamento hidráulico
Introdução 3 4000 AC a 2500 AC Cidades de Ur e Babilonia, na Mesopotâmia. Dispunham de sarjetas e colectores em tijolo e asfalto. Por baixo das habitações havia uns reservatórios para dejectos ( cesspools, em terminologia anglo-saxónica). As primeiras tubagens conhecidas tiveram origem nestas cidades. Tês e curvas a 90º da rede da Babilónia.
ddd 4 Rua de Pompeia com zona central para escoamento águas pluviais (anterior à erupção do Vesúvio em 24/Ago/79 AD). Ruínas de uma latrina pública do século I, em Ephessos, Turquia. Boca da verdade (Roma) antigo sumidouro da civilização romana.
ddd 5 Visita em barco aos esgotos de Paris, em 1896 Medição de caudal com molinete no colector pombalino da R. Augusta, Lisboa.
Introdução 6 As tubagens/infra-estruturas como elemento arquitectónico: Centre Pompidou (Paris)
Regulamentação 7 Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de. Distribuição de Água Decreto-Lei nº 207/94, de 6 de Agosto, e Decreto Regulamentar nº 23/95, de 23 Agosto. Curso de dimensionamento de redes de distribuição e drenagem de águas residuais LNEC, 28 e 29 de Abril de 1993, Processo 088/71/1060.
Distribuição de água 8
Distribuição de água 9 Aspectos gerais A rede geral de distribuição alimenta, por meio de ramais de ligação (tubagem que assegura o abastecimento predial de água, desde a rede pública até ao limite da propriedade a servir), os diversos edifícios ou instalações a servir.
Distribuição de água 10 Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura Localização de contadores Localização de aparelhos sanitários e equipamentos Necessidade de galerias verticais (para instalação de colunas), tectos falsos e calhas (para instalação de tubagens horizontais) fácil acesso para manutenção! Instalações complementares: depósitos de água instalações sobrepressoras espaço, segurança, salubridade, manutenção, atenuação de ruído e vibrações Localização bocas de incêncio (e portas corta-fogo, vias de fuga )
Distribuição de água 11 Regras gerais de concepção Existência rede pública: localização e pressão disponível Economia de 1º investimento e de exploração Conforto: acústico (purgar ar nos pontos altos; limitar velocidade máxima) temperatura assegurar necessidades de caudal e pressão; Traçado (Art. 95º): O mais curto possível (reduzir perdas de carga, custos, etc.) Troços rectos, horizontais (i>0,5% favorecer a circulação de ar) e verticais, unidos por acessórios Canalização de água quente dist.>0,05 m da de água fria, instalada paralelamente e sempre acima desta Troços em derivação criar zonas passíveis de serem isoladas
Distribuição de água 12 Evitar traçados: muito expostos a choques mecânicos em zonas de difícil detecção/reparação de avarias Instalação (Art. 96º): Tubagens não devem ficar: sob elementos de fundação embutidas em elementos estruturais embutidas em pavimentos (excepto se flexíveis e embainhadas) em sistemas de ventilação e chaminés Tubagens devem ficar: à vista, em galerias, caleiras, tectos falsos, embutidas no exterior: em vala, em paredes ou caleiras Prevenção contra corrosão (Art. 97º) Isolamento térmico (Art. 98º)
Distribuição de água 13 Materiais Ex.: Tubagens em aço inox D com e D int [mm] [mm] [mm] 12 0.6 10.8 15 0.6 13.8 18 0.7 16.6 22 0.7 20.6 28 0.8 26.4 35 1.0 33.0 42 1.1 39.8
