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SISTEMAS PREDIAIS HIDRÁULICOS SANITÁRIOS

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

ESTRUTURA DO TRABALHO

E EXERCÍCIOS EXEMPLO

PROFESSOR DANIEL COSTA DOS SANTOS

CURITIBA 2018

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ESTRUTURA DO TRABALHO

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I ENUNCIADO

Desenvolver o projeto de um sistema hidráulico sanitário para a conservação da água em uma dada

edificação do Centro Politécnico. Para o desenvolvimento deste projeto considerar os itens a seguir.

1 Definição da edificação

A definição da edificação será em função das demandas apresentadas pelo professor da disciplina.

2 Etapas do projeto

2.1 Levantamento

Obtenção dos projetos arquitetônico, estrutural e de serviços. Descrição geral da edificação, descrição

física do espaço ocupado e dos respectivos serviços, situação e condições de uso incluindo

população, consumo de água, etc;

2.2 Projeto Básico

Avaliação das possibilidades de conservação de água na edificação sob estudo para a definição e

concepção do sistema hidráulico sanitário de conservação de água.

2.3 Projeto Executivo

Para o sistema hidráulico sanitário de conservação de água concebido, devem seguir as

elaborações do dimensionamento e dos desenhos técnicos, a confecção da lista de materiais e de

equipamentos, assim como a elaboração do orçamento.

2.4 Documentos

2.4.1 Memorial Descritivo: Apresentação das possibilidades de conservação da água na edificação e

do sistema hidráulico sanitário de conservação de água concebido;

2.4.2 Memorial de Cálculo: Apresentação do dimensionamento elaborado no projeto executivo,

além dos respectivos critérios e normativas adotados;

2.4.3 Desenhos Técnicos: Apresentação dos desenhos elaborados no projeto executivo.

2.4.4 Lista de Materiais e Equipamentos: Apresentação da lista de materiais e equipamentos

especificados no projeto executivo;

2.4.5 Orçamento: Apresentação do orçamento elaborado no projeto executivo;

3 Observações Importantes

1ª Os trabalhos deverão ser desenvolvidos por equipes de 04 a 05 integrantes;

2ª Será descontado 0,5 ponto por dia de atraso na entrega;

3ª Atendimento sob agendamento via email dcsantos.dhs@ufpr;br;

4ª Textos e orientações adicionais serão disponibilizados no site www.blueelephant.net.br

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EXERCÍCIOS EXEMPLO

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EXEMPLO I: SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA POTÁVEL ENUNCIADO Dimensionar o SPAP de um prédio multifamiliar popular de 04 andares, sendo 02 apartamentos por andar. O referido sistema atende 01 banheiro, 01 cozinha e 01 área de serviço, onde o banheiro contém 01 lavatório, um chuveiro e uma bacia sanitária com caixa descarga; a cozinha contém 01 pia e a área de serviço contém um tanque. O sistema de aquecimento de água é por aquecedor de passagem localizado na área de serviço. A pressão dinâmica da água disponibilizada pela Concessionária na região do edifício é de 10,0 mca, condição esta que implica no uso de um sistema indireto. Considerar 05 pessoas por apartamento, 100 m2 a área do apartamento e pé direito de 3,2 m. Observar Figura a seguir.

Figura: Sistema Indireto com Reservatórios Inferior e Superior Fonte: http://www.tgainstalacoes.com.br/servicos/instalacao-hidraulica-para-predios-e-condominios/

ETAPAS DO DIMENSIONAMENTO 1 Estimativa do Consumo Diário (Cd) a) Tipo de Residência: Multifamiliar, em alvenaria, de padrão popular;

b) Consumo Per Capita = 120 L/hab.dia População do Prédio = 40 habitantes;

c) Consumo Diário: Cd = 4800 L = 4,80 m3

d) Vazão de Abastecimento: Q = 4,80 m3 / dia = 5,56 . 10-5 m3/s 2 Dimensionamento do Ramal e Alimentador Predial a) Condição de Contorno: Abastecimento Indireto

m ; Q: m3/s ; V: m/s ; Obs: V = 0,6 a 1,0 m/s, onde se adotou V = 0,6 m/s.

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3) Dimensionamento do Hidrômetro e Cavalete: Definido pela Sanepar a) Dado: Q = 4,8 m3 / dia = 144 m3 / mês; b) Especificação do Hidrômetro, conforme Tabela 09 (SANEPAR) a seguir: Qnom = 1,5 m

3 / h, DN = 20 mm = ¾”, sendo Qnom a vazão nominal e DN o diâmetro do

hidrômetro. Tabela 6: Definição de Hidrômetro (SANEPAR)

Fonte: SANEPAR

c) Verificação do Drp, Dap e Dcav. (tabela Sanepar): Conforme Tabela para Definição de Hidrômetro, SANEPAR, e conforme Desenho No 4, Módulo 17, sobre ligações prediais, do Manual de Obras de Saneamento da SANEPAR, têm-se Drp = Dap = Dcav = 20 mm = ¾”, (PVC), sendo Dcav o diâmetro do cavalete. Observar que este valor supera aquele definido no Item 2, devendo ser, portanto, considerado a especificação da SANEPAR para projetos confeccionados no Estado do Paraná. 4) Dimensionamento dos Volumes dos Reservatórios: a) Consumo Diário = 4,8 m3 ( idem item 01) b) Volume de Reserva Vr: b.1) Volume de Reserva pelo Corpo de Bombeiros do Paraná: Para a equação previamente apresentada, VrCB = (0,93 . C . A0,5), e conforme a Tabela A: área total sob risco de incêndio (m2) C: coeficiente função do risco de incêndio, tipo de ocupação e tipo de construção. Logo, para A = 1000 m2 e C = 0,38, VrCB = 11,17 m3 3. b.2) Volume de Reserva pela Abordagem Prática: Volume do Res. Superior: Vrs = 0,4 Cd + VrCB /3 = 1,92 m3 + 4,0 m3 3

Volume do Res. Inferior: Vri = 0,6 Cd + Nd . Cd ; Nd = 0,5 dia ; Vri = 5,28 m3 3. Volume de Reserva pela Abordagem Prática: VrAP = Vrs + Vri = 11,5 m3. c) Considerando que a estimativa pelo Corpo de Bombeiros deve ser atendida Vr será admitido 12,0 m

3.

