Instalações Prediais de Água Fria - Objetivos e Terminologia

INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA Prof Francisco Odisi UNIFEBE Centro Universitário de Brusque Curso Engenharia Civil Disciplina Instalações Hidrossanitárias Prediais Semestre 20231 Fase 9ª Brusque fevereiro2023 Instalações Prediais de Água Fria Norma pertinente NBR 56261998 Instalação predial de água fria ABNT 1998 OBJETIVOS DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA Os principais objetivos de um projeto de instalação predial de água fria são 1 Fornecimento contínuo de água aos usuários e em quantidade suficiente amenizando ao máximo os problemas decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema público de abastecimento 2 Limitação de certos valores de pressões e velocidades definidos na referida Norma Técnica assegurandose dessa forma o bom funcionamento da instalação e evitandose assim conseqüentes vazamentos e ruídos nas canalizações e aparelhos 3 Preservação da qualidade da água através de técnicas de distribuição e reservação coerentes e adequadas propiciando aos usuários boas condições de higiene saúde e conforto 11 Terminologia Reproduzemse 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 Incluemse nessa definição aparelhos como bacias sanitárias lavatórios pias lavadoras de roupa lavadoras de prato banheiras etc Automático de bóia Dispositivo instalado no interior de um reservatório para permitir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais e extremos 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 Caixa de descarga Dispositivo colocado acima acoplado ou integrado às bacias sanitárias ou mictórios destinados a reservação de água para suas limpezas Caixa ou válvula redutora de pressão Caixa destinada a reduzir a pressão nas colunas de distribuição Coluna de distribuição tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais Conjunto elevatório Sistema para elevação de água Consumo diário Valor médio de água consumida num período de 24 horas em decorrência de todos os usos do edifício no período Dispositivo antivibratório Dispositivo instalado em conjuntos elevatórios para reduzir vibrações e ruídos e evitar sua transmissão Extravasor Tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga Inspeção Qualquer meio de acesso aos reservatórios equipamentos e tubulações Instalação elevatória Conjunto de tubulações equipamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição Instalação hidropneumática Conjunto de tubulações equipamentos instalações elevatórias reservatórios hidropneumáticos e dispositivos destinados a manter sob pressão a rede de distribuição predial Instalação predial de água fria Conjunto de tubulações equipamentos reservatórios e dispositivos existentes a partir do ramal predial destinado ao abastecimento dos pontos de utilização de água do prédio em quantidade suficiente mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento Interconexão Ligação permanente ou eventual que torna possível a comunicação entre dois sistemas de abastecimento 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 2 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 considerase 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 Ligação de aparelho sanitário Tubulação compreendida entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada de água no aparelho sanitário Limitador de vazão Dispositivo utilizado para limitar a vazão em uma peça de utilização Nível operacional Nível atingido pela água no interior da caixa de descarga quando o dispositivo da torneira de bóia se apresenta na posição fechada e em repouso 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 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 Quebrador de vácuo Dispositivo destinado a evitar o refluxo por sucção da água nas tubulações Peça de utilização Dispositivo ligado a um subramal para permitir a utilização da água e em alguns casos permite também o ajuste da sua vazão Ponto de utilização da água Extremidade de jusante do subramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida Pressão de serviço Pressão máxima a que se pode submeter um tubo conexão válvula registro ou outro dispositivo quando em uso normal Pressão total de fechamento Valor máximo de pressão atingido pela água na seção logo à montante de uma peça de utilização em seguida a seu fechamento equivalendo a soma da sobrepressão de fechamento com a pressão estática na seção considerada 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 subramal 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 subramais 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 subramais 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 Incluemse 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 empregamse 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 empregamse registros de pressão ou válvulaglobo em subramais Regulador de vazão Aparelho intercalado numa tubulação para manter constante sua vazão qualquer que seja a pressão a montante Reservatório