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Natália michelan Instalações hidráulicas e sanitárias © 2016 by Universidade de Uberaba Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Universidade de Uberaba. Universidade de Uberaba Reitor Marcelo Palmério Pró-Reitor de Educação a Distância Fernando César Marra e Silva Editoração Produção de Materiais Didáticos Capa Toninho Cartoon Edição Universidade de Uberaba Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário Catalogação elaborada pelo Setor de Referência da Biblioteca Central UNIUBE Michelan, Natália. M582i Instalações hidráulicas e sanitárias / Natália Michelan. – Uberaba: Universidade de Uberaba, c2016. 241 p. : il. [Produção e supervisão] Programa de Educação a Distância – Universidade de Uberaba. ISBN: 978-85-7777-544-6 1. Hidráulica. I. Universidade de Uberaba. Programa de Educação a Distância. II. Título. CDD 627 Natália michelan Realizei meu curso de licenciatura na Universidade Estadual Pau- lista “Júlio de Mesquita Filho”, no campus de Ilha Solteira, São Pau- lo, e ele me abriu as portas para experiências jamais imaginadas, por exemplo, a Engenharia Civil. Assim, nesse mesmo campus, iniciei a jornada do Mestrado na área de Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais, onde os cursos de engenharia são muito visados e reconhecidos. Todos os amigos fo- ram embora, e permaneci na mesma cidade onde nasci, me criei e estudei. A busca por soluções aos problemas é uma característica que me fez adorar essa área, pois desenvolver mecanismo para o tratamento de efluentes não á algo simples, uma vez que os cálcu- los e o manuseio de tubulações, bem como as especificidades dos efluentes são temas cuja assimilação é árdua, porém gratificante, posto que o estudo desenvolvido poderá mudar a vida de muitos. O estudo e o entendimento do funcionamento das coisas são fasci- nantes. Desde as séries iniciais na escola, todas as áreas eram impor- tantes, porém, logo percebi que a Biologia é uma profissão voltada ao estudo das diferentes formas de vida, à origem, à evolução, à estrutu- ra e ao funcionamento das relações entre os seres vivos, os organis- mos e o meio ambiente, abrindo um grande leque de opções de áreas. O curso de licenciatura que realizei na Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, no campus de Ilha Solteira, São Paulo, abriu as portas para experiências jamais imaginadas, como a Engenharia Civil. Sobre os autores Assim, a jornada começou com o Mestrado na área de Recursos Hídri- cos e Tecnologias Ambientais, no mesmo campus, no qual os cursos de engenharia são muito visados e reconhecidos. Todos os amigos foram embora, e eu permaneci, na mesma cidade onde nasci, criei- me e estudei. Investi em uma área desconhecida, mas a busca de so- luções aos problemas é uma característica que me fez adorá-la, pois desenvolver mecanismo para o tratamento de efluentes não á algo simples, aprender a calcular, manusear tubulações e especificidades dos efluentes foram tarefas árduas, porém gratificantes, por imaginar que o estudo desenvolvido poderá mudar a vida de muitos. Sumário Capítulo 1 Introdução – noções de hidráulica .................................9 1.1 Noções de hidráulica ....................................................................................... 10 1.1.1 Pressão .................................................................................................. 10 1.1.2 Carga ...................................................................................................... 15 1.1.3 Linha de Carga e Linha Piezométrica .................................................... 18 1.1.4 Perda de Carga ...................................................................................... 20 1.1.5 Fórmula de Manning-Strickler ................................................................ 29 1.1.6 Ligações Prediais ................................................................................... 33 Capítulo 2 Instalações de água fria – parte 1 ..................................39 2.1 Instalações de água fria – parte 1 ................................................................... 40 2.1.1 ETAPAS DE Projeto ............................................................................... 43 2.1.2 Sistema de Distribuição ......................................................................... 43 2.1.3 Sistema Direto ........................................................................................ 43 2.1.4 Sistema Indireto .................................................................................... 44 2.1.6 Hidropneumático .................................................................................... 46 2.1.7 Partes Constituintes de uma Instalação Predial de Água Fria .............. 47 2.1.8 Considerações Gerais dO projeto ......................................................... 50 2.1.9 Retrossifonagem .................................................................................... 51 Capítulo 3 Instalações de água fria – parte 2 ..................................67 3.1 Dimensionamento das tubulações de dreno e extravasores dos reservatórios ........................................................................... 68 3.1.1 Dreno ...................................................................................................... 68 3.1.2 Reservatório inferior ( ) ...............................................................68 3.1.3 Reservatório superior ( ) ............................................................69 3.1.4 Extravasor .............................................................................................. 69 3.1.5 Dimensionamento da Bomba de Recalque ........................................... 69 3.1.6 Canalização de Recalque ...................................................................... 70 3.1.7 Canalização de Sucção ......................................................................... 71 Capítulo 4 Projeto de instalações prediais de água quente ............95 4.1 Instalações prediais de água quente ............................................................... 97 4.1.1 Partes constituintes de uma instalação predial de água quente ........... 101 4.1.2 Produção de água quente ...................................................................... 106 4.1.3 Aquecimento solar .................................................................................. 111 4.1.4 Produção de água quente nas instalações centrais .............................. 113 4.1.5 Material dos encanamentos ................................................................... 119 Capítulo 5 Projeto de instalações prediais de esgoto sanitário ......123 5.1 Instalações prediais de esgotos sanitários ...................................................... 124 5.1.1 Etapas de projeto ................................................................................... 125 5.1.2 Partes constituintes e terminologia de uma instalação predial de esgotos sanitários ........................................... 129 5.1.3 Traçado das instalações de esgotos e ventilação ................................. 140 5.1.4 Dimencionamento .................................................................................. 143 Capítulo 6 Projetode instalações prediais de água pluvial .............163 6.1 Instalações prediais de águas pluviais ............................................................ 164 6.1.1 Projeto .................................................................................................... 164 6.1.2 Partes constituintes e termos técnicos utilizados em uma instalação predial de águas pluviais ................................................. 165 6.1.3 Dimensionamento .................................................................................. 168 6.1.4 Calhas .................................................................................................... 171 6.1.5 Condutores Verticais .............................................................................. 173 6.1.6 Condutores Horizontais .......................................................................... 174 Capítulo 7 Projeto de instalações prediais de combate ao incêndio . 179 7.1 Noções gerais de combate ao incêndio .......................................................... 180 7.1.1 Classificação das edificações ................................................................ 182 7.1.2 Proteção por extintores manuais e sobre rodas .................................... 186 7.1.3 Proteção por rede de hidrantes ............................................................. 190 Capítulo 8 Projeto de instalações prediais de gás ..........................213 8.1 Projeto de instalações prediais de gás ............................................................ 215 8.1.1 Pressões de utilização .......................................................................... 216 8.1.2 Instalação predial .................................................................................. 217 8.1.3 Exemplos de utilização do glp .............................................................. 219 8.1.4 Gás natural ............................................................................................. 