Análise de Perdas e Dimensionamento de Sistemas Hidráulicos

Exercício 1 Analisar as perdas locais no ramal de ¾ que abastece o chuveiro de uma instalação predial Verificar qual a porcentagem dessas perdas em relação à perda por atrito ao longo do ramal Exercício 2 Numa cidade do interior o número de casas atinge a 1340 e segundo a agência de estatística regional a ocupação média dos domicílios gira em torno de 5 pessoas por habitação A cidade já conta com um serviço de abastecimento de água localizandose o manancial na encosta de uma serra em nível mais elevado do que o reservatório de distribuição de água na cidade O diâmetro da linha adutora existente é de 150mm sendo os tubos de ferro fundido com bastante uso O nível de água no ponto de captação flutua em torno da cota de 81200 msnmm metro sobre o nível médio do mar o nível de água médio no reservatório de distribuição é 77600 msnmm o comprimento da linha adutora é 4240m Verificar se o volume de água aduzido diariamente pode ser considerado satisfatório para o abastecimento atual da cidade admitindose o consumo individual médio como sendo de 200 litros por habitante por dia aí incluídos todos os usos da cidade mesmo aqueles não domésticos e que nos dias de maior calor a demanda é cerca de 25 maior que a média Exercício 3 Uma bomba centrífuga de 20HP 40 Ls e 30m de altura manométrica está funcionando com 1750rpm Quais serão as consequências de uma alteração para 1450rpm Exercício 4 Estimase que um edifício com 55 pequenos apartamentos seja habitado por 275 pessoas A água de abastecimento é recalcada do reservatório inferior para o superior por meio de conjuntos elevatórios Dimensionar a linha de recalque admitindo um consumo diário provável de 200 Lhab máximo As bombas terão capacidade para recalcar o volume consumido diariamente em apenas 6 horas de funcionamento Exercício 5 Dimensionar central térmica coletiva para o volume de consumo igual a 10000L Determinar o volume diário de AQ o volume de pico o volume mínimo de armazenamento volume de recuperação do sistema a potência dos aquecedores de passagem e a quantidade de aquecedores necessários escolher um equipamento da Rinnai para determinação desta parte do exercício Dados Temperatura ambiente 20C Temperatura de consumo 45C Temperatura de armazenamento 60C Exercício 6 Dimensionar sistema de acumulação conjugado individual para volume de 350L Determinar o volume de pico volume de armazenamento mínimo volume de recuperação do sistema e a potência dos aquecedores de passagem Para os cálculos adotar Temperatura ambiente 20C Temperatura de consumo 40C Temperatura de armazenamento 60C Exercício 7 Quais são os tipos de ralos utilizados na laje de cobertura de edifícios Qual o período de retorno recomendado para captação de lajes de coberturas Exercício 8 Qual o diâmetro mínimo recomendado pela NBR10844 para condutores verticais de águas pluviais Exercício 9 Dimensione a vazão de contribuição da laje da imagem as calhas de captação e os condutores verticais Prever a intensidade pluviométrica para São Paulo Adotar uma calha de aço de largura de 10cm e lâmina dágua de 5cm Exercício 10 Qual o poder calorífico utilizado para dimensionamento dos sistemas de gás combustível por meio de gás natural Exercício 11 Qual a pressão de operação e a pressão de dimensionamento adotadas nos sistemas de gás combustível de baixa pressão Qual a perda de carga admitida no sistema de gás combustível Exercício 12 Quais são os tipos de abrigos existentes em sistemas de gás combustíveis e quando utilizamos cada um deles obs abrigos referentes a localização de medidor e regulador de pressão Exercício 13 Dimensione as ventilações permanentes segundo a NBR13303 para o ambiente abaixo Caso não seja necessário ventilação permanente justifique Adotar potência do fogão de 4 bocas forno Resolução e gabarito Resolução 1 Aplicandose o método dos comprimentos equivalentes às perdas acidentais 1 Tê de saída lateral 14m de canalização 2 Cotovelo 90 07 3 Registro de gaveta aberto 01 4 Cotovelo 90 07 5 Tê de passagem direta 04 6 Cotovelo 90 07 7 Registro de gaveta aberto 01 8 Cotovelo 90 07 9 Cotovelo 90 07 Σ 55m Verificase portanto que as perdas localizadas correspondem ou equivalem a um comprimento adicional de 550m A perda por atrito é devida ao comprimento real da tubulação isto é 035 110 165 150 050 020 530m Como as perdas localizadas equivalem à perda em 550m de encanamento retilíneo são mais elevadas do