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5 Dimensionamento do Sistema Elevatório Enunciado: Conforme ilustração do Exercício I dimensionar o sistema elevatório. Já a Figura 01 a seguir apresenta maior detalhamento deste tipo de sistema para fins de entendimento da resolução deste exercício.

Figura 01: Detalhamento do Sistema Elevatório Resolução a) Determinação do Diâmetro de Recalque: Calcula-se o diâmetro econômico pela Equação de

Bresse, a qual é Dr = 1,3 . Qr 0,5

. 0,25

onde,

. = t / 24 horas, sendo t : tempo de funcionamento da bomba. OBS: NBR 5626 recomenda t entre 01 e 06 horas, sendo admitido neste trabalho t = 06 horas. . Qr ( vazão de recalque) = Cd / t = 0,00022 m

3/s ;

Portanto, Dr = 13,60 mm e DNr (Diâmetro Nominal de Recalque) em Aço Galvanizado é de 20 mm e o correspondente DIr (Diâmetro Interno de Recalque) é de 20,4 mm conforme Tabela 01.

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Tabela 01: Diâmetros Comerciais de Tubos em AG

DN DE Espessura “e” DI

(pol.) (mm) (mm) (mm) (mm)

½ 15 21,30 3,25 14,80

¾ 20 26,90 3,25 20,40

1 25 33,70 4,05 25,60

1 ¼ 32 42,40 4,05 34,30

1 ½ 40 48,30 4,05 40,20

2 50 60,30 4,50 51,30

2 ½ 65 76,10 4,50 67,10

3 80 88,90 4,85 79,20

4 100 114,30 5,40 103,50

Para PVC os diâmetros constam na Tabela 02. Tabela 02: Diâmetros Comerciais de Tubos em PVC

DN (mm) DE

(mm)

Espessura “e” (mm)

DI (mm)

20 20 1,5 17,0

25 25 1,7 21,6

32 32 2,1 27,8

40 40 2,4 35,2

50 50 3,0 44,0

60 60 3,3 53,4

75 75 4,2 66,6

85 85 4,7 75,6

110 110 6,1 97,8

. Verificação da Velocidade Máxima: NBR 5626 recomenda o valor de 3,0 m/s. Portanto, V = Qr / A = 0,67 m/s , onde A é a área correspondente a Dir = 20,40 mm ; Verifica ! b) Determinação do Trecho de Sucção (Ds): Usar o primeiro maior diâmetro comercial que o

Dr. Logo, DNs ( Diâmetro Nominal de Sucção ) = 25 mm e DIs ( Diâmetro Interno de Sucção ) = 25,6 mm.

c) Determinação da Altura Manométrica H: H = Hr + Hs, sendo Hr a altura manométrica de recalque e Hs a altura manométrica de sucção c1) Hr = Ar + hpr , sendo Ar a altura geométrica do recalque e hpr a perda de carga no recalque . Ar = 17,00 m (medir no esquema vertical) . hpr = Lr . Jr , sendo Lr o comprimento total de recalque e Jr a perda de carga unitária no recalque . Lr = Lrr + Ler, sendo Lrr o comprimento real de recalque e Ler o comprimento equivalente de recalque . Lrr: (medir no esquema vertical); Lrr = 22,00 m . Ler: função das conexões e peças, conforme tabela da NBR 5626*, páginas 29 e 30. Composição de Ler: 04 Joelhos de 90

o , 01 Tê de Passagem, 02 Registros de Gaveta

Abertos e 01 Válvula de Retenção. Logo, Ler = 5,52 m. . Jr : utilizar equação J = 0,002021 Q

1,88.D

-4,88 para tubos rugosos ( caso do aço galvanizado),

onde Q em m3/s e D em m. ( Fair, Whipple,Hsiao). Observar que para tubos lisos ( caso do

PVC), utilizar a equação J = 0,000869 Q 1,75

.D-4,75

; Portanto, Jr = 0,04768 mca/m, Lr = 27,52 m , hpr = 1,31 mca e Hr = 18,31 mca.

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c2) Hs = As + hps, sendo As a altura geométrica da sucção e hps a perda de carga na sucção . As = 2,0 m (medir no esquema vertical) . hps = Ls . J , sendo Ls o comprimento total de sucção e J a perda de carga unitária . Ls = Lrs + Les, sendo Lrs o comprimento real de sucção e Les o comprimento equivalente de sucção . Lrs: (medir no esquema vertical); Lrs = 2,0 m. . Les: função das peças e conexões, conforme tabela da NBR 5626*, páginas 29 e 30. Composição da Les: válvula de pé com crivo e curva de 90

o. Logo, Les = 8,0 m.

. Js : utilizar equação J = 0,002021 Q

1,88.D

-4,88 para tubos rugosos, onde Q em m

3/s e D em

m. ( Fair, Whipple,Hsiao); Portanto, Js = 0,0157 mca/m, Ls = 10,00 m , hps = 0,16 mca e Hs = 2,16 mca. * Observar que para registros a norma em questão recomenda uma equação específica para o cálculo da perda de carga localizada. No entanto, neste trabalho serão utilizados valores tabelados apresentados em anexo. c3) Enfim, determinados Hr e Hs, tem-se: H = 20,47 mca. d) Especificação da Bomba e Verificações Complementares: Os dados são Qr = 0,00022 m

3/s

e H: 20,47 mca. Com estes dados procede-se a especificação da bomba centrífuga pela observação das curvas das mesmas apresentadas pelos fabricantes e pela curva do sistema elaborada pelo projetista. Logo, por estas curvas especificar as respectivas marca, potência, vazão, altura manométrica e potência. A Figura 02 apresenta um exemplo teórico das curvas da bomba centrífuga e do sistema.

Figura 02: Curvas da Bomba Centrífuga e do Sistema

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6 Dimensionamento da Rede de Distribuição e Verificação das Pressões Dinâmicas Enunciado: Conforme o enunciado do Exercício I, observar a Figura 01:

Figura 01: Esquema Vertical do Sistema Predial de Água Potável (Água Fria) Considerando a Figura 01, determinar o nível mínimo de água no reservatório superior.