219 8.1.5 Dimensionamentos ............................................................................... 220 8.1.10 Teste de estanqueidade ...................................................................... 235 Dois terços da população mundial vivem em condições precárias e uma das primeiras providências para melhorar seu padrão de vida é o aproveitamento racional dos recursos hídricos. Essas providên- cias cabem ao engenheiro civil. No capítulo I deste material, são abordadas as fórmulas para os cálculos de encanamentos, bem como a forma de introduzir e rever alguns conceitos de hidráulica. No segundo e no terceiro capítulos são expostos os preceitos da norma NBR-5626 que fixa as exigências e critérios para o dimen- sionamento dessas canalizações de água fria. O quarto capítulo é destinado a uma instalação predial de Água Quente, que, após bem projetada, de acordo com a NBR- 7198/93, destina-se a aparelhos de uso comum, com a finalidade de melho- rar as condições de higiene e bem-estar de seus usuários. No capítulo V, será abordada uma instalação predial de Esgotos Sanitários, que visa atender às exigências mínimas de habitação, fatores esses importantíssimos para a manutenção da qualidade de vida, uma vez que estão diretamente relacionados à higiene, àsegurança, à economia e ao conforto dos usuários. No capítulo VI, é mostrado o projeto de instalação predial de água pluvial, pois a água proveniente das chuvas é um dos prin- cipais elementos que diminuem a durabilidade e danificam a boa Apresentação aparência das construções, portanto, daremos um destino ade- quado a ela. O capítulo VII aborda as instalações de proteção contra incêndios que se fundamentam nos princípios da salvaguarda da vida e pro- teção do patrimônio. Para finalizar, no capítulo VIII, é exposta a instalação predial de G.L.P., o gás liquefeito de petróleo, que tem sido empregado cada dia mais nos domicílios do Brasil. Bons estudos! Natália michelan Introdução Introdução – noções de hidráulica Capítulo 1 Há uma preocupação do homem, desde eras antes de Cristo, em lidar convenientemente com a água, de modo a colocá- la a seu serviço. Podemos imaginar o quão desconfortável terá sido a vida de nossos antepassados, que viveram antes que alguns dos equipamentos utilizados em Instalações Hidráulicas fossem inventados. Atualmente, o engenheiro tem à sua disposição tubulações de diversos materiais, diâmetros e espessuras, além de aparelhos e metais sanitários das mais variadas linhas e modelos, cabendo-lhes decidir entre os mais convenientes para cada caso específi co. Além disso, tem ao seu dispor diversas fórmulas para o cálculo das perdas de carga nos condutos livres e forçados, além de condutas normalizadas para a elaboração de projetos, execução das obras e testes para recebimento das instalações. Fica disponível, também, ao projetista as calculadoras eletrônicas e os computadores pessoais, que lhe permitem elaborar todos os cálculos necessários com a máxima rapidez e precisão, dispensando a consulta a ábacos ou tábuas de logaritmos, indispensáveis até há bem poucos anos, em vista dos, até então terríveis, expoentes fracionários a que se encontram elevados alguns dos fatores dessas fórmulas. 10 UNIUBE Essas fórmulas para cálculos de encanamentos serão apresentadas neste primeiro capítulo, como uma forma de introduzir e rever alguns conceitos de hidráulica, pois são base para o projeto de Instalações Hidráulicas e Sanitárias. • Relembrar conceitos de Hidráulica. • Relacionar os conceitos de hidráulica com as instalações hidráulicas. • Definir ligações prediais. • Pressão • Carga • Linha de Carga e Linha Piezométrica • Perda de Carga • Fórmulas de Manning-Strickler • Ligações Prediais Objetivos Esquema Noções de hidráulica1.1 1.1.1 Pressão A pressão é definida como uma força exercida pelo fluido sobre uma certa área. Como exemplo, consideremos um determinado recipiente cheio d’água; nessa água, está imerso um cilindro com uma determinada área, a qual chamamos de A, e determinada al- tura, esta chamada de h, relacionando com a pressão que uma co- luna de líquido exerce em uma superfície, nesta contém um líquido com densidade determinada (d), conforme mostra a figura 1: UNIUBE 11 Figura 1 – Recipiente cilíndrico de base A que contém um líquido a uma altura h Fonte: adaptada de Vianna (1993). Relacionando as unidades de medida, se 1m³ de água pesa 1000 kgf, uma vez que o peso específico da água é igual a = 1000 kgf / m³, obtemos, então, que o peso do cilindro, denominado W, será: Em que: W = Peso do cilindro [kgf] V = Volume do cilindro [m³] = Peso específico [kgf / m³] Como , temos: No Sistema Internacional de Unidades (SI), utilizado para padroni- zar as medidas, adotando-se que uma unidade do peso específico da água é = 9800 N / m³, transformando, temos que 1 m³ de água pesa 9800 Newtons (N). O cilindro apresenta-se em equilíbrio, en- tão, existe uma força, denominada F, igual ao seu peso; essa força 12 UNIUBE é exercida pela água sob base do cilindro. Podemos, assim, definir a pressão como sendo a relação entre a força (F) e a área (A) sobre a qual ela é aplicada, logo: Substituindo-se: Obtemos que: Constata-se, portanto, que pressão não tem nada a ver com o peso da água. A pressão, na realidade, só dependerá da altura da água acima do ponto que está sendo considerado. Na figura a seguir, observam-se pressões nos pontos (1), (2) e (3) que serão, respec- tivamente, representadas pelas equações: Figura 2 – Pressões em diferentes pontos Fonte: adaptada de Vianna (1993). Nos casos em que temos dois vasos comunicantes (figura 3) de duas seções diferentes, a água que está no recipiente 1, cuja UNIUBE 13 seção transversal é maior, acaba por manter-seem equilíbrio com o recipiente 2, apesar da área da seção transversal desse recipiente ser bem menor. Figura 3 – Vasos comunicantes Fonte: adaptada de Vianna (1993). Podemos determinar que as pressões nos pontos (1), (2) e (3) se- rão iguais entre si, assim, temos que: Em algumas situações, há necessidade da instalação de uma bom- ba, para que possa ser recalcada uma vazão, determinada de Q, para o interior de um outro recipiente, o qual chamaremos de 1; desse mesmo recipiente será recalcada a mesma vazão (Q) para o interior do recipiente denominado 2, conforme mostra a figura 4. Isso ocorre porque essa bomba trabalhará contra a mesma pres- são, e não contra o peso da água de um ou de outro recipiente: 14 UNIUBE Figura 4 – Pressão e peso da água Fonte: adaptada de Vianna (1993). Nas unidades de medidas que apresentam as normas de instala- ções hidráulicas prediais, as pressões são sempre mencionadas em quiloPascal ou em kPa. Correlacionando as unidades de medidas, temos que um quilo- Pascal corresponde a 1000 Pa, ou 10³ Pa. Por sua vez, 1 Pa é a pressão que resulta da aplicação de uma força de 1 Newton (1 N) sobre a área de 1 metro quadrado (1 m²). Anteriormente, vimos que 1 m³ de água pesa 9800 N ≈ 10000 N, para simplificar os cálculos. Assim sendo, se for colocado, sobre uma superfície de 1 m², um paralelepípedo de água, de altura de 1 m, ele terá volume de 1 m³ e pesará, aproximadamente, 10000 N. Portanto, a pressão exercida por esse peso sobre essa área será: Temos que 10 kPa é o valor da pressão exercida por uma coluna d’água de 1 m de altura, ou 1 kPa é o valor da pressão exercida por uma coluna d’água de 0,10 m de altura. UNIUBE 15 1.1.2 Carga Um corpo ou um objeto possui uma quantidade de energia, a partir dessa quantidade, podemos determinar a localização, porém de- pende do referencial adotado. Figura 5 – Energia potencial Fonte: adaptada de Vianna (1993). A energia potencial é denominada por uma energia que pode ser armazenada em um sistema físico e tem a capacidade de ser transformada em energia cinética, por exemplo, um corpo de massa (m), situado a determinados metros (z) acima do refe- rencial considerado (figura 5), possui, no mínimo, uma energia () em relação a esse referencial, em que (g) é a aceleração da gravidade no local. Essa energia é denominada energia poten- cial, porque representa o potencial ou a capacidade, que esse corpo possui de realizar um determinado trabalho. 