MEMÓRIA DE CÁLCULO SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO DE INCÊNDIO Método iterativo utilizando Hazen Williams
1) DADOS DO PROJETO: PROJETO: Risco: LEVE Pressão Mínima no hidrante mais mais desfavorável desfavorável (H1) = 4 m.c.a. Número de hidrantes simultâneos (N) = 3 Cd-(coeficiente de descarga) Valor default = 0.98 Cv-(coeficiente de velocidade)Valor default= 0.98 Hidrante 1: (Dp)Diâmetro da tubulação na prumada = 63mm (D)Diâmetro da tubulação até o Hidrante = 63mm (De)Diâmetro do esguicho = 13mm (Dm)Diâmetro da mangueira = 38mm (Lm)Comprimento da mangueira = 15m Hidrante 2: (Dp)Diâmetro da tubulação na prumada = 63mm (D)Diâmetro da tubulação até o Hidrante = 63mm (De)Diâmetro do esguicho = 13mm (Dm)Diâmetro da mangueira = 38mm (Lm)Comprimento da mangueira = 15m Hidrante 3: (Dp)Diâmetro da tubulação na prumada = 63mm (D)Diâmetro da tubulação até o Hidrante = 63mm (De)Diâmetro do esguicho = 13mm (Dm)Diâmetro da mangueira = 38mm (Lm)Comprimento da mangueira = 15m Esquema Vertical:
2.88m
2.88m
2) Cálculo da vazão no hidrante mais desfavorável: Q=Cd . Se( 2.g.H1)1/2 (m3/s) Dados: H1= 4 m.c.a. De ( diâmetro do esguicho) ⇒Se ( área do esguicho) De = 13mm ⇒ Se = π . De2 / 4 = 0.00013273m2 Temos: Q1 = 0.98 . 0.00013273 . (2 . 9.81 . 4) 1/2 Q1 = 0.00115234 m3/s 3) Cálculo da pressão no ponto A (ver esquema vertical): PA = H1 + JcTA1 +Jm + Je , onde: H1= pressão dinâmica mínima no hidrante mais desfavorável JcT A1 = perda de carga total na canalização no trecho A1 Jm = perda de carga na mangueira Je = perda de carga no esguicho 3.1) Perda de carga unitária na canalização: JuC= (10,641. Q1,85) / (C1,85. D4,87)(m/m) C = coeficiente de rugosidade. Valor canalização= 120 D = diâmetro da canalização no trecho considerado Para o caso de D = 63mm temos: JuC = (10,641 . 0.001152341,85) / (1201,85. 0.0634,87) JuC = 0.00390513 m/m 3.2) Comprimento da canalização da prumada até o hidrante: LT = 14.28m 3.3) Perda de carga na canalização:
JcTA1 = LT . JuC
JcT A1 = 14.28 m . 0.00390513 m/m = 0.05576528 m 3.4) Perda de carga na mangueira : Jm = Jum . Lm onde: Jum = (10,641. Q1,85) / (C1,85. Dm4,87) (m/m) Dados : Dm (diâmetro da mangueira) Lm (Comprimento da mangueira) C = 140 (valor para mangueira) Para o caso de Dm= 38mm e Lm= 15 m temos : Jum= (10,641 . 0.00115234 1,85) / (1401,85 . 0.0384,87 ) Jum= 0.0340152 m/m. Jm= 0.0340152 . 15 = 0.51022803 m 3.5) Perda de carga no esguicho : Je = ( 1/cv2 - 1) . V2 / 2g onde: V= Q/ Se Temos : V= 0.00115234 / 0.00013273 = 8.68171596 m/s e Je= (1/ 0.982 - 1) 8.681715962 / ( 2 . 9.81 ) = 0.1584 m
Logo temos: PA = 4 + 0.05576528 + 0.51022803 + 0.1584 = 4.7243933 mca
4) Cálculo da pressão no ponto B (ver esquema vertical): PB = H2 + JcTB2 +Jm + Je Supondo ∆H(acréscimo de pressão entre A e 2) = 1.68 m.c.a. Temos: H2 = 4.7243933 + 1.68 = 6.4043933 m.c.a. Vazão no segundo hidrante: Q2 = 0.98 . 0.00013273 . (2 . 9.81 . 6.4043933) 1/2 Q2 = 0.00145811 m3/s
4.1) Perda de carga unitária na canalização: JuC= (10,641. Q1,85) / (C1,85. D4,87)(m/m) Para o caso de D = 63mm temos: JuC = (10,641 . 0.001458111,85) / (1201,85. 0.0634,87) JuC = 0.00603563 m/m 4.2) Comprimento da canalização da prumada até o hidrante: LT = 14.28m 4.3) Perda de carga na canalização:
JcTB2 = LT . JuC
