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Aula 01
Bibliografia
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Sistemas Prediais I Programa - Segundo semestre de 2013 • Á ua fria • Água Quen Quente te • Esgotos Esgotos Sanitários Sanitários • Águas Águas Pluviais Pluviais • Segurança Contra Incêndio
Avaliação Avaliação Bimestral 1 – Prova (?) Avaliação Avaliação Bimestral 2 – Projeto (?) Bibliografia Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura . São Paulo: Blucher, 2012. Carvalho Jr., Roberto de. Instalações Hidráulicas
NBR 5626/1998 – Instalações prediais prediais de água fria.
Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura Arquitetura Capítulo 1 Água Fria
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Considerações Gerais Instalação predial de água fria: • Conjunto de tubulações, tubulações, equipamentos, equipamentos, reservatórios reservatórios e dispositivos, destinados ao abastecimento dos aparelhos e pontos de utilização de água da edificação • Deve manter quantidade suficiente e qualidade da • Projeto: conduzido conduzido juntamente com com os de arquitetura, arquitetura, estrutura, fundação, etc, para perfeita compatibilização entre requisitos técnicos e econômicos envolvidos.
NBR5626/1998 “Instalação predial de água fria” • • Garantir fornecimento fornecimento de forma contínua, contínua, em quantidade adequada, com pressões e velocidades compatíveis ao perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários; • Promover economia economia de água e energia; • Possibilitar manutenção manutenção fácil e econômica; • Evitar níveis de ruído inadequados inadequados à ocupação ocupação do ambiente; • Proporcionar conforto: conforto: boa localização das peças, fácil operação e vazões satisfatórias.
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Entrada e fornecimento de água fria A instalação instalação predial pode ser s er alimentada por: • Por meio de ramal predial, executado pela concessionária concessionária que interliga a rede à instalação predial. Importante: Verificar Verificar com a concessionária características características da oferta de água no local: vazão, D de ressões constância do abastecimento etc.
• Sistema privado Poço artesiano, artesiano, a sua instalação instalação envolve envolve série de tarefas: estudo hidrogeológico, permissão de órgão público responsável, perfuração, bombeamento.. bombeamento....
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Reservação a
a
Distribuição interna
a
Alimentação
Vista geral de um sistema de distribuição de água
Sub-sistema de alimentação
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Abrigo do Cavalete Cavalete: canalização onde é instalado o registro de gaveta; De mesma bitola (diâmetro) do ramal predial e do alimentador predial; Deve ser instalado em um compartimento de alvenaria ou concreto;
Componentes de entrada da instalação predial.
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Dimensões do abrigo de alvenaria
Localização dos conjuntos Conjuntos: hidrômetro, medidor de energia elétrica, caixa de correspondência, campainha e interfone, e câmera de TV. • Depende basicamente do posicionamento dos ramais de entrada de água e energia • Devem ser instalados em local previamente preparado; • Dentro da propriedade (no limite do terreno);
• Local de fácil visualização e com painéis voltados para o passeio público; • A entrada de água, energia e poste devem formar um só elemento no projeto arquitetônico;
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Medição de água individualizada • Consiste na instalação de um hidrômetro para cada unidade habitacional; • Gradativamente sendo implantada em edifícios multifamiliares; • Importante: combate desperdício economia de água economia de energia redução de inadimplência fácil identificação/redução de vazamentos justiça social (paga somente pelo que consome)
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Medição individualizada com reservatório superior
Medição individualizada com Reservatório superior e
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Partes constituintes de uma instalação predial • Alimentador predial abastece reservatório superior (Sist. Recalque + bomba); • Residências domiciliares mais simplificado;
Sistemas de abastecimento Existem três formas de sistemas de abastecimento da rede predial de distribuição: • Direto: sem reservatório; • Indireto: com reservatórios • Misto: parte diretamente da rede pública e parte do reservatório superior.
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Direto •Alimentação das peças diretamente da rede pública; •Não existe reservatório; •Baixo custo de instalação; •Interrupção do abastecimento público = falta de água.
