Download agua fria parte 1

Instalações Hidráulicas/Sanitárias
Água Fria (Parte 1)
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
Água Fria

Várias áreas de utilização de água e geração de esgoto.
DORM
SALA
DORM
SALA
BANHO
A.S.
A.S.
BANHO
COZ
COZ
DORM
DORM
HALL
DORM
DORM
COZ
COZ
BANHO
BANHO
A.S.
DORM
SALA
A.S.
SALA
DORM
Planta geral de uma edificação e suas diversas áreas de utilização de água.
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.
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.
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.
Sistema de Distribuição/Direto
Sistema de Distribuição/Indireto
cx.água
cx.água
Sem bombeamento
Com bombeamento
cavalete
cavalete
Bomba
boia
rede pública
rede pública
cx. água inferior

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.

Desvantagens: possibilidade de contaminação da
reservada; menores pressões; maior custo de instalação
água
Sistema de Distribuição/Indireto
Sistema de Distribuição/Hidropneumático
Aproveitamento de Águas de Chuvas e de
Águas Cinzas em Edifícios
Partes Constituintes
Reservatório Superior
Extravasor
ou ladrão
Chave
Bóia
Dreno
Barrilete
Coluna de Distribuição
Tubo de Recalque
Ramais de
Distribuição
Ramais de
Distribuição
Ramais de
Distribuição
Alimentador Predial
Hidrômetro
Ramal Predial
Rede Pública
Cavalete
Conjunto Moto-Bomba
Tubo de Sucção
Reservatório Inferior
Considerações Gerais

Material e Pressão:

NBR-5626: os tubos e conexões podem ser de aço
galvanizado, cobre, ferro fundido (fofo), 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.
Considerações Gerais

Velocidade:

Velocidade máxima: a NBR 5626 indica Vmáx = 3,0 m/s;
versão anterior indicava Vmáx  (2,5m/s ou 14xD1/2), a fim
de não se produzirem ruídos excessivos;

Velocidade mínima: a NBR nada indica, porém, para
evitar-se deposição na tubulação Vmín = 0,6 m/s.
Considerações Gerais
Materiais e componentes do sistema predial - AF
DIMENSÕES BÁSICAS DE TUBOS DE PVC - ÁGUA FRIA
SOLDÁVEL
φ Nominal
(Pol)
ROSCÁVEL
φ Externo
φ Interno
φ Externo
φ Interno
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
1/2”
20
17
21
16
3/4”
25
22
26
21
1”
32
28
33
27
1. 1/4”
40
35
42
35
1. 1/2”
50
44
48
40
2”
60
54
60
51
2. 1/2”
75
66
75
-
3”
85
75
85
-
4”
110
100
110
-
Considerações Gerais
Materiais e componentes do sistema predial - AF
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.
Recomendações Norma Retrossifonagem
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;
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.
Recomendações Macintyre (1990) Retrossifonagem
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 CD a partir da população P ocupante
da edificação:



10 critério: 5 pessoas por unidade residencial, caso de residência
térrea; ou
20 critério: 2 pessoas por dormitório + 1 pessoa por dormitório de
“empregada”, em caso de prédios de apartamentos;
30 critério : código de obra da cidade.
Ramal Predial e Cavalete
Ramal Predial e Cavalete
Figura – Ramal de abastecimento de água (Fonte – Macintyre).
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
disponibilizada ao consumidor
ser
“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

Ramal Predial e Cavalete
Figura – Colar de tomada de PVC com registro de fecho (Fonte –
Macintyre).
Ramal Predial e Cavalete
Ramal Predial e Cavalete
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= D2/4
Volta
Tabelas para Estimativa do
Consumo Predial Diário
Tabela - Número Mínimo de Aparelhos
para as Diversas Serventias
Volta
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)
(recomendação).