16 UNIUBE Figura 6 – Energias Potencial e Cinética Fonte: adaptada de Vianna (1993). Tomamos esse mesmo corpo como exemplo: em um dado instante, ele encontra-se a uma altura (z), agora, em movimento, com uma velocidade determinada de U, conforme mostra a figura 6. Nesse caso, uma outra parcela soma-se à energia potencial do exemplo anterior: a energia cinética, igual a . Figura 7 – Energias Potencial, Cinética e de Pressão Fonte: adaptada de Vianna (1993). Ainda, podemos considerar uma partícula líquida, de massa (m), de um fluido incompressível, figura 7, caso em que, quase sempre, UNIUBE 17 pode ser enquadrada a água. Sobre ela existe uma coluna de água, de altura (h), que exerce sobre a partícula uma pressão. Sabemos que, se () for o peso específico do líquido, então, a pres- são no ponto em que se situa a partícula será igual a: Ou seja, há uma nova altura (h) transmitindo energia potencial à partícula, de valor determinado por: Temos que a energia total da partícula líquida será: Podemos dividir todos os termos da equação anterior por (m .g) e, assim, obteremos a expressão da energia dessa partícula, por uma unidade de peso, conhecida por equação de Bernoulli: Em que à energia por unidade de peso denominamos carga. Assim sendo, a carga total da partícula será igual à somatória de três parcelas: 1 – A carga de posição = z 2 – A carga de pressão ou piezométrica = 3 – A carga de velocidade = 18 UNIUBE 1.1.3 Linha de Carga e Linha Piezométrica Consideremos uma certa quantidade de água escoando no interior da tubulação, conforme mostra a figura 8, e que essa massa líquida se desloca, inicialmente, de posição 1 para a posição 2, e, posteriormen- te, para a posição 3, executando todo esse trajeto sem perder energia, pois desconsideraremos o fator atrito nesse deslocamento. Nesse caso, a energia total, em relação ao plano de referência to- mado, permanecerá inalterada em todas as três posições, ou seja: Sendo que os termos , e têm dimensões de compri- mento, isto é, cada um dos três é dado em metro. Pode-se, então, ser construído o diagrama indicado na figura 8, no qual deve ser observado que: a. Em todas as seções (1), (2) e (3), a soma das cargas da partí- cula é a mesma e igual a (H), ainda que variem os três termos. Então, teremos que o é cada vez menor e que é, ini- cialmente, pequeno, depois, cresce, porque a seção diminui e, portanto, aumenta a velocidade. Posteriormente, decresce, porque a seção aumenta novamente, diminuindo a velocida- de. é, a princípio, grande, depois, diminui e, posteriormen- te, volta a aumentar. b. A linha traçada no gráfico (figura 8) acima de todas representa a carga da partícula ao longo de todo o tubo e denomina-se linha de carga. UNIUBE 19 c. A linha traço-ponto, ainda na figura 8, que representa a soma das parcelas e , denomina-se linha piezométrica, por- que permite determinar o valor da pressão em cada seção. Figura 8 – mesma partícula nas posições 1, 2 e 3 Fonte: adaptada de Vianna (1993). d. Se furado o tubo em qualquer seção e ali for colocada uma mangueira transparente ascendente (figura 9), o nível d’água em seu interior subirá até a linha piezométrica. Figura 9 – medida da pressão em um ponto no interior da tubulação Fonte: adaptada de Vianna (1993). 20 UNIUBE e. Se nesse mesmo furo for colocada uma mangueira transpa- rente ascendente, porém com sua extremidade voltada contra o sentido de escoamento (figura 10), então, o nível d’água subirá até a linha de carga. Figura 10 – medida da pressão e carga de velocidade no interior da tubulação Fonte: adaptada de Vianna (1993). 1.1.4 Perda de Carga Quando a água escoa e suas partículas vão atritando entre si e, também, com as paredes da tubulação, a água perde energia, ou seja, há uma perda de carga. Essa referida carga ou energia dissipada, na realidade, não se per- de, transforma-se em calor, mesmo embora o aquecimento resul- tante seja praticamente imperceptível. Porém, para efeitos práti- cos, é considerado que ela, realmente, se perde. Assim sendo, embora, a rigor, não seja correto falar em perda de carga ou energia, essa expressão será utilizada ao longo de todo o livro, por estar disseminada e aceita no meio técnico (VIANNA, 1993). UNIUBE 21 1.1.4.1 Perda de carga contínua As perdas de carga da água escoando no interior de tubulações funcionando sob pressão, ou escoando em canais, são denomina- das contínuas, porque ocorrem ao longo de todo o comprimento dessas canalizações (VIANNA, 1993). Figura 11 – Perda de carga, linha de carga e linha piezométrica Fonte: adaptada de Vianna (1993). Na figura 11, estão representadas, graficamente, as linhas de car- ga e piezométrica, que já incorporam as perdas de carga contínu- as, ao longo da canalização. A linha de carga cai, uniformemente, no sentido do escoamento da água, de modo que comprimentos iguais da canalização perdem cargas iguais. A linha piezométrica nessa figura é paralela à linha de carga, tendo em vista que a velocidade não se altera, ou seja, a vazão é constante, a área da seção reta da canalização é constante, logo, a velocidade é constante e, consequentemente, o termo também é constante. Segundo Vianna (1993), para o cálculo das perdas de carga, fo- ram desenvolvidasmuitas fórmulas empíricas das quais quatro são 22 UNIUBE mostradas a seguir, sendo, respectivamente, três para as canalizações destinadas à condução de água fria e uma para as de água quente: • Fair-Whipple-Hsiao – Água Fria Aplicável a tubos de diâmetro até 50 milímetros. Aço carbono galvanizado Cobre ou latão • Hazen-Williams – Água Fria Aplicável a tubos de diâmetro iguais ou superiores a 50 mm, cor- respondente a (C = 100). Aço carbono galvanizado • Flamant – Água Fria PVC • Fair-Whipple-Hsiao – Água Fria UNIUBE 23 Aplicável a tubos de diâmetro até 50 milímetros. Cobre ou latão A expressão final de perda de carga para as quatro fórmulas anteriores é: Em que: = Perda de carga = Perda de carga que cada metro de canalização aplicará à água em escoamento = Comprimento da tubulação = Vazão com que a água escoa = Diâmetro da canalização Embora as normas para projeto de Instalações Hidráulicas Prediais recomendem a utilização das fórmulas empíricas, é importante que tenhamos o conhecimento da denominada fórmula universal, ou de Darcy-Weisbach, aplicável às canalizações funcionando à seção plena, que tem para expressão: Cujos termos ainda não definidos são: = Coeficiente de perda de carga, adimensional, que pode ser ob- tido por meio do Ábaco de Moody (figura 12). 24 UNIUBE = Velocidade média de escoamento = Aceleração da gravidade = Figura 12 – Ábaco de moody Fonte: Vianna (1993, p. 11). UNIUBE 25 A fórmula universal pode, também, ser expressa em função de (Q) e (D), transformando-se em: Em que: = Coeficiente dado pela Tabela 1. Todos os seus outros termos têm o mesmo significado e as mes- mas dimensões que os das expressões empíricas. Material Aço Galvanizado 0,00122 a 0,0023 Cobre 0,00086 a 0,0010 Latão 0,00086 a 0,0012 PVC Junta Roscada 0,00200 a 0,0030 Junta Soldada 0,00180 a 0,0030 Junta Elástica 0,00130 a 0,0018 Ferro Fundido Revestido com Asfalto 0,00160 a 0,0023 Revestido com Cimento 0,00130 a 0,0020 Mangueira Revestida com Borracha 0,001430 Tabela 1 – Fórmula universal - Coeficiente (para Tubos Novos) Fonte: Vianna (1993, p. 10). 1.1.4.2 Perda de Carga Localizada O escoamento em uma tubulação pode exigir a passagem do flui- do por meio de vários acessórios, curvas ou mudanças súbitas de área. Perdas de carga são encontradas, sobretudo, devido à 26 UNIUBE separação do escoamento (LOUREIRO, 2016). Portanto, curvas, joelhos, tês, registros, entradas e saídas das ca- nalizações produzem perdas de carga localizadas. Existem vários métodos para a determinação da perda de carga localizada. Um deles é o dos comprimentos virtuais, que se baseia na substituição da peça especial ou da conexão, apenas para efei- to de cálculo, por um certo comprimento virtual de tubo, com o mes- mo diâmetro do conduto em análise, capaz de provocar a mesma perda de carga ocasionada pela peça substituída. As tabelas 2 e 3 mostram os comprimentos virtuais para diversos elementos em PVC e ferro maleável. Tabela 2 – Perdas Localizadas – Comprimentos Equivalentes de Tubulação em PVC ou Cobre Continuação... UNIUBE 27 Continuação... Fonte: Manual... (2002). OBSERVAÇÃO: Os diâmetros internos e externos indicados são aplicáveis somente a tubulações de PVC rígido. Dessa forma, por exemplo, a tabela 2 informa que introduzir em uma canalização de PVC, com diâmetro de 85 mm, um registro de globo aberto, é equivalente a acrescentar mais de 40 metros de tubulação no sistema original. 28 UNIUBE Tabela 3 – Perdas Localizadas - Comprimentos Equivalentes de Conexões em Ferro e Aço Galvanizado Fonte: Manual... (2002). UNIUBE 29 OBSERVAÇÃO: Os valores indicados para registro de globo apli- cam-se, também, às torneiras, válvulas para chuveiros e válvulas de descarga. 1.1.5 Fórmula de manning-Strickler A fórmula universal das perdas de carga, ou fórmula de Darcy- Weisbach, apresentada no item 4.1, para canalizações de seção circular funcionando completamente cheia (à seção plena), é: Essa fórmula não é aplicável nos casos de canalizações parcialmente cheias ou de canais de seção não circular. Porém, realizando algu- mas adaptações e transformações, é possível obter, a partir dela, uma expressão adequada a esses casos. A primeira delas diz respeito à conceituação do denominado raio hidráulico, ilustrado na figura 13. (a) Seção Circular (b) Seção Retangular (c) Seção Trapezoidal Figura 13 – Determinação do Raio Hidráulico Fonte: adaptada de Vianna (1993). 