Indireto sem bombeamento
•Adotado quando pressão da rede pública é suficiente para alimentar reservatório •Reservatório alimenta pontos de consumo por gravidade(altura sempre superior); •Vantagem: garantia de abastecimento; •Utilizado em edificações de até 3 pavimentos ~9m.
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Indireto com bombeamento
•Utilizado quando pressão da rede é insuficiente para alimentar diretamente o •Edificações > 9m; •Reservatório inferior, conjunto motorbomba, reca que e reservatório superior; •Distribuição predial por gravidade.
Indireto hidropneumático
•Requer equipamento para pressurização da água a partir de reservatório inferior; •Adotado quando há necessidade de pressão num determinado ponto que não pode ser obtido por gravidade; •Cuidados especiais: periódica; •Na falta de energia, necessita de gerador alternativo.
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Dispensa o uso de reservatório superior, mas segundo Creder ), sua instalação e manutenção é cara, sendo recomendada somente em casos especiais para aliviar o carregamento da estrutura, ou quando a sua instalação está limitada pelo código de obras.
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Distribuição Mista
•Parte da alimentação da rede pública e parte pelo reservatório superior; •Mais usual; •Mais vantajoso; •Torneiras externas, tanques, edícula... Alimentadas re amen e. •pressão da rede > que do reservatório;
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Vazão
•
Considera-se vazão hidráulica o volume de água a ser transportado que atravessa uma determinada seção (tubo, calha, etc) na unidade de tem o.
•
No sistema prático de unidades, a vazão é expressa em m3/ h, podendo ser expressa também em l/s.
•
A vazão também pode ser denominada de descarga hidráulica.
•
Em um ro eto de instala ões hidráulicas rediais, são dimensionadas vários tipos de vazões a saber: dos de utilização, do alimentador predial, do barrilete e colunas de distribuição, dos ramais e sub-ramais, do reservatório superior e da instalação hidropneumática, se houver.
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Pressão A pressão é o resultado de uma força aplicada a uma superfície que lhe ofereça oposição. Normalmente confundem pressão com força. A pressão leva em conta dois fatores, a força aplicada e a superfície na qual ela é . Sendo P = pressão F = força A = área
P=
F A
As medidas mais utilizadas em relação a pressão são: 2 •
• mca (metro de coluna d’água), • •
lb / pol2 N / m2 (Newton por metro quadrado) ou Pascal (Pa)
Obs: 1kgf/cm2 = 10 mca = 98.100 Pa
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Pressão em um Tubo
h
F V
P= F A : F = peso da água = . V V = volume do cilindro = A . h Então substituindo temos P = . A . h = . h = 1. h = h em mca A Obs: 1kgf/cm2 = 10mca = 100.000Pa
A P
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Pressão nas canalizações de um Prédio • Desta forma, em Hidráulica Predial a água contida em um tubo , , desse tubo. • A pressão que a água exerce sobre uma superfície qualquer só depende da altura do nível d’água até essa superfície. É o mesmo que dizer: a pressão não depende do volume de água contido no tubo. • Na maioria das vezes, no dimensionamento das tubulações em Hidráulica Predial, a pressão considerada é devida a ação exclusiva da gravidade. • Nos prédios, o que ocorre com a pressão exercida pela água nos diversos pontos das canalizações, só depende da altura do nível da água, desde um ponto qualquer da tubulação, até o nível água do ago-13 reservatório.
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Pressão nas canalizações de um Prédio
Quanto maior for esta altura (h) maior será a pressão. Então podemos concluir que, nos andares mais baixos terão maior pressão comparados aos que estão situados mais próximos ao reservatório.
Nível da água no reservatório superior
A B 3 C
hD Pressão no ponto D = Altura do nível reservatório até o ponto D.
