23936-Projeto Inst. Hidro-AULA 3

Instalações Hidro-sanitárias

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA SERGIPE - Campus Aracaju

Profª. MSc. Louise F. Sampaio Brandão

Aula 3


Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias

Projeto de Instalações Hidro-sanitárias




Corte de reservatório inferior




Detalhe de reservatório superior




Corte de reservatório superior



Extravasor de reservatório

Esta canalização destina-se a escoar eventuais excessos de

água dos reservatórios, sendo seu diâmetro e da tubulação de

limpeza, determinados adotando-se no mínimo, uma bitola

comercial superior à bitola do alimentador predial ou da

tubulação de recalque;

O excesso de água deve ser lançado em área livre da

residência, passando por uma queda livre mínima de 0,70m, o

que denunciará a existência de irregularidades no abastecimento

do reservatório;




Dimensões de Reservatórios


Os reservatórios em polietileno podem ser encontrados nas

seguintes dimensões:

o 100L 2000L

o 150L 3000L

o 250L 5000L

o 310L

o 500L

o 750L

o 1000

o 1500





Os reservatórios em fibra de vidro servem principalmente para

grandes reservas e podem ser encontrados nas seguintes

dimensões:

o 310L 10000L

o 500L 12000L

o 1000L 15000L

o 2000L 20000L

o 3000L 25000L

o 5000L

o 7500L



Ventilação


A NBR 5626/98 afirma que em casos de instalações que

contenham válvulas de descarga, a coluna deverá ser ventilada;

A ventilação deve ser instalada no barrilete visando evitar

contaminação da instalação devido a retrossifonagem;

Bolhas de ar podem ocorrer nas tubulações ao longo do seu

percurso e também devido ao esvaziamento da rede por falta de

água, que quando volta a encher mantém o ar preso em alguns

pontos da tubulação.

Nesse caso, a ventilação expulsará o ar acumulado, melhorando

o desempenho final das peças.



Exercício de capacidade de reservatório

1- Determinar a capacidade de um reservatório residencial de 4

quartos e 1 quarto de empregada. Considerar residência de

luxo.




Consumo Predial- Estimativa de consumo diário de água

Tipo de prédio Unidade Consumo l/dia

Apartamento capita 200

Apartamento luxo dormitório 300-400

empregada 200

Residência luxo capita 300-400

Residência médio valor capita 150

Residência popular capita 120-150

Alojamento provisório obra capita 80

Edifício de escritório ocupante real 50-80

Escola-internato capita 150

Escola-externato aluno 50

Escola semi-internato aluno 100




Consumo Predial-Estimativa de consumo diário de água


Hospital e casa de saúde leito 250

Hotel c/ cozinha, lavanderia hóspede 250-350

Hotel s/ cozinha, lavanderia hóspede 120

Lavanderia kg roupa seca 30

Quartel soldado 150

Cavalaria cavalo 100

Restaurante refeição 25

Mercado m²de área 5

Garagem e posto de serviço automóvel 100

Rega de jardim m²de área 1,5

Cinema e teatro lugar 2




Consumo Predial-Estimativa de consumo diário de água


Igreja lugar 2

Ambulatório capita 25

Creche capita 50

Fábrica-uso pessoal operário 70-80

Fábrica c/ restaurante operário 100

Usina de leite litro de leite 5

Matadouro grande animal 300

pequeno animal 150

Piscinas domiciliares lâmina d’água de 2 cm por dia




Consumo Predial-Taxa de ocupação conforme a natureza do local

Natureza do local Taxa de ocupação

Apartamento 2 pessoas/dormitório

Prédio de escritório – único locatário 1 pessoa/ 7m² de área

Prédio de escritório – diversos locatários 1 pessoa/ 5m² de área

Restaurante 1 pessoa/ 1,5m² de área

Teatro e cinema 1 pessoa/ 0,7m² de área

Loja – andares térreos 1 pessoa/ 2,5m² de área

Loja – andares superiores 1 pessoa/ 5m² de área

Supermercado 1 pessoa/ 2,5m² de área

Shopping center 1 pessoa/ 5m² de área

Salão de hotel 1 pessoa/ 6m² de área

Museus 1 pessoa/ 8m² de área





2- Determinar a capacidade dos reservatórios superior e inferior

de um edifício com 12 pavimentos, que tenha 2 apartamentos

por andar. Cada apartamento tem 3 dormitórios e 1 quarto de

empregada. Prever 10.000litros para reserva de incêndio.