hidropneumático Reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial Reservatório inferior Reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória destinada a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória Reservatório superior Reservatório ligado ao alimentador predial ou a tubulação de recalque destinado a alimentar a rede predial ou a tubulação de recalque destinado a alimentar a rede predial de distribuição 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 Separação atmosférica separação física cujo meio é preenchido por ar entre o ponto de utilização ou ponto de suprimento e o nível de transbordamento do reservatório aparelho sanitário ou outro componente associado ao ponto de utilização 3 Sistema de abastecimento Rede pública ou qualquer sistema particular de água que abasteça a instalação predial Sobrepressão de fechamento Maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática durante e logo após o fechamento de uma peça de utilização Subpressão de abertura aior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática logo após a abertura de uma peça de utilização Subramal tubulação que liga o ramal ao ponto de utilização Torneira de bóia Válvula com bóia destinada a interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descarga quando se atinge o nível operacional máximo previsto Trecho Comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição Tubo de descarga Tubo que liga a válvula ou caixa de descarga à bacia sanitária ou mictório Tubo ventilador Tubulação destinada a entrada de ar em tubulações para evitar subpressões nesses condutos 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 Tubulação de recalque Tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição Tubulação de sucção Tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba Válvula de descarga Válvula de acionamento manual ou automático instalada no subramal de alimentação de bacias sanitárias ou de mictórios destinada a permitir a utilização da água para suas limpezas Válvula de escoamento unidirecional Válvula que permite o escoamento em uma única direção Válvula redutora de pressão Válvula que mantém a jusante uma pressão estabelecida qualquer que seja a pressão dinâmica a montante Vazão de regime Vazão obtida em uma peça de utilização quando instalada e regulada para as condições normais de operação Volume de descarga Volume que uma válvula ou caixa de descarga deve fornecer para promover a perfeita limpeza de uma bacia sanitária ou mictório 12 Informações gerais 121 Responsabilidade técnica O projeto de instalações prediais de água fria deve ser elaborado por projetista com formação profissional de nível superior legalmente habilitado e qualificado 122 Exigências a serem observadas no projeto A NBR 5626 1998 estabelece que as instalações prediais de água fria devem ser projetadas de modo que durante a vida útil do edifício que as contém atendam aos seguintes requisitos a preservar a potabilidade da água b garantir o fornecimento de água de forma contínua em quantidade suficiente e adequada e com pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários peças de utilização e demais componentes c promover economia de água e de energia d possibilitar manutenção fácil e econômica e evitar níveis de ruído inadequados à ocupação do ambiente f proporcionar conforto aos usuários prevendo peças de utilização adequadamente localizadas de fácil operação com vazões satisfatórias e atendendo as demais exigências do usuário 123 Sistema de abastecimento O abastecimento de água pode ser público concessionária privado nascentes poços etc ou misto 124 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 11 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 Menor custo de instalação e execução O principal inconveniente das distribuições diretas 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 devido ao pequeno diâmetro das ligações 4 domiciliares empregadas pelos serviços de abastecimento público Falta água no caso de interrupção no sistema de abastecimento ou de distribuição Pressões elevadas em prédios situados nos pontos baixos da cidade Maior consumo devido a maior pressão Possíveis golpes de aríete Em algumas cidades por exemplo o Código de Obras e Edificações de Florianópolis especifica no Artigo 129 que toda edificação deverá possuir reservatório de água próprio logo o sistema de distribuição direta não pode ser utilizado Figura 11 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 12 Assim a alimentação dos aparelhos das torneiras e peças da instalação é feita por meio de reservatório superior por gravidade Quando a pressão for insuficiente para levar água ao reservatório superior devese ter dois reservatórios um inferior e outro superior Do reservatório inferior a água é lançada ao superior através do uso de bombas de recalque motobombas 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 13 O Artigo 221 do Código de Obras e Edificações de Florianópolis especifica que deve ser adotado reservatório inferior