2 D TÉRREO
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Perda de Carga Considera-se a perda de carga a resistência proporcionada ao líquido, neste caso a água, em seu trajeto. Devido a vários fatores ue são artes constituintes do conduto tubo , calha, etc) a água perderá parte da sua energia (pressão) inicial. Esses fatores que determinam perda de carga (para que a água possa vencer a resistência em seu trajeto) são: • • • • • • •
Rugosidade do conduto (tubo, calha, etc) Viscosidade e densidade do líquido conduzido Velocidade de escoamento Grau de turbulência do fluxo Comprimento da tubulação (distância percorrida) Mudança de direção Dimensão da tubulação (diâmetro) – é o único fator que contribui para diminuir a perda de carga ago-13
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Perda de Carga A Perda de Carga é dividida em 2 partes • Perda de Carga Normal: é devida ao comprimento da tubulação. As tubulações de cobre e de plástico (PVC) normalmente com grande emprego nas instalações, v u u v z u ferro fundido no aspecto de perda de carga (energia) no trajeto do líquido, para a mesma seção e distância linear. •Perda de Carga Localizada ou acidental: são as perdas que ocorrem nas mudanças de direção, como por exemplo nas conexões (joelhos, reduções, tês), ou quando a água passa por dispositivos de controle, tipo registro. Portanto, quanto maior for o número de conexões de um trecho de tubulação, maior será a perda de pressão ou perda de carga nesse trecho, diminuindo a pressão ao longo da tubulação
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Linha Piezométrica – Perda de Carga A ∆h
B hA
tubulação
hB
R
•Com registro fechado (R), a água sobe na tubulação vertical até o nível do reservatório (A). •Abrindo o registro, a água entra em movimento e o nível da pressão cai do ponto A , h . •Tubulação de menor diâmetro oferece maior resistência à vazão ocasionando maior perda de carga. •Tubulação de maior diâmetro oferece menor resistência à vazão ocasionando menor perda de carga. •A pressão hA é a pressão estática neste ponto, ou seja, quando a água está parada. •A pressão hB é a pressão dinâmica neste ponto, ou seja, a água está em movimento.
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Sub-sistema: Reservação
Reservatórios Generalidades • Comumente utilizados para compensar a falta de água devido às falhas existentes no sistema de abastecimento e rede de distribui ão •Garante o abastecimento contínuo porém diminui a pressão; •Deve ser instalado em altura superior a todos os pontos de consumo; •Normalmente deve estar a uma altura inferior à 9m com relação ao nível da rua; •Se essa altura for maior, deverá ser usado um reservatório inferior e um sistema de recalque que alimentará o reservatório superior; •O reservatório superior alimentará os pontos de consumo por gravidade.
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Reservatórios no projeto arquitetônico Importante não omitir informações relevantes tais como: • Localização •Ti o •Capacidade •Altura adequada do barrilete (para facilitar manobras dos registros) Informar-se das características técnicas dos reservatórios para garantir harmonização entre os aspectos estéticos e técnicos na concepção do projeto; Reservatórios de maior capacidade devem ser divididos em mais compartimentos Para permitir operações de manutenção sem interrupção da distribuição; Verificar necessidade de reserva de incêndio a ser acrescida à capacidade do reservatório;
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Reservatório superior • Abastecido pela rede pública ou pelo sistema de recalque • Deve localizar-se numa posição próxima dos pontos de consumo: •diminuir erda de car a •e por economia • Para reservatórios de maior porte (>2000L), projetar estrutura adequada ; • A estrutura deverá transmitir as cargas às vigas e paredes mais próximas; • Evitar apoios sobre lajes e forros; • Edificações > 3 pavimentos, reservatório deve ser locado sobre a caixa de escada devido a proximidade dos pilares;
Reservatório superior sobre caixa de escada
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Reservatório inferior • Faz-se necessário em prédios com mais de 3 pavimentos (~>9m) devido a pressão insuficiente da rede pública;
• Deve ser instalado em locais de fácil acesso; • Afastado de tubulações de esgoto • Tampas elevadas de 10cm em relação ao piso acabado, nunca rentes (para evitar contaminação pela infiltração de água); •Prever espaço físico para localização, também, da casa de bomba, onde serão instalados elo menos 2 con untos motor-bomba 1 + 1reserva); •Tipos básicos de disposição de bombas: •Acima do reservatório; •em posição inferior (afogada).
