INSTALAÇÕES HIDROSANITÁRIAS

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1 CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO E ENGENHARIA CIVIL INSTALAÇÕES HIDROSANITÁRIAS Caderno de Conteúdo e Exercícios da disciplina de Instalações Hidrosanitárias do Curso de Arquitetura e Urbanismo e Engenharia Civil da UCDB, Unigran e Facsul. Professor: Eng. Civil Esp. Talles Mello eng.tallesmello@gmail.com Acadêmico: Campo Grande MS 1ª Edição

2 Solicita-se aos usuários deste trabalho a apresentação de sugestões que tenham por objetivo aperfeiçoa-lo ou que se destinem à supressão de eventuais incorreções. As observações apresentadas, mencionando a página, o parágrafo e a linha do texto a que se referem, devem conter comentários apropriados para seu entendimento ou sua justificação. A correspondência deve ser enviada diretamente ao autor, por meio do eng.tallesmello@gmail.com Ficha Catalográfica Mello, Talles. Instalações Hidrosanitárias / Talles Taylor dos Santos Mello Campo Grande, MS, p. : il. color. (Material didático) Caderno de aula de exercícios da disciplina de Instalações Hidrosanitárias da UCDB, Unigran e Facsul, de Campo Grande/MS. 1. Engenharia Civil composição, proporção, etc. 2. Estruturas. 3. Apostila.I. UCDB. Unigran. Facsul. Curso de Engenharia Civil.II.Título. CDD (20) Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 2

3 Sumário 1. ÁGUA FRIA TERMINOLOGIA SISTEMA DE ABASTECIMENTO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO DIMENSIONAMENTO DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO CRITÉRIO DO CONSUMO MÁXIMO POSSÍVEL CRITÉRIO DO CONSUMO MÁXIMO PROVÁVEL DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO ELEVATÓRIO INCÊNDIO MODELO DE PROJETO ISOMÉTRICO EXERCÍCIOS ESGOTO INTRODUÇÃO DIMENSIONAMENTO TRATAMENTO FOSSA SÉPTICA SUMIDOURO MODELO DE PROJETO EXERCÍCIOS ÁGUA PLUVIAL INTRODUÇÃO CALHAS DIMENSIONAMENTO EXERCÍCIOS ÁGUA QUENTE INTRODUÇÃO DIMENSIONAMENTO EXERCÍCIOS GÁS INTRODUÇÃO Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 3

4 1. Água Fria Norma pertinente: NBR 5626:1998 Instalação predial de água fria (ABNT, 1998) Terminologia Reproduz-se abaixo algumas das definições apresentadas na NBR 5626 (ABNT, 1998): Água fria: água à temperatura dada pelas condições do ambiente; Água potável: água que atende ao padrão de potabilidade determinado pela Portaria no 36 do Ministério da Saúde; Alimentador predial: tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico; Aparelho sanitário: componente destinado ao uso da água ou ao recebimento de dejetos líquidos e sólidos. Incluem-se nessa definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias, lavadoras de roupa, lavadoras de prato, banheiras etc; Barrilete: tubulação que se origina no reservatório e da qual derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento é indireto. No caso de abastecimento direto, pode ser considerado como a tubulação diretamente ligada ao ramal predial ou diretamente ligada à fonte de abastecimento particular; Coluna de distribuição: tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais; Diâmetro nominal (DN): número que serve para designar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aos diâmetros definidos nas normas específicas de cada produto; Dispositivo de prevenção ao refluxo: componente, ou disposição construtiva, destinado a impedir o refluxo de água em uma instalação predial de água fria, ou desta para a fonte de abastecimento; Duto: espaço fechado projetado para acomodar tubulações de água e componentes em geral, construído de tal forma que o acesso ao seu interior possa ser tanto ao longo de seu comprimento como em pontos específicos. Inclui também o shaft que é normalmente entendido como um duto vertical; Fonte de abastecimento: sistema destinado a fornecer água para a instalação predial de água fria. Pode ser a rede pública da concessionária ou qualquer sistema particular de fornecimento de água. No caso da rede pública, considera-se que a fonte de abastecimento é a extremidade à jusante do ramal predial; Instalação elevatória: sistema destinado a elevar a pressão da água em uma instalação predial de água fria, quando a pressão disponível na fonte de abastecimento for insuficiente, para abastecimento do tipo direto, ou para suprimento do reservatório elevado no caso de abastecimento do tipo indireto; Metal sanitário: expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas e outros ambientes do gênero, fabricados em liga de cobre. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas, bicas de banheira; Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 4

5 Nível de transbordamento: nível do plano horizontal que passa pela borda do reservatório, aparelho sanitário ou outro componente. No caso de haver extravasor associado ao componente, o nível é aquele do plano horizontal que passa pelo nível inferior do extravasor; Plástico sanitário: expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas e outros ambientes do gênero, fabricados em material plástico. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas; Ponto de utilização da água: extremidade à jusante do sub-ramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida. Qualquer parte da instalação predial de água fria, a montante desta extremidade, deve preservar as características da água para o uso a que se destina; Ramal: tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais; Ramal predial: tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento de água e a extremidade a montante do alimentador predial ou de rede predial de distribuição. O ponto onde termina o ramal predial deve ser definido pela concessionária; Rede predial de distribuição: conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização; Refluxo de água: escoamento de água ou outros líquidos e substâncias, proveniente de qualquer outra fonte, que não a fonte de abastecimento prevista, para o interior da tubulação destinada a conduzir água desta fonte. Incluem-se, neste caso, a retrossifonagem, bem como outros tipos de refluxo como, por exemplo, aquele que se estabelece através do mecanismo de vasos comunicantes; Registro de fechamento: componente instalado na tubulação e destinado a interromper a passagem da água. Deve ser utilizado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente empregam-se registros de gaveta ou de esfera. Em ambos os casos, o registro deve apresentar seção de passagem da água com área igual à da seção interna da tubulação onde está instalado; Registro de utilização: componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais; Retrossifonagem: refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou de qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, devido à sua pressão ser inferior à atmosférica; Sub-ramal: tubulação que liga o ramal ao ponto de utilização; Tubulação de extravasão: tubulação destinada a escoar o eventual excesso de água de reservatórios onde foi superado o nível de transbordamento; Tubulação de limpeza: tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir sua limpeza e manutenção. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 5