e instalação de motobombas de recalque nas edificações com quatro ou mais pavimentos Figura 12 Sistema de distribuição indireta sem bombeamento RAMAL PREDIAL De um modo geral o diâmetro do ramal predial é fixado pela Concessionária de água local A Norma prevê dois casos para que se possa determinar a vazão do ramal predial quando se tem distribuição direta a vazão do ramal é dada por onde Q é em ls C é o coeficiente de descarga 030 ls e P é a soma dos pesos correspondentes a todas as peças de utilização alimentadas através do trecho considerado ver Tabela 5 extraída da NBR 5626 5 Quando se tem distribuição indireta a Norma admite que a alimentação seja feita continuamente durante 24 horas do dia e a vazão é dada pela expressão Onde Q é em ls CD é em ldia Uma vez conhecida a vazão do ramal predial tanto no caso de distribuição direta ou indireta o serviço de água deverá ser consultado para a fixação do diâmetro Geralmente na prática adotase para o ramal predial uma velocidade igual a 06 ms de tal modo a resultar um diâmetro que possa garantir o abastecimento do reservatório mesmo nas horas de maior consumo Figura 13 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 podese perceber na Figura 14 Figura 14 Sistema de distribuição misto Vantagens Água de melhor qualidade devido ao abastecimento direto em torneiras para filtro pia e cozinha e bebedouros Fornecimento de água de forma contínua no caso de interrupções no sistema de abastecimento ou de distribuição Permite a instalação de válvula de descarga Desvantagens 6 Possível contaminação da água reservada devido à deposição de lodo no fundo dos reservatórios e à introdução de materiais indesejáveis nos mesmos Menores pressões no caso da impossibilidade da elevação do reservatório Maior custo da instalação devido a necessidade de reservatórios registros de bóia e outros acessórios IMPORTANTE A Norma recomenda como mais conveniente para as condições médias brasileiras o sistema de distribuição indireta por gravidade admitindo o sistema misto indireto por gravidade com direto desde que apenas alguns pontos de utilização como torneira de jardim torneiras de pias de cozinha e de tanques situados no pavimento térreo sejam abastecidos no sistema direto A utilização dos sistemas de distribuição direta ou indireta hidropneumática deve ser convenientemente justificada d Sistema hidropneumático O sistema hidropneumático de abastecimento dispensa o uso de reservatório superior mas segundo Creder 1995 sua instalação é cara sendo recomendada somente em casos especiais para aliviar a estrutura A escolha por um sistema hidropneumático para distribuição de água depende de inúmeros fatores destacandose os aspectos arquitetônicos e estruturais facilidade de execução e instalação das canalizações e localização do reservatório inferior Muitas vezes tornase mais conveniente a distribuição de água por meio de um sistema hidropneumático dispensandose o uso do reservatório superior Além dos fatores anteriormente mencionados uma análise econômica que leve em conta todos os custos das partes envolvidas fornecerá os elementos necessários para a escolha definitiva do sistema predial de distribuição de água A Figura 15 mostra um esquema de uma distribuição hidropneumática Figura 15 Abastecimento indireto hidropneumático Considerações sobre o Sistema Hidropneumático O sistema hidropneumático é constituído por uma bomba centrífuga um injetor de ar e um tanque de pressão Além desses componentes principais o sistema e automatizado por meio do uso de um pressostato Os aparelhos existentes na prática variam de acordo com o fabricante porém o funcionamento difere muito pouco A bomba com características apropriadas recalca água geralmente de um reservatório inferior para o tanque de pressão Entre a bomba e o tanque de pressão localizase o injetor de ar normalmente um Venturi que aspira ar durante o funcionamento da bomba e o arrasta para o interior do tanque de pressão O ar é comprimido na parte superior do tanque até atingir a pressão máxima quando a bomba é desligada automaticamente pela ação do pressóstato Temse como resultado um colchão de ar na parte superior do tanque cujo volume varia com a pressão existente Quando a água é utilizada em qualquer ponto de consumo a pressão diminui com conseqüente expansão do colchão de ar até que a pressão mínima seja atingida quando pela ação do pressóstato a bomba é ligada O ciclo de funcionamento do sistema compreende o intervalo de tempo decorrido entre dois acionamentos de liga da bomba Conhecendose o ciclo de funcionamento é possível calcular o número médio de partidas da bomba por hora De acordo com a NBR 5626 a instalação elevatória deve operar no máximo seis vezes por hora A Figura 16 apresenta um esquema da instalação de um sistema hidropneumático CAVALETE O cavalete é constituído geralmente por um hidrômetro e um registro de gaveta interligados entre o ramal predial e o alimentador predial Hidrômetros Os medidores ou hidrômetros são aparelhos destinados à medida e