23936-Projeto Inst. Hidro-AULA 3

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA SERGIPE - Campus Aracaju

Instalações Hidro-sanitárias Aula 3

Profª. MS c. c. Louise F. Sampaio Brandão


Projeto de Instalações Hidro-sanitárias

Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias




























Extravasor de reservatório Esta

canalização destina-se a escoar eventuais excessos de água dos reservatórios, sendo seu diâmetro e da tubulação de limpeza, determinados adotando-se no mínimo, uma bitola comercial superior à bitola do alimentador predial ou da tubulação de recalque; O

excesso de água deve ser lançado em área livre da residência, passando por uma queda livre mínima de 0,70m, o que denunciará a existência de irregularidades no abastecimento do reservatório;




Dimensões de Reservatórios Os reservatórios em polietileno podem ser encontrados nas seguintes dimensões: o o o o o o o o

100L 150L 250L 310L 500L 750L 1000 1500

2000L 3000L 5000L




Dimensões de Reservatórios Os reservatórios em fibra de vidro servem principalmente para grandes reservas e podem ser encontrados nas seguintes dimensões: o o o o o o o

310L 500L 1000L 2000L 3000L 5000L 7500L

10000L 12000L 15000L 20000L 25000L




Dimensões de Reservatórios




Ventilação A NBR 5626/98 afirma que em casos de instalações que contenham válvulas de descarga, a coluna deverá ser ventilada; A ventilação deve ser instalada no barrilete visando evitar contaminação da instalação devido a retrossifonagem; Bolhas de ar podem ocorrer nas tubulações ao longo do seu percurso e também devido ao esvaziamento da rede por falta de água, que quando volta a encher mantém o ar preso em alguns pontos da tubulação. Nesse caso, a ventilação expulsará o ar acumulado, melhorando o desempenho final das peças.




Exercício de capacidade de reservatório 1- Determinar a capacidade de um reservatório residencial de 4 quartos e 1 quarto de empregada. Considerar residência de luxo.




Consumo Predial- Estimativa de consumo diário de água Tipo de prédio

Apartamento Apartamento luxo

Unidade

capita dormitório empregada Residência luxo capita Residência médio valor capita Residência popular capita Alojamento provisório obra capita Edifício de escritório ocupante real Escola-internato capita Escola-externato aluno

Consumo l/dia

200 300-400 200 300-400 150 120-150 80 50-80 150 50




Consumo Predial-Estimativa de consumo diário de água Tipo de prédio

Hospital e casa de saúde Hotel c/ cozinha, lavanderia Hotel s/ cozinha, lavanderia Lavanderia Quartel Cavalaria Restaurante Mercado Garagem e posto de serviço Rega de jardim

Unidade

leito hóspede hóspede kg roupa seca soldado cavalo refeição m²de área automóvel m²de área

Consumo l/dia

250 250-350 120 30 150 100 25 5 100 1,5




Consumo Predial-Estimativa de consumo diário de água Tipo de prédio

Unidade

Consumo l/dia

Igreja Ambulatório Creche Fábrica-uso pessoal Fábrica c/ restaurante Usina de leite Matadouro

lugar capita capita operário operário litro de leite grande animal pequeno animal

2 25 50 70-80 100 5 300 150

Piscinas domiciliares

lâmina d’água de 2 cm por dia



Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias Consumo Predial-Taxa de ocupação conforme a natureza do local Natureza do local

Apartamento Prédio de escritório – único locatário Prédio de escritório – diversos locatários Restaurante Teatro e cinema Loja – andares térreos Loja – andares superiores Supermercado Shopping center Salão de hotel

Taxa de ocupação

2 pessoas/dormitório 1 pessoa/ 7m² de área 1 pessoa/ 5m² de área 1 pessoa/ 1,5m² de área 1 pessoa/ 0,7m² de área 1 pessoa/ 2,5m² de área 1 pessoa/ 5m² de área 1 pessoa/ 2,5m² de área 1 pessoa/ 5m² de área 1 pessoa/ 6m² de área




Exercício de capacidade de reservatório 2- Determinar a capacidade dos reservatórios superior e inferior de um edifício com 12 pavimentos, que tenha 2 apartamentos por andar. Cada apartamento tem 3 dormitórios e 1 quarto de empregada. Prever 10.000litros para reserva de incêndio.




