Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo...

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Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos Cálculo hidráulico pelo método densidade/área. Procedimentos: 1º Passo - Verificar se a edificação necessita ou não da instalação dos chuveiros automáticos. No Estado do Rio Grande do Sul, deve ser observado o Anexo B da Lei Complementar nº 14.376, de 26 de dezembro de 2013. 2º Passo - Caso a edificação necessite de chuveiros automáticos, devemos consultar o Anexo A, Tabela 1 (pág. 75) da ABNT NBR 10987/2007 para classificar a edificação em um dos seguintes riscos: Leve: Compreende as ocupações ou parte da ocupações onde a quantidade e/ou a combustibilidade do conteúdo (carga incêndio) é baixa, tendendo à moderada, e onde é esperada taxa de liberação de calor baixa a média. Ordinário - Grupo 1: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações onde a combustibilidade do conteúdo é baixa e a quantidade de materiais combustíveis é moderada. A altura de armazenagem não deve exceder 2,4 m e são esperados incêndios com moderada taxa de liberação de calor. Ordinário - Grupo 2: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações onde a quantidade e a combustibilidade do conteúdo é moderada a alta. A altura de armazenagem não deve exceder 3,7 m e são esperados incêndios com alta taxa de liberação de calor. Extraordinário - Grupo 1: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações onde a quantidade e a combustibilidade do conteúdo são muito altas, podendo haver a presença de pós e outros materiais que provocam incêndios de rápido desenvolvimento, produzindo alta taxa de liberação de calor. Neste grupo as ocupações não devem possui líquidos combustíveis e inflamáveis. Extraordinário - Grupo 2: Compreendem as ocupações com moderada ou substancial quantidade de líquidos combustíveis ou inflamáveis. Observação: Para o nosso exemplo empregaremos a classificação de risco Ordinário - Grupo 2.

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Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos

Cálculo hidráulico pelo método densidade/área.

Procedimentos:

1º Passo - Verificar se a edificação necessita ou não da instalação dos chuveiros

automáticos. No Estado do Rio Grande do Sul, deve ser observado o Anexo B da Lei

Complementar nº 14.376, de 26 de dezembro de 2013.

2º Passo - Caso a edificação necessite de chuveiros automáticos, devemos

consultar o Anexo A, Tabela 1 (pág. 75) da ABNT NBR 10987/2007 para classificar a

edificação em um dos seguintes riscos:

Leve: Compreende as ocupações ou parte da ocupações onde a quantidade e/ou a

combustibilidade do conteúdo (carga incêndio) é baixa, tendendo à moderada, e

onde é esperada taxa de liberação de calor baixa a média.

Ordinário - Grupo 1: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações onde a

combustibilidade do conteúdo é baixa e a quantidade de materiais combustíveis é

moderada. A altura de armazenagem não deve exceder 2,4 m e são esperados

incêndios com moderada taxa de liberação de calor.

Ordinário - Grupo 2: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações onde a

quantidade e a combustibilidade do conteúdo é moderada a alta. A altura de

armazenagem não deve exceder 3,7 m e são esperados incêndios com alta taxa de

liberação de calor.

Extraordinário - Grupo 1: Compreendem as ocupações ou parte de ocupações

onde a quantidade e a combustibilidade do conteúdo são muito altas, podendo haver

a presença de pós e outros materiais que provocam incêndios de rápido

desenvolvimento, produzindo alta taxa de liberação de calor. Neste grupo as

ocupações não devem possui líquidos combustíveis e inflamáveis.

Extraordinário - Grupo 2: Compreendem as ocupações com moderada ou

substancial quantidade de líquidos combustíveis ou inflamáveis.

Observação: Para o nosso exemplo empregaremos a classificação de risco

Ordinário - Grupo 2.

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3º Passo - Escolher o método de cálculo:

Cálculo por tabela;

Cálculo hidráulico - Método densidade/área;

- Método de cálculo por recinto.

Observação: No nosso exemplo será empregado o cálculo hidráulico, pelo método

densidade área.

4º Passo - Escolha do ponto da curva de densidade/área (pág. 54).