6 1.2. Sistema de abastecimento misto. O abastecimento de água pode ser público (concessionária), privado (nascentes, poços etc) ou 1.3. Sistema de distribuição O sistema de distribuição pode ser direto, indireto, hidropneumático ou misto. a) Sistema direto A água provém diretamente da fonte de abastecimento, como exemplificado na Figura 1.1. A distribuição direta normalmente garante água de melhor qualidade devido à taxa de cloro residual existente na água e devido à inexistência de reservatório no prédio. O principal inconveniente da distribuição direta no Brasil é a irregularidade no abastecimento público e a variação da pressão ao longo do dia provocando problemas no funcionamento de aparelhos como os chuveiros. O uso de válvulas de descarga não é compatível com este sistema de distribuição. Figura 1.1. Sistema de distribuição direta. b) Sistema indireto A água provém de um ou mais reservatórios existentes no edifício. Este sistema pode ocorrer com ou sem bombeamento. Quando a pressão for suficiente, mas houver descontinuidade no abastecimento, há necessidade de se prever um reservatório superior e a alimentação do prédio será descendente (Figura 1.2). Quando a pressão for insuficiente para levar água ao reservatório superior, deve-se ter dois reservatórios: um inferior e outro superior. Do reservatório inferior a água é lançada ao superior através do uso de bombas de recalque (moto-bombas). O sistema de distribuição indireto com bombeamento é mais utilizado em grandes edifícios onde são necessários grandes reservatórios de acumulação. Esse sistema é mostrado na Figura 1.3. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 6

7 Figura 1.2. Sistema de distribuição indireta sem bombeamento. Figura 1.3. Sistema de distribuição indireta com bombeamento. c) Sistema misto O sistema de distribuição misto é aquele no qual existe distribuição direta e indireta ao mesmo tempo, como pode-se perceber na Figura 1.4. Figura 1.4. Sistema de distribuição misto. d) Sistema Hidropneumático O sistema hidropneumático de abastecimento dispensa o uso de reservatório superior, mas sua instalação é cara, sendo recomendada somente em casos especiais para aliviar a estrutura. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 7

8 1.4. Dimensionamento Projetos de uma Instalação Predial de Água Fria devem atender as exigências e recomendações estabelecidas pela norma NBR 5626/1998 e pelo decreto N 9369/88 DMAE-PMPA. Para se dimensionar a estrutura de instalações hidro sanitárias, inicia-se pelo consumo diário Consumo Diário Para se estimar o consumo diário de água é necessário que se conheça a quantidade de pessoas que ocupará a edificação. Para o setor residencial, Creder (1995) recomenda que se considere cada quarto social ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. Tabela 1.1. Taxa de ocupação para prédios públicos ou comerciais Local Bancos Escritórios Pavimentos Térreos Lolas (pavimentos superiors) Museus e Bibliotecas Salas de hotéis Restaurantes Salas de operação (hospital) Teatros, cinemas e auditórios Taxa de Ocupação Uma pessoa por 5,00 m² de área Uma pessoa por 6,00 m² de área Uma pessoa por 2,50 m² de área Uma pessoa por 5,00 m² de área Uma pessoa por 5,50 m² de área Uma pessoa por 5,50 m² de área Uma pessoa por 1,40 m² de área Oito pessoas Uma cadeira por 0,70 m² de área Conhecida a população do prédio, pode-se calcular o consumo de água. Para efeitos didáticos, pode-se utilizar os dados apresentados na Tabela 1.2. Tabela 1.2. Consumo específico em função do tipo de prédio Prédio Consumo (litros/dia) Unidade Serviço Doméstico Apartamentos 200 Apartamentos e residências de luxo 300 a 400 Residência média 150 Residência popular 120 a 150 Alojamento provisório de obra 80 Per capita Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 8

9 Serviço Publico Edifício de escritório 50 a 80 Ocupante efetivo Escola (internato) 150 Per capita Escola (externato) 50 Aluno Hospitais e casas de saúde 250 Leito Hotéis com cozinha e lavanderia 250 a 350 Hóspede Hotéis sem cozinha e lavanderia 120 Hóspede Quartéis 150 Per capita Restaurantes e Similares 25 Refeição Mercados 5 m² Postos de serviços 100 Automóvel 150 Caminhão Cinemas e Teatros 2 Lugar Igrejas e Templos 2 Lugar Creches 50 Per capita Capacidade dos Reservatórios A NBR 5626:1998 estabelece que o volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para atender 24 horas de consumo normal do edifício, sem considerar o volume de água para combate a incêndio. Em virtude das deficiências no abastecimento público de água em praticamente todo o país, Creder (1995) recomenda que se adote reservatórios com capacidade suficiente para uns dois dias de consumo e que o reservatório inferior armazene 60% e o superior 40% do consumo Dimensionamento da tubulação Para se garantir a suficiência do abastecimento de água, deve-se determinar a vazão em cada trecho da tubulação corretamente. Isso pode ser feito através de dois critérios: o do consumo máximo possível e o do consumo máximo provável Critério do consumo máximo possível Este critério se baseia na hipótese que os diversos aparelhos servidos pelo ramal sejam utilizados simultaneamente, de modo que a descarga total no início do ramal será a soma das descargas em cada um dos sub-ramais. O uso simultâneo ocorre em geral em instalações onde o regime de uso determina essa Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 9

10 ocorrência, como por exemplo em fábricas, escolas, quartéis, instalações esportivas etc. onde todas as peças podem estar em uso simultâneo em determinados horários. Macintyre (1990) recomenda que se utilize esse critério para casas em cuja cobertura exista apenas um ramal alimentando as peças dos banheiros, cozinha e área de serviço, pois é possível que, por exemplo, a descarga do vaso sanitário, a pia da cozinha e o tanque funcionem ao mesmo tempo. O dimensionamento é feito através do Método das Seções Equivalentes, que consiste em expressar o diâmetro de cada trecho da tubulação em função da vazão equivalente obtida com diâmetros de 15mm (1/2 polegada). A Tabela 1.3 apresenta os diâmetros nominais mínimos dos sub-ramais de alimentação para diferentes aparelhos sanitários e a Tabela 1.4 apresenta os diâmetros equivalentes para aplicação deste critério. Tabela 1.3. Diâmetro mínimo dos sub-ramais de alimentação Tabela 1.4. Correspondência de tubos de diversos diâmetros com o equivalente de 15mm Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 10

11 Critério do consumo máximo provável Este critério se baseia na hipótese de que o uso simultâneo dos aparelhos de um mesmo ramal é pouco provável e na probabilidade do uso simultâneo diminuir com o aumento do número de aparelhos. Este critério conduz a diâmetros menores do que pelo critério anterior. Existem diferentes métodos que poderiam ser utilizados para a determinação dos diâmetros das tubulações através desse critério. O método recomendado pela NBR 5626:1998, e que atende ao critério do consumo máximo provável, é o Método da Soma dos Pesos. Este método, de fácil aplicação para o dimensionamento de ramais e colunas de alimentação, é baseado na probabilidade de uso simultâneo dos aparelhos e peças. O método da soma dos pesos consiste nas seguintes etapas: 1º - Verificar o peso relativo de cada aparelho sanitário conforme indicado na Tabela º - Somar os pesos dos aparelhos alimentados em cada trecho de tubulação. 3º - Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da equação =,. A vazão também pode ser obtida do ábaco mostrado na Figura º - Determinar o diâmetro de cada trecho da tubulação através do ábaco mostrado na Figura 1.5. Tabela 1.5. Vazão e peso relativo nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 11