indicação do volume de água escoado da rede de abastecimento ao ramal predial de uma instalação Os hidrômetros contém uma câmara de 7 medição um dispositivo redutor trem de engrenagem e um mecanismo de relojoaria ligado a um indicador que registra o volume escoado Os hidrômetros são classificados em hidrômetros de volume e hidrômetros de velocidade Os hidrômetros de volume têm duas câmaras de capacidades conhecidas que se enchem e se esvaziam sucessivamente medindo dessa maneira o volume de água que escoa pelo hidrômetro Este volume é medido através do deslocamento de uma peça móvel existente no interior desses hidrômetros que transmite o movimento a um sistema medidor São indicados para medições de vazões relativamente baixas e apresentam erros pequenos para essas medidas Devem trabalhar com água bastante líquida isenta de impurezas em suspensão para que não haja a paralisação da peça móvel da câmara destes aparelhos Os hidrômetros de velocidade medem o volume escoado através do número de rotações fornecidos por uma hélice ou turbina existentes no seu interior Essas rotações são transmitidas a um sistema de relojoaria seca molhada ou selada que registram num marcador de ponteiros ou de cifras o volume de água escoado Figura 16 Esquema da instalação de um sistema hidropneumático A operação de um sistema hidropneumático depende da pressão no interior do tanque de pressão conforme mostra a Figura 17 Notase uma variação da pressão de 280 para 140 kPa quando o volume de água é reduzido de 732 para 577 155 Assim que o volume de água diminui o ar expande ocupando o espaço adicional caso a pressão de acionamento da bomba seja inferior a 140 kPa 14 atm Figura 17 Variação do nível de água no tanque de pressão 8 125 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 A CASAN e também o Código de Obras e Edificações de Florianópolis recomenda que se considerem 2 pessoas por quarto quando este possuir área inferior a 12 m2 e 3 pessoas por quarto com área superior a 12 m2 Para edifícios de escritórios prestação de serviços e comércio o Código de Obras e Edificações de Florianópolis recomenda que se considere 1 pessoa para cada 75 m2 de área de sala ou loja Para demais usos o Código de Obras e Edificações de Florianópolis especifica que se utilizem as normas da concessionária Atenção Profissionais e alunos que atuarão devem verificar a legislação local pois a NBR 5626 1998 estabelece que onde o abastecimento provém da rede pública as exigências da concessionária com relação ao abastecimento reservação e distribuição devem ser obedecidas Para efeitos didáticos para prédios públicos ou comerciais podese considerar as taxas de ocupação apresentadas na Tabela 11 Tabela 11 Taxa de ocupação para prédios públicos ou comerciais Local Taxa de ocupação Bancos Uma pessoa por 500 m2 de área Escritórios Uma pessoa por 600 m2 de área Pavimentos térreos Uma pessoa por 250 m2 de área Lojas pavimentos superiores Uma pessoa por 500 m2 de área Museus e bibliotecas Uma pessoa por 550 m2 de área Salas de hotéis Uma pessoa por 550 m2 de área Restaurantes Uma pessoa por 140 m2 de área Salas de operação hospital Oito pessoas Teatros cinemas e auditórios Uma cadeira para cada 070 m2 de área Fonte Creder 1995 Conhecida a população do prédio podese calcular o consumo de água O Código de Obras e Edificações de Florianópolis recomenda que se considerem no setor residencial 200 litros por pessoa por dia Para edifícios de escritórios prestação de serviços e comércio o Código de Obras e Edificações de Florianópolis recomenda que se considerem 50 litrospessoa por dia Para efeitos didáticos podese utilizar os dados apresentados na Tabela 12 Tabela 12 Consumo específico em função do tipo de prédio Prédio Consumo Diário litrosdia Unidade Serviço doméstico Apartamentos 200 per capita Apartamentos de luxo 300 a 400 per capita 200 quarto de empregada Residência de luxo 300 a 400 per capita Residência de médio valor 150 per capita Residências populares 120 a 150 per capita Alojamentos provisórios de obras 80 per capita Apartamento de zelador 600 a 1000 apartamento Serviço público Edifícios de escritórios 50 a 80 ocupante efetivo Escolas internatos 150 per capita Escolas externatos 50 aluno Escolas semiinternatos 100 aluno Hospitais e casas de saúde 250 leito Hotéis com cozinha e lavanderia 250 a 350 hóspede Hotéis sem cozinha e lavanderia 120 hóspede Lavanderias 30 kg de roupa seca Quartéis 150 per capita Cavalariças 100 cavalo Restaurantes e similares 25 refeição Mercados 5 m2 Postos de serviço 100 automóvel 150 caminhão Rega de jardins 15 m2 Cinemas e teatros 2 lugar Igrejas e templos 2 lugar 9 Ambulatórios 25 per capita Creches 50 per capita Serviço industrial Fábricas uso pessoal 70 a 80 operário Fábricas com restaurante 100 operário Usinas de leite 5 litro de leite Matadouros animais de grande porte 300 cabeça abatida Matadouros animais de pequeno porte 150 cabeça abatida Obs Os valores citados são estimativas devendo ser definido o valor adequado a cada projeto Observação O valor