Lista de Exercícios 3 - Instalações Hidráulicas Prediais - Dimensionamento de Calhas e Aquecimento Solar

EE3 3ª Lista de Exercícios 290423 Nome 1 Observe a cobertura da Figura ao lado com a 12 m b 19 m e h 16 m localizada em Florianópolis e chuva de retorno de 25 anos referências bibliográficas Determinar 30 a a área de contribuição b a vazão em lmin c o dimensionamento da calha em formato retangular com menor perímetro molhado inclinação 1 confeccionada em folhas de aço inox d o dimensionamento da calha em formato semicircular de aço galvanizado com inclinação de 15 e o diâmetro do condutor Vertical f o diâmetro do condutor horizontal de concreto não alisado n 0013 inclinação de 2 2 Uma residência trigeminado tem seis dormitórios Faça o dimensionamento do sistema de aquecimento de água que deverá ser servida a 73 ºC A média das temperaturas mais baixas do ano na região de localização desta residência gira em torno de 7 º C Calcule 25 a O volume do reservatório de água quente Boiler e o número de placas ou módulos de aquecimento solar b a quantidade de energia necessária para aquecer diariamente esta água em kcal c o consumo mensal de eletricidade em kWh d o consumo mensal de gás encanado em m3 gás natural e o consumo mensal de GLP em Kg gás liquefeito de petróleo 3 Determine a área do coletor solar para atender as necessidades de uma instalação domiciliar de água quente para 8 pessoas localizada em uma cidade na latitude Sul 28º A média da temperatura ambiente no inverno local é 9ºC e a água deverá ser aquecida até 74 ºC Sabese que o tempo médio de insolação é 7 horas diárias Qual deve ser a capacidade do Boiler 10 4 Uma área é drenada por uma calha retangular de 200 mm de base e altura igual a 145 mm O coeficiente de rugosidade do material é 002 prevendose uma vazão de 0042 lminm2 Calcular a área máxima de contribuição para declividade igual 10 a 1 b 05 5 Da planta de um banheiro residencial Figura abaixo indicar os diâmetros nos respectivos trechos do ramal de descarga e diâmetro da coluna de ventilação Qual seria o diâmetro do TQ e TV para um prédio com 12 pavimento com o mesmo as mesmas instalações por pavimento Se em cada pavimento deste prédio tiver dois dormitórios qual o volume da caixa de gordura e da fossa séptica 15 I Ri 024 058p Q mcT n i R k S Q H 3 2 60 IA Q t V Q UNIFEBE Centro Universitário de Brusque Curso Graduação em Engenharia Civil Disciplina Instalações Hidrossanitárias Prediais Professor Francisco Odisi Semestre 20231 Fase 9ª I R Q A Aplicando a Eq de Manning Q 60000Am Rh23 I 58368 60000 2Ym²0011 Ym223 001 Ym 00705 m B 0141 m Pensando na Construção adotamos H 10 cm B 15 cm d1 I 15 η 0011 Aço Galvanizado NBR 10844 Para facilitar esse dimensionamento utilizamos a tabela 81 do livro do Porto sendo a seção máxima a ser preenchida YD 045 Considerando 5 D como freeboard P YD 045 K1 0465 M mQI038 00115836860000001538 00713 D MK1 007130465 0153 m Logo utilizaremos uma Calha com diâmetro de 160 mm e Para o dimensionamento do condutor vertical utilizamos o ábaco da Figura 3 da NBR 10844 Consideramos calha com saída em aresta viva e L 6 m Pelo Ábaco devese utilizar um D 60 mm Portanto devese utilizar o diâmetro de 75 mm comercial F η 0013 Concreto não alisado I 2 Pela tabela 4 da NBR 10844 temos para essas condições é necessário uma tubulação com Diâmetro 125 mm 1 a 12m b 19m h 16m Segundo a NBR 10844 temos pl t 25 anos I 144 mm pl Florianópolis a1 Área Uma Água do telhado A a h2 b A 12 162 19 2432 m² Área de Contribuição do telhado todo A todo 2 A 2 2432 4864 m² b1 Iremos dimensionar a calha e o condutor saindo de uma água sendo assim para a vazão também será de 1 água do telhado Q IA60 144243260 58368 lmin c I 1 η 0011 Aço Inox NBR 10844 Para a seção de mínimo perímetro para seção retangular temos A 2 ym² B 2 ym Pm ym Y Ym Rh Ym2 Tabela 4 Capacidade de condutores horizontais de seção circular vazões em Lmin Diâmetro interno D mm n 0011 n 0012 n 0013 05 1 2 4 05 1 2 4 05 1 2 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 