Reservatório inferior e tipo de disposição de bombas
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Reservação de Água Fria De acordo com a NBR 5626, a capacidade do reservatório depende de: •Padrão de consumo no edifício; •Freqüência e duração de interrupções do abastecimento. •Deve-se garantir potabilidade no período de utilização; •Atendimento à disposição legal que estabeleça volume máximo de reservação; •É recomendável dimensionar a capacidade de reservação para 2 dias de consumo •Capacidade: calculada em função da população e natureza da edificação. •Taxa de consumo: depende de aspectos culturais e acesso ao abastecimento; •Média: 200 l/dia
Taxa de ocupação de acordo com a natureza do local
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Consumo per capta
Consumo diário Coleta de informações: •Pressão •Vazão nos pontos de utilização; • uant a e e req nc a e ut zação os apare os; •População; •Condições socioeconômicas; •Clima, etc. Atentar para atividades básicas e complementares como piscina e alvenaria.
Cd = P x q Onde:
Cd = consumo diário (litros/dia) P = população que ocupará a edificação q = consumo per capita (litros/dia)
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Capacidade dos reservatórios Recomenda-se calcular a capacidade de reservação adotando-se no mínimo 2 dias de consumo. CR = 2 x Cd Onde, CR = capacidade total do reservatório (litros) Cd = Consumo diário (litros/dia) Para reservatórios domiciliares, recomenda-se: - Reservatório inferior: 60% CR - Reservatório superior: 40% CR *valores fixados para aliviar carga na estrutura *reserva de incêndio (~20%), usualmente colocada no reservatório superior
Exercícios 1 - Calcular a capacidade dos reservatórios de um edifício residencial de 10 pavimentos, com 2 apartamentos por pavimento, sendo que cada apartamento possui 2 quartos e uma dependência de empregada. otar reserva e nc n o e . tros, prev sta para ser armazena a no reservatório superior.
2 - Dimensionar os reservatórios de um prédio multifamiliar de 6 pavimentos tipo, com 4 apartamentos por andar de: sala, cozinha, 2 quartos, área de serviço e 1 quarto de empregada. , para ser armazenada no reservatório superior.
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Tipos de Reservatório Reservatórios moldados in loco •Executados na própria obra; •Concreto armado, alvenaria, etc; •Utilizados para grandes reservas; •Construídos conjuntamente com a estrutura da edificação; •Dois formatos comuns: Cilíndrico e paralelepípedo; •Quantidade reservada de acordo com o projeto, assegurando reserva de emergência e incêndio; •Reservatórios de concreto de acordo com NBR6118; •Importante cuidados com impermeabilização.
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Tipos de Reservatório – Reservatório industrializado •Construídos basicamente de
fibrocimento, metal, polietileno
•Usados para pequenas e médias reservas (1000L a 2000L); •Fabricados sob encomenda para grandes reservas (Aço) •Fibra de Vidro e PVC: muito utilizados em inst. Prediais •Vantagens: Superfície interna lisa (< acumulo de sujeira) Mais higiênicos Mais leves Encaixes mais precisos Facilidade de transporte, instalação e manutenção
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Verificar especificações e normas técnicas ao comprar reservatório industrializado Normas: – eserva r o po o e n co para gua po ve – equ s os NBR 14800 – Reservatório poliolefínico para agua potável – instalações e obra Reservatórios domiciliares: •Devem sempre ser providos de tampa (impedir invasão de corpos estranhos); •Preservar os padrões de segurança e higiene ditados pelas normas; •Especificação para recebimento relativa a cada tipo de material;
Cuidados na instalação:
Deve ser instalado em • Local ventilado e de fácil acesso para inspeção e limpeza do seu interior; • Espaço mínimo em torno da caixa de 60 cm, podendo chegar a 45 cm para caixas até 1.000 litros; • Assentar sobre base estável, capaz de resistir aos esforços atuantes quando o reservatório estiver cheio; •Base preferencialmente em concreto; • superfície plana, rígida e nivelada, sem presença de material pontiagudo • Recomenda-se que a base tenha área maior que o fundo da caixa.