Distribuição de água 14 e acessórios contadores (instalados em espaços adequados: logradouros, zona de entrada ) torneiras e fluxómetros válvulas criar zonas isoláveis para que a reparação de dispositivos/troços não inviabilize o abastecimento noutras zonas
Distribuição de água 15 Implantação Rede convencional: Rede PEX:
Distribuição de água 16 Dimensionamento Simbologia Anexo II Constituição da rede Anexo III:
Distribuição de água 17 Caudais instantâneos Anexo IV: Dimensionamento hidráulico Dispositivos de utilização Simbolo Qmín [ - ] [ - ] [l/s] Lavatório individual Lv 0.10 Lavatório colectivo LvC 0.05 Bidé Bd 0.10 Banheira Ba 0.25 Chuveiro individual Ch 0.15 Autoclismo de bacia de retrete Br 0.10 Mictório com torneira individual Mi 0.15 Pia lava-loiça Ll 0.20 Bebedouro B 0.10 Máquina de lavar loiça Ml 0.15 Máquina de lavar roupa Mr 0.20 Bacia de retrete com fluxómetro BrF 1.50 Mictório com fluxómetro MiF 0.50 Boca de rega D15 Br_15 0.30 Boca de rega D20 Br_20 0.45
Distribuição de água 18 Coeficiente de simultaneidade Anexo V Caudais de cálculo (Art. 93º)
Distribuição de água 19 Dimensionamento hidráulico (Art. 94º): caudais de cálculo velocidade 0,5 m / s V 2,0 m / s (admitir inicialmente V=2m/s) rugosidade do material (K s = 90 a 100 m 1/3 /s) Equação da continuidade 4 Q Q = V. A D = V π Q = K s Fórmula de Manning-Strickler A Rh 5/ 3 2/ 3 Q 4 J J = 8/ 3 Ks π D 2 Caudais de dimensionamento e diâmetros Troço Q a Q c D aprox D com D int V [ - ] [l/s] [l/s] [mm] [mm] [mm] [m/s] F6.1.2 - F6.1.1 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 F6.1.1.1 - F6.1.1 0.10 0.20 11 12 33 1.78 F6.1.1 - F6.1 0.30 0.32 14 22 20.6 0.85 F6.3 - F6.2 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 F6.2 - F6.1 1.05 0.58 19 22 20.6 1.53 F6.1 - F6 1.05 0.58 19 28 26.4 0.94
Distribuição de água 20 Pressão (Art. 87º): - regulamentar 5 a 60 m.c.a (50 a 600 kpa) - de conforto 15 a 30 m.c.a (150 a 300 kpa) P mín = 100 + 40 n (kpa) (n = nº de pisos acima do solo incluindo piso térreo) Pressão na rede pública ( 30 m.c.a) ΔH = ΔH + ΔH 1, 2 J total contínuas localizadas L Verificação da pressão Q acum acum D int int P = P Desnível Δ rede H acum Troço Q c D com J L Δ H total Δ H acumu Desnível Pressão (x 9.8) [ - ] [l/s] [mm] [m/m] [m] [m] [m] [m] [m.c.a.] [kpa] Rede - F1 2.12 50 0.173 2.00 0.41 0.41 1.00 28.59 280 F1 - F2 2.12 50 0.173 1.00 0.21 0.62 2.00 27.38 268 F2 - F3 2.07 50 0.166 9.00 1.80 2.42 2.00 25.58 251 F3 - F4 2.03 50 0.160 8.00 1.53 3.95 2.00 24.05 236 F4 - F5 0.63 30 0.055 2.00 0.13 4.08 2.00 23.92 234 F5 - F6 0.63 28 0.108 1.00 0.13 4.21 2.00 23.79 233
Distribuição de água 21 Instalações complementares Reservatórios (Art. 108º): Armazenamento de água à pressão atmosférica Reserva destinada à alimentação das redes prediais Necessários quando a rede pública não oferece garantias de caudal e pressão à operação da rede predial Entidade gestora autorização definição de aspectos construtivos, localização e dimensionamento Instalações elevatórias e sobrepressoras (Art. 109º): Elevar água armazenada em reservatórios Aumentar a pressão disponível na rede pública (caso esta seja insuficiente para garantir boas condições de utilização do sistema)
Distribuição de água 22 Verificação, ensaios e desinfecção Verificação (Art. 110º): com canalizações e acessórios à vista Ensaio de estanquidade (Art. 111º) Desinfecção do sistema (Art. 112º)
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Drenagem de águas residuais 24 Aspectos gerais Redes públicas: unitárias vs separativas.