12 5º - Verificar se a velocidade atende ao limite estabelecido por norma. O ruído proveniente de tubulação é gerado quando suas paredes sofrem vibração pela ação do escoamento da água. O ruído de escoamento não é significativo para velocidade média da água inferior a 3m/s. Portanto, a NBR 5626:1998 recomenda que as tubulações sejam dimensionadas de modo que a velocidade da água não atinja valores superiores a 3m/s em nenhum trecho da tubulação. Conhecendo-se o diâmetro e a vazão da tubulação, a velocidade pode ser calculada através da equação = Onde: V é a velocidade da água (m/s); Q é a vazão (m 3 /s); A é a área da seção transversal da tubulação (m 2 ). Figura 1.5. Diâmetros e vazões em função dos pesos. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 12

13 6º - Verificar a perda de carga. A perda de carga deve ser verificada nos tubos e também nas conexões. a) Nos tubos Para determinação da perda de carga em tubos, a NBR 5626:1998 estabelece que podem ser utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao. No caso de tubos rugosos (tubos de aço-carbono, galvanizado ou não), utiliza-se a equação: =0,00202,, No caso de tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre), utiliza-se a equação 1. =0,0008,, Onde: J é a perda de carga unitária (mca/m); Q é a vazão estimada na seção considerada (litros/s); D é o diâmetro interno do tubo (mm). Observação: Tanto a velocidade quanto a perda de carga podem ser determinadas através da utilização dos ábacos de Fair-Whipple-Hsiao, mostrados nas Figuras 1.6 e 1.7. b) Nas conexões A perda de carga nas conexões que ligam os tubos, formando as tubulações, deve ser expressa em termos de comprimento equivalente desses tubos. A Tabela 1.6 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos rugosos (tubos de açocarbono, galvanizado ou não). A Tabela 1.7 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre). Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 13

14 Figura 1.6. Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de aço galvanizado e ferro fundido. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 14

15 Figura 1.7. Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de cobre e plástico. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 15

16 Tabela 1.6. Perda de carga em conexões comprimento equivalente para tubos lisos (PVC rígido ou cobre) 1 Joelho 90 o ; 2 Joelho 45 o ; 3 Curva 90 o ; 4 Curva 45 o ; 5 Tê de passagem direta; 6 Tê de saída de lado; 7 Tê de saída bilateral; 8 Entrada normal; 9 Entrada de borda; 10 Saída de canalização; 11 Válvula de pé e crivo; 12 Válvula de retenção tipo leve; 13 Válvula de retenção tipo pesado; 14 Registro de globo aberto; 15 Registro de gaveta aberto; 16 Registro de ângulo aberto. 7º - Verificar se a pressão se situa dentro dos limites estabelecidos por norma. A NBR 5626:1998 estabelece que a pressão estática (quando não há escoamento) em qualquer ponto de utilização da rede predial de distribuição seja inferior a 400kPa (40mca) para proteger a tubulação contra pressão e golpe de aríete. Com relação à pressão dinâmica (com escoamento), a NBR 5626:1998 estabelece que seja superior a 5kPa (0,5mca). A Tabela 1.7 apresenta as pressões dinâmicas mínimas para as peças de utilização conforme recomendações da NBR 5626:1998. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 16

17 Tabela 1.7. Pressão dinâmica mínima nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização Tabela 1.8. Altura recomendada para os pontos de utilização Aparelho Altura do ponto (cm) Válvula de descarga 110 Vaso sanitário com caixa acoplada 20 (e 15 cm à esquerda do eixo) Caixa de descarga 200 Banheira 30 Bidê 30 Chuveiro 200 a 220 Lavatório 60 Máquina de lavar roupa 75 Máquina de lavar louça 75 Tanque 90 Pia de cozinha Dimensionamento do conjunto elevatório Uma instalação elevatória consiste no bombeamento de água de um reservatório inferior para um reservatório superior ou para um reservatório hidropneumático. A NBR 5626 recomenda que, no caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 horas dependendo do tipo de edifício. As recomendações são de 4 horas de funcionamento para prédios de escritórios, 5 horas para prédios de apartamentos e 6 horas para hospitais e hotéis. As instalações elevatórias devem possuir no mínimo duas moto-bombas independentes para garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 17

18 a) Dimensionamento da tubulação de recalque Para o dimensionamento da tubulação de recalque, recomenda-se o uso da fórmula de Forschheimmer, representada pela equação =1,3.Q. D R é o diâmetro da tubulação de recalque (m); Q é a vazão de recalque (m 3 /s); h é o número de horas de funcionamento da moto-bomba (horas/dia). b) Tubulação de sucção A tubulação de sucção não é dimensionada. Adota-se simplesmente o diâmetro comercialmente disponível, imediatamente superior ao diâmetro de recalque. c) Extravasores Os extravasores, tanto do reservatório superior quanto do inferior, não precisam ser dimensionados. Deve-se adotar um diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro da alimentação dos reservatórios. d) Potência da moto-bomba A potência da moto-bomba é determinada através da equação: Onde:! " #$% 75( P é a potência necessária para a moto-bomba (CV); Q é a vazão de recalque (litros/s); H man é a altura manométrica dinâmica (m); R é o rendimento da moto-bomba (adimensional). As faixas de rendimento das moto-bombas são indicadas na tabela 1.9. Tabela 1.9. Rendimento da moto-bomba em função da potência. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 18

19 A altura manométrica é dada pela equação: H man = H man(rec) + H man(suc) H man é a altura manométrica (m); H man(rec) é a altura manométrica do recalque (m); H man(suc) é a altura manométrica da sucção (m); As alturas manométricas de recalque e sucção são dadas, respectivamente, pelas equações abaixo. H man(rec) = H est(rec) + J (rec) Onde: H man(rec) é a altura manométrica do recalque (m); H est(rec) é a altura estática do recalque (m); J rec é a perda de carga no recalque (m). H man(suc) = H est(suc) + J (suc) Onde: H man(suc) é a altura manométrica da sucção (m); H est(suc) é a altura estática da sucção (m); J suc é a perda de carga na sucção (m) Incêndio A prevenção contra incêndio é um dos tópicos abordados mais importantes na avaliação e planejamento da proteção de uma coletividade. O termo prevenção de incêndio expressa tanto a educação pública como as medidas de proteção contra incêndio pânico em um edifício. O fogo pode ser definido como um fenômeno físico-químico onde se tem uma reação de oxidação com emissão de calor e luz. Devem coexistir 4 componentes para que ocorra o fenômeno do fogo: a. combustível; b. comburente (oxigênio); c. calor; d. reação em cadeia. Os meios de extinção se utilizam deste princípio, pois agem por meio da inibição de um dos componentes para apagar um incêndio. O combustível pode ser definido como qualquer substância capaz de produzir calor por meio da reação química. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 19