1- Determinar a capacidade dos reservatórios superior e inferior

de um edifício que abriga 1 cinema de 200,00m², um restaurante

que serve 500 refeições por dia e 1 mercado de 300,00m².

Prever 12.000litros para reserva de incêndio.




Velocidade máxima de fluxo

Segundo a NBR 5626/98, a velocidade máxima de fluxo não

deverá ser superior a 3,0m/s, pois acima deste valor provoca

ruído desagradável, podendo até ocasionar o golpe de aríete;

Este é o choque violento produzido sobre as paredes da

tubulação, quando o escoamento da água é interrompido

bruscamente;

Este golpe dá origem a depressões e sobrepressões que

prejudicam o desempenho das tubulações;




Velocidade máxima de fluxo

As depressões podem permitir infiltrações de fora para dentro e

as sobrepressões forçam as juntas quanto à sua estanqueidade,

podendo ocasionar o rompimento da tubulação.




Pressões Máximas e Mínimas

A pressão de serviço admitida nas instalações prediais é de

400KPa ( 40 mca). Em edifícios onde a pressão ultrapasse esse

valor, utilizam-se reservatórios intermediários ou válvulas

redutoras de pressão;

Os tubos de PVC rígido são agrupados em três

classes,indicadas pelas pressões de serviço:

Classe 12( 6Kgf/cm² ou 60mca);

Classe 15 ( 7,5Kgf/cm² ou 75mca);

Classe 20 ( 10Kgf/cm² ou 100mca);





As normas brasileiras dividem os tubos de PVC em duas áreas

de aplicação:

Tubos de PVC rígido para adutoras e redes de água (EB-

183);

Tubos de PVC rígido para instalações prediais de água fria

(EB-892);





Os tubos EB-183 são comercializados como PBA ( Tubo de

Ponta, Bolsa e Anel de Borracha), PBS (Tubo em Ponta e Bolsa

para Soldar) e F ( Tubo Flangeado) e são usados em adutoras,

redes de água, redes enterradas de prevenção contra incêndios

e em instalações industriais. As classes desses tubos são: 12,15

e 20;





A linha PBA é usada em sistemas aterrados de adução e

distribuição de água potável e está disponível nos diâmetros:

DN 50, 60, 75 e 100mm;

A linha PBS é usada em sistemas de água fria em indústrias,

piscinas, obras verticais de grande porte e está disponível nos

seguintes diâmetros:

DN 50, 60, 75, 110, 160 e 200mm;

A flange é usada na linha PBS no caso de necessidade de

desmontagem da tubulação para manutenção.





Os tubos referidos na EB-892 destinam-se às instalações

prediais de água fria e são de classe 15. Estes tubos podem ser

com juntas soldáveis ou com juntas roscáveis e a tabela a seguir

mostra as suas referências e dimensões;




Diâmetros e Dimensões de Tubos Plásticos




Diâmetros e Dimensões de Tubos Plásticos


Tubos PBA

Tubos PBS




Pressão de serviço é a pressão máxima a que podemos

submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro

dispositivo, quando em uso normal;

Contudo, para que as peças de utilização tenham um

funcionamento perfeito, necessitam de uma pressão mínima de

serviço. Normalmente esta pressão oscila entre 5KPa (0,5mca) e

20KPa(2,0mca), de acordo com a peça de utilização.

A pressão é sempre uma função da coluna de água e nunca do

volume de água.





Conceitos de pressão Dinâmica e Estática

Pressão Dinâmica: aquela que deve estar disponível no

ponto de utilização quando o sistema estiver em operação;

A norma estabelece que esta não deve ser inferior a 5,0kPa em

qualquer ponto da rede em condições dinâmicas

Pressão estática: aquela a que são submetidas as peças

de utilização quando o sistema não está em operação;

A norma estabelece que esta não deve ser superior a 400,00kPa

em qualquer ponto de utilização em condições estáticas

Os aparelhos suportam pressões limitadas;





Pressões Dinâmicas Mínimas nos pontos de utilização




Perda de Carga

A perda de carga ou de energia é o resultado do atrito interno

do líquido, ou seja, de sua viscosidade, da resistência oferecida

pelas paredes do tubo em virtude de sua rugosidade. Também

depende das alterações nas trajetórias do próprio líquido,

impostas pelas peças e dispositivos instalados ao longo do

encanamento;