30 UNIUBE Assim definido: A intenção dessa conceituação é a de se obter um parâmetro, ade- quado a qualquer forma de seção de escoamento, que substitua o diâmetro na fórmula universal, de modo que ela possa ser reescrita: Considerando, então, a figura 14, que mostra um conduto de de- clividade , escoando uma vazão de água, imaginemos que essa vazão seja constante e que o nível d’água no interior do conduto é o mesmo ao longo de toda sua extensão. Figura 14 – Água Escoando em Conduto em Declividade Fonte: adaptada de Vianna (1993). UNIUBE 31 Se a seção for constante ao longo de toda a extensão , a velo- cidade da água também será. Assim, a linha de carga efetiva será paralela ao nível d’água e ao fundo do canal. Dessa maneira, a perda de carga no trecho 1-2 será igual ao desnível do fundo do canal nesse mesmo trecho. Além disso, para as declividades usuais de projeto, tem-se, aproximada- mente, . A fórmula universal pode, dessa forma, ser reescrita: A relação é nossa conhecida e a denominamos declividade do conduto. Quanto à relação ,, os tratados de hidráulica costumam de- nominá-lo pela letra . Assim sendo, obtemos a expressão: Conhecida como fórmula de Chézy e que pode, ainda, ser escrita: Em que: S é a área molhada e, no caso da figura 14, teria para a expressão Diversos estudiosos procuraram determinar experimentalmente o valor de .. São famosos os estudos de Ganguilet-Kutter, Bazin e Manning- Strickler. Esses últimos autores, Manning-Strickler, determinaram: 32 UNIUBE Em que: é o coeficiente de rugosidade, que depende das carac- terísticas da superfície interna do conduto, sendo que a norma vi- gente recomenda a adoção dos valores reproduzidos na tabela 4. Tabela 4 – Coeficiente de Rugosidade material n Plástico, fibrocimento, aço, metais não ferrosos 0,011 Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida 0,012 Cerâmica, concreto não alisado 0,013 Alvenaria de tijolos não revestida 0,015 Fonte: Vianna (1993, p. 16). A fórmula de Chézy com o coeficiente de Manning-Strickler pode ser escrita assim: Em que: Vazão de projeto Área da seção molhada Coeficiente de rugosidade UNIUBE 33 Raio Hidráulico Declividade Se desejar obter a vazão em , então, a expressão anterior deve ser reescrita: Em que: Vazão de projeto Área da seção molhada Coeficiente de rugosidade, ver tabela 4. Raio Hidráulico Perímetro molhado, em Declividade 1.1.6 Ligações Prediais Para fornecer uma ligação predial, a concessionária executa um furo na rede de distribuição e introduz nesse furo a ponta da tubu- lação que abastecerá o prédio a ser atendido. Essa tubulação pros- segue, então, até o medidor de consumo, chamado hidrômetro. Após passar pelo hidrômetro, a água está à disposição do usuário. A figura 15 reproduz as instruções fornecidas pela concessionária do serviço de água Copasa (Companhia de Saneamento do Estado de Minas Gerais) para quem deseja uma ligação predial. 34 UNIUBE Figura 15 – Ligação Predial – Instruções para Instalações do Padrão Cavalete Fonte: Copasa (2016). Em que: A - Para a instalação predial, utilize o material adequado,de manei- ra a evitar vazamentos. Não recomendamos o uso de mangueiras. B - O tubo de ferro galvanizado deve ter 60 cm, sendo 40 cm acima do piso e o restante enterrado e fixado na base de concreto. C - O tubo (gabarito) deve ficar perfeitamente nivelado. Esse tubo será, posteriormente, substituído pelo hidrômetro. UNIUBE 35 D - O tubo de ferro galvanizado deve ter 75 cm, sendo 40 cm acima do piso e o restante enterrado e fixado na base de concreto. E - O padrão deve ter um afastamento de, no máximo, 1,50 m (um metro e meio) em relação à testada do lote (muro de frente). F- A tubulação que vai até o passeio deve ser de PEAD (Polietileno de alta densidade), flexível, cor azul, DN 20. G - Deixe a ponta do tubo PEAD no passeio (tubo de espera), com uma distância de 25 cm para fora da testada do lote (muro de fren- te) e a 38 cm de profundidade, para receber a ligação. Você deve arrolhar a ponta com bucha de papel e cobrir com terra, até que seja executada a ligação. H - Deve ser utilizada uma das divisas laterais do lote para a insta- lação do padrão. Observe que, de acordo com essas instruções, as instalações pre- diais de água fria efetivamente têm início na caixa do hidrômetro e daí para dentro. O sistema comercial dessa companhia fornece aos interessados as informações reproduzidas pela tabela 5, relativas aos diâmetros a serem utilizados no ramal predial a abastecer. 36 UNIUBE Tabela 5 – Dimensionamento de Ligações/Hidrômetro Número de economias Diâmetro da ligação a ser negociado Volume máximo r e c o m e n d a d o [m3/mês] Hidrômetro Diâmetro Capac idade [m³/hora] Código Virada 01 a 04 ½” 0 a 135 ½” 1,5 A 9999 05 a 09 ½” 136 a 270 ½” 3 B 9999 10 a 15 ¾” 271 a 450 ¾” 5 C 9999 16 a 21 1” 451 a 630 1” 7 D ♯9999 22 a 30 1” 631 a 900 1” 10 E ♯9999 31 a 60 1 ½” 901 a 1800 1 ½” 20 F 9999 61 a 90 2” 1801 a 2700 2” 30 G 99999 C o n t r a t o específico 2” 2701 a 9000 2” 300 H 999999 3” 9001 a 33000 3” 1100 I 999999 4” 33001 a 54000 4” 1800 J 999999 6” 54001 a 120000 6” 4000 K 999999 Observações: - Acima de 60 economias, ou seja, hidrômetro ≥ 2” com capacidade 1800 m³/mês a Copasa MG en- carregará de montar o padrão e apurar os custos operacionais, que serão ressarcidos pelos usuários. - Conforme CM 06/91 DRFC, as ligações com diâmetro ≥ 1 ½” serão precedidas de contrato. ♯ Existem hidrômetros com virada 99999 Fonte: Vianna (1993, p. 17). O diâmetro varia com o número de economias desse prédio. As concessionárias denominam economia a cada apartamento, sala ou loja do prédio, ou seja, a cada uma de suas unidades residen- ciais ou comerciais. 1.1.7 Conclusão No estudo das Instalações Hidráulicas, devemos conhecer as prin- cipais atribuições da hidráulica, pois esse conhecimento faz parte do planejamento e da execução de obras ligadas aos diversos usos UNIUBE 37 dos recursos hídricos, atendendo às necessidades básicas da po- pulação e possibilitando melhorias na saúde pública e, também, nas atividades econômicas. O conhecimento a respeito desse as- sunto faz parte da formação básica do Engenheiro Civil. Assim, dedicamo-nos, aqui, a estudar o comportamento dos líqui- dos em movimento, ou seja, os conhecimentos das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulagem e o controle do fluido agindo sobre suas variáveis. Pesquisas têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ga- nhando cada vez mais espaço. O engenheiro civil planeja o sistema de abastecimento de água e o de esgoto dos prédios, determinando os materiais mais adequados, como encanamentos e tubulações. AmPLIANDO O CONHECImENTO. PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. Disponível em: <ht- tps://www.passeidireto.com/arquivo/3539808/hidraulica-basica-- -rodrigo-porto---4-edicao>. Acesso em: 28 fev. 2016. PARADA PARA REFLEXÃO • Um dos principais causadores de problemas ou rom- pimentos em instalações hidráulicas é o chamado “golpe de aríete”, causado pelo aumento de pressão momentânea de- vido à abertura para grande fluxo de água e fechamento brusco. SAIBA mAIS Para saber mais sobre os assuntos abordados, confira: 38 UNIUBE VIANNA, Marcos Rocha. Instalações Hidráulicas Prediais. Belo Horizonte: Instituto de Engenharia Aplicada - IEA, 1993. SINTETIZANDO Todas as fórmulas apresentadas neste caderno são importantes para o Engenheiro Civil no que rege ao ramo da Recursos Hídricos. DICAS Aula 1 – Introdução à Hidráulica Básica. Disponível em: <https://www. youtube.com/watch?v=6GKlKqZw6lk>. Acesso em: 28 fev. 2016. Natália michelan Introdução Instalações de água fria – parte 1 Capítulo 2 Os conhecimentos em Hidráulica e Desenho Técnico são indispensáveis no aproveitamento adequado das técnicas de projeto e dimensionamento das instalações hidráulicas prediais. Apesar de não constar como pré- requisito, exige-se do aluno conhecimento prévio em Resistência dos Materiais, Teoria das Estruturas, Materiais de Construção e Hidrologia Básica, necessário para aprimorar as técnicas de projeto. A noção espacial é fundamental no dimensionamento das instalações, porque as canalizações das instalações de água fria não devem ser locadas no mesmo ponto das canalizações de esgoto, águas pluviais etc. Se a canalização for embutida, é preciso ter noção das dimensões da parede e das canalizações para cruzar, sobrepor ou, simplesmente, atravessar. A noção teórica necessária está no domínio das equações fundamentais da hidráulica, como manometria, continuidade, Bernoulli, energia, quantidade de movimento, perda de carga. Além dessas, as equações experimentais, como de Darcy-Weissbach, Hazen-Williams, Flammant, Fair-Whipple-Hsiao, Manning, e outras noções, como perda localizada, comprimento equivalente, cavitação, associação de bombas, são requisitos indispensáveis no projeto e dimensionamento. Para cada modalidade de instalação, são exigidos conhecimentos específi cos para projetar adequadamente. O projeto adequado deve ser funcional e racional ao mesmo tempo, traduzindo com efi ciência o funcionamento e a economia na execução. • Aprender técnica de instalações de uma rede de água fria. • Listar as etapas para execução do projeto. • Reconhecer a importância de cada etapa. • Etapas de projeto. • Sistema de distribuição • Partes constituintes de uma instalação predial de água fria • Considerações gerais de projeto • Dimensionamento de reservatórios Objetivos Esquema Instalações de água fria – parte 12.1 Uma instalação predial de água fria (temperatura ambiente) cons- titui-se no conjunto de tubulações, equipamentos, reservatórios e dispositivos, destinados ao abastecimento dos aparelhos e pon- tos de utilização de água da edificação, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abasteci- mento (CARVALHO JÚNIOR, 2013). É imprescindível a consulta e a utilização da NBR-5626/1998 e de outras normas, pois essas regem toda a sistematização dos quesi- tos do projeto de instalações hidráulicas de água fria. Para uma instalação hidráulica predial de Água Fria estar bem projetada, é necessário que o fornecimento de água aos usuários seja contínuo e em quantidade suficiente, armazenando o máximo a um custo mais baixo possível e minimizando ao máximo os problemas decorrentes da inter- rupção do funcionamento do sistema público, sempre tomando o cuidado com a preservação da qualidade da água fornecida. UNIUBE 41 As grandezas estudadas em Hidráulica, as pressões e as velocida- des limitam-se a valores adequados para evitar vazamentos e/ou ruídos indesejáveis. A instalação predial de água fria é independente dos outros sistemas, como observamos na figura 16, que mostram os sistemasde distribui- ção de água de abastecimento e os sistemas de esgotamento de água servida e águas pluviais de uma malha urbana com as instalações hidráulicas prediais confinadas em cada lote que compõe a quadra. edificação esgoto águas pluviais água de abastecimento Figura 16 - Sistema hidráulico existente externamente ao limite do terreno Fonte: Gebara (2016). Dentro de uma edificação existem várias áreas de utilização de água e geração de esgoto, também, haverá vários pontos de coleta de águas pluviais na cobertura da edificação (figura 17). 