Exercício de capacidade de reservatório 1- Determinar a capacidade dos reservatórios superior e inferior de um edifício que abriga 1 cinema de 200,00m², um restaurante que serve 500 refeições por dia e 1 mercado de 300,00m². Prever 12.000litros para reserva de incêndio.




Velocidade máxima de fluxo Segundo

a NBR 5626/98, a velocidade máxima de fluxo não deverá ser superior a 3,0m/s, pois acima deste valor provoca ruído desagradável, podendo até ocasionar o golpe de aríete; Este

é o choque violento produzido sobre as paredes da tubulação, quando o escoamento da água é interrompido bruscamente; Este

golpe dá origem a depressões e sobrepressões que prejudicam o desempenho das tubulações;




Velocidade máxima de fluxo  As

depressões podem permitir infiltrações de fora para dentro e as sobrepressões forçam as juntas quanto à sua estanqueidade, podendo ocasionar o rompimento da tubulação.




Pressões Máximas e Mínimas  A

pressão de serviço admitida nas instalações prediais é de 400KPa ( 40 mca). Em edifícios onde a pressão ultrapasse esse valor, utilizam-se reservatórios intermediários ou válvulas redutoras de pressão; Os

tubos de PVC rígido são agrupados classes,indicadas pelas pressões de serviço: Classe

12( 6Kgf/cm² ou 60mca); Classe 15 ( 7,5Kgf/cm² ou 75mca); Classe 20 ( 10Kgf/cm² ou 100mca);

em

três




Pressões Máximas e Mínimas  As

normas brasileiras dividem os tubos de PVC em duas áreas de aplicação: Tubos

de PVC rígido para adutoras e redes de água (EB-

183); Tubos

de PVC rígido para instalações prediais de água fria (EB-892);




Pressões Máximas e Mínimas Os

tubos EB-183 são comercializados como PBA ( Tubo de Ponta, Bolsa e Anel de Borracha), PBS (Tubo em Ponta e Bolsa para Soldar) e F ( Tubo Flangeado) e são usados em adutoras, redes de água, redes enterradas de prevenção contra incêndios e em instalações industriais. As classes desses tubos são: 12,15 e 20;




Pressões Máximas e Mínimas  A

linha PBA é usada em sistemas aterrados de adução e distribuição de água potável e está disponível nos diâmetros: DN 50, 60, 75 e 100mm;  A

linha PBS é usada em sistemas de água fria em indústrias, piscinas, obras verticais de grande porte e está disponível nos seguintes diâmetros: DN 50, 60, 75, 110, 160 e 200mm;  A

flange é usada na linha PBS no caso de necessidade de desmontagem da tubulação para manutenção.




Pressões Máximas e Mínimas Os

tubos referidos na EB-892 destinam-se às instalações prediais de água fria e são de classe 15. Estes tubos podem ser com juntas soldáveis ou com juntas roscáveis e a tabela a seguir mostra as suas referências e dimensões;




Diâmetros e Dimensões de Tubos Plásticos




Diâmetros e Dimensões de Tubos Plásticos

Tubos PBA

Tubos PBS




Pressões Máximas e Mínimas Pressão

de serviço é a pressão máxima a que podemos submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro dispositivo, quando em uso normal; Contudo,

para que as peças de utilização tenham um funcionamento perfeito, necessitam de uma pressão mínima de serviço. Normalmente esta pressão oscila entre 5KPa (0,5mca) e 20KPa(2,0mca), de acordo com a peça de utilização. A pressão é sempre uma função da coluna de água e nunca do volume de água.




Pressões Máximas e Mínimas Conceitos 

de pressão Dinâmica e Estática Pressão Dinâmica: aquela que deve estar disponível no ponto de utilização quando o sistema estiver em operação;

A norma estabelece que esta não deve ser inferior a 5,0kPa em qualquer ponto da rede em condições dinâmicas 

Pressão estática: aquela a que são submetidas as peças de utilização quando o sistema não está em operação;

A norma estabelece que esta não deve ser superior a 400,00kPa em qualquer ponto de utilização em condições estáticas 

Os aparelhos suportam pressões limitadas;




Pressões Máximas e Mínimas Pressões Dinâmicas Mínimas nos pontos de utilização




Perda de Carga  A

perda de carga ou de energia é o resultado do atrito interno do líquido, ou seja, de sua viscosidade, da resistência oferecida pelas paredes do tubo em virtude de sua rugosidade. Também depende das alterações nas trajetórias do próprio líquido, impostas pelas peças e dispositivos instalados ao longo do encanamento;