Perda de Carga

As perdas de carga podem ser:

Distribuídas: quando são ocasionadas pelo movimento da

água na tubulação;

Localizadas: quando são ocasionadas pelo movimento da

água nas conexões, válvulas, registros, etc., que causam

turbulência, alteram a velocidade, mudam a direção,

aumentando assim o atrito e provocando choques entre as

partículas líquidas;




Perda de Carga

O método recomendado pela NBR 5626/98 para o cálculo das

perdas de carga localizadas é o método dos comprimentos

equivalentes, isto é, cada conexão, registro, válvula, etc., produz

uma perda de carga semelhante à que seria produzida num

determinado comprimento de tubulação do mesmo diâmetro;

Dessa forma, conclui-se que a pressão estática do sistema

menos as perdas de carga ocorridas entre o reservatório e o

ponto de utilização deverá ter um valor positivo e igual a no

mínimo, a pressão dinâmica mínima recomendada;




Perda de Carga




Perda de Carga

O cálculo inicia-se dividindo os trechos em função do diâmetro

e da vazão necessária ao mesmo;

Somando-se os comprimentos equivalentes de todas as peças

ao comprimento real da tubulação, obtêm-se o comprimento

total;

A perda de carga por metro de tubulação e a velocidade em

metros por segundo são encontrados no ábaco a seguir, em

função do diâmetro e da vazão de cada trecho;




Perda de Carga

A perda de carga total será encontrada multiplicando-se a

perda de carga por metro de tubulação, pelo comprimento total

do trecho;

O cálculo da perda de carga é de fundamental importância no

cálculo de potência de bombas e em todos os itens presentes no

escoamento de líquidos em tubulações.




Diâmetro em função dos Pesos



Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao

para tubulação de cobre e pvc



Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao

para tubulação de aço galvanizado



Pressões Máximas e Mínimas - Exercício

Determine as pressões estáticas máximas e dinâmicas mínimas,

expressas em kPa, que prevalecerão nos pontos A, B e C

mostrados na figura abaixo, tendo sido previamente calculadas

as perdas de carga unitárias nos trechos R-A, A-B e B-C. Dados:

1mca = 10kPa.


Trecho Perda de Carga unitária (mH2o)

R-C 0,10

C-B 0,05

B-A 0,15




Cálculo das pressões estáticas:

• Toma-se como referência o nível d’água máximo no

reservatório;

• Considera-se o sistema em repouso, ou seja, não há

escoamento, logo, não há perda de carga;

• A pressão será obtida pela diferença de altura entre o NA

máximo e o ponto em questão.






Ponto Cota (m) Desnível entre o NA máximo e o ponto Pressão no ponto

mca kPa

A 10,00 35,00 35,00 350

B 40,00 5,00 5,00 50

C 40,00 5,00 5,00 50

Desnível no ponto A: 45,00-10,00=35,00mca;

Pressão no ponto A em kPa: 350;

Desnível no ponto B:45,00-40,00=5,00mca;

Pressão no ponto B em kPa: 50;

Desnível no ponto C:45,00-40,00=5,00mca;

Pressão no ponto C em kPa: 50.




Cálculo das pressões dinâmicas mínimas:

• Toma-se como referência o nível d’água mínimo no

reservatório;

• Considera-se o sistema em movimento, ou seja, há

escoamento, logo, há perda de carga;

• A pressão será igual a pressão no ponto anterior menos a

perda de carga no trecho que os interliga, somado à

variação de pressão, positiva ou negativa, correspondente

à variação de cotas entre eles;

Obs.: se o ponto de jusante estiver abaixo do de montante,

soma-se a variação de pressão correspondente, caso

contrário subtrai-se.