42 UNIUBE Figura 17 - Planta geral de uma edificação e suas di- versas áreas de utilização de água Fonte: Gebara (2016). Em uma edificação, podemos ter várias áreas de utilização de água, na figura 18 é mostrada, em detalhes, uma das áreas de utilização de água em uma edificação. Figura 18 - Detalhe de uma área de utilização Fonte: Gebara (2016). UNIUBE 43 2.1.1 ETAPAS DE Projeto 1.1 Concepção do projeto: é a etapa mais importante do projeto, pois são definidos nessa fase o tipo do prédio, os pontos de utilização, o sistema de abastecimento, a distri- buição, a localização dos reservatórios etc. 1.2 Determinação das vazões. 1.3 Dimensionamento: memorial descritivo e justificativo, cálculos, normas de execução, especificação de materiais e equipamentos utilizados, plantas, esquemas hidráulicos, desenhos isométricos, relação de materiais. 2.1.2 Sistema de Distribuição Existem quatro tipos de sistema de distribuição de água fria, em que cada um apresenta vantagens e desvantagens em sua utilização, as quais devem ser analisadas pelo projetista, conforme a realida- de local e as características do edifício em que está trabalhando. 2.1.3 Sistema Direto O abastecimento das peças de utilização é feito diretamente com água da rede de distribuição sem reservação (figura 19). Figura 19 - Sistema de distribuição direto Fonte: Gebara (2016). 44 UNIUBE As vantagens são: água de melhor qualidade; maior pressão dispo- nível; menor custo de instalação. As desvantagens são: falta de água no caso de interrupção; grande varia- ção de pressão ao longo do dia; limitação de vazão; maior consumo etc. 2.1.4 Sistema Indireto O abastecimento das peças de utilização é feito por meio de re- servatório de armazenamento da edificação (figura 20), podendo, ainda, fazer o uso de uma bomba (figura 21). Figura 20 - Sistema de distribuição indireto Fonte: Gebara (2016). UNIUBE 45 Figura 21 - Sistema de distribuição indireto com bombeamento Fonte: Gebara (2016). As vantagens são: fornecimento de água contínuo; pequena varia- ção de pressão nos aparelhos; golpe de aríete desprezível; permite a instalação de válvula de descarga; menor consumo de água. As desvantagens são: possibilidade de contaminação da água re- servada; menores pressões; maior custo de instalação. 2.1.5 Sistema misto Algumas peças de utilização são ligadas com águas provenientes da rede e outras do reservatório ou de ambos. Normalmente, pias de co- zinha, lavatórios e chuveiros têm duas alimentações (figura 22). 46 UNIUBE cx.água cavalete rede pública Figura 22 - Sistema de distribuição misto Fonte: Gebara (2016). As vantagens são: água de melhor qualidade; fornecimento contí- nuo de água; permite a instalação de válvula de descarga. A desvantagem: fica por conta do maior custo de instalação. 2.1.6 Hidropneumático Os pontos de utilização são abastecidos por um conjunto pressuri- zador, sem reservação especial (figura 23). UNIUBE 47 Rede Elétrica Chave Trifásica Chave Magnética PressostatoManômetro Vacuômetro Tanque Reservatório Bomba Dreno Distribuição visor de Vidro Recalque Sucção Controlador de Volume de Ar Figura 23 - Sistema hidropneumático Fonte: Gebara (2016). 2.1.7 Partes Constituintes de uma Instalação Predial de Água Fria De acordo com a NBR-5626, são definidas as partes constituintes de uma instalação predial de água fria (figura 24): 1. ALIMENTADOR PREDIAL: tubulação compreendida entre o ramal predial e a primeira derivação ou válvula de flutuador de reservatório. 2. AUTOMÁTICO DE BÓIA: dispositivo instalado no interior de um reservatório para permitir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais extremos. 3. BARRILETE: conjunto de tubulações que se origina no reser- vatório e do qual se derivam as colunas de distribuição. 4. COLUNA DE DISTRIBUIÇÃO: tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais. 48 UNIUBE 5. EXTRAVASOR: tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga. 6. INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA: conjunto de tubulações, equi- pamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição. 7. LIGAÇÃO DE APARELHO SANITÁRIO: tubulação compreen- dida entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada no aparelho sanitário. 8. PEÇA DE UTILIZAÇÃO: dispositivo ligado a um sub-ramal para permitir a utilização da água; 9. PONTO DE UTILIZAÇÃO: extremidade de jusante do sub-ramal. 10. RAMAL: tubulação derivada da coluna de distribuição e des- tinada a alimentar os sub-ramais. 11. RAMAL PREDIAL: tubulação compreendida entre a rede pú- blica de abastecimento e a instalação predial. 12. REDE PREDIAL DE DISTRIBUIÇÃO: conjunto de tubula- ções constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns desses elementos. 13. RESERVATÓRIO HIDROPNEUMÁTICO: reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial. 14. RESERVATÓRIO INFERIOR: reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinada a reservar água e a funcionar como sucção da instalação elevatória. UNIUBE 49 15. RESERVATÓRIO SUPERIOR: reservatório ligado ao ali- mentador predial ou à tubulação de recalque, destinado a ali- mentar a rede predial de distribuição. 16. SUB-RAMAL: tubulação que liga o ramal à peça de utiliza- ção ou à ligação do aparelho sanitário. 17. TRECHO: comprimento de tubulação entre duas deriva- ções ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição. 18. TUBULAÇÃO DE RECALQUE: tubulação compreendida en- tre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. 19. TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO: tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de en- trada da bomba. 20. VÁLVULA DE DESCARGA: válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub-ramal de alimentação de ba- cias sanitárias ou de mictórios, destinada a permitir a utiliza- ção da água para suas limpezas. 50 UNIUBE Rede Pública Ramal Predial Cavalete Hidrômetro Conjunto Moto-Bomba Conjunto de Recalque Tubo de Recalque Ramais de Distribuição Reservatório Superior Barrilete Coluna de Distribuição Dreno Extravasor ou Ladrão Chave Bóia Ramais de Distribuição Ramais de Distribuição Reservatório Inferior Alimentador Predial Tubo de Sucção Figura 24 - Partes constituintes de uma instalação predial de água fria Fonte: Gebara (2016). 2.1.8 Considerações Gerais dO projeto 2.1.8.1 materiais e Pressão De acordo coma NBR-5626, os tubos e as conexões que consti- tuem uma instalação predial de água fria podem ser de aço gal- vanizado, cobre, ferro fundido (fofo), PVC ou de outro material, de tal modo que satisfaça a condição de a pressão de serviço não ser superior à pressão estática no ponto considerado, somada à sobre- pressão devido ao golpe de aríete. sobrepressão : <20m.c.a (200kPa) pressão estática mínima : <40m.c.a (400kPa) pressão mínima de serviço : >0,5m.c.a(5kPa) UNIUBE 51 Quem provoca valores elevados de sobrepressão em uma instala- ção de água fria, geralmente, é a válvula de descarga, dessa ma- neira, a NORMA recomenda a não utilização dessa. Caso neces- sário, recomenda-se que seja dimensionada uma coluna exclusiva para atender às válvulas de descarga. 2.1.8.2 Velocidade Não poderá a canalização ter velocidade superior a ou 2,5 m/s, a fim de não se produzirem ruídos excessivos. Quanto à velocidade mínima, nada se recomenda. 2.1.9 Retrossifonagem O refluxo de águas servidas, poluídas ou contaminadas para o sis- tema de consumo, em decorrência de pressões negativas, denomi- na-se retrossifonagem (figura 25). Quase todos os aparelhos sanitários são capazes de possibilitar a ocorrência desse refluxo. No entanto, hoje em dia, face aos avan- ços tecnológicos, pode ocorrer com mais frequência somente em vasos sanitários e bidês. Para que seja evitado tal problema, a NBR-5626 apresenta as seguintes recomendações, no caso de se ter um sistema indireto por gravidade: 1. Os aparelhos passíveis de provocar retrossifonagem podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que seu sub-ramal esteja protegido por dispositivo quebrador de vácuo, nas condições previstas para sua instalação. 