Perda de Carga  As

perdas de carga podem ser:

Distribuídas:

quando são ocasionadas pelo movimento da água na tubulação; Localizadas: quando são ocasionadas pelo movimento da água nas conexões, válvulas, registros, etc., que causam turbulência, alteram a velocidade, mudam a direção, aumentando assim o atrito e provocando choques entre as partículas líquidas;




Perda de Carga O

método recomendado pela NBR 5626/98 para o cálculo das perdas de carga localizadas é o método dos comprimentos equivalentes, isto é, cada conexão, registro, válvula, etc., produz uma perda de carga semelhante à que seria produzida num determinado comprimento de tubulação do mesmo diâmetro; Dessa

forma, conclui-se que a pressão estática do sistema menos as perdas de carga ocorridas entre o reservatório e o ponto de utilização deverá ter um valor positivo e igual a no mínimo, a pressão dinâmica mínima recomendada;




Perda de Carga




Perda de Carga O

cálculo inicia-se dividindo os trechos em função do diâmetro e da vazão necessária ao mesmo; Somando-se

os comprimentos equivalentes de todas as peças ao comprimento real da tubulação, obtêm-se o comprimento total;  A

perda de carga por metro de tubulação e a velocidade em metros por segundo são encontrados no ábaco a seguir, em função do diâmetro e da vazão de cada trecho;




Perda de Carga  A

perda de carga total será encontrada multiplicando-se a perda de carga por metro de tubulação, pelo comprimento total do trecho; O

cálculo da perda de carga é de fundamental importância no cálculo de potência de bombas e em todos os itens presentes no escoamento de líquidos em tubulações.


Diâmetro em função dos Pesos



Ábaco de FairWhipple-Hsiao para tubulação de cobre e pvc



Ábaco de FairWhipple-Hsiao para tubulação de aço galvanizado











Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Determine as pressões estáticas máximas e dinâmicas mínimas, expressas em kPa, que prevalecerão nos pontos A, B e C mostrados na figura abaixo, tendo sido previamente calculadas as perdas de carga unitárias nos trechos R-A, A-B e B-C. Dados: 1mca = 10kPa. Trecho

Perda de Carga unitária (mH2o)

R-C

0,10

C-B

0,05

B-A

0,15




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Cálculo das pressões estáticas: • Toma-se como referência o nível d’água máximo no reservatório; • Considera-se o sistema em repouso, ou seja, não há escoamento, logo, não há perda de carga; • A pressão será obtida pela diferença de altura entre o NA máximo e o ponto em questão.




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Desnível no ponto A: 45,00-10,00=35,00mca; Pressão no ponto A em kPa: 350; Desnível no ponto B:45,00-40,00=5,00mca; Pressão no ponto B em kPa: 50; Desnível no ponto C:45,00-40,00=5,00mca; Pressão no ponto C em kPa: 50. Ponto Cota (m) Desnível entre o NA máximo e o ponto Pressão no ponto mca

kPa

A

10,00

35,00

35,00

350

B

40,00

5,00

5,00

50




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Cálculo das pressões dinâmicas mínimas: • Toma-se como referência o nível d’água mínimo no reservatório; • Considera-se o sistema em movimento, ou seja, há escoamento, logo, há perda de carga; • A pressão será igual a pressão no ponto anterior menos a perda de carga no trecho que os interliga, somado à variação de pressão, positiva ou negativa, correspondente à variação de cotas entre eles; Obs.: se o ponto de jusante estiver abaixo do de montante, soma-se a variação de pressão correspondente, caso contrário subtrai-se.




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Pressão mínima dinâmica no ponto C Diferença de cotas entre R e C: 42,00-40,00=2,00mca ou 20,0kPa; Perda de carga unitária em R-C: 0,10mca/m ou 1,0kPa/m, Extensão do trecho R-C: 2,00m, logo: Pressão em C: 20kPa – 2,00mx1,0kPa/m = 18,0kPa




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Pressão mínima dinâmica no ponto B Diferença de cotas entre C e B: 0 Perda de carga unitária em C-B: 0,05mca/m ou 0,5kPa/m, Extensão do trecho C-B: 15,00m, logo: Perda de carga total em B: 15,00mx0,5kPa/m = 7,5kPa; Pressão em B: 18,0kPa - 7,5kPa= 10,5kPa