Pressão mínima dinâmica no ponto C

Diferença de cotas entre R e C: 42,00-40,00=2,00mca ou

20,0kPa;

Perda de carga unitária em R-C: 0,10mca/m ou 1,0kPa/m,

Extensão do trecho R-C: 2,00m, logo:

Pressão em C: 20kPa – 2,00mx1,0kPa/m = 18,0kPa





Pressão mínima dinâmica no ponto B

Diferença de cotas entre C e B: 0

Perda de carga unitária em C-B: 0,05mca/m ou 0,5kPa/m,

Extensão do trecho C-B: 15,00m, logo:

Perda de carga total em B: 15,00mx0,5kPa/m = 7,5kPa;

Pressão em B: 18,0kPa - 7,5kPa= 10,5kPa





Pressão mínima dinâmica no ponto A

Diferença de cotas entre B e A: 40,00 – 10,00 = 30,00mca ou

300kPa

Perda de carga unitária em B-A: 0,15mca/m ou 1,5kPa/m,

Extensão do trecho B-A: 30,00m, logo:

Perda de carga total em A: 30,00mx1,5kPa/m = 45,0kPa;

Pressão em A: 10,5kPa – 45,0kPa + 300kPa= 265,5kPa






Trecho Extensão Pressão disponível

(kPa)

Perda de carga Pressão de jusante (kPa)

Unitária Total(kPa)

mca/m kPa/m

R-C 2,0 0 0,10 1,0 2,0 18,0

C-B 15,0 18,0 0,05 0,5 7,5 10,5

B-A 30,0 10,5 0,15 1,5 45,0 265,5




Aspectos importantes:

Observar se a pressão em todos os pontos da instalação é

superior a 5,0kPa;

Observar se a pressão em todos os pontos de utilização é

inferior a 400kPa;

Qual o ponto crítico desse sistema?

O que fazer caso não se atenda à norma?




Dimensionamento dos Encanamentos


Sub-ramais

A NBR 5626/98 recomenda os diâmetros para os diversos sub-

ramais, observando as pressões mínimas exigidas pelos

mesmos.


Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias Diâmetros mínimos de sub-ramais(NBR 5626/98)


APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO DIÂMETRO P/ TUBO SOLDÁVEL (mm)

DIÂMETRO P/ TUBO ROSCÁVEL (polegada)

Bacia sanitária Caixa de descarga 20 ½

Bacia sanitária Válvula de descarga (6 a 40mca)

40 1 ¼

Bacia sanitária Válvula de descarga (2 a 10mca)

50 1 ½

Banheira Misturador (água fria) 20 ½

Bebedouro Registro de pressão 20 ½

Bidê ou ducha manual

Misturador (água fria) 20 ½

Chuveiro (2mca) Misturador (água fria)

20 ½

Chuveiro ( 1mca) Misturador (água fria) 25 ¾


Instalações Prediais Hidráulico-Sanitárias Dimensionamento dos Encanamentos


APARELHO SANITÁRIO

PEÇA DE UTILIZAÇÃO DIÂMETRO P/ TUBO SOLDÁVEL (mm)

DIÂMETRO P/ TUBO ROSCÁVEL (polegada)

Chuveiro elétrico Registro de pressão 20 ½

Lavadoura de pratos ou de roupa

Registro de pressão

20 ½

Lavatório Torneira ou misturador (água fria)

20 ½

Mictório cerâmico Caixa de descarga ou registro de pressão

20 ½

Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão

20 ½

Pia Torneira ou misturador (água fria)

20 ½

Pia Torneira elétrica 20 ½

Tanque Torneira 20 ½

Torneira de jardim Torneira 20 ½





Ramais

Os ramais de alimentação podem ser dimensionados

considerando-se o Consumo Máximo Possível e o Consumo

Máximo Provável.

Probabilidade de uso simultâneo de todas as peças de

utilização.

Consumo Máximo Possível - Método das seções equivalentes:

Diâmetro são expressos em função do diâmetro de ½’’



Correspondência dos demais diâmetros com o de ½’’


DIÂMETRO NOMINAL EQUIVALÊNCIA

½’’ 1

¾’’ 2,9

1’’ 6,2

1 ¼’’ 10,9

1 ½’’ 17,4

2’’ 37,8

2 ½’’ 65,5

3’’ 110,5

4’’ 189

5’’ 527

6’’ 1200

Consumo Máximo Possível



Exercício


1-Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo:

o A B C D E F G H I J

5 chuveiros 5 Lavatórios



Exercício


Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo:



2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 1 1 1 1 1

¾ ¾ ¾ ¾' ¾ ½ ½ ½ ½ ½

19,5 16,6 13,7 10,8 7,9 5 4 3 2 1



Exercício


Determine, por meio do método do Consumo Máximo Possível os diâmetros dos ramais do trecho abaixo:



¾ ¾ ¾ ¾' ¾ ½ ½ ½ ½ ½

2 1 ½ 1 ½ 1 ¼ 1 ¼ 1 1 1 ¾ ½



Perda de carga - Exercício


2-Calcular os diâmetros nos trechos de tubulação da figura

A B

C

F D CD

G

E





Ramais

Consumo Máximo Provável

Probabilidade de uso simultâneo de algumas peças de

utilização.