O hidrômetro e o cavalete terão o mesmo diâmetro do
alimentador predial.
para
residências
e
pequenos
edifícios
Extravasor

Normalmente,
adota-se
um
diâmetro
comercial acima daquele dos alimentadores
dos reservatórios.
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
4.850t 





4
D  S  
 
A = área superficial de cada compartimento do reservatório (m2);
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 (m2);
D = diâmetro da tubulação de limpeza (m).
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 m3,
este deve ser compartimentado em pelo menos duas
câmaras;
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.
Reservação

Dimensionamento dos Reservatórios Superior e Inferior

Restrições:



arquitetônica;
estrutural da edificação.
O arquiteto ou engenheiro reservará área específica
para locação do reservatório.
Reservatórios

Para cada compartimento, devem ser previstas as
seguintes tubulações:
Reservatório Inferior
Reservatório Superior
alimentação
alimentação
extravasor ou ladrão
extravasor ou ladrão
limpeza ou dreno
limpeza ou dreno
suspiro
suspiro
sucção para o conjunto motobomba de recalque para o Rs
saída para barrilete de
distribuição da água de consumo
sucção para o conjunto motobomba de incêndio
saída para barrilete de incêndio
Reservatórios residenciais
Detalhe Reservatório
Planta do reservatório inferior.

Sucção
0,10
Sucção
0,10
B
B
0,10
Dreno
Dreno
Estravasor
Estravasor
Valvula de pé
e crivo
Valvula de pé
e crivo
L
0,60
0,60
Projeção da inspeção
Projeção da inspeção
Boia
0,60
0,10
Alimentador predial
Boia
0,10
Detalhe Reservatório

Corte do reservatório inferior.
Inspeção
0,10
Alimentador
>0,15
Nível max.
<0,05
>0,05
Boia
Extravasor
Volume útil
H
Nível min.
Hvar
Sucção
Reserva de incêndio/ limpeza
0,10
R.G.
Valv.pé e crivo
Dreno
Canaleta
de limpeza
Detalhe Reservatório

Planta do reservatório superior.
0,10
L
0,10
0,10
INSPEÇÃO
0,60
DRENO
INCÊNDIO
DISTRIBUIÇÃO
R,G,
b
0,60
EXTRAVASOR
BOIA
RECALQUE
0,10
BOIA
0,60
EXTRAVASOR
R,G,
DISTRIBUIÇÃO
INSPEÇÃO
INCÊNDIO
b
DRENO
0,10
Detalhe Reservatório

Corte do reservatório superior.
0,10 0,10
R.G.
RECALQUE
0,10
0,10
0,10
0,10
INSPEÇÃO
>0,15
<0,05
Nív el Máximo de Operação
>0,05
BOIA(Chav e Automática)
EXTRAVASOR
VOLUME ÚTIL
Hutil
BOIA(Chav e Automática)
Nív el Mínimo de Operação
Hv ar
LIMPEZA / INCÊNDIO
0,10
R.G.
INCÊNDIO
R.G.
R.G.
DISTRIBUIÇÃO
DRENO
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 apto. três quartos
sociais e uma dependência de empregada, mais apto. do
zelador (consumo de 1000 L/dia).
Trabalho Prático – 1ª. Parte
Projeto da Instalação de Água Fria de uma Residência tomando
por base as seguintes características:

Área construída de 110 m2 , 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 m2;
 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.

Alimentador Predial
Sistema Elevatório/Detalhes
Valvula
de Retenção
Registro de Gaveta
Conjunto
de Recalque
Aberturas para
Inspeção
Boia
Boia
Valvula de Pé
e Crivo
Reservatório Inferior
Sistema Elevatório – Água Fria
Sistema Elevatório – Água Fria
Comando elétrico da bomba
por meio de chaves-boia:
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 .
Isométrico da Instalação de Recalque
Sistema Elevatório – Água Fria

Diâmetro Econômico da Tubulação de Recalque:
0,25

1,3.
Drec
X . Q
(Forcheimmer)
onde :
 Drec =diâmetro “econômico” da tubulação de recalque, (m);
 X = n. de horas trabalhadas/24;
 Q =vazão (m3/s).