Drenagem de águas residuais 25 Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura Necessidade galerias verticais (para instalação de tubos de queda e colunas de ventilação) e tectos falsos (para instalação de ramais de descarga - tubagens horizontais) fácil acesso para manutenção Localização de aparelhos sanitários e equipamentos (para traçado dos ramais de descarga/tubos de queda) Instalações complementares: Instalações elevatórias Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações Estudar a recolha de águas pluviais (tipo de cobertura, dimensões e declives das caleiras, localização de tubos de queda não danificar elementos estruturais, estética da fachada)
Drenagem de águas residuais 26 Regras gerais de concepção Obrigatória a separação dos sistemas de drenagem doméstica e pluvial (Art.198º), a montante das câmaras de ramal de ligação à rede pública. Existência rede pública : conhecer características dos colectores públicos (diâmetros, profundidades e localização) Economia Conforto: evitar ruído, entupimentos desforragem dos sifões Evitar acumulação de água em zonas de circulação e na cobertura Manter distância > 1 m entre rede água e de esgotos
Drenagem de águas residuais 27 Proteger edifícios de infiltrações rebaixamento de nível freático e ligação águas colectadas a sistema predial de águas pluviais Caves (Art. 205º) elevar águas residuais acima do arruamento para evitar o funcionamento em carga e inundações das caves
Drenagem de águas residuais 28 Materiais PVC rígido ferro fundido ferro galvanizado aço inox grês etc. Ex.: Tubagens em aço inox D com e D int [mm] [mm] [mm] 40 1.8 38.2 50 1.8 48.2 63 1.8 61.2 75 1.8 73.2 90 1.8 88.2 110 2.2 107.8 125 2.5 122.5 140 3.5 136.5 160 3.5 156.5
Drenagem de águas residuais 29 Câmaras de inspecção (Art. 261º) e acessórios
Drenagem de águas residuais 30 Sifões (Art. 253º a 256º) Ralos (Art. 257º a 260º) Sumidouros
Drenagem de águas residuais 31 Principais componentes Ramal de descarga transporta as águas residuais dos aparelhos sanitários para o tubo de queda ou colector predial Tubo de queda recebe a descarga dos pisos mais elevados e drena para o colector predial ventila as redes pública e predial Colectores prediais recebe a descarga dos tubos de queda e ramais de descarga e transporta-as para jusante, até ao ramal público Ramal de ventilação assegura o fecho hídrico do sifões, se necessário Colunas de ventilação completa a ventilação feita pelos tubos de queda
Drenagem de águas residuais 32 Implantação Traçado (Art. 217º e 249º): Troços rectilíneos Separar ramais de água de sabão e de águas de retrete Ligações a tubos de queda através de forquilhas Ligações a colectores prediais através de câmaras de inspecção (afastamento máximo de 15 m)
Drenagem de águas residuais 33 Simbologia Anexo XIII Dimensionamento hidráulico Caudais de descarga Anexo XIV: Dispositivos de Simbolo Caudal Ramal Sifão utilização descarga descarga Dmin [ - ] [ - ] [l/min] [mm] [mm] Bacia de retrete BR 90 90 (a) Banheira Ba 60 40 30 Bidé B 30 40 30 Chuveiro Ch 30 40 30 Lavatório L 30 40 30 Máquina de lavar loiça ML 60 50 40 Máquina de lavar roupa MR 60 50 40 Mictório de espaldar Me 90 75 60 Mictório suspenso Ms 60 50 (a) Pia lava-loiça LL 30 50 40 Tanque T 60 50 30 (a) incorporado no aparelho
Drenagem de águas residuais 34 Coeficiente de simultaneidade Anexo XV Caudais de cálculo (Art. 213º) Nota (redes pluviais): Áreas a drenar Coeficiente de escoamento Precipitação
Drenagem de águas residuais 35 Ramais de descarga e colectores prediais Dimensionamento hidráulico (Art. 214º e 246º): declives: 1 a 4% dimensionamento a meia secção para águas residuais (e a secção cheia para águas pluviais) Nota: os ramais de descarga individuais podem ser dimensionados a secção cheia se forem respeitadas as distâncias máximas do Anexo XVI. rugosidade do material (K s = 90 a 100 m 1/3 /s) Diâmetros mínimos (Art. 215º e 247º): ramais de descarga Anexo XIV colectores prediais 100 mm ( diâm. afluentes) A secção não pode diminuir para jusante!