Encontram-se os pesos correspondentes a cada peça de

utilização em tabela.

Peso→ Vazão→ Diâmetro



Pesos e Vazões dos aparelhos sanitários(NBR 5626/98)


APARELHO SANITÁRIO PEÇA DE UTILIZAÇÃO VAZÃO DE PROJETO (L/s) PESO RELATIVO

Bacia sanitária Caixa de descarga 0,15 0,3

Bacia sanitária Válvula de descarga 1,7 32

Banheira Misturador (água fria) 0,3 1

Bebedouro Registro de pressão 0,1 0,1

Bidê ou ducha manual Misturador (água fria) 0,1 0,1

Chuveiro Misturador (água fria) 0,2 0,4

Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,1 0,1

Lavadora de pratos ou de roupa Registro de pressão 0,3 1

Lavatório Torneira ou misturador (água fria)

0,15 0,3



Pesos e Vazões dos aparelhos sanitários(NBR 5626/98)


APARELHO SANITÁRIO PEÇA DE UTILIZAÇÃO VAZÃO DE PROJETO (L/s) PESO RELATIVO

Mictório cerâmico Caixa de descarga ou registro de pressão

0,15 0,3

Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão

0,15/m 0,3

Pia Torneira ou misturador (água fria)

0,25 0,7

Pia Torneira elétrica 0,1 0,1

Tanque Torneira 0,25 0,7

Torneira de jardim Torneira 0,2 0,4





Colunas e Barrilete

O dimensionamento das colunas de distribuição pode ser feito

somando-se os pesos das peças de utilização abastecidas por

ela e aplicando a fórmula:

Q = 0,30x√ƩP onde,

Q é a vazão em litros /segundo;

ƩP é o somatório dos pesos das peças de

utilização(adimensional).





Colunas e Barrilete

O diâmetro será encontrado no Ábaco de Diâmetros e Vazões

em função dos pesos. Entra-se com o somatório dos pesos ou a

vazão e encontra-se o diâmetro.

Quando o resultado encontrar-se na faixa de transição do ábaco,

recomenda-se adotar o maior diâmetro.

O dimensionamento das colunas e barrilete pode ser feito pelo

Critério do Consumo Máximo Provável, a NBR 5626 recomenda

o método de Hunter (uso de pesos).





Roteiro para Dimensionamento

1-Os sub-ramais podem ser dimensionados pelos diâmetros

mínimos, segundo Tabela da Norma 5626/98;

2-Alguns sub-ramais merecem atenção especial como o

chuveiro: Para diâmetro de ½’’ ou 20mm→2,0mca,

Para diâmetro de ¾’’ ou 25mm →1,0 mca;






A válvula de descarga:

Para diâmetro de 1 ¼’’ ou 40mm→6,0mca

Para diâmetro de 1 ½’’ ou 50mm→2,0mca

3-Os ramais domiciliares podem seguir o método da soma dos

pesos das peças de utilização com possibilidade de uso

simultâneo. Entrando com esse valor no Ábaco de Vazões e

Diâmetros em função dos Pesos, acha-se a vazão e o diâmetro

correspondente.






4- As colunas e barriletes são dimensionados de acordo com a

vazão necessária aos mesmos, através da fórmula:

Q = 0,30x√ƩP

A vazão deverá ser aplicada no mesmo ábaco anterior

encontrando-se o diâmetro correspondente;






5- Para a coluna de distribuição considera-se a somatória de

todos os pesos das peças de utilização dos ramais abastecidos

pela mesma;

6- Para o barrilete considera-se a somatória de todos os pesos

das peças de utilização ligadas à coluna abastecida pelo

mesmo;

7- Os diâmetros deverão ser confirmados pelo cálculo da perda

de carga.



Dimensionamento dos Encanamentos- Exercício


Calcule os diâmetros das tubulações da COLUNA 1 da figura

abaixo e verifique se as pressões dinâmicas atendem à NBR

5626/98.

A coluna 1 abastece 12 pavimentos de um prédio, providos com

válvula de descarga.

23936-Projeto Inst. Hidro-AULA 3

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