20 O comburente é a substância que alimenta a reação química, sendo mais comum o oxigênio. O calor pode ser definido como uma forma de energia que se transfere de um sistema para outro em virtude de uma diferença de temperatura. Ele se distingue das outras formas de energia porque, como o trabalho, só se manifesta num processo de transformação. Podemos, ainda, definir incêndio como sendo o fogo indesejável, qualquer que seja sua dimensão. A NT 14: Cargas de Incêndio visa estabelecer valores característicos de carga de incêndio nas edificações e áreas de risco, conforme a ocupação e uso específico. A NT 21: Extintores visa estabelecer critérios para proteção contra incêndio em edificações, ocupações temporárias, instalações e áreas de risco por meio de extintores de incêndio (portáteis ou sobrerrodas), para o combate a princípios de incêndios. A NT 22: Hidrantes e Mangotinhos fixa as condições necessárias exigíveis para dimensionamento, instalação, manutenção, aceitação e manuseio, bem como as características, dos componentes de sistemas de hidrantes e/ou de mangotinhos para uso exclusivo de Combate a Incêndio em edificações. Ela ainda, fixa para residências com menos de 2500m², do tipo 2, uma reserva técnica para incêndio de 8m³ de água Modelo de Projeto Isométrico Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 20

21 1.7. Exercícios Exercício 1.1. Determinar a capacidade do reservatório de uma residência de 4 quartos (3 com área de 12,5 m 2 e 1 com 11,0 m 2 ) e 1 quarto de empregada. Considerar residência de médio valor. Exercício 1.2. Determinar as capacidades dos reservatórios superior e inferior de um edifício com 12 pavimentos que tenha 2 apartamentos cada pavimento. Cada apartamento tem 3 dormitórios com área de 9,0 m 2 e 1 quarto de empregada. Prever litros para reserva técnica de incêndio. Exercício 1.3. Determinar as capacidades dos reservatórios superior e inferior de uma edificação que abriga 1 cinema de 200m 2, um restaurante que serve 500 refeições por dia, 900m 2 de lojas (metade no térreo) e 1 supermercado de 300m 2. Prever litros para reserva técnica de incêndio. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 21

22 Exercício 1.4. Dimensionar a coluna de água fria AF1, de PVC, que alimenta em cada pavimento um banheiro privativo com 1 vaso sanitário com válvula de descarga, 1 lavatório e 1 chuveiro elétrico. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 22

23 Exercício 1.5. Dimensionar o conjunto elevatório e os extravasores para a instalação abaixo sabendo-se que a mesma atende um hotel cujo consumo de água tratada é de litros por dia. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 23

24 Exercício 1.6. Determinar o diâmetro da tubulação do ramal predial de um edifício com 100 pessoas com consumo diário de l/dia com distribuição indireta. = ) = =0,23 -// Utilizando os limites da velocidade da água, que está compreendida entre 0,6 e 1,0 m/s para distribuição indireta, ou seja, a água que irá completar e encher a caixa dágua não pode estar fora desses valores, analisamos conforme ábaco: Portanto 20 mm Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 24

25 Exercício 1.7. Dimensionar o ramal predial de uma residência com distribuição direta, com cozinha, lavanderia e dois banheiros, com as seguintes peças de utilização. 0!=3,6 = )10! 0,3 3,6 =0,57 -// Utilizando os limites da velocidade da água, que está compreendida entre 0,6 e 1,0 m/s para distribuição direta, ou seja, a água que irá completar e encher a caixa dágua não pode estar fora desses valores, analisamos conforme ábaco: Portanto 32 mm Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 25

26 2. Esgoto 2.1. Introdução O esgoto doméstico é formado a partir do uso da água potável. Uma vez tento sido feito nossos procedimentos de higienização e produção alimentícia com a utilização da água tratada, produzimos o esgoto doméstico. De uma forma geral as edificações geram o esgoto, porém de acordo com a função e ocupação destas edificações. Neste caso temos os esgotos domésticos, industriais, comerciais, institucionais, etc... Nas edificações onde há a presença humana sempre será gerado o que denominamos de esgoto doméstico, porém conforme acima mencionado há edificação poderá ter outros tipos de esgoto como as indústrias, as lavanderias, os hospitais que além dos esgotos domésticos geram o esgoto proveniente da atividade que é desenvolvida em seu processo de produção. O conteúdo de desta disciplina tem como objetivo o estudo do esgoto doméstico, os demais devem ser vistos em disciplinas especificas. Conforme o código de obras, do município de Campo Grande/MS, lei de nº1866, de 26/12/1979: 2.2. Dimensionamento Art. 134 Serão permitidos somente o uso de fossas, nas construções não servidas por rede de esgotos. Parágrafo Único Para a abertura das fossas será exigido o afastamento de 1,50m (um metro e cinqüenta centímetros) de qualquer edificação bem como o mesmo afastamento quanto à divisas e alinhamento do lote. Segundo a NBR 8160, o dimensionamento deverá ser feito pelas Unidades Hunter de Contribuição (UHC). 1 UHC = vazão de 28 l / min Ramais de Descarga: Os ramais de descarga são dimensionados usando a tabela 2.1 ou a tabela 2.2. Unidades HUNTER de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal dos ramais de descarga. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 26

27 Tabela 2.1 Observações: Na NBR 8160 esta tabela é bem mais extensa. (*) - Para o ramal de descarga foi adotado um diâmetro mínimo de 40mm. (**) - O diâmetro mínimo do vaso sanitário é de 100mm. Os ramais de descarga ligados a um mesmo desconector devem ter o mesmo diâmetro, porque as entradas no desconector têm o mesmo diâmetro. Unidades HUNTER de contribuição para aparelhos não relacionados na tabela 2.1. Tabela 2.2 Ramais de Esgoto Somam-se as UHC dos ramais de descarga que contribuem para o ramal de esgoto, e recorre-se então à tabela 2.3 para dimensionar o ramal de esgoto. Tabela 2.3 Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 27

28 Tubos de Queda Na medida do possível devem se manter na mesma linha vertical, mas quando necessário, podem sofrer desvios horizontalmente. O desvio deve ser feito com curva longa, provida de visita, e o ângulo Ø deve ser inferior a 90. D1 e D3 - são obtidos através da tabela 2.4. D2 - se Ø < 45o, obtêm-se D2 na tabela se Ø > 45o, obtêm-se D2 na tabela 2.5. Observação: Qualquer tubulação ligada a vaso sanitário terá diâmetro mínimo de 100mm. Dimensionamento de tubo de queda TABELA 2.4 COLETORES E SUBCOLETORES São dimensionados através da tabela 2.5. Dimensionamento de coletores prediais e subcoletores TABELA 2.5 RAMAIS DE VENTILAÇÃO O diâmetro dos ramais de ventilação é obtido diretamente na tabela 2.6. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 28

29 Ramais de ventilação TABELA 2.6 COLUNA DE VENTILAÇÃO O diâmetro da coluna de ventilação é obtido diretamente na tabela 2.7 Dimensionamento de colunas e barrilete de ventilação TABELA 2.7 O acesso à tubulação e a fácil desobstrução são viáveis através dos seguintes dispositivos: - caixas de gordura, caixas de inspeção, desconectores, sifões, visitas. A NBR 8160 estabelece ainda: Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 29