do consumo de água depende naturalmente da destinação ou finalidade do prédio cuja necessidade de abastecimento se está procurando determinar pela equação CD CP onde CD consumo diário Ldia P número de ocupantes conforme Tabela 11 C consumo conforme Tabela 12 Capacidade dos reservatórios A NBR 56261998 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 Os reservatórios com capacidade superior a 1000L devem ser compartimentados a fim de que o sistema de distribuição não seja interrompido durante uma operação de limpeza pois ao se levar um compartimento o outro garantirá o funcionamento da instalação A função do reservatório inferior é armazenar uma parte da água destinada ao abastecimento e deve existir quando O reservatório superior não puder ser abastecido diretamente pelo ramal alimentador O volume total a ser armazenado no reservatório superior for muito grande como em prédios de apartamentos O Código de Obras e Edificações de Florianópolis no Artigo 222 estabelece que quando instalados reservatórios inferior e superior o volume mínimo de cada um será respectivamente de 60 e 40 do volume de consumo total calculado No entanto nada é mencionado sobre previsão de reserva Na prática para evitar problemas decorrentes das deficiências no abastecimento público de água adotase reserva de 1 a 3 dias de consumo 10 Exercício 13 Calcular a capacidade dos reservatórios de um edifício residencial de 10 pavimentos com 2 apartamentos por pavimento sendo que cada apartamento possui 2 quartos de 105 m2 e uma dependência de empregada Adotar a reserva de incêndio de 10000 litros prevista para ser armazenada no reservatório superior Dimensionar o ramal de alimentação predial É permitida a alimentação diária contínua em prédios com reservatórios Exercícios 14 Um edifício de 12 pavimentos com quatro apartamentos por pavimento tendo cada apartamento três quartos sociais de 15m2 e um de empregada mais o apartamento do zelador A reserva de incêndio 20 do total do consumo distribuído entre os dois reservatórios Qual a capacidade de cada reservatório Qual o diâmetro do ramal de entrada Exercício 14 Queremos dimensionar um encanamento ramal que alimenta um banheiro com as seguintes peças vaso sanitário com válvula um lavatório um bidê uma banheira e um chuveiro tipo ducha Importante Os reservatórios devem ser construídos com materiais de qualidade comprovada e estanque Os materiais empregados na sua construção e impermeabilização não devem transmitir à água substâncias que possam poluíla Devem ser construídos de tal forma que não possam servir de pontos de drenagem de águas residuárias ou estagnadas em sua volta A superfície superior externa deve ser impermeabilizada e dotada de declividade mínima de 1100 no sentido das bordas Devem ser providos de abertura convenientemente localizada que permita o fácil acesso ao seu interior para inspeção e limpeza e dotados de rebordos com altura mínima de 005 m Essa abertura deverá ser fechada com tampa que evite a entrada de insetos e outros animais eou de água externa Dimensionamento da tubulação Para se garantir a suficiência do abastecimento de água devese 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 131 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 subramais O uso simultâneo ocorre em geral em instalações onde o regime de uso determina essa 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 15 mm 12 polegada A Tabela 13 apresenta os diâmetros nominais mínimos dos subramais de alimentação para diferentes aparelhos sanitários e a Tabela 14 apresenta os diâmetros equivalentes para aplicação deste critério Tabela 13 Diâmetro mínimo dos subramais de alimentação Aparelho sanitário Diâmetro Nominal mm Referência polegadas Aquecedor de baixa pressão 20 ¾ Aquecedor de alta pressão 15 ½ Vaso sanitário com caixa de descarga 15 ½ Vaso sanitário com válvula de descarga 50 2 Banheira 15 ½ Bebedouro 15 ½ Bidê 15 ½ Chuveiro 15 ½ Filtro de pressão 15 ½ Lavatório 15 ½ Máquina de lavar roupa 20 ¾ Máquina de lavar louça 20 ¾ Mictório autoaspirante 25 1 Mictório de descarga descontínua 15 ½ Pia de despejo 20 ¾ Pia de cozinha 15 ½ Tanque de lavar roupa 20 ¾ Torneira de jardim 20 ¾ 11 Tabela 14 Correspondência de tubos de diversos diâmetros com o equivalente de 15mm Diâmetro Número de diâmetros de 15mm para a mesma vazão Nominal mm Referência polegadas 15 ½ 10 20 ¾ 29 25 1 62 32 1 ¼ 109 40 1 ½ 174 50 2 378 60 2 ½ 655 75 3 1105 100 4 1890 150 6 5270 200 8 12000 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 56261998 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 15 2º 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 18 4º Determinar o diâmetro de cada trecho da tubulação através do ábaco mostrado na Figura 18 Tabela 15 Vazão e peso relativo nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto Ls Peso relativo Bacia sanitária Caixa de descarga 015 03 Bacia sanitária Válvula de descarga 170 32 Banheira Misturador água fria 030 10 Bebedouro Registro de pressão 010 01 Bidê Misturador água fria 010 01 