Poderá ser utilizado qualquer parte da curva, dentro da classe de risco, observando

para tanto as restrições previstas no item 8.5.4 da ABNT NBR 10897/2007. Com

isso será possível obter a densidade em milímetros por minuto (mm/min) ou l/min/m²

e a área de operação em m² correspondente. A escolha do ponto da curva mais alta,

corresponderá a um sistema com maior número de chuveiros automáticos na área

de operação e consequentemente em um volume de reserva técnica de incêndio

maior, apesar da densidade (vazão e pressão) ser menor.

Observação: No nosso exemplo iremos empregar a parte baixa da curva

densidade/área, para o Risco Ordinário - Grupo 2, que será de 140 m²/8,1mm/min.

Cabe salientar que conforme o item 8.5.4, letra "a" da ABNT NBR 10897/2007, em

risco leve e médio quando á área de operação for inferior a 140 m² deve ser

empregado 140 m².

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5º Passo - Área de cobertura máxima do chuveiro automático

Para calcular a área de cobertura do chuveiro automático, deverá ser observado o

item 7.6 da ABNT NBR 10897/2007. O mais comum é o emprego de chuveiros

automáticos de cobertura padrão. Os limites máximos de cobertura para esse tipo de

chuveiro automático encontram-se na Tabela 8 da ABNT NBR 10897/2007.

Observação: No nosso exemplo empregaremos o chuveiro automático de cobertura

padrão, adotando a área de cobertura máxima permitida.

Deverá ser observado a Tabela 8 da ABNT NBR 10897/2007, levando em

consideração o tipo de teto, o método de cálculo adotado e a classificação de risco

da edificação.

Observação: No nosso exemplo, vamos considerar que o teto como sendo de

material não combustível e não obstruído, o risco adotado foi Ordinário - Grupo 2 e o

método foi por cálculo hidráulico, observaremos a segunda coluna da área de

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cobertura, que corresponde a 12,1 m², ou seja, cada bico de chuveiro automático,

cobrirá no máximo 12,1 m².

6º Passo - Cálculo do volume de reserva técnica de incêndio necessária.

Resumo:

Risco adotado: Ordinário - Grupo 2

Método adotado: Cálculo hidráulico - Método densidade/área

Ponto da curva densidade/área escolhida: 140m²/8,1mm/min

Área de cobertura de cada chuveiro automático: 12,1 m²

Cálculo genérico:

Consideraremos que todos os chuveiros automáticos da área de operação

possuam a mesma vazão e pressão do chuveiro menos favorável (esta

situação não ocorre na prática. O cálculo abaixo é apenas exemplificativo e

representa a menor reserva técnica de incêndio possível de ser obtida para a

classe de risco selecionada).

1º - Dividiremos a área considerada (operação) pela área de cobertura de cada

chuveiro e chegaremos a número de chuveiros necessários para cobrir a área

considerada.

140 m² / 12,1m² = 11, 57 = 12 chuveiros

2º - Multiplicaremos a área de cobertura de cada chuveiro pela densidade adotada.

12,1 m² x 8,1 mm/min = 98,01mm/min/m²

3º - Multiplicaremos a densidade por m² pelo número de chuveiros automáticos

previstos para cobrir a área considerada.

12 x 98,01mm/min/m² = 1.176,12 mm/min

4º - Multiplicaremos a densidade total pelo tempo de 60 min. (tempo mínimo

requerido de reserva técnica de incêndio para essa classe de risco).

1.176,12 mm/min x 60 min = 70.567,20 l

Observação: Para o nosso exemplo, será requerido uma reserva técnica de

incêndio de 70.567,20 litros.

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Cálculo específico:

Cálculo específico sujeito a alterações, conforme as variáveis adotadas e as

características da rede de chuveiros automáticos projetada para a edificação.

Para o exemplo abaixo, adotaremos a seguinte situação hipotética:

1º - Determinação do lado maior da área de aplicação (pág. 65)

Lm = �,� .√��

Lm = lado maior da área de aplicação

1,2 = 20 % maior que o lado na outra direção

Aa = área de aplicação em m² (ver passo 4º)

Lm = �,� .√��

Lm = 1,2 . √140

Lm = 1,2 . 11,83

Lm = 14,20 m

2º Determinação do número de chuveiro automáticos no lado maior da área de

aplicação

NLm = Lm/a

4 3 2 1

I

II

III

A

B

C

1,80 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 1,80

3,3

0 3

,30

Ramal (subgeral) Área de operação ou aplicação

Sub-ramal (ramal)

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NLm = número de chuveiros no lado maior da área de aplicação. Arredondar para

número inteiro imediatamente superior.