50 32 45 64 90 29 41 59 83 27 38 54 76 2 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 226 3 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 243 343 486 4 125 370 521 735 1040 339 478 674 956 313 441 622 882 5 150 602 847 1190 1690 552 777 1100 1550 509 717 1010 1430 6 200 1300 1820 2570 3650 1190 1670 2360 3350 1100 1540 2180 3040 7 250 2350 3310 4660 6620 2150 3030 4280 6070 1990 2800 3950 5600 8 300 3820 5380 7590 10800 3500 4930 6960 9870 3230 4550 6420 9110 Nota As vazões foram calculadas utilizandose a fórmula de ManningStrickler com a altura de lâmina de água igual a 23 D D mm 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 Ql min a Calha com saida em aresta viva H50 mm H60 mm H70 mm H80 mm H90 mm H100 mm L03 m L05 m L1 m L15 m L2 m L3 m L6 m L25 m Loo Ø40mm UHC2 Ø50mm UHC3 Ø40mm UHC1 Ø100mm UHC9 Ø40mm UHC1 Ø50mm CV RS CS VS BI CI LV OH 2 t₀ 7C tf 73C Considerando 2 pessoas por dormitorio Pop 6 x 2 12 habs a temos três volumes do boiler cada um p cada caso conforme a tabela 24 Aquecedor à gás Vol Pop C 6 x 40 240 L Aquecedor Elétrico Vol Pop C 6 x 45 270 L Aquecedor Solar Vol Pop C 6 x 50 300 L Como não foi informado a região da implantação utilizaremos a informação presente no livro do GREDER que 1 m² aquece de 50 a 65 litros Sendo assim consideraremos 50 L por m² Logo é necessário Ai Vol So 300 50 6 m² Sendo utilizado o módulo com 2 m² será necessário 3 módulos b Considerando o caso do aquecimento solar Q mcΔt Q 3001737 19800 Kcal c Para o caso do aquecedor elétrico será necessário uma energia de Q mcΔt Q 27011737 17820 Kcal dia 2072 kWhdia Sendo assim será consumido 62174 kWh d Para o caso do aquecedor a gás temos uma demanda energética de Q mcΔt Q 24011737 15840 Kcal dia No mês temos uma demanda de 475200 Kcal mês Sendo o potencial energético do gás encanado 4200 Kcal m³ Será necessário um volume de 475200 4200 11314 m³ e Sendo o potencial energético do GLP 11000 Kcal kg será necessário a quantidade de 475200 11000 432 Kg 3 8 pessoas Latitude Sul 28C t₀ 9C tf 74C Δt 74 9 65C tempo 7 horas ρ 724 RI mínimo 1708 1684 2 696 calcm² dia Interpolação Calculando a intensidade da radiação solar I Ri 024 058 ρ Convertendo RI p Kcal m² multiplica por 10 RI 6960 Kcal m² I 6960 024 058 724 I 28478 Kcalm² Sendo o consumo de Água para uma residência com aquecedor solar 50 litrosdia tabela 24 O volume diário é 50 x 8 400 litros 400 kg Calculando a quantidade calórica diária a ser aquecida Q mcΔt 400165 26000 Kcal Considerando o rendimento de 50 temos que a área do aquecedor solar é A Q IR 26000 28478 050 1826 m² 41 a I 1 η 002 Qi 0042 lminm2 Características Geométricas da Calha A BY 0145020 0029 m2 Pm B2Y 020 2 0145 049 m Rh APm 0029049 Calculando a Capacidade da Calha Q 1m A Rh23 I 60000 1002 0029 002904923 001 60000 Q 132126 lmin Sendo assim a Calha é capaz de drenar uma área de A QQi 1321260042 314585 m2 b I 05 As características geométricas são a mesma sendo assim podese calcular a vazão p essa condição de I 05 Q 1m A Rh23 Io 60000 1002 0029 002904923 0005 60000 Q 93427 lmin Logo mesma condição a calha consegue drenar uma área de A QQi 934270042 2224452 m2 5 TQ 12x9 108 UHC Ø 100 mm TV 12x9 108 UHC Ø 75 mm Considerando o prédio com 36 m Dimensionamento da Caixa de Gordura Considerando 2 pessoas por dormitório temos um total de 12x2x2 48 pessoas no prédio De acordo com a NBR 8160 a caixa de gordura pode ser calculada por V 2N 20 2x4820 V 116 litros A fossa séptica pode ser dimensionada pela NBR 72291993 pela equação V 1000 N x C x t k x Lf x 11000 Sendo V volume m3 N Número de pessoas 48 pessoas C Contribuição de Esgoto Litropessoa dia 130 t Período de detenção de esgoto em dias 067 K taxa de acumulação de lodo digerido em dias 165 Lf Contribuição de lodo fresco Litropessoa dia 1 Para K considerou o intervalo de limpeza de 1 ano e 10t20 Foi considerado residencial padrão médio todas os valores foram obtidos da NBR 72291993 V 1000 48 130 x 067 65 x 1 x 11000 V 83008 m³ V 83008 litros