Diâmetro da Tubulação de Sucção: Para o diâmetro
de sucção, adota-se diâmetro comercial acima do diâmetro de
recalque.
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 = HG + DHT
HG – desnível geométrico a ser vencido (m);
DHT = DHS + DHR – perda de carga total na instalação =
(perda de carga total na sucção e no recalque);
DHS = DHCS + DHLS (perdas de carga contínua e
localizada na sucção);
DHR = DHCR + DHLR (perdas de carga contínua e
localizada no recalque).
Sistema Elevatório – Água Fria

Fórmulas para Perda de Carga Contínua


Fórmula universal ou de Darcy-Weisbach;
Fórmulas empíricas: Hazen-Williams, Fair-WhippleHsiao, Flamant ...
Darcy-Weisbach
(Universal):
Hazen-Williams:
(p/ D>50 mm)
Fair-Whipple-Hsiao
(cobre/ latão ou plástico
e água fria):
2
8f Q
10,643Q1,85
J= 2
J=
4,87
5
1,85
 g D
D
C
f = f(Re;e/D)
J = Ks
Q
Fair-Whipple-Hsiao
(aço galv. e água fria):
1,75
D
4,75
Ks = 0,00085
J = Ks
Q
1,88
D
4,88
Flamant:
1,75
J = 6,1045b
Ks = 0,002021
Sendo J = DH/L a perda de carga unitária no conduto (m/m).
Q
D
4,75
Sistema Elevatório – Água Fria

Fórmulas para Perda de Carga Localizada

Em função dos coeficientes de perda localizada das
peças K  Tabelado;
2
V

K
ΔHL
2g

Em função dos comprimentos equivalentes das peças Le
 Tabelado.
8f Q2
.Le
ΔHL  2
5
π gD
ou
ΔHL  J . Le
Coeficiente de Perda de Carga Localizada
Acessório
K
Acessório
K
Cotovelo 900 raio curto
0,9
Válvula de gaveta
0,2
Cotovelo 900 raio longo
0,6
Válvula de ângulo
5
Cotovelo de 450
0,4
Válvula de globo
10
Curva 900, r/D=1
0,4
Válvula de pé de crivo
10
Curva de 450
0,2
Válvula de retenção
3
Tê, passagem direta
0,9
Curva de retorno, a=1800
Tê, saída lateral
2,0
Válvula de bóia
2,2
6
Comprimentos equivalentes - Perda de
Carga Localizada
Comprimentos equivalentes - Perda de
Carga Localizada
Comprimentos equivalentes - Perda de
Carga Localizada
de aço galvanizado
Escolha do Conjunto Motobomba

Potência do Conjunto Motobomba:
γQH
Pot 
η
γQH
Pot 
75η
Q(m³/s); H(m); Pot (kW)
η – Coef. De rendimento global da bomba
Q(m³/s); H(m); Pot (cv)
η – Coef. De rendimento global da bomba
Escolha do Conjunto Motobomba

Verificação da possibilidade de cavitação da bomba:
NPSHrequerido  NPSHdisponível
sendo:
NPSHreq – energia requerida pela bomba para não cavitar;
fornecida pelos fabricantes;
NPSHdisp – energia disponível à entrada da bomba; depende das
condições da instalação e é dada por:
Escolha do Conjunto Motobomba

Verificação da possibilidade de cavitação da bomba (Cont.):
NPSHdisponível  Hb  (hs  ΔHS  h v)
em que:
Hb – altura representativa da pressão atmosférica local (ao
nível do mar  Hb = patm/g  10,33 mca);
hs – altura estática de sucção (do eixo da bomba ao NARI);
DHS – perda de carga total na tubulação de sucção;
hv – altura representativa da pressão de vapor do líquido na
temperatura do escoamento.
Na condição limite, a altura estática de aspiração máxima
será:
hs, máx  Hb  ( NPSH req  ΔHS  h v)
Escolha do Conjunto Motobomba
Representação do NPSHdisp
Hb – altura representativa
da pressão atmosférica
local
hs – altura estática de
sucção
DHS – perda de carga total
na tubulação de sucção;
hv – altura representativa
da pressão de vapor do
líquido na temperatura do
escoamento.
Escolha do Conjunto Motobomba

Valor da pressão atmosférica local:
pa
Hb   10,33  0,0011. h (m.c.a)
γ
h – altitude do local (m).