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Resolução Algumas considerações são importantes neste item. Para definir os diâmetros dos ramais, colunas e barrilete pelo Método dos Pesos, admite-se inicialmente V= Vmáx = 3,0 m/s , onde este valor é estabelecido na NBR 5626 e conduz a diâmetros menores. Assim sendo, D é o

diâmetro calculado por D = ( 4 . Q / . V ) 0,5

. O diâmetro interno (útil) DI e o diâmetro nominal DN são fornecidos pelos fabricantes e constam nas tabelas 01 e 02 já apresentadas. Observar

que impõe-se ser D DI e, portanto, adota-se o DN cujo DI seja o primeiro maior que D. Para PVC os diâmetros constam na Tabela 01. Tabela 01: Diâmetros Comerciais de Tubos em PVC

DN (mm) DE

(mm)

Espessura “e” (mm)

DI (mm)

20 20 1,5 17,0

25 25 1,7 21,6

32 32 2,1 27,8

40 40 2,4 35,2

50 50 3,0 44,0

60 60 3,3 53,4

75 75 4,2 66,6

85 85 4,7 75,6

110 110 6,1 97,8

Dadas estas observações desenvolver o equacionamento por meio das etapas seguintes. 1ª Estimativa das Vazões e Diâmetros Sub-Ramais: Tabela 02: Sub-ramais

Trecho Peso Diâmetro (mm)

a - LV 0,3

b - CD 0,3

b - CH 0,1

9 - PIA 0,7

9 - TQ 0,7

Ramais:

Tabela 03: Ramais

Trecho Peso Acumulado

(P)

Vazão (L/s)

Q=0,3.(P)0,5

Diâmetro Calculado

(mm)

Diâmetro Interno (mm)

Diâmetro Nominal

(mm)

6 - a 0,7

a - b 0,4

Colunas: Tabela 04: Colunas

Coluna e Trecho

Peso Acumulado

(P)

Vazão (L/s)

Q=0,3.(P)0,5

Diâmetro Calculado

Diâmetro Interno

Diâmetro Nominal

AF1

5 - 6 2,8

6 - 7 2,1

7 - 8 1,4

8 - 9 0,7

11

AF2

5 - 10 5,6

10 - 11 4,2

11 - 12 2,8

12 - 13 1,4

Barrilete:

Tabela 05: Barrilete

Trecho Peso Acumulado

(P)

Vazão (L/s)

Q=0,3.(P)0,5

Diâmetro Calculado

Diâmetro Interno

Diâmetro Nominal

1-3 ou 2-3 16,8

3 - 4 16,8

4 - 5 8,4

4 - 5` 8,4

2º Determinação do Nível Mínimo de Água (NAmin) no Reservatório Superior

A determinação do NAmin no RS é importante pois é através deste nível que são determinadas as pressões disponíveis na rede de distribuição. Isto posto, considerando Vri = 6,0 m

3 e Vrs =

6,00 m3, conforme Corpo de Bombeiros (Exercício I), arbitra-se as dimensões do Vrs sendo

uma base quadrada de 2,00 m de lado (convém ressaltar que o Vrs é o volume útil do reservatório, uma vez que o volume real será superior ao útil em função de espaços vazios a serem previstos). Portanto, para Vrs = 6,0 m

3 e a área da base do reservatório igual a 4,0 m

2, a

altura máxima de água no mesmo é 1,5 m. Observar Figura 01. Definido o nível mínimo de água no reservatório superior é necessária a verificação da pressão disponível no ponto crítico. O ponto crítico que é aquele aparelho sanitário para o qual prevê-se a ocorrência da menor pressão dinâmica na rede predial de distribuição. Definido este ponto, estima-se a pressão dinâmica disponível para o mesmo no intuito de verificar se a mesma superará a pressão mínima de trabalho requerida para o adequado funcionamento de tal aparelho sanitário. Nesta aplicação o ponto crítico é considerado sendo o chuveiro do último andar. Dada esta definição de ponto crítico, segue a rotina de cálculo para a definição da pressão dinâmica disponível supracitada. 1

o) Identificação do trecho;

2o) Medir o comprimento real da tubulação;

3o) Somar os pesos relativos as peças atendidas pelo trecho em questão; (já somado)

4o) Estimar Vazão : Q = 0,3 ( P)

0,5 (L/s); (já calculado)

5o) Diâmetro do Tubo: Para definir os diâmetros dos ramais, colunas e barrilete admite-se inicialmente V= Vmáx = 3,0 m/s , onde este valor é estabelecido na NBR 5626 e conduz a

diâmetros menores. Assim sendo , D = ( 4 . Q / . V ) 0,5

, e D é o diâmetro útil do tubo, e não o nominal DN. Calculado D portanto, adota-se o DN cujo diâmetro útil seja o primeiro maior que D; (já calculado)

6o) Definir o comprimento equivalente para cada conexão presente no trecho e somar todos

estes comprimentos para obter o comprimento equivalente total Le do trecho. A Figura 02 a seguir apresenta valores para a estimativa do comprimento equivalente;

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Figura 02: Comprimentos Equivalentes (CREDER, 1995)

7º) Estimar o comprimento virtual Lv do trecho que é a soma dos respectivos comprimento real

e equivalente; 8º) Estimar a Perda de Carga Unitária J pela equação J = 8,69.10

6. Q

1,75.D

-4,75 , sendo J em

KPa/m, Q em L/s e D em mm. ( Fair, Whipple,Hsiao); 9

o) Estimar a perda de carga do trecho ΔH pela equação ΔH = J . Lv;

10o) Anotar a pressão estática Pe a qual sendo o desnível entre o nível mínimo de água no reservatório e o ponto em questão, tanto para montante quanto para jusante do trecho;

11º) Estimar a pressão disponível Pd pela equação Pd = Pe – Σ ΔH, tanto para montante quanto para jusante do trecho;

Estimada a pressão disponível no ponto crítico, observar se a mesma supera a pressão mínima de trabalho do respectivo aparelho sanitário. No entanto, algumas observações são pertinentes: a) caso ocorra em algum ponto que a pressão disponível seja inferior ao mínimo admissível,

faz-se necessário aumentar os diâmetros dos trechos do percurso, de maneira a diminuir a perda de carga;

b) caso contrário ao anterior, se a pressão estática ultrapassar em algum ponto do sistema o valor de 40 mca, faz necessário prever a instalação de válvulas redutoras de pressão ou reservatórios intermediários;

c) observar que neste exemplo a altura do reservatório já foi previamente fixada, conforme Figura 01; quando porém o projetista do SPAF tiver liberdade para fixar a altura do reservatório, o mesmo terá consequentemente maior flexibilidade e recursos para o dimensionamento otimizado do mesmo.