Lm = lado maior da área de aplicação, em m

a = espaçamento dos chuveiros automáticos no lado maior da área de aplicação.

Adotaremos o espaçamento de 3,60 m.

NLm = Lm/a

NLm = 14,20/3,60

NLm = 3,94 = 4 chuveiros

3º Determinação da vazão e pressão no chuveiro automático número 1 (mais

desfavorável) do sub-ramal I

a) Vazão (Q): Multiplicaremos a área de cobertura do chuveiro (passo 5º) pela

densidade adotada (passo 4º).

12,1 m² x 8,1 l/min.m² (mm/min) = 98,01 l/min

Q1 = 98,01 l/min

b) Pressão (P): A pressão no chuveiro 1 (P1), vai variar de acordo com o diâmetro

do orifício adotado, mas nunca pode ser inferior a 5 m.c.a. Adotaremos o orifício de

13 mm.

Orifício de 13 mm: Coeficiente de descarga (K) = 25,3 l/min . � .�.���/�

P1 = (Q1/K)²

P1 = (98,01/25,3)²

P1 = (3,87)²

P1 = 14,98 m.c.a

4º Determinação da vazão e pressão no chuveiro automático número 2 do sub-

ramal I

a) Vazão no seguimento 2-1, que alimenta o chuveiro 1.

Q2-1 = Q1

Q2-1 = 98,01 l/min = (98,01/1000/60 = 0,0016 m³/s)

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b) Diâmetro da canalização no seguimento 2-1 (d2-1), que alimenta o chuveiro

automático 1

D2-1 = �,��� .�����

D2-1 = �,��� .�����

D2-1 = 0,585 . √0,0016

D2-1 = 0,585 . 0,04

D2-1 = 0,0234 m = 23,4 mm = 25 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização 2-1 (hp2-1)

- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão no seguimento em m³/s

Iseg = comprimento do seguimento do sub-ramal (afastamento entre bicos de

chuveiros automáticos no sub-ramal). Adotaremos o espaçamento de 3,60 m

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões (pág. 68). No

nosso exemplo adotaremos a canalização de cobre C = 130 (coeficiente

recomendado pelos fabricantes para canalizações de cobre)

dseg = diâmetro interno nominal da canalização do sub-ramal em m²

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hp2-1 = ��,�� . �,�����,�� . �,��

����,�� . �,����,��

hp2-1 = ��,�� . �,������� . �,��

����,�� . �,���������

hp2-1 = �,�����

�,�����

hp2-1 = 2,0 m.c.a

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d) Pressão no chuveiro automático 2 (P2)

P2 = P1 + hp2-1

P2 = 14,98 + 2,0

P2 = 16,98 m.c.a

e) Vazão no chuveiro automático 2 (P2)

Q2 = K . √��

Q2 = 25,3 . √16,98

Q2 = 25,3 . 4,12

Q2 = 104,24 l/min

5º Determinação da vazão e pressão no chuveiro automático número 3 do sub-

ramal I

a) Vazão no seguimento 3-2, que alimenta o chuveiro 2.

Q3-2 = Q2-1 + Q2

Q3-2 = 98,01 + 104,24

Q3-2 = 202,25 l/min = 0,0034 m³/s

b) Diâmetro da canalização no seguimento 3-2 (d3-2), que alimenta o chuveiro

automático 2

D3-2 = �,��� .�����

D3-2 = �,��� .�����

D3-2 = 0,585 . √0,0034

D3-2 = 0,585 . 0,058

D3-2 = 0,0339 m = 33,9 mm = 32 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização 3-2 (hp3-2)

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- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão no seguimento em m³/s

Iseg = comprimento do segmento do sub-ramal (afastamento entre bicos de chuveiros

automáticos no sub-ramal). Adotaremos o espaçamento de 3,60 m

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões. No nosso

exemplo adotaremos a canalização de cobre C = 130

dseg = diâmetro interno nominal da canalização do sub-ramal em m²

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hp3-2 = ��,�� . �,�����,�� . �,��

����,�� . �,����,��

hp3-2 = 2,3 m.c.a

d) Pressão no chuveiro automático 3 (P3)

P3 = P2 + hp3-2

P3 = 16,98 + 2,3

P3 = 19,28 m.c.a

e) Vazão no chuveiro automático 3 (P3)

Q3 = K . √��

Q3 = 25,3 . √19,28

Q3 = 25,3 . 4,39

Q3 = 111,07 l/min

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6º Determinação da vazão e pressão no chuveiro automático número 4 do sub-

ramal I

a) Vazão no seguimento 4-3, que alimenta o chuveiro 3.