Valor da pressão de vapor da água:
T(0C)
pv/g
5
10
15
20
0,09 0,13 0,17 0,24
25
30
35
40
45
50
0,32 0,43 0,57 0,75 0,98 1,25
Escolha do Conjunto Motobomba

Exemplo – Macintyre, 1990:
Para o consumo diário de um prédio de apartamentos igual a
105.400 L, determinar:
-
A vazão de bombeamento considerando três períodos de 1
h e 30 min cada. R.: Q = 23.422 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.
0,25
R.: Dr = 2½” =>
Dr,i = 60 mm; (?)
Drec  1,3. X . Q
Ds = 3” =>
Ds,i = 75 mm; (?)
-
Escolha do Conjunto Motobomba
Exemplo - Macintyre:
- A altura manométrica da bomba (Figura – isométrico):
Tubulação de sucção:
. Comprimento real da tubulação – Ls = 5,50 m;

Ls = 2,50+0,80+1,40+0,80= 5,5m
. Altura estática de sucção – hs = 2,40 m;
. Comprimentos equivalentes – Ls,e = 33,50 m;
. Comprimento virtual da sucção – Ls,v = 39,00 m;
. Perda de carga unitária – js = 0,048 m/m;
1,88
Q
P/ aço galvanizado
J = 0,002021. 4,88
D
. Perda de carga total – DHs,t = 1,87 m;
-
Js= DHs,t x Ls,v
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
Escolha do Conjunto Motobomba

Exemplo - Macintyre:
Tubulação de recalque:
. Comprimento real da tubulação – Lr = 69,60 m;
. Altura estática de recalque – hr = 46,50 m;
. Comprimentos equivalentes – Lr,e = 25,9 m;
. Comprimento virtual do recalque – Lr,v = 95,50 m;
. Perda de carga unitária – jr = 0,14 m/m;
. Perda de carga total – DHr,t = 13,37 m;
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
Escolha do Conjunto Motobomba

Exemplo - Macintyre:
– Altura manométrica da bomba:
H = HG + DHs,t + DHr,t =
= (2,40 + 46,50) + 1,87 + 13,37= 64,14 m;
Escolha do Conjunto Motobomba

Exemplo - Macintyre:
. Catálogos de fabricantes:
Com H = 64,14 m e Q = 23 m3/h – Gráfico de seleção
Bomba Etanorm KSB 32-200.1 n = 3500 rpm
Das curvas características da bomba:
Drotor = 203 mm; h  47,0 %; P  12 cv;
Pm = 15 cv; NPSHreq = 2,85 m.
Escolha do Conjunto Motobomba

Exemplo – Macintyre (Cont.):
– Possibilidade de ocorrer cavitação:
NPSHdisp = Hb – (hs + DHs,t + hv) = 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: NPSHdisp (5,824m)
>
NPSHreq (2,85m)
“Não há risco de cavitação”.
Escolha do Conjunto Motobomba
Gráfico de seleção/quadrículas
Q = 23 m3/h
H = 64 m
Bomba Etanorm
KSB 3500 rpm
Mod. 32-200.1
Dr = 32 mm
Drotor = 200 mm
1 rotor
Escolha do Conjunto Motobomba
Curvas características:
H=H(Q); P=P(Q);
h=h(Q); NPSH=f(Q).
Q = 23 m3/h
H = 64 m
Drotor = 203 mm
h  47 %
NPSHreq = 2,85 m
P  12 cv