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A Tabela 06 apresenta a tabulação dos dados conforme rotina apresentada.

Tabela 06: Rotina de Verificação do Atendimento do Ponto Crítico

Tr. L

m ΣP

Q

l/s

Φ c

mm

Φ i

mm

ΦN

mm

Le

m

Lv

m

J

kPa/

m

∆H

mca

Pe (m) Pd (mca)

M J M J

1-3 2,8 17 1,23 22,84 27,8 32 4,2 7 1,73 1,21 0 2 0,00 0,79

3-4 0,8 17 1,23 22,84 27,8 32 5 5,8 1,73 1,00 2 2,8 0,79 0,59

4-5 2 8,4 0,87 19,21 21,6 25 4,5 6,5 3,12 2,03 2,8 2,8 0,59 -1,44

5-6 1 2,8 0,50 14,60 17 20 3,1 4,1 3,72 1,53 2,8 4,1 -1,44 -1,66

6-a 2,8 0,7 0,25 10,32 17 20 5 7,8 1,11 0,86 4,1 6,1 -1,66 -0,52

a-b 0,5 0,4 0,19 8,97 17 20 0,8 1,3 0,68 0,09 6,1 6,1 -0,52 -0,61

b-CH 2,7 0,1 0,1

17 20 15 17,7 0,22 0,39 6,1 4,1 -0,61 -3,00

A questão é: a altura do nível mínimo de água no reservatório superior (2,0 m) atende o ponto crítico?

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EXEMPLO 2: SISTEMA PREDIAL DE AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA

POTÁVEL

I Enunciado

Conceber e dimensionar um sistema predial de aquecimento solar de água potável. Neste cenário dever

ser consideradas as seguintes condicionantes:

. Configuração: sistema de aquecimento solar com apoio de aquecedor de gás;

. Tipo do aquecedor solar: termossifão em circuito aberto;

. Tipo de aquecedor à gás: de passagem;

. Dados da edificação:

. residencial unifamiliar;

. número N de moradores igual a 05;

. consumo per capita de água fria qe = 207 L/hab.dia;

. consumo per capita de água quente conforme balanço hídrico e térmico.

II Resolução

1 Concepção

Observar ilustração a seguir:

Fonte: http://aquecedor.xpg.uol.com.br/ http://solargas.xpg.uol.com.br/

O reservatório de água fria alimenta o tanque térmico, este conectado ao coletor solar. A água oriunda

deste tanque térmico é conduzida ao coletor solar no qual é aquecida e, pelo princípio do termossifão, é

reconduzida ao tanque térmico para atender os pontos de consumo. Todavia, caso a temperatura da

água no tanque térmico decresça a ponto de não atender a temperatura esperada no ponto de consumo, o

termostato instalado no interior do mesmo detectará esta insuficiência e acionará bomba de

recirculação. Assim, esta succionará a água do reservatório térmico e a recalcará ao aquecedor de

passagem para aquecê-la e na sequência ao reservatório térmico para armazená-la.

2 Dimensionamento

2.1 Volume Diário de Água Quente (Ṿaq)

Ṿaq = qaq x N, sendo

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qaq = consumo per capita diário de água quente (L/hab.dia);

N = número de moradores (hab).

Para a definição do qaq é possível desenvolver estimativas pelo balanço termo-hídrico ou admitir valores

referenciais da literatura especializada. O balanço termo-hídrico depende da parametrização do consumo

per capita efetivo de água qe e da equação das misturas. Nesta aplicação a parametrização admitida é a

seguinte:

Parametrização do qe

Aparelho

Sanitário

Consumo por Aparelho

(%)

Bacia sanitária com caixa acoplada 28

Chuveiro 32

Lavatório 15

Pia / Máquina de lavar pratos 08

Tanque / Máquina de lavar roupas 07

Torneira de jardim 05

Outros 05

Total 100

Dados os percentuais da parametrização admite-se que o chuveiro, o lavatório e o tanque utilizam água

morna. Portanto, tem-se:

Ṿam = %am x Ṿe, sendo,

Ṿam : volume diário de água morna;

Ṿe: volume total diário de água fria efetivamente consumida sendo expresso por Ṿe = qe x N;

%am: percentual total de utilização de água morna.

Ou seja,

%am = % chuveiro + % lavatório + % pia + % tanque = 62 %,

Logo, Ṿe = 207 x 5 = 1035 L/dia.

E, portanto, Ṿam = 62 % . 1035 l/dia = 642 l/dia;

Determinado Ṿam é possível definir Ṿaq a partir da equação das misturas, a saber:

Ṿam . tam = Ṿaf . taf + Ṿaq . taq, sendo:

tam: temperatura da água morna (oC);

taf: temperatura da água fria (oC);

taq: temperatura da água quente (oC).

Sendo Ṿam = Ṿaf + Ṿaq , logo Ṿaf = Ṿam - Ṿaq.

Substituindo Ṿaf na equação das misturas, tem-se:

Ṿam . (tam – taf) = Ṿaq . (taq – taf)

Considerando tam = 42 oC, taf = 12

oC, taq = 60

oC, obtém-se: Ṿaq = 401,25 L/dia;

Portanto, o volume do reservatório térmico Ṿrt é de aproximadamente 400 L. Para o volume de água fria,

conforme equação anterior: Ṿaf = 240,75 L/dia.

2.2 Quantidade Necessária de Calor para o Aquecimento da Água

Q = Ṿrt . C . (taq – taf) sendo,

Q : Quantidade necessária de calor para o aquecimento da água (Kcal / dia);

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C : calor específico da água (1,0 Kcal/kg.oC)

Aplicando a equação precedente para Ṿrt em litros, obtém-se Q = 19200 Kcal / dia.

2.3 Área dos Coletores

A equação correspondente é a seguinte:

Ac = Q / (I . η ) sendo,

Ac : área dos coletores (m2);

I : intensidade de radiação solar (kwh / m2.d);

η : rendimento energético do coletor (%).