Chuveiro ou ducha Misturador água fria 020 04 Chuveiro elétrico Registro de pressão 010 01 Lavadora de pratos Registro de pressão 030 10 Lavadora de roupas Registro de pressão 030 10 Lavatório Torneira ou misturador água fria 015 03 Mictório cerâmico com sifão integrado Válvula de descarga 050 28 Mictório cerâmico sem sifão integrado Caixa de descarga registro de pressão ou válvula de descarga para mictório 015 03 Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 015 por metro de calha 03 Pia Torneira ou misturador água fria 025 07 Pia Torneira elétrica 010 01 Tanque Torneira 025 07 Torneira de jardim ou lavagem em geral Torneira 020 04 Fonte NBR 56261998 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 3ms Portanto a NBR 56261998 recomenda que as tubulações sejam dimensionadas de modo que a velocidade da água não atinja valores superiores a 3ms em nenhum trecho da tubulação Conhecendose o diâmetro e a vazão da tubulação a velocidade pode ser calculada através da equação 13 Onde V é a velocidade da água ms Q é a vazão m3s A é a área da seção transversal da tubulação m2 Figura 18 Diâmetros e vazões em função dos pesos 14 Sabendose que a área de uma seção circular é dada por A r2 e que 1m3 contém 1000 litros a equação para o calculo pode ser escrita na forma Onde V é a velocidade da água ms Q é a vazão litross D é o diâmetro da tubulação mm Não existe critério fixando velocidade mínima A fixação da Velocidade máxima de 30 ms tem por finalidade limitar o ruído nas tubulações especialmente nos locais onde o ruído possa perturbar as atividades do imóvel ou o repouso dos usuários como no caso de hospitais hotéis residências e prédios de apartamentos Paralelamente a isto há o problema do golpe de aríete que também é minorado pela limitação da velocidade Velocidades e Vazões máximas Diâmetro DN mm Velocidade máxima ms Vazão máxima Ls 20 198 062 25 221 108 32 250 201 40 280 351 50 30 589 60 30 848 75 30 1325 85 30 1702 110 30 12851 Fonte Instalações Hidráulicas Prediais Manoel H C Botelho 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 56261998 estabelece que podem ser utilizadas as expressões de FairWhippleHsiao Nos casos de tubos rugosos tubos de aço carbono galvanizados ou não utilizase a equação No caso de tubos lisos tubos de plástico cobre ou liga de cobre utilizase a equação Observação Tanto a velocidade quanto a perda de carga podem ser determinadas através da utilização dos ábacos de FairWhippleHsiao mostrados nas Figuras 19 e 110 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 16 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos rugosos tubos de açocarbono galvanizado ou não A Tabela 17 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos lisos tubos de plástico cobre ou liga de cobre A NBR 56261998 estabelece que quando for impraticável prever os tipos e números de conexões a serem utilizadas um procedimento alternativo consiste em estimar uma porcentagem do comprimento real da tubulação como o comprimento equivalente necessário para cobrir as perdas de carga em todas as conexões Essa porcentagem varia de 10 a 40 do comprimento real dependendo da complexidade de desenho da tubulação sendo que o valor utilizado depende da experiência do projetista As perdas de carga distribuídas ao longo da tubulação por atrito da água com a mesma e com as paredes da tubulação Estas perdas são obtidas por intermédio de ábacos todos eles provenientes de experiências de laboratório os quais podem ser utilizados nos cálculos da perda de carga A Figura 1 9 e 110 apresentam os Ábacos de FairWhippleHsiao para tubulações de aço galvanizado e ferro fundido e tubulações de cobre e plástico respectivamente 15 Onde V é a velocidade da água ms Q é a vazão litross D é o diâmetro interno da tubulação mm Figura 19 Ábaco de FairWhippleHsiao para tubulações de aço galvanizado e ferro fundido 16 Figura 110 Ábaco de FairWhippleHsiao para tubulações de cobre e plástico As perdas de carga localizadas ou perdas pontuais ocorridas nas conexões registros curvasetc pela elevação da turbulência nestes locais Existe a Tabela de perda de carga localizada da NBR 562698 que fornece as perdas localizadas diretamente em comprimento equivalente de canalização A simples observação destas Tabelas de Perda de Carga Localizadas permite visualizar perfeitamente o conceito de perda localizada O somatório das duas parcelas perda de carga distribuída e perda de carga localizada fornece a perda de carga total no trecho considerado As Tabelas 18 e 19 apresentam perdas de carga localizadas para conexões não apresentadas na NBR 56261998 17 Tabela 16 Perda de carga em conexões comprimento equivalente para tubos rugosos tubos de açocarbono galvanizado ou não Diâmetro nominal mm Tipo de conexão Cotovelo 90o Cotovelo 45o Curva 90o Curva 45o Tê passagem direta Tê passagem lateral 15 05 02 03 02 01 07 20 07 03 05 03 01 10 25 09 04 07 04 02 14 32 12 05 08 05 02 17 40 14 06 10 06 02 21 50 19 09 14 08 03 27 65 24 11 17 10 04 34 80 28 13 20 12 05 41 100 38 17 27 07 55 125 47 