30 Todo trecho de tubulação deve ser acessível. Os sifões devem ser inspecionáveis. Entre duas inspeções só podem haver uma deflexão, obrigatóriamente menor que 90o e executada com curva longa. A distância entre duas inspeções deve ser menor que 25 m. A distância entre o coletor público e a primeira inspeção deve ser menor que 15m. A distância entre o vaso sanitário e a primeira inspeção deve ser menor que 10 m. Em prédios com mais de 5 andares a distância máxima do tubo de queda até a primeira inspeção deve ser de 2 m. Detalhes construtivos da caixa de inspeção Detalhes construtivos da caixa de gordura Função: Separar a gordura da água antes de lançar a água na rede do esgoto primário. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 30

31 2.3. Tratamento O tratamento coletivo de esgoto nas cidades é feito em estações de tratamento e despejado nos mananciais. Embora seja necessário o tratamento de todo o esgoto gerado nas cidades, ainda é precário estes sistemas no Brasil. Não temos cidades totalmente atendidas por rede coletora e tratamento de esgoto. No tratamento individualizado, que será abordado nessa apostila, o sistema mais utilizado é o conjunto fossa séptica e sumidouro Fossa Séptica As fossas sépticas são unidades de tratamento primário nos esgotos domésticos, nas quais são feitas a separação e transformação de matéria sólida contida no esgoto. Nessas fossas, os esgotos sofrem a ação das bactérias e, durante o processo, a parte sólida (lodo) é depositada no fundo da fossa, enquanto que na superfície forma-se uma camada de escuma, constituída de substâncias insolúveis mais leves. A fase líquida segue para o sumidouro ou para as valas de infiltração e os sólidos ficam retidos no fundo da fossa. A localização das fossas sépticas e sumidouros devem atender as seguintes condições: 1 - Afastamento mínimo de 15 metros de poços de abastecimento de água e de corpos de água de qualquer natureza. 2 - Possibilidade de fácil ligação ao futuro coletor público 3 - Facilidade de acesso, tendo em vista a necessidade de remoção periódica do lodo. 4 - O sistema deve ser construído com afastamento mínimo de 1,5 metros de construções, limites de terreno e ramal predial de água. 5 - Deverá obedecer ao afastamento mínimo de 3,0 metros de árvores e de qualquer ponto da Rede Pública de Abastecimento de Água. A fossa deve ter volume que permita a lenta passagem dos líquidos e a acumulação do volume de lodo. As fossas sépticas deverão ser construídas em concreto, alvenaria ou outro material que atenda as condições de segurança, durabilidade e resistência. Existem modelos pré-moldados que podem ser comprados em lojas de materiais de construção. É importante que possuam retentores de escuma na entrada e na saída. O volume da fossa deve ser adotado em função do número de pessoas que irão utilizá-la. Recomenda-se que na tubulação de entrada da fossa seja colocada uma caixa de passagem (caixa construída antes da fossa). É vedado o lançamento das águas pluviais na fossa séptica. O volume de fossa séptica não deve ser inferior a litros. A face inferior da laje de cobertura deve ter 30cm de altura em relação ao nível da água no interior da fossa séptica (volume destinado à Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 31

32 escuma). O esgoto das pias de cozinha deve passar por caixa de gordura antes de entrar na fossa séptica ou sumidouro. A fossa séptica deve ter pelo menos uma tampa para inspeção e limpeza. Essa tampa deve ficar próxima à entrada. Para ventilar a fossa séptica, utiliza-se a própria tubulação de entrada e o sistema de ventilação da instalação predial. Recomenda-se que somente devem ser direcionadas a fossa séptica, as águas imundas (com excrementos). As águas servidas (lavatório, chuveiro, pia da cozinha, tanque e etc.) devem ser desviadas da fossa, pois, os detergentes e sabões contidos nestas águas servidas eliminam parte das bactérias dificultando o processo de digestão que ocorre no interior das fossas. As paredes das fossas devem ter 10cm de espessura se construídas em concreto, ou 20cm no caso de alvenaria, com o fundo devendo ser de concreto com 15cm de espessura. Quando construídas em alvenaria as paredes devem ser revestidas com argamassa de cimento-areia com aplicação de material impermeabilizante. A saída da fossa deve situar-se no mínimo a 5cm abaixo da tubulação de entrada, devendo esta ter diâmetro mínimo de 100m. É recomendado o uso de ventilação em qualquer tipo de fossa séptica. Abaixo, quadro com informação das dimensões mínimas para fossas retangulares e circulares: Fossa séptica retangular Fossa séptica circular Largura mínima = 0,70m Diâmetro mínimo = 1,10m Profundidade máxima = 2,50m Diâmetro máximo não poderá Profundidade mínima = 1,10m ser maior que 2 vezes a Comprimento máximo é de 4 vezes a medida da largura profundidade Comprimento mínimo é de 2 vezes a medida da largura Profundidade máxima = 2,50m Largura não poderá ser maior que 2 vezes a Profundidade mínima = 1,10m profundidade Abaixo, quadro indicativo com informações sobre as dimensões da fossa em relação ao número de pessoas. Observação: Recomenda-se acompanhamento técnico na construção das fossas, especialmente na moldagem das tampas, pois quanto maior o tamanho, maiores serão os riscos de acidentes com desabamentos. Com o objetivo de aumentar a segurança, nunca deixar de colocar ferragem adequada no momento da concretagem da tampa. O volume útil do tanque séptico deve ser calculado pela fórmula: Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 32

33 3 ú567 = ().;+<.- = ) tabela) Onde: 3 ú567 = volume útil (Vu mínimo de 1250 litros) N = número de pessoas ou unidades de contribuição C = contribuição de despejos, em litro/pessoa x dia ou em litros/unidade x dia (ver tabela) T = período de detenção, em dias (ver tabela) K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (ver - = =contribuição de lodo fresco, em litros/pessoa x dia eu em litros/unidade x dia (ver tabela) Contribuição diária de esgoto (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de prédio e de ocupante Período de detenção dos despejos, por faixa de contribuição diária mais frio. Taxa de acumulação de lodo (K), em dias, por intervalo de limpeza e temperatura média do mês Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 33