2. Os aparelhos passíveis de provocar retrossifonagem podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros 52 UNIUBE aparelhos ou peças, desde que a coluna seja dotada de tubula- ção de ventilação, executada com as seguintes características: • Ter diâmetro igual ou superior ao da coluna de onde se deriva. • Ser ligada à coluna à jusante do registro de passagem existente. • Haver uma tubulação de ventilação para cada coluna que ser- ve ao aparelho passível de provocar retrossifonagem. • Ter sua extremidade livre acima do nível máximo admissível do reservatório superior. Figura 25 - Retrossifonagem Fonte: Gebara (2016). 3. A alimentação do sub-ramal, que alimenta aparelhos passí- veis de provocarem retrossifonagens, deve ser feita de um ponto da coluna no mínimo a 0,40 m acima da borda de trans- bordamento do aparelho servido. UNIUBE 53 2.1.10 Estimativa de Consumo Nas instalações prediais de água fria, deverão ser considerados os consumos ou as vazões relacionadas da seguinte forma: Consumo médio diário (CD) = valor médio do volume de água a ser utilizado na edificação em 24 horas. Esse valor é utilizado no dimensionamento do ramal predial, hidrômetro, ra- mal de alimentação, conjunto moto-bomba para recalque e reservatórios. A estimativa desse volume é feita com a utilização do consumo “per capita” para diferentes tipos de ocupações atribuídas à edificação. Tabela 6 - Estimativa de Consumo Diário de Água Tipo da Edificação Unidade Consumo (litro / dia) Apartamento per capita 200 Apartamento Luxo por dormitório 300 - 400 por qto. de empregada 200 Residência Luxo per capita 300 - 400 Residência Médio Valor per capita 150 Residência Popular per capita 120 - 150 Alojamento Provisório Obra per capita 80 Apartamento de Zelador per capita 600 - 1000 Edifício de Escritório por ocupante real 50 - 80 Escola - Internato per capita 150 Escola - Externato por aluno 50 Escola – Semi-Internato por aluno 100 Hospital e Casa de Saúde por leito 250 Hotel c/ Cozinha, Lavanderia por hóspede 250 - 350 Hotel s/ Cozinha, Lavanderia por hóspede 120 Lavanderia por kg de roupa seca 30 Quartel por soldado 150 Cavalaria por cavalo 100 Restaurante por refeição 25 54 UNIUBE Mercado por m2 de área 5 Garagem e Posto de Serviço por automóvel 100 Rega de Jardim por m2 de área 1,5 Cinema e Teatro por lugar 2 Igreja por lugar 2 Ambulatório per capita 25 Creche per capita 50 Fábrica - Uso Pessoal por operário 70 - 80 Fábrica c/ Restaurante por operário 100 Usina de Leite por litro de leite 5 Matadouro por animal de grande 300 por animal de pequeno 150 Fonte: adaptada de Macintyre (1982). O consumo diário poderá ser calculado utilizando a equação dada a seguir: Em que: = população ocupante da edificação. A população ocupante poderá ser calculada utilizando os seguintes critérios: 1o critério: 5 pessoas por unidade residencial, caso de residência térrea. 2o critério: 2 pessoas por dormitório + 1 pessoa por dormitório de empregada, em caso de prédios de apartamentos. 3o critério: código de obra de São Paulo, baseado em lotação máxi- ma de ocupação das edificações, como segue: • Escritório: 1 pessoa / 9 m2 UNIUBE 55 • Lojas: 1 pessoa / 3 m2 • Depósitos: 1 pessoa / 10 m2 • Oficinas: 1 pessoa / 9 m2 • Hotéis: 1 pessoa / 15 m2 • Hospitais e consultórios: 1 pessoa / 15 m2 • Escolas: 1 pessoa / 15 m2 Para ilustrar essa questão, será dimensionado um edifício que ser- virá de exemplo piloto de dimensionamento de todas as etapas de uma instalação hidráulica predial. Dados: Um edifício residencial de apartamento: 1. N0 de pavimentos: 8 2. N0 de apartamento por andar: 2 3. N0 de dormitórios por apartamento: 2 Utilizando a equação do consumo diário e substituindo o valor encon- trado na Tabela 6, consumo “per capita” para apartamento, tem-se: A população é estimada por meio do 2o critério, resultando em: 56 UNIUBE Então: 2.1.11 Ramal Predial e Cavalete O dimensionamento do ramal predial é feito utilizando-se o consumo diá- rio do imóvel e a pressão disponível da rede de distribuição no local. O diâmetro mínimo da ligação é 3/4” (20 mm) para residências e pequenos edifícios. Normalmente, os ramais prediais são dimen- sionados pelas companhias concessionárias de água e esgoto que operam no local. Mas a estimativa do diâmetro do ramal predial pode ser facilmente feita a partir dos seguintes dados: • Pressão mínima disponível na rede. • Cota do ponto de alimentação do reservatório inferior ou su- perior, em relação à cota da rede pública. • Consumo diário médio estimado para o prédio, para distri- buição indireta. A velocidade média da água no alimentador predial deverá estar entre 0,60 m/s e 1,0 m/s, segundo a norma NBR 5626. Utilizando os dados do exemplo piloto, tem-se: UNIUBE 57 Aplicando a continuidade , o diâmetro poderá ser calculado por: Considerando a velocidade de escoamento igual a 0,6 m/s, tem-se: O hidrômetro e o cavalete serão do mesmo diâmetro do alimenta- dor predial. 2.1.12 Dimensionamento de Reservatórios Normalmente, reserva-se, no mínimo, o equivalente ao consumo diá- rio , mas é recomendado pela norma NBR - 5626 volume de reserva- ção entre . Além disso, deve-se reservar água para combater incêndio. 2.1.13 Distribuição do Volume de Armazenamento A distribuição normal de volume de armazenamento recomendada é: A reserva de incêndio deverá ser armazenada, na sua totalidade, somente em um dos reservatórios. Outros critérios de divisão de volume de armazenamento podem ser adotados, por exemplo: 58 UNIUBE Ou Se, após a divisão, a capacidade de reservação em cada reser- vatório ultrapassar 5 m3, o reservatório deve ser compartimentado em, pelo menos, duas câmaras. Para cada compartimento do reservatório, devem ser previstas as seguintes tubulações: • Alimentação . • Saída para barrilete de distribuição da água de consumo . • Saída para barrilete de incêndio . • Extravasor ou ladrão . • Limpeza ou dreno . • Suspiro . • Sucção para o conjunto moto-bomba de recalque para o • Sucção para o conjunto moto-bomba de incêndio . A norma recomenda que todo excesso do seja armazenado no UNIUBE 59 DImENSIONAmENTO DOS RESERVATÓRIOS, UTILIZANDO OS DADOS DO EXEmPLO PILOTO Para , armazenando , tem-se, Volume de reservação: Com esse volume dividido nos reservatórios, obtém-se: Os valoresanteriormente calculados são os volumes úteis de ope- ração dos reservatórios. A eles devem ser somados a reserva de incêndio e/ou o volume de limpeza. 2.1.14 Dimensões e detalhamento do reservatório inferior Respeitando as áreas previstas ou livres no projeto arquitetônico da edificação, pode-se calcular: Volume por compartimento: Como não há restrição de dimensão na planta de subsolo, adotam- se as seguintes dimensões: • Largura = 2,95 m • Comprimento = 2,50 m Altura útil do reservatório, ,, 60 UNIUBE Adota-se uma altura de limpeza para acúmulo de lodo de , para evitar a entrada de impurezas do reservatório no sistema de distribuição. A perspectiva do reservatório inferior está apresentada na figura 26 e o detalhamento nas figuras 27 e 28. Valvula de Retenção Registro de Gaveta Conjunto de Recalque Reservatório Inferior Valvula de Pé e Crivo Alimentador Predial Aberturas para Inspeção BoiaBoia Figura 26 - Perspectiva do reservatório inferior Fonte: Gebara (2016). UNIUBE 61 0,60 0,60 0,60 0,10 B 0,10 B 0,10 0,10 L 0,10 BoiaBoia Valvula de péValvula de pé e crivoe crivo DrenoDreno EstravasorEstravasor Projeção da inspeçãoProjeção da inspeção Alimentador predial Sucção Sucção Figura 27 - Planta do reservatório inferior Fonte: Gebara (2016). Boia Inspeção Extravasor Sucção R.G. Dreno Valv.pé e crivo Volume útil Nível max. Nível min. Reserva de incêndio/ limpeza >0,15 <0,05 >0,05 H Hvar Alimentador Canaleta de limpeza 0,10 0,10 Figura 28 - Corte do reservatório inferior Fonte: Gebara (2016). 62 UNIUBE 2.1.15 Dimensões e detalhamento do reservatório superior No dimensionamento do reservatório superior, devem-se levar em con- ta as restrições arquitetônica e estrutural da edificação. Normalmente, o profissional reserva área específica para localização do reservatório. Das plantas e dos cortes da edificação, pode-se dimensionar o , o cálculo da altura útil de armazenamento, ,, para um volume de 3,84 m3, por câmara e dimensões de 2,50 m de comprimento, por 1,40 m de largura, tem-se, então: Considerando todo volume de reserva de incêndio armazenado so- mente no , estimado em torno de 15000 L (o cálculo desse volume será feito quando tratarmos de instalações prediais de combate a incêndio), tem-se a altura da reserva de incêndio, , Adotado: O detalhamento do reservatório superior é apresentado nas fi- guras 29 e 30. UNIUBE 63 0,10 0,60 0,60 0,60 L 0,10 0,10 0,10 0,10 b bDISTRIBUIÇÃO INCÊNDIO DRENO EXTRAVASOR EXTRAVASOR DRENO DISTRIBUIÇÃO INCÊNDIO INSPEÇÃO INSPEÇÃO BOIA BOIA R,G, R,G, RECALQUE Figura 29 - Planta do reservatório superior Fonte: Gebara (2016). >0,15 >0,05<0,05 0,10 0,100,10 0,10 0,10 0,10 Hutil Hvar VOLUME ÚTIL LIMPEZA / INCÊNDIO INCÊNDIO DISTRIBUIÇÃO DRENO EXTRAVASOR INSPEÇÃO RECALQUE R.G. R.G. R.G. R.G. 0,10 BOIA(Chave Automática) BOIA(Chave Automática) Nível Máximo de Operação Nível Mínimo de Operação Figura 30 - Corte longitudinal do reservatório superior Fonte: Gebara (2016). 2.1.16 Conclusão A distribuição de água para os pontos de consumo predial será feita dos reservatórios superiores, por meio do sistema de tubulações, para os diversos pontos de consumo da edificação, mediante a tubulação. 