Para a definição de I, conforme Atlas Solarimétrico do Brasil, em Curitiba tem-se 8,0 MJ / m2.dia para o

mês de Junho. Observar que 1,0 MJ = 238,50 Kcal. Logo, tem-se 1910,8 Kcal/m2. dia.

O coletor solar adotado é da marca Transsen, Linha Brasil, modelo Itapua V1.7, com as seguintes

características:

. Largura = 1,715 m;

. Altura = 1,006 m;

. Área = 1,73 m2 (Ac1: área de um coletor);

. Espessura = 58 mm;

. Eficiência = 54,8 %;

. Produção Mensal de Energia = 133, 4 Kwh/mês; P = 185,28 w;

. Produção Específica de Energia = 77,10 Kwh/mês.m2; Pe = 107,08 w/m

2;

. Classificação INMETRO: A

Logo,

Ac = 19.200 Kcal/dia / (1910,8 Kcal/m2.dia x 0,548) = 18,37 m

2 ≈ 20,00 m

2.

No de Coletores nc = Ac / Ac1 ≈ 12 coletores.

2.4 Verificação da Capacidade Energética do Aquecedor Solar

De acordo com a estimativa anterior, I = 1910,8 Kcal/m2. dia, sendo esta a intensidade de radiação solar

disponível. O rendimento térmico do coletor é 54,80 % e, assim, a energia específica diária aproveitável é

de 1.047,12 Kcal/m2.dia.

Considerando que 1,00 Kwh = 859,18 Kcal, obtém-se a Produção Específica de Energia PEE = 77,10

Kwh/mês.m2 = 2,57 Kwh/dia.m

2 = 2.208,10 Kcal/dia.m

2. Observar que este valor de PEE supera em

muito a energia específica diária aproveitável de 1.047,12 Kcal/m2.dia.

2.5 Inclinação do Coletor para Curitiba

O coletor solar deve estar voltado para o norte com ângulo de inclinação, em relação a horizontal, igual a

soma da latitude local com 10o. Conforme www.geografos.com.br, as informações referentes à latitude e

longitude são as seguintes:

Latitude: (S) 25,43o (25

o 25’ 40’’)

Longitude: (W) 49,27o (49

o 16’ 23’’)

Portanto, α = 25,43o + 10

o ≈ 35

o. Observar Figura a seguir.

17

2.6 Aquecedor de Passagem

Neste caso é admitido que o Ṿaq não está aquecido e requer, portanto, aquecimento via aquecedor de

passagem. Este deverá prover a mesma quantidade Q de calor fornecida pelo coletor solar. Isto posto será

avaliado um aquecedor de passagem com as seguintes especificações:

Marca: ORBIS ; Modelo: 318 HABE ; Gás: GLP ; Potência: 24797 Kcal/h ≈ 413 Kcal/min = 28838,91 w

Vazão: 17 L/min

Considerando estas características e assumindo que todo o volume de armazenamento do tanque térmico

deva ser aquecido, seu tempo TE de enchimento é:

TE = Volume de Água Quente / Vazão do Aquecedor = 400 L / 17 L/min ≈ 24,00 min.

Cabe destacar que um aquecedor com maior vazão propiciará um menor tempo de enchimento.

2.7 Especificação dos Pressurizadores de Água Fria e Quente

Consultar catálogos da Lorenzetti e da Komeco, dentre outras marcas. Deve ser considerado o incremento

de pressão ao escoamento de maneira a atingir as pressões mínimas de serviço dos aparelhos sanitários.

18

EXEMPLO III: SISTEMA PREDIAL DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ENUNCIADO Para a edificação em questão, já apresentada no Exercício I, dimensionar o SPES. Tal edificação, cumpre retomar, é multifamiliar de 04 andares, sendo 02 apartamentos por andar. Os ambientes sanitários são 01 banheiro, 01 cozinha e 01 área de serviço, onde o banheiro contém 01 lavatório, 01 chuveiro e 01 bacia sanitária com caixa descarga; a cozinha contém 01 pia e a área de serviço contém 01 tanque. São previstas 05 pessoas por apartamento para uma área de 100 m

2 com pé direito de 3,2 m. Observar Figura 01.

Figura 01: Esquema Vertical do SPES

A nomenclatura e as funções das tubulações são as seguintes: RE, RE’: Ramal de esgoto que coleta esgoto da bacia sanitária, chuveiro, lavatório e tanque; RD, RD’: Ramal de descarga que coleta esgoto da pia; TQ1, TQ1’: Tubos de queda que coletam esgoto dos ramais de esgoto; TQ2, TQ2’: Tubos de queda especial que coletam esgoto das pias; CV1, CV1’: Colunas de ventilação que ventilam respectivamente os TQ1 e TQ1’; SC1: Subcoletor que coleta esgoto dos TQ1 e TQ1’; SC2: Subcoletor que coleta esgoto dos TQ2 e TQ2’; CG: Caixa de gordura; CIG: Caixa de inspeção geral; C: Coletor; RP: Rede pública.

19

DIMENSIONAMENTO 1 MÉTODO CONFORME A NBR 8160 1 Tubulações para a condução do esgoto . Ramais de Descarga Tabela 01: UHCs dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga

APARELHO SANITÁRIO

Número de Unidades de

Hunter de Contribuição

Diâmetro nominal mínimo do ramal de

descarga - DN

bacia sanitária 6 100

banheira de residência 3 40 i

bebedouro 0,5 40

bidê 2 40

chuveiro: - de residência

- coletivo

2 4

40 40

lavatório: -de residência

- geral

1 2

40 40

mictório: - válvula de descarga - caixa de descarga

- descarga automática - de calha por metro

6 5 2 2

75 50 40 50

pia de cozinha residencial 3 40

pia de cozinha industrial: - preparação

- lavagem de panelas

3 4

40 50

tanque de lavar roupas 3 40

máquina de lavar louças 4 75

máquina de lavar roupas até 30 kg 10 75

máquina de lavar roupas de 30 a 60 kg 12 100

máquina de lavar roupas acima de 60 kg 14 150

Para aparelhos não relacionados na Tabela 01 devem ser estimadas as UHCs correspondentes cujos diâmetros correspondentes constam na Tabela 02.

Tabela 02: Aparelhos Sanitários não Relacionados na Tabela 01.