34 Sumidouro O sumidouro tem a função de permitir a infiltração da parte líquida dos esgotos no solo. Para tanto, as paredes devem ser vazadas e o fundo permeável. O tamanho do sumidouro vai depender do número de pessoas que utilizam o sistema e da capacidade de infiltração do terreno. Terrenos arenosos têm boa capacidade de infiltração e o sumidouro tende a ser pequeno. Terrenos argilosos ao contrário necessitam de sumidouros grandes. Nos casos que o lençol d água esteja em profundidade conveniente, de modo a não haver risco de contaminação, e o solo sendo permeável, é recomendável adotar o sumidouro. Os sumidouros podem ser construídos em alvenaria de tijolo comum, furado ou anéis de concreto. Para o uso do tijolo comum, estes devem ser colocados afastados entre si, com argamassa só na horizontal. Existem no mercado anéis de concreto furados, que facilitam a construção de sumidouros. A laje de cobertura deve ser de concreto armado dotado de abertura de inspeção. As paredes não devem ser revestidas e o fundo será na própria terra batida, tendo apenas uma camada de brita n. 04 variando entre 50 e 70 centímetros de. Conforme necessidade deve ser construída mais de um sumidouro em local afastado um do outro, com distância D entre sumidouro equivalente a três vezes o diâmetro interno do sumidouro, não sendo permitido ser inferior a distância mínima de 6 metros. Em muitos locais, o tipo de terreno não é favorável à infiltração no solo, acontecendo o extravasamento do sumidouro. Nesse caso, o dimensionamento do sumidouro não foi adequadamente ou pode ter ocorrido perda da capacidade de infiltração (colmatação) do solo. Recomenda-se construir um maior número de sumidouros ou optar por vala de infiltração com a finalidade de melhorar a área de absorção para o esgotamento. Como o sumidouro tem a função de infiltrar o esgoto no solo, não interessa seu volume, mas interessa a área de contato entre o solo e as paredes do sumidouro. Então:?= 3 ) 6 Onde: A = Area de infiltração necessária em metros quadrados, para sumidouro ou vala de infiltração. V = Volume de contribuição diária em litros/dia. C i = Coeficiente de infiltração em Litros/metro quadrado x dia. Obtido na tabela. Observações: - A altura útil do sumidouro deve ser determinada de modo a manter distância vertical mínima de 1,50m entre o fundo do poço e o nível máximo do lençol freático. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 34

35 2.4. Modelo de Projeto Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 35

36 2.5. Exercícios Exercício 2.1. Determinar os diâmetros do ramal de ventilação, da coluna de ventilação, dos ramais de descarga, dos ramais de esgoto, a declividade dos ramais de descarga e de esgoto do BWC residencial abaixo: Exercício 2.2. Dimensionar um tanque séptico de câmara única e um sumidouro para um restaurante em Florianópolis, que serve 100 refeições por dia, sabendo que a temperatura ambiente em situações normais é de 28º C, prevendo uma limpeza do tanque a cada 3 anos e o solo faixa 3 (adotar 50 L/m².dia). Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 36

37 Exercício 2.3. Dimensionar os tubos de queda, o tubo de gordura, as colunas de ventilação do esquema vertical abaixo representado, sabendo que o pé direito é de 2,95m: Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 37

38 Exercício 2.4. Dimensionar o sistema de esgoto sanitário para o banheiro de um edifício residencial com 12 pavimentos tipo, contendo 01 lavatório, 01 vaso sanitário, 01 chuveiro e 01 bidê. Considerar pé direito de 2,80 m. 1. Ramais de descarga (TABELA 1) Lv - 1 UHC D = 40 mm Bi - 1 UHC D = 40 mm Ch - 2 UHC D = 40 mm BS - 6 UHC D = 100 mm 2. Ramal de esgoto (TABELA 3) Aparelho UHC 1 Lv 1 1 Bi 1 4 UHC D = 50mm 1 Ch 2 3. Tubo de Queda (TABELA 4) Aparelho UHC 1 BS 6 1 Lv 1 10 UHC x 12 Pav. = 120 UHC D = 100 mm 1 Bi 1 1 Ch 2 4. Ramal de ventilação (TABELA 7) 10 UHC D = 50mm 5. Coluna de ventilação (TABELA 8) UHC = 12 x 10 = 120 H = 12 x 2,80 = 33,60 m DCV = 75 mm 3. Água Pluvial 3.1. Introdução Os objetivos específicos que se pretende atingir com o projeto de instalações de águas pluviais são os seguintes: Permitir recolher e conduzir as águas da chuva até um local adequado e permitido; Conseguir uma instalação perfeitamente estanque; Permitir facilmente a limpeza e desobstrução da instalação; Permitir a absorção de choques mecânicos; Permitir a absorção das variações dimensionais causadas por variações térmicas bruscas; Ser resistente às intempéries e à agressividade do meio (Ex. maresia da orla marítima); Escoar a água sem provocar ruídos excessivos; Resistir aos esforços mecânicos atuantes na tubulação; Garantir indeformabilidade através de uma boa fixação da tubulação. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 38

39 Segundo CREDER (1995), os códigos de obras dos municípios, em geral, proíbem o caimento livre da água dos telhados de prédios de mais de um pavimento, bem como o caimento em terrenos vizinhos. Tal água deve ser conduzida aos condutores de águas pluviais, ligados a caixas de areia no térreo; daí, podendo ser lançada aos coletores públicos de águas pluviais. Aplica-se a drenagem de águas pluviais em coberturas, terraços, pátios, etc. Apresentam-se abaixo algumas das definições associadas aos conceitos de hidrologia e hidráulica: Altura pluviométrica: é o volume de água precipitada (em mm) por unidade de área, ou é a altura de água de chuva que se acumula, após um certo tempo, sobre uma superfície horizontal impermeável e confinada lateralmente, desconsiderando a evaporação. Intensidade pluviométrica: é a altura pluviométrica por unidade de tempo (mm/h). Duração de precipitação: é o intervalo de tempo de referência para a determinação de intensidades pluviométricas. Período de retorno: número médio de anos em que, para a mesma duração de precipitação, uma determinada intensidade pluviométrica é igualada ou ultrapassada apenas uma vez. Área de contribuição: soma das áreas das superfícies que, interceptando chuva, conduzem as águas para determinado ponto da instalação. Tempo de concentração: intervalo de tempo decorrido entre o início da chuva e o momento em que toda a área de contribuição passa a contribuir para determinada seção transversal de um condutor ou calha. Calha: canal que recolhe a água de coberturas, terraços e similares e a conduz a um ponto de destino. Condutor horizontal: canal ou tubulação horizontal destinada a recolher e conduzir águas pluviais até locais permitidos pelos dispositivos legais. Condutor vertical: tubulação vertical destinada a recolher águas de calhas, coberturas, terraços e similares e conduzí-las até a parte inferior do edifício. Perímetro molhado: linha que limita a seção molhada junta as paredes e ao fundo do condutor ou calha. Área molhada: área útil de escoamento em uma seção transversal de um condutor ou calha. Raio hidráulico: é a relação entra a área e o perímetro molhado. Vazão de projeto: vazão de referência para o dimensionamento de condutores e calhas Calhas As calhas apresentam geralmente as seções em forma de V, U, semicircular, quadrada ou retangular. Diversos tipos de calhas podem ser instaladas. A Figura 3-1. Calha de beiral ilustra a calha instalada em beiral; a Figura 3-2 ilustra a calha instalada em platibanda e a Figura 3-3 ilustra a calha instalada no encontro das águas do telhado (água-furtada). Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 39