22 08 69 150 56 26 40 10 82 Tabela 17 Perda de carga em conexões comprimento equivalente para tubos lisos tubos de plástico cobre ou liga de cobre Diâmetro nominal mm Tipo de Conexão Cotovelo 90o Cotovelo 45o Curva 90o Curva 45o Tê passagem direta Tê passagem lateral 15 11 04 04 02 07 23 20 12 05 05 03 08 24 25 15 07 06 04 09 31 32 20 10 07 05 15 46 40 32 10 12 06 22 73 50 34 13 13 07 23 76 65 37 17 14 08 24 78 80 39 18 15 09 25 80 100 43 19 16 10 26 83 125 49 24 19 11 33 100 150 54 26 21 12 38 111 Tabela 18 Perda de carga em conexões comprimento equivalente para tubos rugosos aço galvanizado ou ferro fundido 1 Cotovelo 90º raio longo 11 Registro de globo aberto 2 Cotovelo 90º raio médio 12 Registro de ângulo aberto 3 Cotovelo 90º raio curto 13 Tê de passagem direta 4 Cotovelo 45º 14 Tê de saída de lado 5 Curva 90º raio longo 15 Tê de saída bilateral 6 Curva 90º raio curto 16 Válvula de pé e crivo 7 Curva 45º 17 Saída da canalização 8 Entrada normal 18 Válvula de retenção tipo leve 9 Entrada de borda 19 Válvula de retenção tipo pesado 18 10 Registro de gaveta aberto Tabela 19 Perda de carga em conexões comprimento equivalente para tubos lisos PVC rígido ou cobre 1 Joelho 90º 2 Joelho 45º 3 Curva 90º 4 Curva 45º 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 56261998 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 56261998 estabelece que seja superior a 5kPa 05mca A Tabela 110 apresenta as pressões dinâmicas mínimas para as peças de utilização conforme recomendações da NBR 56261998 Tabela 110 Pressão dinâmica mínima nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização 19 Procedimento de cálculo Coluna 1 Indicase a coluna que está sendo dimensionada Coluna2 Indicase os pavimentos do último ao primeiro Coluna 3 Indicase o trecho que está sendo dimensionado Coluna 4 Indicase o peso de cada banheiro obtido da Tabela 15 Coluna 5 É a soma acumulada dos pesos nos diversos trechos de baixo para cima Coluna 6 Em função do somatório dos pesos em cada trecho determinase a vazão correspondente através da equação correspondente ou do ábaco da Figura 18 Coluna 7 Em função do somatório dos pesos em cada trecho determinase o diâmetro correspondente através do ábaco da Figura 18 Coluna 8 Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho determinase a velocidade correspondente através da equação correspondente ou dos ábacos das Figuras 19 e 110 Coluna 9 Indicase o comprimento de cada trecho da tubulação dado de projeto Coluna 10 Indicase o comprimento equivalente das conexões em cada trecho obtido das Tabelas 16 ou 17 Coluna 11 É a soma das colunas 9 e 10 Coluna 12 Em função da vazão e do diâmetro de cada trecho determinase a perda de carga J correspondente através das respectivas equação de J ou dos ábacos das Figuras 19 e 110 Coluna 13 É a multiplicação dos valores das colunas 11 e 12 20 Coluna 14 É a pressão disponível no trecho mais o desnível entre o início e o final do trecho menos a perda de carga no trecho Assim No nono pavimento teremos 0 4 151 249 mca 0 é a pressão no fundo do reservatório superior quando vazio mca 4 é a diferença de nível entre o fundo do reservatório e o ponto 1 mca 151 é a perda de carga no trecho mca 249 é a pressão no ponto 1 mca No oitavo pavimento teremos 249 3 061 488 mca 249 é a pressão no ponto 1 mca 3 é a diferença de nível entre os pontos 1 e 2 mca 061 é a perda de carga no trecho 12 mca 488 é a pressão no ponto 2 mca Exercício Dimensionar a coluna de água fria AF4 do exercício anterior sabendo que a mesma alimenta em cada pavimento u banheiro coletivo com 4vasos sanitários com válvula de descarga e 4 lavatórios Exercício Dimensionar um barrilete que alimenta 3 colunas de água com os seguintes pesos AF1 280 AF2 200 e AF3 340 21 14 Informações adicionais A Tabela 111 apresenta o número mínimo de aparelhos para diferentes tipos de ocupação A Tabela 112 apresenta as alturas recomendadas para as saídas dos pontos de água para os aparelhos comumente utilizados Tabela 111 apresenta o número mínimo de aparelhos em função da ocupação 22 Tabela 112 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 100 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 motobombas independentes para garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades a Dimensionamento da tubulação de recalque Para o dimensionamento da tubulação de recalque recomendase o uso da fórmula de Forschheimmer representada pela equação Onde DR é o diâmetro da tubulação de recalque m Q é a vazão de recalque m2s h é o número de horas de funcionamento da motobomba horasdia b Tubulação de sucção A tubulação de sucção não é dimensionada Adotase 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 Devese adotar um diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro da alimentação dos reservatórios d Potência da motobomba A potência da motobomba é determinada através da equação Onde P é a potência necessária para a motobomba CV Q é a vazão de recalque litross Hman é a altura manométrica dinâmica m R é o rendimento da motobomba