1 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA - DADOS PARA PROJETO 1. Consumo Predial Para fins de cálculo do consumo diário, não havendo outras indicações, deve-se considerar as seguintes taxas de consumo (extraído de Creder, H. - Instalações Hidráulicas e Sanitárias): Tabela 1 Prédio Consumo (litros/cabeça) Casas populares ou rurais 120 Residências 150 Apartamentos 200 Hotéis 120 Escolas 50 Quartéis 150 Devem ser considerados os seguintes valores para o dimensionamento das instalações: a) Consumo máximo diário - o volume máximo previsto de utilização em 24 horas; b) Vazão máxima possível - vazão máxima instantânea decorrente do uso simultâneo de todos os aparelhos; c) Vazão máxima provável - vazão instantânea que pode ser esperada com o uso normal dos aparelhos (nem todos são utilizados ao mesmo tempo). O consumo máximo diário é utilizado para o dimensionamento do ramal predial, o hidrômetro, o ramal de alimentação e os reservatórios. Na estimativa do consumo, devem ser respeitados os valores dados pela norma (tabela 1da norma). A vazão máxima possível, ou vazão total dos aparelhos, deve ser considerada quando se consideram ramais de distribuição que suprem aparelhos utilizados simultaneamente como, por exemplo, chuveiros num quartel ou mictórios de um sanitário de fábrica. Nos edifícios, as canalizações principais: barrilete, colunas de distribuição e ramais, não são dimensionados para a vazão máxima possível mas para a vazão máxima provável ou consumo normal. Como normalmente os aparelhos sanitários de um prédio não são utilizados todos ao mesmo tempo, aplicam-se, para a soma das vazões, coeficientes de redução relativos aos usos simultâneos prováveis correspondentes. Para a estimativa das vazões máximas prováveis, pode-se utilizar os seguintes métodos: a) aplicação de dados práticos de consumo simultâneo, obtidos por observação; b) aplicação da teoria das probabilidades, atribuindo pesos diferentes aos aparelhos; c) aplicação de critérios regulamentares ou normativos.
2 Tabela A.1 do Anexo A da Norma PESOS RELATIVOS NOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO, IDENTIFICADOS EM FUNÇÃO DO APARELHO SANITÁRIO E DA PEÇA DE UTILIZAÇÃO Aparelho Sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (l/s) Peso relativo Bacia sanitária Válvula de descarga 1,70 32 Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3 Banheira Misturador 0,30 1,0 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavatório Torneira/misturador 0,15 0,3 Pia Torneira/misturador 0,25 0,7 Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim Torneira 0,20 0,4 Lavadora roupa/prato Registro de pressão 0,30 1,0 Bidê Misturador 0,10 0,1 2. Restrições de Norma (NBR 5626/98) - Diâmetro mínimo para canalizações: DN20 (1/2 ) - Velocidade máxima nos encanamentos: v 3 m/s Esta restrição objetiva evitar ruídos em níveis que incomodem quando da passagem da água em velocidades muito elevadas. - Pressões dinâmicas mínimas: - 5 kpa em qualquer ponto da rede; - 10 kpa em todos os pontos de utilização; - 5 kpa em vaso sanitário com caixa de descarga; - 15 kpa em vaso sanitário com válvula descarga. - Pressões estáticas máximas: - 400 kpa em qualquer ponto de utilização. - Sobrepressão máxima devido a transientes - 200 kpa 3. RESERVATÓRIOS É a parte mais crítica do sistema predial de água fria no tocante à manutenção do padrão de potabilidade.
3 No caso de construções unifamiliares ele é abastecido diretamente pelo sistema de distribuição público de água. Nos edifícios, em geral a cota piezométrica do reservatório superior não permite essa opção, o que leva à configuração de um reservatório inferior alimentado pelo sistema público e outro, superior, de distribuição, alimentado pelo reservatório inferior através de um sistema de recalque (bombas). Uma vez estabelecida a capacidade necessária de reservação, o usual é estabelecer um volume de 60% para o reservatório inferior e 40% para o superior. Costuma-se prever, também, uma reserva de incêndio de 15 a 20% do consumo diário, colocada no reservatório superior. 3.1. Dimensionamento dos Reservatórios O dimensionamento da capacidade ou volume dos reservatórios deve levar em conta o consumo diário do edifício e, se possível, a freqüência e a duração das interrupções do abastecimento. O volume deve ser, no mínimo, suficiente para um dia de consumo normal (24 h). O volume máximo é limitado por questões de economia e por questões de potabilidade, considerando o tempo de detenção médio da água em utilização normal. Recomenda-se efetuar o cálculo para dois dias de consumo, período usual no meio técnico. Os valores para o dimensionamento são retirados de tabelas de manuais de hidráulica. No caso de residências, por exemplo, estima-se que cada dormitório seja ocupado por duas pessoas e o quarto de serviço por uma; conta-se o número de quartos e não o número de peças de utilização para o dimensionamento. Por exemplo, para residências, adota-se um consumo per capita de 150 l/dia; para apartamentos de médio padrão, 200 l/dia; para apartamentos de luxo, 400 l/dia; escritórios, 50 l/dia por pessoa, considerando uma taxa de ocupação de 1 pessoa/6 m 2 de área. Exemplo Um edifício de apartamentos de 12 pavimentos tem 4 apartamentos por pavimento, cada um com 3 dormitórios mais dependências de empregada. Considerando também as dependências do zelador e uma reserva de incêndio de 20%, calcular a capacidade dos reservatórios superior e inferior. Solução: a) cálculo da ocupação do prédio: - cada apartamento: 7 pessoas; - cada pavimento: 28 pessoas; - zelador: 4 pessoas; - população do prédio: 340 pessoas. b) cálculo do volume do reservatório: De acordo com a tabela do livro, considerando um consumo de 200 l/pessoa, - consumo diário: 68.000 l;