40 Figura 3.1. Calha de beiral Figura 3.2. Calha de platibanda Figura 3.3. Calha água furtada 3.3.Dimensionamento O sistema de esgotamento das águas pluviais deve ser completamente separado da rede de esgotos sanitários, rede de água fria e de quaisquer outras instalações prediais. Deve-se prever dispositivo de proteção contra o acesso de gases no interior da tubulação de águas pluviais, quando houver risco de penetração destes. Fatores meteorológicos Para se determinar a intensidade pluviométrica (I) para fins de projeto, deve ser fixada a duração da precipitação e do período de retorno adequado, com base em dados pluviométricos locais. Duração da precipitação Deve ser fixada em 5 minutos. Período de retorno A NBR fixa os seguintes períodos de retorno, baseados nas características da área a ser drenada: T = 1 ano: para áreas pavimentadas onde empoçamentos possam ser tolerados; T = 5 anos: para coberturas e/ou terraço; T = 25 anos: para coberturas e áreas onde empoçamentos ou extravasamentos não possam ser tolerados. Intensidade de precipitação A intensidade de precipitação (I) a ser adotada deve ser de 150mm/h quando a área de projeção horizontal for menor que 100m². Abaixo a formula de precipitação da chuva do municipio de Campo Sendo: i em mm/h; T em anos e t em minutos 2575,12468 ; A, : B819,87315> A,D E Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 40

41 Área de Contribuição O vento deve ser considerado na direção que ocasionar maior quantidade de chuva interceptada pelas superfícies consideradas. A área de contribuição deve ser tomada na horizontal e receber um incremento devido à inclinação da chuva. Estes incrementos são calculados de acordo com a NBR Alguns exemplos estão apresentados nas Figura Vazão de projeto A vazão de projeto é determinada pela fórmula: onde: Q = vazão de projeto (l/min); I = intensidade pluviométrica (mm/h); A = área de contribuição (m²). = F.? 60 Dimensionamento das calhas As calhas podem ser dimensionadas pela fórmula de Manning-Strickler: <. G. I ( H onde: Q = vazão da calha (l/min); S = área molhada (m²); R H = raio hidráulico = S/P (m); P = perímetro molhado (m); i = declividade da calha (m/m); n = coeficiente de rugosidade; K = (coeficiente para transformar a vazão em m³/s para l/min). A tabela 3.1 indica os coeficientes de rugosidade dos materiais normalmente utilizados na confecção de calhas. Tabela 3.1 Coeficientes de rugosidade. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 41

42 Dimensionamento dos condutores verticais Os condutores deverão ser instalados, sempre que possível, em uma só prumada. Quando houver necessidade de desvios devem ser utilizadas curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º, sempre com peças de inspeção. Dependendo do tipo de edifício e material dos condutores, os mesmos poderão ser instalados interna ou externamente ao edifício. O diâmetro interno mínimo dos condutores verticais de seção vertical é de 75mm e devem ser dimensionados a partir dos seguintes dados: Q = vazão de projeto (l/min); H = altura da lâmina de água na calha (mm); L = comprimento do condutor vertical (m). A partir dos dados deve-se consultar os ábacos das Figura 3.4 e Figura 3.5, da seguinte maneira: levantar uma vertical por Q até interceptar as curvas de H e L correspondentes. No caso de não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. Transportar a interseção mais alta até o eixo D. Deve-se adotar um diâmetro nominal interno superior ou igual ao valor encontrado no ábaco. Figura 3.4 Dimensionamento dos condutores verticais para calha com saída em aresta viva. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 42

43 Figura 3.5 Dimensionamento dos condutores verticais para calha com funil de saida. Caixa de areia Devem ser previstas inspeções nas tubulações aparentes e caixas de areia nas tubulações nos seguintes casos: - conexão com outra tubulação; - mudança de declividade e/ou de direção; - a cada trecho de 20 metros nos percursos retilíneos. Em ambos os casos, em cada descida (condutor vertical) ou no pé do tubo condutor vertical deverá ser instalada uma caixa de areia. De acordo com a 10844, a ligação entre os condutores verticais e horizontais é sempre feita por curva de raio longo com inspeção caixa de areia. A Figura 4-8 indica um modelo desta caixa. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 43

44 Dimensionamento dos condutores horizontais Utilizando-se a fórmula de Manning-Strickler e considerando uma altura de lâmina igual a 2/3 do diâmetro, confeccionou-se a Tabela 3.2. Nesta tabela, o diâmetro é determinado a partir da rugosidade, da declividade adotada e da vazão necessária. Tabela 3.2 Capacidade dos condutores horizontais de seção circular (vazões em l/min). 3.4.Exercícios Exercício 3.1. Dimensionar a vazão da calha abaixo. O material a ser utilizado é o plástico e a inclinação é de 0,5%. Exercício 3.2. Dimensionar o condutor vertical de uma instalação de águas pluviais com base nos seguintes dados: Q = 650 l/min; H = 50mm, L = 6m, utilizando os ábacos Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 44

45 4. Água Quente 4.1.Introdução Há situações em que a disponibilidade de água quente sempre foi imprescindível, como em hospitais, hotéis, motéis, lavanderias, restaurantes etc. Paralelamente houve também uma evolução nas exigências de conforto nas próprias residências, consequentemente a instalação de água quente é fato corriqueiro na maioria das residências de padrão médio a alto e praticamente indispensável em qualquer prédio. Este fato não poderá ser olvidado pelos profissionais da área de instalações nem nos cursos de engenharia, que deverão abordar o assunto com a devida ênfase. As exigências técnicas mínimas a serem atendidas pela instalação de água quente estão na norma NBR 7198/82 - "Instalações Prediais de Água Quente". A temperatura mínima com que a água quente deve ser fornecida depende do uso a que se destina. Nos pontos de consumo poderá ser feita uma dosagem com água fria, para obter temperaturas menores. Hospitais e laboratórios: 100 C ou mais Lavanderias: 75 a 85 C Cozinhas: 60 a 70 C Uso pessoal e banhos: 35 a 50 C a) Modalidades de Fornecimento Como não há fornecimento público ou natural de água quente, a mesma terá que ser produzida dentro da edificação. Há três modalidades de produção de água quente: INDIVIDUAL: se produz água quente para um único aparelho, ou, no máximo, para aparelhos do mesmo ambiente. São os aparelhos localizados no próprio BWC ou na área de serviço. CENTRAL PRIVADO: Se produz água quente para todos os aparelhos de uma unidade residencial (casa, apartamento). Esta deve ser a modalidade preferida em prédios de apartamentos em vista da dificuldade do rateio na conta de energia e da manutenção, que será de responsabilidade de cada condômino. CENTRAL COLETIVA: Se produz água quente para todos os aparelhos ou unidades da edificação. Normalmente situada no térreo ou no sub-solo, para facilitar a manutenção e o abastecimento de combustível. É recomendada quando não há rateio da conta, como em: hotéis, hospitais, motéis, clubes, indústrias, etc. b) Pressão - A pressão estática não deve ultrapassar 40mca e as pressões dinâmicas mínimas não devem ser inferiores a 5 kpa (0,5 mca) no sistema de distribuição. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 45