DN Mínimo Número de UHCs

40 2

50 3

75 5

100 6

. Ramais de esgoto Tabela 03: Dimensionamento de Ramais de Esgoto

Diâmetro nominal DN

Número máximo de Unidades de Hunter de contribuição (UHC)

40 3

50 6

75 20

100 160

Recomenda-se ainda, com relação as declividades mínimas: - 2% para tubulações com diâmetro nominal igual ou inferior a DN 75, e

- 1% para tubulações com diâmetro nominal igual ou superior a DN 100.

20

. Tubos de Queda Tabela 04: Dimensionamento de Tubos de Queda

Número máximo de UHC

Unidades de contribuição

Diâmetro nominal do tubo (DN)

Prédio de até 03 pavimentos

Prédios com mais de 03 pavimentos

40 4 8

50 10 24

75 30 70

100 240 500

150 960 1900

200 2200 3600

250 3800 5600

300 6000 8400

. Coletor Predial e Subcoletores

O coletor predial e os subcoletores podem ser dimensionados pela somatória das UHCs conforme a Tabela apresentada na sequência. O coletor predial deve ter diâmetro nominal mínimo DN 100. No dimensionamento do coletor predial e dos subcoletores em prédios residenciais, deve ser considerado apenas o aparelho de maior descarga de cada banheiro para a somatória do número de unidades Hunter de contribuição. Nos demais casos, devem ser considerados todos os aparelhos contribuintes para o cálculo do número de UHCs.

Tabela 05: Dimensionamento de subcoletores e coletor predial

Número Máximo de UHCs

DN Declividades Mínimas (%)

0,5 1 2 4

100 --- 180 216 250

150 --- 700 840 1000

200 1400 1600 1920 2300

250 2500 2900 3500 4200

300 3900 4600 5600 6700

400 7000 8300 10000 12000

1.2 Tubulações de ventilação

. Ramal de Ventilação

Tabela 06: Dimensionamento de ramais de ventilação.

Grupo de sem bacias

aparelhos sanitárias Grupo de com bacias

aparelhos sanitárias

Número de unidades Hunter

de contribuição

Diâmetro nominal do ramal de ventilação

Número de unidades Hunter

de contribuição

Diâmetro nominal do ramal de ventilação

até 2 40 até 17 50

3 a 12 40 18 a 60 75

13 a 18 50 --- ---

19 a 36 75 --- ---

21

. Coluna de Ventilação Tabela 07: Dimensionamento de colunas e barriletes de ventilação

TQ/ RE (DN)

No

UHCs

Diâmetro

Nominal

Mínimo

(mm)

do

Tubo de

Ventilação

(mm) 40 50 75 100 150 200 250 300

Comprimento permitido (m)

40 1 8 46 -- -- -- -- -- -- --

40 10 30 -- -- -- -- -- -- --

50 12 23 61 -- -- -- -- -- --

50 20 15 46 -- -- -- -- -- --

75 10 13 46 317 -- -- -- -- --

75 21 10 33 247 -- -- -- -- --

75 53 8 29 207 -- -- -- -- --

75 102 8 26 189 -- -- -- -- --

100 43 -- 11 76 299 -- -- -- --

100 140 -- 8 61 229 -- -- -- --

100 320 -- 7 52 195 -- -- -- --

100 530 -- 6 46 177 -- -- -- --

150 500 -- -- 10 40 305 -- -- --

150 1100 -- -- 8 31 238 -- -- --

150 2000 -- -- 7 26 201 -- -- --

150 2900 -- -- 6 23 183 -- -- --

200 1800 -- -- -- 10 73 286 -- --

200 3400 -- -- -- 7 57 219 -- --

200 5600 -- -- -- 6 49 186 -- --

200 7600 -- -- -- 5 43 171 -- --

250 4000 -- -- -- -- 24 94 293 --

250 7200 -- -- -- -- 18 73 225 --

250 11000 -- -- -- -- 16 60 192 --

250 15000 -- -- -- -- 14 55 174 --

300 7300 -- -- -- -- 9 37 116 287

300 13000 -- -- -- -- 7 29 90 219

300 20000 -- -- -- -- 6 24 76 186

300 26000 -- -- -- -- 5 22 70 152

2 Estimativa dos Diâmetros:

Ramais de Descarga: RDBS = 100 mm; RDLV = ; RDPIA = ; RDTNQ =

Ramais de Esgoto: Caixa sifonada à Conexão do Ramal do Tanque:

Conexão do Ramal do Tanque ao TQ1 (ou TQ1’):

Tubos de Queda: TQ1 = TQ1’ = ; TQ2 = TQ2’ =

Colunas de Ventilação: CV1 = CV1’ =

Subcoletores: SC1 = ; SC2 = ; Coletor: C =

22

EXEMPLO IV: DIMENSIONAMENTO DE TANQUE SÉPTICO E

COMPLEMENTARES

Enunciado: Dimensionar, com base na NBR 7229, um tanque séptico para tratar o

esgoto de um sistema descentralizado. Este sistema atende região ainda não servida pelo

sistema centralizado de esgotamento sanitário. Na sequência, dimensionar um

dispositivo de tratamento complementar do esgoto para a disposição do efluente do

tanque séptico e, por fim, elaborar um croqui do sistema completo, conforme figuras

dos anexos.

1 Descrição da Área

1.1 Dados:

- Considerar 05 pessoas por residência na área a ser atendida;

- Considerar 40 residências a serem atendidas;

- Contribuição Per Capita de Esgoto (C): apesar da NBR 7229 apresentar este valor,

conforme tabela 01 da mesma, utilizar nesta aplicação seus próprios valores de qe e

C para definir a contribuição per capita.

- Média do mês mais frio na região t=12oC;

- Intervalo entre limpezas do tanque séptico é considerado de 01 ano;

1.2 Condições de Contorno:

- Terreno argiloso com baixa permeabilidade;

- Lençol freático com nível alto;

- Pequena área disponível para a construção do sistema de tratamento.