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Pressão mínima dinâmica no ponto A Diferença de cotas entre B e A: 40,00 – 10,00 = 30,00mca ou 300kPa Perda de carga unitária em B-A: 0,15mca/m ou 1,5kPa/m, Extensão do trecho B-A: 30,00m, logo: Perda de carga total em A: 30,00mx1,5kPa/m = 45,0kPa; Pressão em A: 10,5kPa – 45,0kPa + 300kPa= 265,5kPa




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Trecho

Extensão

Pressão disponível (kPa)

Perda de carga

Unitária mca/m

kPa/m

Pressão de jusante (kPa)

Total(kPa)

R-C

2,0

0

0,10

1,0

2,0

18,0

C-B

15,0

18,0

0,05

0,5

7,5

10,5

B-A

30,0

10,5

0,15

1,5

45,0

265,5




Pressões Máximas e Mínimas - Exercício Aspectos importantes:  Observar

se a pressão em todos os pontos da instalação é superior a 5,0kPa;

 Observar

se a pressão em todos os pontos de utilização é inferior a 400kPa;

 Qual O

o ponto crítico desse sistema?

que fazer caso não se atenda à norma?




Dimensionamento dos Encanamentos Sub-ramais A NBR 5626/98 recomenda os diâmetros para os diversos subramais, observando as pressões mínimas exigidas pelos mesmos.




Diâmetros mínimos de sub-ramais(NBR 5626/98) APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO

DIÂMETRO P/ TUBO SOLDÁVEL (mm)

DIÂMETRO P/ TUBO ROSCÁVEL (polegada)

Bacia sanitária

Caixa de descarga

20

½

Bacia sanitária

Válvula de descarga (6 a 40mca)

40

1¼

Bacia sanitária

Válvula de descarga (2 a 10mca)

50

1½

Banheira

Misturador (água fria)

20

½

Bebedouro

Registro de pressão

20

½

Bidê ou ducha manual


20

½

Chuveiro (2mca)


20

½




Dimensionamento dos Encanamentos

APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO

DIÂMETRO P/ TUBO SOLDÁVEL (mm)

DIÂMETRO P/ TUBO ROSCÁVEL (polegada)

Chuveiro elétrico


20

½

Lavadoura de pratos ou de roupa


20

½

Lavatório

Torneira ou misturador (água fria)

20

½

Mictório cerâmico

Caixa de descarga ou registro de pressão

20

½

Mictório tipo calha


20

½

Pia


20

½

Pia

Torneira elétrica

20

½

Tanque

Torneira

20

½




Dimensionamento dos Encanamentos Ramais Os ramais de alimentação podem ser dimensionados considerando-se o Consumo Máximo Possível e o Consumo Máximo Provável . Probabilidade de uso simultâneo de todas as peças de utilização. Consumo Máximo Possível - Método das seções equivalentes:

Diâmetro são expressos em função do diâmetro de ½’’



Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias Correspondência dos demais diâmetros com o de ½’’

Consumo Máximo Possível

DIÂMETRO NOMINAL

EQUIVALÊNCIA

½’’

1

¾’’

2,9

1’’

6,2

1 ¼’’

10,9

1 ½’’

17,4

2’’

37,8

2 ½’’

65,5

3’’

110,5

4’’

189

5’’

527

6’’

1200




Exercício 1-Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo: o

A

B

C

5 chuveiros

D

E

F

G

H

5 Lavatórios

I

J




Exercício Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo: o

19,5

A

16,6

B

2,9 ¾

13,7

C

D

2,9

2,9 ¾

10,8

¾

7,9

E

2,9 ¾'

5 chuveiros

¾

5

F

4

2,9 1 ½

G

3

H

2

1 1 ½ ½ 5 Lavatórios

I

1

J

1 1 ½ ½




Exercício Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo: o

2

A

¾

1½

B

¾

1½

C

¾

D

1¼

¾'

5 chuveiros

1¼E 1

¾

F ½

1

G ½

1

H

¾

½

5 Lavatórios

I

½

½

J ½




Perda de carga - Exercício 2-Calcular os diâmetros nos trechos de tubulação da figura G B

A

F

D

CD

E C




Dimensionamento dos Encanamentos Ramais Consumo Máximo Provável Probabilidade de uso simultâneo de algumas peças de utilização. Encontram-se os pesos correspondentes a cada peça de utilização em tabela.