46 - Em edificações de altura superior a 40m, devem ser previstos dispositivos para redução de pressão. - Nos pontos de consumo, aas pressões da água fria e água quente devem estar praticamente equilibradas. c) Uso da Energia Solar O Sol envia uma quantidade fabulosa de energia para a Terra. Anualmente chegam KWh de energia enviados pelo Sol. Isto equivale a toneladas de carvão, que é a reserva total de carvão disponível. A humanidade consome aproximadamente KWh por ano, ou seja, 1/10000 da energia que o Sol envia. O Sol envia por hora a energia que a humanidade consome por ano. A energia solar, apesar da quantidade fabulosa, tem aproveitamento muito limitado por causa das seguintes características: - Apresenta-se na forma disseminada, não concentrada, portanto de difícil captação. - Apresenta disponibilidade descontínua ( dia e noite, inverno e verão). - Apresenta variações casuais (céu nublado ou claro). Assim, além do ônus da captação, também há necessidade de instalação de acumulação, para os períodos ou momentos de carência. Entretanto o uso da energia solar vai se difundido aos poucos em todo mundo, porque ela apresenta algumas vantagens, cada vez mais importantes: - Não é poluidora. - é auto-suficiente. - é completamente silenciosa - é uma fonte alternativa de energia. - Geralmente disponível no local do consumo Dimensionamento a) Consumo Diário consumo diário de água quente pode ser feito com auxílio da tabela da Norma: Observações: - No caso de apartamento ou casa com central privada, considerar 2 pessoas por dormitório + empregados. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 46

47 - é indispensável que o acumulador (depósito de água quente) tenha pelo menos capacidade igual à da banheira, (de 150 a 180 litros). - No caso de apartamentos com central coletiva, considerar 2 pessoas por dormitório, mais empregados, mais 150 litros por máquina de lavar roupa e mais 180 litros por banheira instalada. Para aquecedores elétricos de acumulação (Boilers)a norma recomenda os valores da tabela abaixo: Para aquecimento com caldeira a óleo ou gás procede-se da seguinte forma: a) calcula-se o Consumo Diário - CD b) Considerando que t 2 -t 1 = 50 C, onde: t 2 = temperatura no reservatório t 1 = temperatura natural Calcula-se a capacidade teórica do reservatório (V), usando uma fração do CD: Grandes residências: V = 1/3 CD Apartamentos de 5 pessoas: V = 1/5 CD Grandes apartamentos: V = 1/7 CD c) toma-se para o reservatório um volume real (VR) = 1,33 V d) Com CD e V entra-se no gráfico: Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 47

48 Entra-se nas abcissas com o valor de CD. Sobe-se até a linha correspondente a V. Horizontalmente à direita se lê o volume de água aquecida necessária por hora e à esquerda, a capacidade da caldeira em Kcal/hora. b) Dimensionamento da Tubulação Adota-se o critério do CONSUMO MÁXIMO PROVÁVEL e o método de dimensionamento da SOMA DOS PESOS, tal qual no dimensionamento da tubulação de água fria. Área: A área necessária de coletores é calculada pela fórmula: G= F. ( Onde: S = área dos coletores m² Q = calor necessário - Kcal/dia I = intensidade de radiação solar - KWh/m²x dia ou Kcalxh/m² R = rendimento dos coletores - geralmente = 50% Quantidade de Calor: K. L. N Q = calor necessário - J ou cal m = massa de água, kg N = variação de temperatura, ºC c é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água em 1º C (c = 1,0 kcal/kg.ºc) A relação entre Watts h e cal é 1,0 w h = 860 cal, ou 1,0 kwh = 860 kcal 4.3. Exercícios Exercício 4.1. Quantos m² de placa coletora são necessários para suprir uma família de 6 pessoas com água quente? Consumo diário: CD = 6 pessoas x 45 litros = 270litros Calor necessário para elevar a água de 20 C para 60 C: Q = m x c x ( t 2 - t 1 ) = 270 x 1 x (60-20) = Kcal. Insolação de 1 cal/cm 2 /min durante 7 horas por dia. I = 1 x x 60 x 7 = cal/m 2 /dia = 4200 Kcal/m 2 /dia. S x 0,5 5,14m² Isto equivale então a aproximadamente 0,8 m 2 de coletor por pessoa. Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 48

49 Exercício 4.2. Dimensionar o sistema de produção de água quente para um prédio de 12 pavimentos, com 4 apartamentos de 3 dormitórios por pavimento. Consumo Diário: CD = 12 pav. x 4 apart. x 3 dorm. x 2 pess. x 60litros = litros. No sistema elétrico: Consumo de pico CP = 1/7 CD = 17280/7 = 2468 litros/hora Capacidade do reservatório - VR = CD/5 = 17280/5 = 3456litros Capacidade de aquecimentos = CC/7 = 17280/7 = 2468litros/h Energia necessária: Q = m x c x (t 2 - t 1 ) = 2468 x 1 x (65-15) = Kcal Potência: P = Q/t = Kcal/ 1hora = Kcal Energia elétrica: 860Kcal = 1KWh E = Kcal/860KWh = 143,5 KWh Potência elétrica: P = E/t 143,5KWH/1hora = 143,5KW No sistema a óleo ou gás: Volume teórico do reservatório: V = 1/5 CD = 17280/5 = 3456litros Volume real: VR = 1,33xV = 1,33 x 3456 = 4596 litros Pelo gráfico: Água aquecida por hora = 1650litros Capacidade da Caldeira = 82000kcal. Poderes Caloríficos: Óleo:10000Kcal/ Kg GLP: 11000Kcal/Kg Eletricidade: 860Kcal/KWh Consumo de óleo: O poder calorífico do óleo é de 10000Kcal/ Kg e o rendimento das caldeiras em torno de 85%. Assim: Óleo = 82000/(10000 x 0,8) = 10,25 Kg 5. Gás 5.1.Introdução O gás natural (GN) é proveniente da decomposição de matéria orgânica como plantas e animais marinhos que morreram há mais de 200 milhões de anos, onde neste processo o material foi sendo coberto por mais e mais camadas de sedimentos, gradualmente comprimidos pelo próprio peso das camadas superiores e mais recentes, transformando-se em rochas sedimentares, arenitos, xistos e dolomita e pode ser encontrado em formações rochosas subterrâneas ou em reservatórios de hidrocarbonetos em camadas de carvão através de jazidas de petróleo, por acumulações em rochas porosas, isoladas do interior por rochas impermeáveis, associadas ou não a depósitos petrolíferos. Diante das questões mundialmente discutidas em torno da sustentabilidade e manuseio das reservas naturais de forma racional e a crescente demanda pelo combustível no meio industrial, comercial, residencial e incentivos fiscais a instalação em automóveis, faz com que o gás natural tenha grande relevância na política energética do país. O gás de petróleo liquefeito (GLP) é uma mistura de gases de hidrocarbonetos utilizados como combustível em aplicações de aquecimento como em fogões e veículos, sendo um dos subprodutos do Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 49

50 petróleo como a gasolina, diesel e os óleos lubrificantes, sendo retirado do mesmo através de refino em uma refinaria de petróleo, tornando-se liquefeito apenas quando é armazenado em botijões ou tanques de aço 5.2.Dimensionamento Instalações Hidrosanitárias Profº Talles Mello 50