2 Resolução

2.1 Dimensionamento da Fossa Séptica

2.1.1 Volume: V = 1000 + N (C .T + K . Lf)

V: volume útil, em Litros;

N: número de pessoas ou unidades de contribuição;

C: contribuição per capita de esgoto, em L / pessoa .dia; (tabela 01 ou valor específico;

usar o último)

T: tempo de detenção, em dias; (tabela 02) K: taxa de acumulação do lodo digerido, em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco;

(tabela 03)

Lf: contribuição do lodo fresco, em L / pessoa dia; (tabela 01)

C = 100 L/hab.dia -> Tabela 4.1

Td : Observar Tabela 4 ; Td = 12h

Lf = 1 ; Tabela 4.1 ; k = 65 ; Tabela 4.3

Contribuição diária: 200 x 100 = 20.000 L/dia;

V = 24.000 L = 24m³

23

2.1.2 Altura : A Altura H é função do Volume Útil, conforme tabela 04.

Tabela 4.4 ; Profundidade útil de 1,80 a 2,80 m;

Adota-se 2,80 m e A = V/H ; A = 8,57 m²

2.1.3 Definição da Geometria e Número de Câmaras do Tanque Séptico

(conforme NBR 7229):

Sendo que o tanque cilíndrico ocupa menor área disponível que o tanque retangular e

que este, por sua vez, pode requerer menor profundidade, logo a forma adotada é a

circular dado o fato de ter-se pouca área disponível.

2.1.4 Área e Largura ou Diâmetro ( conforme NBR 7229 ): Área A = V / H (m2)

Largura Mínima: 0,80 m; Compr./Larg.:Máx. 4:1 , Mín. 2:1 ; Diâmetro Mínimo: 1,10 m

Tanque Prismático:

C x L = A = 8,57 ;C/L varia de 2,0 a 4,0 ;

Adota-se C/L = 4,0 ;4L x L = 8,57 ; L = 1,46m ; C = 5,87m

Tanque Circular:

D 2H ;A = 8,57 = x R² ;R = 1,65m ; D = 3,3 < 5,6 (2H) ; confere !

2.2 Dimensionamento do Tratamento Complementar

Definir o tipo de Tratamento Complementar, em função das Condições de Contorno,

para posteriormente dimensioná-lo.

2.2.1 Sumidouro

Área de Absorção do Esgoto (A): A = ПR2 + 2ПR . H = Q / Cinf, sendo R, H e Q o raio,

a altura útil e a vazão afluente do sumidouro, respectivamente.

Volume do Sumidouro (V): V = ПR2 . H

Assumindo Cinf = 40 L/m².dia ; Qdiária = 20.000 L

A = Q/Cf = 500m²

Considerando sumidouros circulares:

D = 3,00m e profundidade h =2,80m

A = área lateral + área do fundo ; A = 2 x x R x H + x R²;

A = 2(1,5) . 2,8 + . (1,5)² ; A = 33,45m² ;

Número de Sumidouros: 500/33,45 = 15 sumidouros

2.2.2 Vala de Infiltração

Considerando o coeficiente de infiltração Cinf, tem-se:

24

A = Q / Cinf ; A = C . L + 2 (C . H),

sendo C o comprimento, L a largura da vala e H a altura útil da vala. Considerar que a

área A de infiltração consta da área lateral (abaixo da tubulação de entrada) acrescida da

área do fundo da vala.

Portanto, assumindo Cinf = 40 L/m².dia ; Qdiária = 20.000 L, obtém-se:

A = Q/Cinf = 500 m²

Sendo A = C . L + 2 (C . H) e para L = 1,0 m e H = 0,5 m, obtém-se A = 2 . C;

Logo, C = 125 m. Para um comprimento por vala de 10 m, o número de valas é de 13

unidades.

2.2.3 Vala de Filtração

A Taxa de Aplicação TA é obtida pela seguinte equação:

A = Q / TA ; C = A / L ,

sendo TA a taxa de aplicação, C o comprimento e L a largura útil da vala. Considerar

que a área de filtração é a área do fundo da vala. O parâmetro TA será de 100 L/m².dia

conforme a NBR 13969. Dados de TA são apresentados na tabela a seguir:

Tabela: Valores de Taxas de Aplicação

TA ( l/m2. dia ) Condições Fonte

< 100 Oriundo do TS NBR 13969 / 1997

de 82 a 200 Oriundo do TS FILHO, et al, 2001,apud EPA

40 Oriundo do TS FILHO, et al, 2001,apud EPA

200 Oriundo de SA FILHO, et al, 2001,apud EPA

< 50 Oriundo do TS para T <10oC FILHO, et al, 2001,apud EPA

< 100 Oriundo de SA para T <10oC FILHO, et al, 2001,apud EPA

6,00 m / pessoa Oriundo do TS ou RA. FILHO, et al, 2001,apud EPA

Portanto, assumindo TA = 100 L/m².dia (NBR 13969) e para Qdiária = 20.000 L,

obtém-se:

A = Q/TA = 200 m²

Sendo A = C . L e para L = 1,0 m obtém-se C = 200 m. Para um comprimento por vala

de 10 m, o número de valas é de 20 unidades.

2.2.4 Filtro Anaeróbio

Volume: V = 1,6 . N .C . T Área: A = V/H

V: volume útil, em Litros;

N: número de pessoas ou unidades de contribuição;

C: contribuição per capita de esgoto, em L / pessoa .dia; (tabela 01 ou valor específico;

usar o último)

T: tempo de detenção, em dias; (tabela 02)

25

Td = 0,5d ; C = 100 L/hab.dia ; N = 200 pessoas

V = 1,6 x N x C x Td ; V = 1,6x200x100x0,5 ; V = 16.000L = 16m³

A = 16/1,8 = 8,9m² ; 8,9 m²= x R² ;

D = 3,37m

3 Apresentar o croqui da Fossa e do Tratamento Complementar, conforme figuras

a seguir.