64 UNIUBE Diante do exposto, neste capítulo, vimos parte inicial dos proce- dimentos importantes para o dimensionamento de instalações hi- dráulicas prediais de Água Fria. Devemos nos atentar para o fato de que, no capítulo seguinte, daremos continuidade ao assunto, retomando os exemplos expostos neste capítulo. Os reservatórios devem ser construídos com materiais adequados, a fim de não comprometer a potabilidades da água a ser fornecida. Esse cuidado é extremamente importante, pois o custo adicional na utilização de reservatórios é de cunho higiênico, devido à facilidade de contaminação, principalmente quando a instalação se encontra próxima a pontas da rede de distribuição, onde, em geral, não ocor- re a concentração de cloro residual. Sendo assim, em se tratando da manutenção dos reservatórios, é importante que seja feita a limpeza pelo menos duas vezes ao ano, garantindo a potabilidade da água, pois essa pode ser veículo direto ou indireto para a transmissão de doenças. AmPLIANDO O CONHECImENTO NBR 5626. Instalação Predial de Água Fria. Disponível em: <http://pt.slideshare.net/sheyqueiroz/nbr-562698-instalao-predial- de-gua-fria>. Acesso em: 28 fev. 2016. PARADA PARA REFLEXÃO Dependendo do tipo de construção, o consumo médio por dia de água é diferenciado, conforme mostra a tabela a seguir: UNIUBE 65 Tipo de construção Consumo médio (litros/ dia) Alojamentos provisórios 80 por pessoa Casas populares ou rurais 120 por pessoa Residências 150 por pessoa Apartamentos 200 por pessoa Hotéis (s/cozinha e s/ lavanderia) 120 por hóspede Escolas - internatos 150 por pessoa Escolas – semi-internatos 100 por pessoa Escolas - externatos 50 por pessoa Quartéis 150 por pessoa Edifícios públicos ou comerciais 50 por pessoa Escritórios 50 por pessoa Cinemas e teatros 2 por lugar Templos 2 por lugar Restaurantes e similares 25 por refeição Garagens 50 por automóvel Lavanderias 30 por kg de roupa seca Mercados 5 por m² de área Matadouros - animais de grande porte 300 por cabeça abatida Matadouros - animais de pequeno porte 150 por cabeça abatida Postos de serviço p/ automóveis 150 por veículo Cavalariças 100 por cavalo Jardins 1,5 por m² Orfanato, asilo, berçário 150 por pessoa Ambulatório 25 por pessoa Creche 50 por pessoa Oficina de costura 50 por pessoa SAIBA mAIS Para saber mais sobre os assuntos aqui abordados, consulte: MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. 3. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos - LTC, 1996. SINTETIZANDO Este capítulo apresenta os primeiros passos para que o Engenheiro Civil desenvolva os cálculos de dimensionamento do sistema pre- dial de instalação hidráulica de água fria. DICAS E você? Sabe como dimensionar uma caixa d’água? Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=XNvyGYffvu0>. Acesso em: 28 fev. 2016. Natália michelan Introdução Instalações de água fria – parte 2 Capítulo 3 As canalizações das instalações prediais de água fria funcionam como um conduto forçado, assim, a norma NBR 5626 fi xa as exigências e critérios para o dimensionamento dessas canalizações de água fria. Quando tratamos da localização das tubulações, da total independência das estruturas e das alvenarias, observamos que, nesses casos devem ser previstos espaços livres, verticais e horizontais, para sua passagem, com aberturas para inspeções e substituições, podendo ser empregados forros ou paredes falsas para escondê-las (REALI et al., 2002). Tendo em vista a conveniência sob o aspecto econômico, toda a instalação de água fria deve ser dimensionada trecho a trecho. O dimensionamento do barrilete, assim como das colunas, dos ramais de distribuição e dos sub-ramais que alimentam as peças de utiliza ção, deverá ser feito por trechos, por meio de tabelas apropriadas (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Segundo Carvalho Júnior (2013), em virtude de as tubulações serem dimensionadas como con dutos forçados, é necessário que fi quem perfeitamente defi nidos no projeto hidráulico, para cada trecho da canalização, os quatro parâmetros hidráulicos do escoamento: vazão, velocidade, perda de carga e pressão. Portanto, para o dimensionamento das canalizações de água fria, é primordial a elaboração de um projeto hidráulico. • Aprender técnica de instalações de uma rede de água fria.• Listar as etapas de dimensionamento de instalações. • Reconhecer a importância de cada etapa . • Dimensionamento das tubulações de dreno e extravasores dos reservatórios • Dimensionamento da Bomba de Recalque • Dimensionamento do Barrilete, Colunas, Ramais e Sub-Ramais de Distribuição • Exemplo de dimensionamento Objetivos Esquema Dimensionamento das tubulações de dreno e extravasores dos reservatórios3.1 3.1.1 Dreno As tubulações de drenagem dos reservatórios devem ser calcula- das levando em consideração o tempo máximo de esvaziamento de 2 horas, de acordo com as equações seguintes: 3.1.2 Reservatório inferior ( ) Utilizando os dados do exemplo exposto no capítulo anterior, pode- mos obter que, no reservatório inferior, a tubulação de drenagem será: → UNIUBE 69 Substituindo na equação, obtém-se que: → Adota-se o diâmetro comercial ou maior. 3.1.3 Reservatório superior ( ) Utilizando os dados do exemplo exposto no capítulo anterior, pode- mos obter que, no reservatório inferior, a tubulação de drenagem será: → Substituindo na equação, obtém-se que: → Adota-se o diâmetro comercial ou maior. 3.1.4 Extravasor Normalmente, adota-se um diâmetro comercial acima dos alimen- tadores dos reservatórios. Então, tem-se: para → , e, para → (ver cálculo do recalque). 3.1.5 Dimensionamento da Bomba de Recalque Segundo a NBR 5626, uma instalação elevatória consiste no bom- beamento de água de um reservatório inferior para um reservatório superior, figura 31, ou para um reservatório hidropneumático. 70 UNIUBE 1,00 1,00 2,00 2,83 2,00 0,40 Lrec 0,50 0,50 0,50 Valv. Retenção Bomba Valv. pé e crivo R.G. R.G. R.G. R.G. R.G. R.G. R.G. R.G. RS Bomba Valv. pé e crivoJunta flexível Junta flexível União União RI Figura 31 - Esquema Isométrico do Recalque sem escala Fonte: Gebara (2016). A instalação de recalque deve ser dimensionada para vazão de recal- que mínima equivalente a 15% do consumo diário , para tanto, são ne- cessárias 6,66 horas de trabalho do conjunto moto-bomba escolhido. 3.1.6 Canalização de Recalque Utiliza-se a fórmula de Bresse modificada, considerando para determinar o diâmetro: UNIUBE 71 Em que: diâmetro da tubulação, ( ), , número de horas trabalhadas ( ), , vazão, ( ). 3.1.7 Canalização de Sucção Para o diâmetro de sucção, adota-se 1 diâmetro comercial acima do diâmetro de recalque. Para o exemplo dado, vamos calcular os diâmetros das canalizações de recalque e sucção. Admitindo a vazão mínima igual a 15% , teremos a vazão: → A relação será: → Substituindo os valores, obtém-se: → adotar diâmetro comercial de 25 mm ou 1” comercial acima → 32mm ou 1¼” 3.1.8 Cálculo da Altura manométrica Devemos nos lembrar que a altura manométrica é a energia por unidade de peso que o sistema solicita para transportar a água do reservatório de sucção para o reservatório de descarga, com uma determinada vazão. Essa energia será fornecida por uma bomba, que será o parâmetro fundamental para selecioná-la. 72 UNIUBE • Cálculo da perda de carga ( ) Nesse caso, utilizando tubo de aço galvanizado: a. Sucção - (na situação mais desfavorável) 4 11=∅ ” Comprimento desenvolvido = 4.00 m Comprimentos equivalentes 1 válvula de pé com crivo = 10.00 2 registros de gaveta = 0.40 2 Tê passagem lateral = 3.42 1 curva 90o = 0.84 ------------- comp. total = 18.66 m • Usando a vazão Q x m s= −5 33 10 4 3, / do exemplo e a fórmula de Fair - Whipple - Hsiao, dada em livros mais recentes: Q J D= 27 113 0 632 2 596, , , Ou dada pela Norma NBR – 5626: Q J D= 27 113 0 532 2 596, , , Tem-se: UNIUBE 73 J m m= 0 0494, / b. Recalque (caso mais desfavorável) φ = 1” Comprimento desenvolvido: = 36,83 m. Comprimento equivalente 2 registros de gaveta = 0,40 1 válvula de retenção = 2,10 2 joelhos de 90o = 1,88 1 joelho de 45o = 0,43 1 Tê passagem lateral = 1,37 1 junção 45o = 0,88 --------------- comp. Total ( = 43,89 m Aplicando à fórmula, temos: 74 UNIUBE • Cálculo da potência da bomba: Temos que a potência da bomba é dada por: cvxxxQHmPot 29,0 75 411033,51000 75 4 === −γ Assim, obtemos as características da bomba: 3.1.9 Dimensionamento do Barrilete, Colunas, Ramais e Sub-Ramais de Distribuição 3.1.9.1 Barrilete Caracterizado pela tubulação que interliga as duas seções do re- servatório superior e da qual partem as derivações corresponden- tes às diversas colunas de alimentação. Pode ser classificado como: Unificado: as ramificações para cada coluna partem diretamente da tubulação que liga as duas seções do reservatório (figura 32). Colocam-se registros que permitem isolar uma ou outra seção do reservatório. Cada ramificação para uma determinada coluna cor- respondente tem o seu registro próprio. Essa é a vantagem, pois o controle e a manobra de abastecimento, bem como o isolamento das diversas colunas são feitos num único local da cobertura. UNIUBE 75 Figura 32 - Barrilete unificado Fonte: Gebara (2016). Ramificado: da tubulação que interliga as duas seções saem ra- mais, que dão origem a derivações secundárias para as colunas de alimentação (figura 33). Utiliza-se esse tipo de barrilete por razões de economia de encanamento. Figura 33 - Barrilete ramificado Fonte: Gebara (2016). 