4 Considerando 2 dias de consumo, temos: - volume total: 136.000 l; - reservatório superior (40%): 54.400 l; + reserva de incêndio (20% do consumo diário): 13.600 l; = volume total do reservatório superior: 68.000 l; - reservatório inferior (60%): 81.600 l. Pelo critério de MacIntyre, mais conservador, recomenda-se: - reservatório superior: consumo de 1 dia + incêndio: 81.600 l; - reservatório inferior: 1,5 x consumo diário: 102.000 l; - total de reservação: 183.600 l. 3.2. Cuidados Construtivos Recomendados a) Reservatórios de grande capacidade devem ser divididos em dois ou mais compartimentos para permitir a operação de manutenção sem que haja interrupção na distribuição de água; b) Posicionar a entrada e a saída de água do reservatório de forma a evitar zonas de estagnação; c) Devem ser tomadas medidas que evitem a formação de vórtices na entrada das tubulações; d) Deve ser previsto, na entrada da tubulação de sucção, dispositivos contra ingresso eventual de objetos (crivos, válvulas de pé); e) Se o reservatório de consumo e o de incêndio estiverem na mesma caixa ou célula, devem ser previstos dispositivos que assegurem a recirculação total da água armazenada; f) A extremidade superior da tomada d água no reservatório deve estar elevada em relação ao seu fundo para evitar a entrada de resíduos eventualmente existentes. Para reservatórios de pequena capacidade, a altura mínima recomendada é de 2 cm; para caixas de fibro-cimento, 3 cm. g) Tubulações de Aviso, Extravasão e Limpeza Em todos os reservatórios devem ser instaladas tubulações para: - avisar que há falha no funcionamento da torneira de bóia ou outro dispositivo de interrupção do abastecimento; - extravasar o volume excessivo de água no reservatório devido à falha da torneira de bóia ou no dispositivo de interrupção do abastecimento; - limpeza do reservatório, permitindo seu esvaziamento completo, sempre que necessário. h) O diâmetro da tubulação de extravasão deve ser suficiente para escoar a água em excesso. Para residências unifamiliares e pequenos edifícios comerciais, recomenda-se que o diâmetro da tubulação de extravasão seja maior que o da tubulação de alimentação;
5 i) O fundo do reservatório deve ter um pequeno declive em direção à entrada da tubulação de limpeza para facilitar a remoção de água com os detritos remanescentes; j) Deve haver um registro na tubulação de limpeza, em posição de fácil acesso e operação. A descarga da água da tubulação de limpeza deve se dar em local que não provoque transtornos aos usuários. 4. ALIMENTADOR PREDIAL O alimentador predial liga a tubulação da rede pública ao reservatório inferior, passando pelo hidrômetro, aparelho destinado a medir o volume de água consumido. O diâmetro do alimentador predial deve permitir que o reservatório inferior seja recomposto com o consumo de 1 dia. 4.1. Dimensionamento Logo: Vazão através do alimentador predial: Consumo.. de..1.. dia Q = (m 3 /s)... (1.4) 86.400 Da equação da continuidade: 2 π. D Q = V.A = V.... (2.4) 4 Por norma, a velocidade em qualquer ponto da instalação deve ser limitada a 3 m/s. 4Q D =... (3.4) 3π 5. RAMAL PREDIAL Ramal Predial é a parte da instalação que sai das colunas de distribuição predial (prumadas) e conduz a água até os pontos de utilização, através dos sub-ramais. Segundo a NBR 5626/98, o dimensionamento do ramal predial segue os seguintes passos: a) somam-se os pesos dos pontos de utilização alimentados pelo ramal (Tabela A.1, Anexo A); b) calcula-se a vazão através da fórmula: Q = 0, 3 ΣP (l/s)... (1.5) c) calcula-se o diâmetro do ramal pela equação da continuidade: Q = V.A. Como a norma restringe a velocidade máxima em qualquer ponto da instalação a 3 m/s, o diâmetro do ramal será dado por:
6 4Q D =... (2.5) 3π 6. BARRILETE Barrilete é o conjunto de tubos que liga as várias células do reservatório superior (em geral, duas) e alimenta as colunas de distribuição. Sua existência permite reduzir ao mínimo as saídas do reservatório reduzindo, assim, os problemas de estanqueidade. Para o cálculo do barrilete fazem-se as seguintes hipóteses: a) cada célula do reservatório fornece uma fração da vazão necessária. Se o reservatório é dividido em duas partes, cada célula fornece metade da vazão; b) adota-se uma perda de carga unitária J, desde a saída do reservatório até o início das colunas, como sendo igual a 8m/100m, ou 0,08 m/m. No dimensionamento, tendo-se a vazão Q (obtida pela fórmula dos pesos, dada pela Norma) e a perda de carga J, adotada na hipótese (b), utiliza-se a fórmula de Fair- Whipple-Hsiao para o dimensionamento. Como em todas as etapas do dimensionamento, adota-se o diâmetro comercial mais próximo, sempre arredondando para mais.