que as perdas ao longo dos 530m de tubulação 550 x 100 104 530 As perdas singulares representam pois 104 da perda por atrito Resolução 2 Cálculo do consumo no dia de maior demanda 1340 domicílios x 5 habitantes x 200L x 125 1675000 Ldia 1675 m³dia Domicílios hab x dia A vazão dita instantânea ou seja na unidade de tempo de segundo é 1675000 𝐿𝑑𝑖𝑎 86400 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠𝑑𝑖𝑎 194 𝐿 𝑠 00194 𝑚3𝑠 Usando os dados da adutora existente calculase a carga total disponível 812 m 776 m 36 m Aplicando a fórmula de HazenWillians Como o tubo é considerado velho adotase C 100 Conhecidos D e J são incógnitas v e Q porque só se conhecem as velocidades e vazões necessárias mas não se sabe se a configuração implantada permite passar essa vazão Escolhendo primeiro a fórmula HW explicitada para Q 𝑄 0279 𝐶𝐷263𝐽054 logo 𝑄 0279 𝑥 100 𝑥 0150263𝑥00085054 0014475 𝑚3 𝑠 1447 𝐿𝑠 vazão insuficiente para as necessidades de 194 Ls cerca de 30 abaixo Entretanto pela quantidade de parâmetros avaliados e pela facilidade de medir a vazão em uma configuração como essa basta fechar a saída do reservatório vazio e medir o tempo para encher determinado volume devese proceder a uma avaliação de bom senso sobre o quê e quando fazer Se fosse escolhida a fórmula explicitada para v 𝑣 0355 𝐶𝐷063𝐽054 logo 𝑣 0355 𝑥 100 𝑥 0150263𝑥 00085054 081856 𝑚 𝑠 velocidade insuficiente porque é menor que a necessária 10978ms Uma das soluções para aumentar a vazão seria a limpeza da tubulação aumentando o coeficiente C Resolução 3 𝑄2 40 𝑥 1450 1750 33 𝐿𝑠 𝐻2 30 𝑥 1450 1750 2 205 𝑚 𝑃2 20 𝑥 1450 1750 3 114 𝐻𝑃 Resolução 4 Calculase o consumo 275 𝑥 200 55000 𝐿𝑑𝑖𝑎 Considerando 6 horas de funcionamento a vazão das bombas resultará 𝑄 55000 𝐿 6ℎ 𝑥 3600𝑠 255 𝐿𝑠 𝐷 13 𝑋14𝑄 𝐷 13 6 24 14 000255 0047𝑚 Poderá portanto ser adotado o diâmetro de 50mm 2 Resolução 5 Vdiário 10000 L Vpico Vdiário X FS do gráfico Vpico 4000 L Vmín Vpico x Fator de armazenamento tabela Vmín 4000 x ¼ 1000 L Vrecup Vpico Vmín Vrecup 4000 1000 3000L Vrecup 3000L Potência do aq Vrecp x c x Tarmaz Tágua fria Potência 3000 x 1 x 60C 20C Potência 120000 kcalh Considerando boilers de 1500L e uma demanda de 10000L serão necessários 6 boilers reservatórios de água quente e um reservatório de 1000L Aquecedor da Rinnai modelo REU2802 FEC com vazão de 35Lmin e potência de 48500 kcalh com isso serão necessários 3 aquecedores de passagem para a central coletiva e mais um aquecedor reserva totalizando 4 aquecedores de passagem Resolução 6 Vpico Vindividual x FS Vpico 350Ldia x 045 Vpico 1575 L Vmín Vpico x fator de armazenamento Vmín 1575 x 13 525 L Vrecup Vpico Vmín Vrecup 1575 525 105 L Potência aq Vrecup x c x Tarm Tágua fria P 105L x 1 x 6020 P 4200 kcalh Precisar de um boiler de 300L para suprir demanda da residência e um aquecedor de 8000 kcalh que é a menor potência disponível no mercado Resolução 7 Os ralos utilizados em lajes de cobertura são as grelhas hemisféricas e o TR recomendado pela norma é de 5 anos para lajes com pontos de extravasão e 25 anos para lajes em que não há pontos de extravasão Resolução 8 O diâmetro mínimo recomendado pela norma para condutores verticais é de 75mm Resolução 9 A L x L A 5 x 680 34m² TR 5 anos i 172mmh Q A x i60 34 x 17260 975 Lmin vazão telhado Qc 975 Lmin igual do telhado e condutor vertical Calha Base 10cm e H5cm S0005m² I 05 n 0011 P020m K60000 𝑄 60000 0005 0011 𝑥 0005 020 23 𝑥 05 100 12 Qc2 16488 Lmin Qnec Ok Para a Qc 975 Lmin e a Qc2 165Lmin podemos adotar um condutor vertical de 100mm Resolução 10 O poder calorífico inferior do gás natural é 9230kcalh Resolução 11 A pressão de operação do sistema é 250mmca e a pressão de dimensionamento é 200mmca a perda admitida é de 20mmca Resolução 12 Os abrigos existentes são de 1º e 2º estágio Podemos utilizar apenas o 1º estágio estágio único quando a entrada de gás está próxima a torre facilitando a distribuição e o dimensionamento do sistema Utilizamos o abrigo de segundo estágio quando temos um grande caminho a percorrer com a tubulação na implantação com isso trabalhamos com uma pressão media na implantação até chegar no abrigo de 2º estágio Após passar pelo regulador de 2º estágio reduzimos a pressão e seguimos para a distribuição interna a torre Resolução 13 V A x H V 83 x 25 2075m³ Potência fogão 7000kcalh Para uma potência inferior a 14000kcalh e volume do ambiente maior que 195m³ não há necessidade de ventilação permanente para um ambiente apenas com cocção