Q4-3 = Q3-2 + Q3

Q4-3 = 202,25 + 111,07

Q 4-3 = 313,32 l/min = 0,0052 m³/s

b) Diâmetro da canalização no seguimento 4-3 (d4-3), que alimenta o chuveiro

automático 3

D4-3 = �,��� .�����

D4-3 = �,��� .�����

D4-3 = 0,585 . �0,0052

D4-3 = 0,585 . 0,072

D4-3 = 0,042 m = 42 mm = 40 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização 3-2 (hp3-2)

- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão no segmento em m³/s

Iseg = comprimento do seguimento do sub-ramal (afastamento entre bicos de

chuveiros automáticos no sub-ramal). Adotaremos o espaçamento de 3,60 m

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões. No nosso

exemplo adotaremos a canalização de cobre C = 130

dseg = diâmetro interno nominal da canalização do sub-ramal em m²

Page 11: Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo hidráulico pelo método densidade/área

hpseg = ��,�� . �����,�� . ����

��,�� . �����,��

hp4-3 = ��,�� . �,�����,�� . �,��

����,�� . �,����,��

hp4-3 = 1,77 m.c.a

d) Pressão no chuveiro automático 4 (P4)

P4 = P3 + hp4-3

P4 = 19,28 + 1,77

P4 = 21,05 m.c.a

e) Vazão no chuveiro automático 4 (P4)

Q4 = K . √��

Q4 = 25,3 . �21,05

Q4 = 25,3 . 4,59

Q4 = 116,13 l/min

7º Determinação da vazão e pressão no ponto A (conexão do sub-ramal I com

o ramal)

a) Vazão A-4 no ponto A-4.

QA-4 = Q4-3 + Q4

QA-4 = 313,32 + 116,13

QA-4 = 429,45 l/min = 0,0072 m³/s

QA = 429,45 l/min

b) Diâmetro da canalização no seguimento A-4 (dA-4)

D4-3 = �,��� .�����

DA-4 = �,��� .�����

Page 12: Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo hidráulico pelo método densidade/área

DA-4 = 0,585 . √0,0072

DA-4 = 0,585 . 0,085

DA-4 = 0,0497 m = 49,7 mm = 50 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização A-4 (hpA-4)

- Comprimento real no seguimento A-4 (IrA-4)

IrA-4 = 1,80 + 3,60 m + 3,60m + 3,60 m

IrA-4 = 12,60 m

- Comprimento equivalente no seguimento A-4 (IeA-4)

IeA-4 = 01 Joelho 90º de 50 mm no ponto A (conexão do sub-ramal com o ramal) =

3,40 m

Observação: Não é levado em consideração a perda de carga nos demais

conexões entre o ponto A até o chuveiro automático nº 4.

- Comprimento teórico ou virtual no seguimento A-4 (ItA-4)

ItA-4 = Comprimento real + comprimento equivalente

ItA-4 = 12,60 m + 3,4 m

ItA-4 = 16,00 m

- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão no seguimento em m³/s

Iseg = comprimento do seguimento do sub-ramal (afastamento entre bicos de

chuveiros automáticos no ramal). Adotaremos o espaçamento de 3,60 m

Page 13: Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo hidráulico pelo método densidade/área

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões. No nosso

exemplo adotaremos a canalização de cobre C = 130

Itseg = comprimento teórico do seguimento em m

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpA-4 = ��,�� . �,�����,�� . ��

����,�� . �,����,��

hpA-4 = 4,9 m.c.a

d) Pressão no ponto A (PA)

PA = P4 + hpA-4

PA = 21,05 + 4,9

PA = 25,95 m.c.a

e) Fator de vazão K no ponto A

KA = QA-4 / √��

KA = 429,45 / �25,95

KA = 429,45 / 5,09

KA = 84,37 l/min.�����/�

8º Determinação da vazão no ponto B (conexão do sub-ramal II com o ramal)

a) Vazão B-A no seguimento B-A.