Drenagem de águas residuais 36 Fórmula de Manning-Strickler: Q = K s A Rh 2 / 3 J Dimensionamento de ramais de descarga e colectores prediais Diâm. Caudal [l/min] Inclinação [mm] 1% 2% 3% 4% Ramais de descarga 40 19 26 32 37 50 35 49 60 69 63 65 92 113 131 75 105 149 182 210 90 173 245 300 346 110 295 418 512 591 125 415 587 719 831 Colectores prediais 110 295 418 512 591 125 415 587 719 831 140 554 784 960 1109 160 798 1129 1382 1596 200 1425 2015 2468 2850 250 2552 3609 4420 5104 315 4647 6572 8049 9295 = senθ + 6,063 n+ 1 n K i NOTA: Caudais calculados admitindo escoamento a meia secção, pela fórmula de Manning-Strickler (K = 120 m 1/3 /s). 1,6 0,4 θn θ Q 0,6 D
Drenagem de águas residuais 37 Tubos de queda Taxa de ocupação (Art. 229º e Anexo XVII): não exceder 1/3 em sistemas com ventilação secundária em sistemas sem ventilação secundária: Diâmetro do tubo Taxa de de queda ocupação [mm] [ - ] D = 50 1/3 50 < D 75 1/4 75 < D 100 1/5 100 < D 125 1/6 D > 125 1/7 (evitar a formação de tampões de ar) Diâmetros mínimos (Art. 232º): tubo de queda 50 mm ( diâm. afluentes)
D 3 / 8 5 / 8 = 4,4205 Q c txoc Drenagem de águas residuais 38 Dimensionamento hidráulico (Art. 231º): diâmetro constante em toda a extensão do tubo de queda 3 / 8 5 / 8 = oc D 4,4205 Q c tx (D em mm; Q c em l/min) Dimensionamento de tubos de queda Diâm. Caudal [l/min] Taxa de ocupação [mm] 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 50 103 64 44 33 25 63 191 118 82 60 47 75 305 189 130 96 74 90 495 307 211 156 121 110 846 524 361 266 206 125 1189 736 508 375 290 140 1609 996 687 507 392 160 2297 1422 980 724 560 200 4165 2579 1778 1312 1015 250 7552 4675 3223 2379 1840
Drenagem de águas residuais 39 Traçado (Art. 231º): vertical, preferencialmente se necessário, mudanças de direcção através de curvas de concordância Bocas de limpeza (Art. 235º): diâmetro D tubo queda localização: nas mudanças de direcção na mais alta inserção dos ramais no tubo de queda de 3 em 3 pisos na parte inferior do tubo, se não existir uma câmara de inspecção
Drenagem de águas residuais 40 Ventilação Primária: assegurar sempre (prolongamento dos tubos de queda até à sua abertura para a atmosfera) (Anexo XX) Secundária: através de colunas ou ramais de ventilação, quando necessário (Q>700 L/min e H tubo queda >35 m)
Drenagem de águas residuais 41 Ventilação (Art. 203º): a ventilação da rede de águas residuais deve ser independente doutros sistemas de ventilação Art. 221º e 222º: Ramais de ventilação implantação no ramal de descarga: não podem ser interceptados pelas linhas piezométricas
Drenagem de águas residuais 42 Instalações complementares Instalações elevatórias (Art. 262º): assegurar fácil inspecção e manutenção minimizar ruídos, vibrações e odores com ventilação secundária
Drenagem de águas residuais 43 Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras (Art. 263º e 266º): separar gorduras, hidrocarbonetos e sólidos não é permitida a introdução de águas residuais provenientes de bacias de retrete e urinóis dotadas de ventilação e sifão espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações
Distribuição de água 44 Regras de exploração e ensaios Ensaio de estanquidade (Art. 269º) com ar, fumo ou água exemplo: Ensaio de eficiência (Art. 270º e Anexo XXII) comportamento dos sifões quanto a fenómenos de auto-sifonagem e sifonagem induzida