Peso→ Vazão→ Diâmetro




Pesos e Vazões dos aparelhos sanitários(NBR 5626/98) APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO VAZÃO DE PROJETO (L/s) PESO RELATIVO

Bacia sanitária

Caixa de descarga

0,15

0,3

Bacia sanitária

Válvula de descarga

1,7

32

Banheira


0,3

1

Bebedouro


0,1

0,1

Bidê ou ducha manual


0,1

0,1

Chuveiro


0,2

0,4

Chuveiro elétrico


0,1

0,1

Lavadora de pratos ou de roupa


0,3

1

Lavatório


0,15

0,3




Pesos e Vazões dos aparelhos sanitários(NBR 5626/98) APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO VAZÃO DE PROJETO (L/s) PESO RELATIVO

Mictório cerâmico


0,15

0,3

Mictório tipo calha


0,15/m

0,3

Pia


0,25

0,7

Pia

Torneira elétrica

0,1

0,1

Tanque

Torneira

0,25

0,7

Torneira de jardim

Torneira

0,2

0,4




Dimensionamento dos Encanamentos Colunas e Barrilete O dimensionamento das colunas de distribuição pode ser feito somando-se os pesos das peças de utilização abastecidas por ela e aplicando a fórmula: Q = 0,30x√ƩP onde, Q é a vazão em litros /segundo; ƩP é o somatório dos utilização(adimensional).

pesos

das

peças

de




Dimensionamento dos Encanamentos Colunas e Barrilete O diâmetro será encontrado no Ábaco de Diâmetros e Vazões em função dos pesos. Entra-se com o somatório dos pesos ou a vazão e encontra-se o diâmetro. Quando o resultado encontrar-se na faixa de transição do ábaco, recomenda-se adotar o maior diâmetro. O dimensionamento das colunas e barrilete pode ser feito pelo Critério do Consumo Máximo Provável, a NBR 5626 recomenda o método de Hunter (uso de pesos).




Dimensionamento dos Encanamentos Roteiro para Dimensionamento 1-Os sub-ramais podem ser dimensionados pelos diâmetros mínimos, segundo Tabela da Norma 5626/98; 2-Alguns sub-ramais merecem atenção especial como o chuveiro: Para diâmetro de ½’’ ou 20mm→2,0mca, Para diâmetro de ¾’’ ou 25mm →1,0 mca;




Dimensionamento dos Encanamentos Roteiro para Dimensionamento A válvula de descarga: Para diâmetro de 1 ¼’’ ou 40mm→6,0mca Para diâmetro de 1 ½’’ ou 50mm→2,0mca 3-Os ramais domiciliares podem seguir o método da soma dos pesos das peças de utilização com possibilidade de uso simultâneo. Entrando com esse valor no Ábaco de Vazões e Diâmetros em função dos Pesos, acha-se a vazão e o diâmetro correspondente.




Dimensionamento dos Encanamentos Roteiro para Dimensionamento 4- As colunas e barriletes são dimensionados de acordo com a vazão necessária aos mesmos, através da fórmula: Q = 0,30x√ƩP A vazão deverá ser aplicada no mesmo ábaco anterior encontrando-se o diâmetro correspondente;




Dimensionamento dos Encanamentos Roteiro para Dimensionamento 5- Para a coluna de distribuição considera-se a somatória de todos os pesos das peças de utilização dos ramais abastecidos pela mesma; 6- Para o barrilete considera-se a somatória de todos os pesos das peças de utilização ligadas à coluna abastecida pelo mesmo; 7- Os diâmetros deverão ser confirmados pelo cálculo da perda de carga.




Dimensionamento dos Encanamentos Roteiro para Dimensionamento 5- Para a coluna de distribuição considera-se a somatória de todos os pesos das peças de utilização dos ramais abastecidos pela mesma; 6- Para o barrilete considera-se a somatória de todos os pesos das peças de utilização ligadas à coluna abastecida pelo mesmo; 7- Os diâmetros deverão ser confirmados pelo cálculo da perda de carga.




Dimensionamento dos Encanamentos- Exercício Calcule os diâmetros das tubulações da COLUNA 1 da figura abaixo e verifique se as pressões dinâmicas atendem à NBR 5626/98. A coluna 1 abastece 12 pavimentos de um prédio, providos com válvula de descarga.

23936-Projeto Inst. Hidro-AULA 3

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