adimensional O rendimento da motobomba é dado pela equação Onde Pa é a potência aproveitável Pn é a potência nominal As faixas de rendimento das motobombas são indicadas na tabela 113 Tabela 113 Rendimento da motobomba em função da potência Rendimento Potência CV 40 a 60 2 70 a 75 2 P 5 80 5 A altura manométrica é dada pela equação Hman Hmanrec Hmansuc 23 Onde Hman é a altura manométrica m Hmanrec é a altura manométrica do recalque m Hmansuc é a altura manométrica da sucção m As alturas manométricas de recalque e sucção são dadas respectivamente pelas equações Hmanrec Hestrec Jrec Onde Hmanrec é a altura manométrica do recalque m Hestrec é a altura estática do recalque m Jrec é a perda de carga no recalque m Hmansuc Hestsuc Jsuc Onde Hmansuc é a altura manométrica da sucção m Hestsuc é a altura estática da sucção m Jsuc é a perda de carga na sucção m 16 Apresentação do projeto O projeto de instalações prediais de água fria deve ser composto de plantas baixas de todos os pavimentos de um pavimento tipo no caso de sua existência planta de cobertura locação detalhes isométricos barrilete memorial descritivo e de cálculo Todas as pranchas devem possuir legenda e selo O espaço acima do selo deve ser reservado para carimbos de aprovação pelos órgãos competentes ESPECIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES A RESPEITO DOS TUBOS EMPREGADOS Materiais Diâmetros e Pressões De acordo com a NBR 5626 tanto os tubos como as conexões constituintes de uma instalação predial de água fria podem ser de aço galvanizado cobre ferro fundido PVC rígido ou de outros materiais de tal modo que satisfaçam a condição de que a pressão de serviço não deva ser superior a pressão estática no ponto considerado somada a sobrepressão devido a golpes de aríete Esses materiais devem ser próprios para a condução de água potável e devem ter especificações para recebimento relativo a cada um deles inclusive métodos de ensaio Segundo a mesma Norma o fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobre pressão em qualquer ponto da instalação que supere mais de 200 kPa 20 mca a pressão estática neste ponto A máxima pressão estática permitida é de 40 mca 400 kPa e a mínima pressão de serviço é de 05 mca 5 kPa 24 Os tubos e conexões mais empregados nas instalações prediais de água fria são os de aço galvanizado e os de PVC rígido Os tubos de aço galvanizado suportam pressões elevadas sendo por isso muito empregado O valor de referência que estabelece o diâmetro comercial desses tubos é a medida do diâmetro interno dos mesmos A válvula de descarga é um dispositivo que produz valores elevados de sobrepressão golpe de aríete na rede em que estiver interligada Tal fato ocorre porque esta peça que possui uma grande abertura ocasionando velocidades elevadas nas canalizações que a alimenta causa golpes de aríete nas tubulações se a mesma apresentar fechamento rápido Esses golpes podem romper ou causar vazamentos nas canalizações devendose por isso tomar cuidados especiais ao instalar tais válvulas A Figura 11 mostra as principais partes constituintes de uma instalação predial de água fria e apresenta também a nomenclatura e terminologia correspondentes As Figuras 12 e 13 mostram respectivamente a planta baixa isométrica e corte de uma instalação de água fria no interior de um compartimento sanitário A título de ilustração foi inserido junto à Figura 13 um quadro ver Tabela 1 15 relacionando as peças e suas quantidades o qual deve fazer parte integrante desses isométricos num projeto deste tipo 25 Figura 11 Partes constituintes de uma instalação predial 26 Figura 12 Planta baixa de um banheiro Atualmente são fabricados dois tipos de válvulas de descargas que permitem minimizar o problema do golpe de aríete por elas produzido Com fechamento gradativo modificase a manobra de fechamento fazendose com que o fluxo de água ocorra paulatinamente durante o tempo de funcionamento da válvula Fechamento lento aumentase o tempo de funcionamento da válvula havendo um acréscimo no consumo As caixas de descargas principalmente as acopladas aos vasos tem sido muito empregadas em lugar de válvulas de descarga por apresentarem as seguintes vantagens requerem diâmetros menores de tubulação inexistência de problemas de pressões golpes e economia de construção Tabela 114 Diâmetro e Dimensões de Tubos Plásticos 27 Figura 13 Isométrico do banheiro Tabela 115 Lista de Peças 28 Figura 14 Corte de um reservatório superior Tabela 116 Rotina para dimensionamento das tubulações 29 17 Referências bibliográficas 1 ABNT 1998 NBR 5626 Instalação predial de água fria 2 CREDER H 1995 Instalações hidráulicas e sanitárias Livros Técnicos e Científicos Editora 5a Edição 3 Código de Obras e Edificações de Florianópolis 2000 Disponível em httpwwwpmfscgovbrprefeituracodigoobrasedificacoesindexhtml 4 MACINTYRE AJ Manual de instalações hidráulicas e sanitárias Ed Guanabara 1990 5 BOTELHO Manoel H C Ribeiro Geraldo de Andrade Instalações Hidráulicas Prediais Usando Tubos de PVC e PPR Ed Blucher 3ª ed 2013 30