QB-A = QA

QB-A = 429,45 l/min = 0,0072 m³/s

b) Diâmetro da canalização no seguimento B-A (dB-A)

DB-A = DA-4

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DB-A = 50 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização B-A (hpB-A)

- Comprimento real no seguimento B-A (IrB-A) = 3,30 m

Observação: 3,30 m é o espaçamento entre os sub-ramais.

- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão do seguimento em m³/s

Irseg= afastamento entre os sub-ramais. Adotaremos o espaçamento de 3,30 m

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões. No nosso

exemplo adotaremos o cobre C = 130

dseg= diâmetro interno nominal da canalização do ramal em m²

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpB-A = ��,�� . �,�����,�� . �,��

����,�� . �,����,��

hpB-A = 1,01 m.c.a

d) Pressão no ponto B (PB)

PB = PA + hpB-A

PB = 25,95 + 1,01

PB = 26,96 m.c.a

Page 15: Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo hidráulico pelo método densidade/área

e) Vazão no ponto B que alimenta o sub-ramal II (QB)

QB = KA . √��

QB = 84,37 . √26,96

QB = 84,37 . 5,19

QB = 437,88 l/min

9º Determinação da vazão no ponto C (conexão do sub-ramal III com o ramal)

a) Vazão C-B no seguimento C-B.

QC-B = QA + QB

QC-B = 429,45 + 437,88

QC-B = 867,33 l/min = 0,0145 m³/s

b) Diâmetro da canalização no seguimento C-B (dC-B)

Dseg = �,��� .�����

DC-B = �,��� .�����

DB-C = 0,585 . �0,0145

DB-C= 0,585 . 0,12

DB-C= 0,070 m = 70 mm = 75 mm (diâmetro nominal comercial)

c) Perda de carga no seguimento de canalização C-B (hpC-B)

- Comprimento real no seguimento C-B (IrC-B) = 3,30 m

Observação: 3,30 m é o espaçamento entre os sub-ramais.

- Comprimento equivalente no seguimento C-B (IeC-B)

IeC-B = 01 Tê com saída lateral de 75 mm no ponto B (conexão do sub-ramal II com o

ramal) = 7,60 m

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- Comprimento teórico ou virtual no seguimento C-B (ItC-B)

ItC-B = Comprimento real + comprimento equivalente

ItC-B = 3,30 m + 7,60 m

ItC-B = 10,90 m

- Fórmula de Hazen - Williams

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpseg = perda de carga no segmento em m.c.a

10,65 = coeficiente da fórmula

Qseg = vazão do seguimento em m³/s

Itseg = comprimento teórico ou virtual do seguimento em m

C = coeficiente de Hazen - Williams, para canalizações e conexões. No nosso

exemplo adotaremos a canalização de cobre C = 130

dseg = diâmetro interno nominal da canalização do ramal em m²

hpseg = ��,�� . �����,�� . �����

��,�� . �����,��

hpC-B = ��,�� . �,�����,�� . ��,��

����,�� . �,����,��

hpC-B = 1,70 m.c.a

d) Pressão no ponto C (PC)

PC = PB + hpC-B

PC = 26,96 + 1,70

PC = 28.66 m.c.a

e) Vazão no ponto C que alimenta o sub-ramal III (QC)

QC = KA . √��

Page 17: Cálculo da reserva técnica de incêndio do sistema de chuveiros automáticos - Cálculo hidráulico pelo método densidade/área

QC = 84,37 . √28,66

QC = 84,37 . 5,35

QC = 451,38 l/min

10º Cálculo do volume da reserva técnica de incêndio

Qci = Vazão na coluna de incêndio ou vazão total do sistema

Qci = QA + QB + QC

Qci = 429,45 l/min + 437,88 l/min + 451,38 l/min

Qci = 1.318,71 l/min

VRTI = Qci . t

VRTI = Qci . t

VRTI = 1.318,71 l/min . 60 min (consultar a Tabela 18 da ABNT NBR 10897/2007)

VRTI = 79.122,6 litros

Nota: Para uma melhor compreensão é indispensável consultar a ABNT NBR

10897/2007.

Referências bibliográficas:

ABNT NBR 10897/2007

Brentano, Telmo. Instalações Hidráulicas de Combate a Incêndio nas Edificações -

4º Edição. Porto Alegre, 2011