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Altura do reservatório •Determinante no cálculo das pressões de consumo •Posicioná-lo em altura suficiente para bom funcionamento das peças •Pressão não depende do volume contido no reservatório e sim da altura.
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Localização do reservatório •Posição do reservatório interfere na pressão de água = •Quanto maior a perda de carga, menor a pressão dinâmica; •Sempre que possível diminuir o número de conexões e encurtar com rimento da canaliza ão •Posicioná-lo o mais perto possível dos pontos de consumo;
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•Quando a maior distância é inevitável, elevar o reservatório para compensar as perdas; •Ideal: posições eqüidistantes, diminuindo perdas e altura necessário;
Influência dos reservatórios na qualidade da água Fatores que contribuem para alteração na qualidade da •O material empregado na construção do reservatório que não deve comprometer a potabilidade da água; •Reservatórios localizados nas pontas de rede onde a concentra ão de cloro residual é baixa: risco de contaminação; •Negligência com a higiene periódica; •Falta de tampa;
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Dimensionamento do reservatório
V=Axh Onde, V= volume = capacidade do reservatório (m³) A = área do reservatório (m²) h = altura do reservatório (m)
Exercício Calcular o volume em litros de um reservatório moldado in loco cuja área é de 6,0m² e altura de lâmina d’água é de 1,5m.
Qual deve ser a altura da lâmina d’água de um reservatório de 7200 l cuja dimensão em planta é metro= , m se or metro e , m
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Sub-sistema de distribuição interna
Rede de distribuição Constituída por um conjunto de canalizações que interligam os pontos de consumo ao reservatório Para o traçado fazer divisão dos pontos de consumo: •Pontos de consumo do banheiro numa canalização, •cozinha em outra, etc.; simuntâneo; Quanto menor o número de pontos de consumo de uma canalização, menor seu diâmetro e menor seu custo.
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Barrilete Conjunto de tubulações que se origina no reservatório e . Pode ser do tipo: Concentrado: vantagem de abrigar os registros de operação em área restrita, facilita segurança e controle, orém tem maiores dimensões Ramificado: menor quantidade de tubulação junto ao reservatório, registros mais espaçados e colocados antes do início das colunas de distribuição, mais econômico.
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Colunas, ramais e sub-ramais Colunas: derivam do barrilete, descem na posição , sua vez alimentam os sub-ramais das peças de utilização Barrilete co unas Ramais Sub-ramais de utilização
Colunas de distribui ão: Esquema de desenho do Barrilete e ramais
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•Importante usar coluna exclusiva para válvulas de descarga; • para alimentar aquecedor de água; *Golpe de aríete danificará o aquecedor •Recomendável utilizar ventilação na coluna de distribui ão: para evitar contaminação da instalação pelo fenômeno da retrossifonagem; dissipar bolhas de ar que acompanham a tubulação.
Golpe de aríete É um fenômeno que ocorre nas instalações hidráulica quando a água, ao descer com velocidade elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida, ficando os equipamentos da instalação . Se um líquido, ao passar por uma calha, tiver sua corrente bruscamente interrompida, seu nível subirá rapidamente, passando a escorrer pelos lados. Se tal fenômeno for observado dentro do tubo, o liquido, não tendo por onde sair, provocará um aumento de pressão contra as paredes do tubo, causando sérias conseqüências na instalação. Nas instalações prediais, alguns tipos de válvulas de descarga e registro de fechamento rápido provocam o efeito do golpe de ariete, que tem como principal conseqüência, danos nos equipamentos da instalação = prejuízo.