76 UNIUBE 3.1.10 Roteiro de Dimensionamento Depende exclusivamente da localização das colunas de distribuição. Essas colunas devem ser localizadas de comum acordo com a equipe envolvida no projeto global do edifício (arquiteto, calculista, elétrica etc.): a. Determine para cada trecho da coluna a ∑P (tabela 7). b. Calcule a vazão nos trechos da coluna Q P= ∑0 3, . Essa é a máxima vazão provável, pois nem todos os aparelhos estão em uso simultâneo. Nos casos em que realmente todos os aparelhos funcionam simultaneamente, deve-se dimensionar as canalizações por meio da soma de razões (tabela 7). c. Localize registro no início de cada coluna. d. Determine a P∑ para cada trecho do barrilete e, em seguida, as vazões nos respectivos trechos. e. Adote um J = 0,08 m/m ⇒ Q ⇒ d ⇒ J. real f. Após estimativa dos diâmetros e verificações de que o caso mais des- favorável é atendido, determine a altura mínima da água no reservató- rio (determine as pressões em todas as derivações do barrilete). g. Determine a pressão dinâmica mínima ( /P Z℘+ = pressão efetiva), no início de cada coluna. Deve-se levar em conta a alimentação do aparelho que apresente a condição mais fa- vorável (ver pressões de funcionamento das peças de utiliza- ção na tabela 8 e vazões das peças de utilização na tabela 7). h. Dmin barrilete: 25 mm. UNIUBE 77 Tabela 7 - Pontos de utilização - vazões de projetos e pesos relativos Pontos de Utilização V a z ã o (L/s) Peso Bebedouro 0,05 0,1 Bica de banheira 0,30 1,0 Bidê 0,10 0,1 Caixa de descarga para peça não aspirante 0,15 0,3 Chuveiro 0,20 0,5 Máquina de lavar prato ou roupa 0,30 1,0 Torneira ou misturador de lavatório - Água fria 0,20 0,5 Torneira ou misturador de pia de cozinha - Água fria 0,25 0,7 Torneira de pia de despejos ou de tanque 0,30 1,0 Válvula de descarga para bacia sanitária 1,90 40,0 Válvula de descarga para mictório autoaspirante 0,50 2,8 Válvula de descarga para mictório não aspirante 0,15 0,3 Fonte: Gebara (2016). Tabela 8 - Pontos de utilização - pressões dinâmicas e estáticas Pontos de Utilização Pressão [Kpa](A) Dinâmica Estática mín máx mín máx Aquecedor a gás 20 _ _ _ Aquecedor elétrico de alta pressão 5 400 10 400 Aquecedor elétrico de baixa pressão 5 40 10 50 Bebedouro 20 400 _ _ Chuveiro de diâmetro nominal 15 mm 20 400 _ _ Chuveiro de diâmetro nominal 20 mm 10 400 _ _ Torneira de água fria 5 400 _ _ Torneira de água quente 10 _ _ 78 UNIUBE Torneira de boia para caixa de des- carga com diâmetro nominal 20 mm 5 400 _ _ Torneira de boia para reservatórios 5 400 _ _ Válvula e descarga de alta pressão (B) (B) (C) 400 Válvula de descarga de baixa pressão 12 _ 20 (C) (A) kPa = 10-1m.c.a. =10-2 kgf/cm2 (B) O fabricante deve especificar a faixa de pressão dinâmica que garanta uma vazão mínima de 1,7l/s e máxima de 2,4L/s nas vál- vulas de descarga de sua fabricação. (C) O fabricante deve definir esses valores para a válvula de des- carga de sua produção, respeitando as normas específicas. Fonte: Gebara (2016). 3.1.11 Exemplo de dimensionamento: Estimativa de vazão Q p= ∑0 3, Estimativa de perda de carga, máxima de J m m= 0 08, / A tabela a seguir mostra as condições do projeto que estamos uti- lizando como exemplo, este que pode ser observado na figura 34. Tabela 9 – Dados do projeto Coluna Contribuições Peso Af1 Área de serviço 1 tanque 1,0 Cozinha 1 pia 0,7 Total 1,7 UNIUBE 79 Af2 Área de serviço 1 tanque 1,0 Cozinha 1 pia 0,7 Total 1,7 Af3 = Af4 Banheiro 1 lavatório 0,5 1 bidê 0,1 1 vaso sanitário com caixa de descarga 0,3 1 chuveiro 0,5 Total 1,4 !,50 1,60 1,55 1,75 7,00 1,30 7,00 1,30 2,402,40 1,45 1,45 R1 R2 A BC D AF1 AF2 AF3 AF4 Figura 34 - Esquema isométrico do barrilete Fonte: Gebara (2016) Cálculo da vazão de contribuição de cada coluna de distribuição da edificação: • Coluna Af1 80 UNIUBE • Coluna Af2 • Coluna Af3 e Af4 Cálculo da vazão de contribuição por trecho: Trecho - R1 - A = R2 - A = A -B Trecho B - C Trecho B - D Trecho C - Af1 Trecho C - Af3 Trecho D - Af2 UNIUBE 81 Trecho D - Af4 3.1.12 Pré-dimensionamento das Canalizações Adotando Utilizando a fórmula de Fair - Whipple - Hsiao para a aço galvaniza- do e planilha eletrônica EXCEL 5.0, pode-se estimar rapidamente os valores dos diâmetros das tubulações a serem utilizadas no bar- rilete. Os valores podem ser conferidos na tabela a seguir. Tabela 10 - Pré-dimensionamento das tubulações do barrilete Trecho Peso Peso Vazão J (adotado)Diâm. calc.Diâm. com.J (corrigido) Unitário Acum. (l/s) (m/m) (mm) (mm) (m/m) R1 - A 51,2 2,15 0,08 49 50 0,0715 R2 - A 51,2 2,15 0,08 49 50 0,0715 A - B 51,2 2,15 0,08 49 50 0,0715 B - C 24,8 1,49 0,08 42 50 0,0403 B - D 26,4 1,54 0,08 43 50 0,0424 C - Af1 13,6 13,6 1,11 0,08 38 38 0,0774 C - Af3 11,2 11,2 1,00 0,08 36 38 0,0664 D - Af2 15,2 15,2 1,17 0,08 39 50 0,0274 D - Af4 11,2 11,2 1,00 0,08 36 38 0,0664 Fonte: Gebara (2016). Obs: Para os cálculos dos valores utilizou-se a fórmula adotada na literatura. 3.1.13 Verificação quanto À pressão dinâmica (MÍNIMA 0,5 m.c.a. ou 5 KPA) Considerar sempre o percurso mais desfavorável para a verifica- ção da pressão. Dessa forma, estará dimensionando a favor da 82 UNIUBE segurança. Os valores da tabela a seguir foram obtidos por meio da planilha eletrônica. Os valores adotados como comprimentos desenvolvidos e equivalentes são apresentados na sequência. Tabela 11 - Dimensionamento e verificação do funcionamento dinâmico das canalizações do barrilete utilizando valores encontrados no pré-dimensionamento Perda Perda Peso Peso Compr.Compr.Compr. Carga Carga Pressão Pressão Trecho Unit. Acum. Vazão Diâm. Veloc.Desenv.Equiv. Total Unitário Total Desn. Disp. Jusante (l/s) (mm) (m/s) (m) (m) (m) (m/m) (mca) (m) (mca) (mca) R2 -A 51.2 2.15 50 1.09 4.65 4.11 8.76 0.0715 0.63 3.10 0 2.47 A - B 51.2 2.15 50 1.09 1.75 3.33 5.08 0.0715 0.36 0.00 2.47 2.11 B - C 24.8 1.49 50 0.76 1.45 3.33 4.78 0.0403 0.19 0.00 2.11 1.92 B - D 26.4 1.54 50 0.79 1.45 3.33 4.78 0.0424 0.20 0.00 2.11 1.91 C -Af1 13.6 13.6 1.11 38 0.98 2.40 1.71 4.11 0.0774 0.32 0.00 1.92 1.60 C - Af3 11.2 11.2 1.00 38 0.89 8.30 3.12 11.42 0.0664 0.76 0.00 1.92 1.16 D - Af2 15.2 15.2 1.17 50 0.60 2.40 2.28 4.68 0.0274 0.13 0.00 1.91 1.78 D - Af4 11.2 11.2 1.00 38 0.89 8.3 3.12 11.42 0.0664 0.76 0 1.91 1.15 Fonte: Gebara (2016). Trecho R2 – A Comprimento desenvolvido 4,65 Comprimento equivalente ∅50mm 1 Entrada de borda ----------------- 1,50 1 Registro de gaveta aberto ------ 0,40 1 Joelho 90o -------------------------- 1,88 1 Tê passagem direta -------------- 0,33 4,11 UNIUBE 83 Trecho A – B Comprimento desenvolvido 1,75 Comprimento equivalente ∅50mm 1 Tê saída bilateral ----------------------- 3,33 Trecho B – C Comprimento desenvolvido 1,45 Comprimento equivalente ∅50mm 1 Tê saída bilateral ------------------ 3,33 Trecho B – D Comprimento desenvolvido 1,45 Comprimento equivalente ∅50mm 1 Tê saída bilateral ------------------ 3,33 Trecho C - Af1 Comprimento desenvolvido 2,40 Comprimento equivalente ∅38 mm 1 Registro gaveta aberto 0,30 1 Joelho 900 --------------------------- 1,41 1,71 84 UNIUBE Trecho C - Af3 Comprimento desenvolvido 8,30 Comprimento equivalente ∅38 mm 2 Joelhos 900 --------------------------- 2,82 1 Registro gaveta aberto ----------- 0,30 3,12 Trecho D - Af2 Comprimento desenvolvido 2,40 Comprimento equivalente ∅50 mm 1 Registro gaveta aberto ------------ 0,40 1 Joelho 900 --------------------------- 1,88 2,28 Trecho D - Af4 Comprimento desenvolvido 8,30 Comprimento equivalente ∅38 mm 1 Registro gaveta aberto ----------- 0,30 2 Joelhos 900 -------------------------- 2,82 3,12 UNIUBE 85 3.1.14 Coluna de Distribuição Derivam do barrilete e, após um certo trecho na cobertura, descem verticalmente para alimentar os diversos pavimentos. O dimensionamento das colunas é realizado em função das vazões nos trechos e dos limites de velocidade ( ou ), ver na tabela 12. Uma mesma coluna pode ter 2 ou mais trechos com diâ- metros diferentes, porque a vazão de distribuição diminui à medida que atinge os pavimentos. As colunas de distribuição podem ser dimensionadas levando-se em consideração uma faixa de velocidade mediana entre , evitan- do, assim, perdas de carga excessiva, ruídos e golpes na coluna. A figura 35 mostra, esquematicamente, as colunas e as derivações dos respectivos ramais de distribuição. O dimensionamento das colunas é acompanhado de uma planilha de cálculo. O dimensionamento e os cálculos dos diâmetros dos trechos de cada coluna de distribuição são apresentados nas tabe- las a seguir, referente à figura 35. 86 UNIUBE Tabela 12 - Velocidades e vazões máximas DIÂmETRO NOmINAL VELOCIDADE mÁXImA VAZÃO mÁXImA DN (Ref) mm ( - ) m/S L/s 15 20 25 32 40 50 60 75 100 125 150 (1/2) (2/3) ( 1 ) (1.1/4) (1.1/2) ( 2 ) (2.1/2) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) 1,60 1,95 2,25 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 0,20 0,6 1,2 2,5 4,0 5,7 8,9 12 18 31 40 Fonte: Gebara (2016). 0.50 2,80 2,80 2,80 2,80 2,80 2,80 2,80 3,50 BARRILETE 8 7 6 5 4 3 2 1 TÉRREO Af1 Af2 Af3 Af4 Figura 35 - Esquema das colunas de distribuição Fonte: Gebara (2016). UNIUBE 87 Tabela 13 - Dimensionamento das tubulações da coluna de distribuição Af1 Coluna Perda Perda Af1 Peso Peso Compr.Compr.Compr. Carga Carga Pressão Pressão Trecho