JcTB2 = 14.28 m . 0.00603563 m/m = 0.08618874 m 4.4) Perda de carga na mangueira : Jm = Jum . Lm onde: Jum = (10,641. Q1,85) / (C1,85. Dm4,87) (m/m) Para o caso de Dm= 38mm e Lm= 15 m temos : Jum= (10,641 . 0.001458111,85) / (1401,85 . 0.0384,87 ) Jum= 0.05257263 m/m. Jm= 0.05257263 . 15 = 0.78858945 m 4.5) Perda de carga no esguicho : Je = ( 1/cv2 - 1) . V2 / 2g onde: V= Q/ Se Temos : V= 0.00145811 / 0.00013273 = 10.9853671 m/s e Je= (1/ 0.982 - 1) 10.98536712 / ( 2 . 9.81 ) = 0.25361397 m Logo temos: PB = 6.4043933 + 0.08618874 + 0.78858945 + 0.25361397 = 7.53278547 mca
5) Cálculo da pressão no ponto C (ver esquema vertical): PC = H3 + JcTC3 +Jm + Je
Supondo ∆H(acréscimo de pressão entre B e 3) = 1.33243902 m.c.a. Temos: H3 = 7.53278547 + 1.33243902 = 8.86522449 m.c.a. Vazão no terceiro hidrante: Q3 = 0.98 . 0.00013273 . (2 . 9.81 . 8.86522449) 1/2 Q3 = 0.00171552 m3/s
5.1) Perda de carga unitária na canalização: JuC= (10,641. Q1,85) / (C1,85. D4,87)(m/m) Para o caso de D = 63mm temos: JuC = (10,641 . 0.001715521,85) / (1201,85. 0.0634,87) JuC = 0.00815348 m/m 5.2) Comprimento da canalização da prumada até o hidrante: LT = 14.28m 5.3) Perda de carga na canalização:
JcTC3 = LT . JuC
JcTC3 = 14.28 m . 0.00815348 m/m = 0.11643174 m 5.4) Perda de carga na mangueira : Jm = Jum . Lm onde: Jum = (10,641. Q1,85) / (C1,85. Dm4,87) (m/m) Para o caso de Dm= 38mm e Lm= 15 m temos : Jum= (10,641 . 0.00171552 1,85) / (1401,85 . 0.0384,87 ) Jum= 0.07101998 m/m. Jm= 0.07101998 . 15 = 1.06529975 m 5.5) Perda de carga no esguicho : Je = ( 1/cv2 - 1) . V2 / 2g onde: V= Q/ Se Temos : V= 0.00171552 / 0.00013273 = 12.92469925 m/s e Je= (1/ 0.982 - 1) 12.92469925 2 / ( 2 . 9.81 ) = 0.35106289 m Logo temos: PC = 8.86522449 + 0.11643174 + 1.06529975 + 0.35106289 = 10.39801887 mca
6) Recálculo pela coluna: 6.1) PB = PC - LBC + JT BC onde , LBC = desnível entres os pontos B e C (pé direito) = 2.88m. JTBC = perda de carga entre estes dois pontos = L T . JuC LT = Comprimento equivalente (tubos + conexões) na prumada = L R + Leq. LR = Pé direito + desvio da tubulação = 2.88m Leq. = Comprimento equivalente das conexões na prumada = 0.41m. QBC = Q3 = 0.00171552m3/s JuC= (10,641 . 0.00171552 1,85) / (1201,85. 0.0634,87) = 0.00815348m/m. Assim: JTBC = LT . JuC = (2.88 + 0.41) . 0.00815348 = 0.02682496m. Logo: PB = 10.39801887 - 2.88 + 0.02682496 = 7.54484383m.c.a. 4.5) Pressão no recálculo neste ponto está OK!
≅
7.53278547m.c.a.(ver item
6.2) PA = PB - L AB + JT AB onde , L AB = desnível entres os pontos A e B (pé direito) = 2.88m. JT AB = perda de carga entre estes dois pontos = LT . JuC LT = Comprimento equivalente (tubos + conexões) na prumada = L R + Leq. LR = Pé direito + desvio da tubulação = 2.88m Leq. = Comprimento equivalente das conexões na prumada = 0.41m. Q AB = Q2 + Q3 = 0.00145811 + 0.00171552 = 0.00317364m 3/s JuC= (10,641 . 0.003173641,85) / (1201,85. 0.0634,87) = 0.02544426m/m. Assim: JTBC = LT . JuC = (2.88 + 0.41) . 0.02544426 = 0.08371161m. Logo: PA = 7.54484383 - 2.88 + 0.08371161 = 4.74855544m.c.a. ≅ 4.7243933m.c.a.(ver item 3.5) Pressão no recálculo neste ponto está OK!
7) Cálculo da altura do reservatório: X = PA + ( Leq + Ld ).JuRA / (1- JuRA) Onde Ld = desvio da tubulação (se houver) Vazão entre ponto A e reservatório: QT QT = Q3 + Q2 + Q1 QT = 0.00171552 + 0.00145811 + 0.00115234 QT = 0.00432598 m3/s. Ju C = (10,641 . 0.00432598 1,85) / (1201,85. 0.0634,87) = 0.04513m/m Leq = 12.76 Assim a altura do reservatório é:
X = 4.74855544 + (12.76 + 0.5) . 0.04513 / (1 - 0.04513) X = 5.6 m. O