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Já existem algumas válvulas de escarga que possuem dispositivos anti-golpe de aríete, os quais fazem com fechamento da válvula se torne mais suave. http://www.youtube.com/watch?v=cmaBA1PhylI
Retrossifonagem Fenômeno de intrusão da água servida na instalação de abastecimento de água potável, devido à ocorrência de ressões ne ativas. Reservatórios, caixas de descarga e outros aparelhos estão sujeitos à retrossifonagem.
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Ventilação na Instalação Hidráulica Por que ventilar ? Caso não haja ventilação, podem ocorrer dois problemas: 1.
Possibilidade de contaminação devida ao fenômeno da RETROSSIFONAGEM (pressões negativas na rede, que causam a entrada (refluxo) de água com germes, através do sub-ramal do vaso sanitário, bidê ou banheira). Pode ocorrer quando se fecha o registro no início de uma coluna e se dá descarga a um ou mais vasos, a água, ao esvaziar o trecho superior da coluna, provoca uma rarefação (vácuo), de modo que, se não houver válvula adequada, a água poderá sair do vaso e seguir para a coluna de alimentação, onde se formou o vácuo
NBR – 92/80 Os aparelhos sanitários, bem como, sua instalações e canais internos, devem ser de tal forma que não provoquem retrossifonagem. Nos casos de instalações que contenham válvulas de descarga, a coluna de distribuição deverá ser ventilada conforme última solução descrita a seguir
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Fenômeno da Retrossifonagem - Solução
Solução: -
Instalar estes aparelhos(válvulas de descarga) em coluna, barrilete e reservatório , -
-Instalar estes aparelhos em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que seu sub-ramal esteja protegido por dispositivo quebrador de vácuo -Instalar estes aparelhos em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que a coluna logo abaixo do registro correspondente em sua parte superior seja dotada de tubulação de ventilação, executada com as seguintes características: - ter diâmetro igual ou superior ao da coluna de onde deriva; - ser ligada à coluna, a jusante (após) do registro de passagem (gaveta) que a serve - ter sua extremidade livre acima do nível máximo admissível do reservatório superior Obs: instrução da norma
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Fenômeno da Retrossifonagem - Solução Instalar válvulas anti-retrossifonagem ou tubulação de ventilação.
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Ventilação na Instalação Hidráulica
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ou ro pro ema, que, nas u u aç es, sempre ocorrem o as e ar, que normalmente acompanham o fluxo de água, causando a diminuição das vazões das tubulações.
Se existir o tubo ventilador (suspiro), essas bolhas serão expulsas, melhorando o desempenho final das peças de utilização. Também, em caso de esvaziamento da rede por falta de água, pode ocorrer acúmulo de ar e, quando voltar a mesma a encher, o ar fica “preso”, dificultando a passagem da água. Nesse caso, a ventilação permitirá a expulsão do ar acumulado
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Dispositivos controladores de fluxo
Destinados a controlar, interromper e estabelecer o fornecimento de água nas tubulações e nos aparelhos sanitários; • • • • • • •
Torneiras Misturadores Registros gaveta (que permitem a abertura ou fechamento de passagem de água por tubulações) Registros de pressão (utilizados em pontos onde se necessita de regulagem de vazão, como chuveiros, duchas, torneiras, etc) vu as e escarga Válvulas de retenção (utilizadas para que a água flua somente em um determinado sentido na tubulação) Válvulas de alívio ou redutoras de pressão (que mantêm constante a pressão de saída na tubulação)
Registros gaveta Válvulas de retenção
Válvulas de alívio ou redutoras de pressão
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Instalação de registros •
Primeiramente escolher o modelo de registro adequado ao tipo de tubulação da instalação (soldável ou roscável)
•
Estudar o posicionamento e altura de cada registro dentro do compartimento
•
Altura padrão para instalação do registro gaveta: 180 cm em relação ao piso acabado
•
Registros de pressão (chuveiro) devem ser instalados entre 100 e 110 cm em relação ao piso acabado
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