3.1 Dimensões de uma Fossa Séptica de câmara única:

Onde: a 5 cm; b 5 cm ; c = 1/3 h; h = profundidade útil; H = altura total

L = comprimento interno total; W = largura interna total ( 80 cm)

Relação L/W: entre 2:1 e 4:1

26

3.2 Tratamentos Complementares

3.2.1 Sumidouro

3.2.2 Vala de Infiltração

27

3.2.3 Vala de Filtração

3.2.4 Filtro Anaeróbio

28

4 Condicionantes para Dimensionamento

Tabelas da Norma (NBR – 7229/93)

Tabela 1: Contribuição Diária de Esgoto (C) e de Lodo Fresco (Lf) por Tipo de

Prédio e de Ocupante

Prédio Unidade Contribuição, de esgotos (C) e

lodo fresco (Lf)

Ocupantes Permanentes:

- Residência

Padrão alto

Padrão médio

Padrão baixo

- Hotel

- Alojamento provisório

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

160

130

100

100

80

1

1

1

1

1

Ocupantes temporários

Fábrica em geral

Escritório

Edifícios públicos ou comerciais

Escolas e locais de longa permanência

Bares

Restaurantes e similares

Cinemas, teatros e locais de curta permanência

Sanitários públicos

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

70

50

50

50

6

25

2

480

0,30

0,20

0,20

0,20

0,10

0,10

0,02

4,0

29

TABELA 2: PERÍODO DE DETENÇÃO DOS DESPEJOS, POR FAIXA DE

CONTRIBUIÇÃO DIÁRIA

Contribuição diária (L) Tempo de detenção

Dias Horas

Até 1500 1,00 24

1501 - 3000 0,92 22

3001 – 4500 0,83 20

4501 – 6000 0,75 18

6001 – 7500 0,67 16

7501 – 9000 0,58 14

Mais que 9000 0,50 12

TABELA 3: TAXA DE ACUMULAÇÃO TOTAL DE LODO (K), EM DIAS, POR

INTERVALO ENTRE LIMPEZAS E TEMPERATURA DO MÊS MAIS FRIO

Intervalo entre limpezas (anos) Valores de K por faixa de temperatura ambiente (t), em °C

t 10 10 t 20 t > 20

1 94 65 57

2 134 105 97

3 174 145 137

4 214 185 177

5 254 225 217

TABELA 4: PROFUNDIDADE ÚTIL MÍNIMA E MÁXIMA, POR FAIXA DE VOLUME ÚTIL

Volume útil

(m³) Profundidade útil mínima (m) Profundidade útil máxima (m)

Até 6,0 1,20 2,20

6,0 – 10,0 1,50 2,50

Mais que 10,0 1,80 2,80

TABELA 5: POSSÍVEIS FAIXAS DE VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE INFILTRAÇÃO

Faixa Constituição provável dos solos Coeficiente de

Infiltração (l/m² dia)

1

Rochas, argilas compactas de cor branca, cinza ou preta, variando a

rochas alteradas e argilas medianamente compactas de cor

avermelhada.

Menor que 20

2 Argilas de cor amarela, vermelha ou marrom medianamente

compactas, variando a argilas pouco siltosas e/ou arenosas.

20 a 40

3 Argilas arenosas e/ou siltosas, variando a areia argilosa ou silte

argiloso de cor amarela, vermelha ou marrom.

40 a 60

4

Areia ou silte argiloso, ou solo arenoso com húmus e turfas,

variando a solos constituídos predominantemente de areia e siltes.

60 a 90

5

Areia bem selecionada e limpa, variando até areia grossa com

cascalhos. Maior que 90

30

EXEMPLO V: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE ÁGUA CINZA

I ENUNCIADO Para um edifício de 12 andares com 250 pessoas dimensionar um sistema de água cinza composto por um tanque séptico seguido de tratamento complementar para remoção de matéria orgânica (filtro anaeróbio ou filtro biológico) e para desinfecção, este composto por filtro de areia e cloração. A vazão per capita diária de contribuição de água cinza é na ordem de 40,0 L/hab.dia. Considerar a DBOAC = 150 mg/L e eficiência do tanque séptico de E%DBO = 40%. II RESOLUÇÃO 1 Dimensionamento do Tanque Séptico a) Contribuição diária total (C’): C’ = C x n

o de pessoas ou habitantes na edificação.

C’ = 40 L/hab.dia x 250 pessoas = 10.000L/dia = 10 m³/dia = 0,12 L/s b) Período de detenção (T):. Td = 0,5 dia (Tabela 2 NBR 7229) Taxa de acumulação de lodo digerido (k): k = 65 (Tabela 3 NBR 7229). Contribuição de lodo fresco (Lf): Lf = 1,0 L/hab.dia (Tabela 1 NBR 7229). c) Volume útil do tanque séptico: V = 1000 + N.(C.T+ K.Lf) V= 1000 + 250 (40 x 0,5 dia + 65 x 1) = 22,25 m³ d) Área para H = 2,80 m; A = 7,95 m

2 ; D = 3,20 m.

2 Tratamento Complementar para Remoção da Matéria Orgânica (FAn ou FB) 2.1 Filtro Anaeróbio (FAn)

O equacionamento básico é o seguinte: TCNV ...6,1 sendo,

V – volume do filtro; N – número de contribuintes; C – contribuição por contribuinte T – tempo de detenção; Portanto, V = 1,6 x 250 x 40 x 0,5 = 8.000 l = 8,0 m³; A = 8,0 m

3 / 1,60 m = 5,0 m

2 ; D = 2,5 m

Observar Figura 01.

Figura 01: Sistema Tanque Séptico seguido de Filtro Anaeróbio

31

OU 2.2 Filtro Biológico Aeróbio (FB) Considere o filtro biológico sendo um tratamento secundário e trabalhe com uma TAH igual a 10 m

3/m

2.dia e uma altura H de 1,5 m. Dimensione também o decantador secundário.

a) Área A = Q / TAH, sendo A a área da seção transversal do filtro biológico.

A = 10m³/dia = 1,0 m2

10m³/m².dia b) Volume e Diâmetro: Para a área de 1,0 m

2, V = 1,5 m

3 e D = 1,13 m;

c) Verificar a COV de DBO.

COV = Q (m³/dia) x DBO (mg/L) = 10 x 90 = 0,6 kg. DBO (1000 x V ) 1000 x 1,5 m³.dia

Faixa recomenda: 0,6 a 1,8 kg DBO /m³.dia A Figura 02 apresenta do detalhe do filtro biológico.

Figura 02: Corte do Filtro Biológico

d) Decantador Secundário: TES = Q / ADS , sendo TES a Taxa de Escoamento Superficial e ADS a área do decantador secundário. O valor de TES encontra-se na faixa de 16 a 24 m

3/m

2.dia, para vazão média de esgoto.

Portanto, a área é ADS = 10 / 16 = 0,63 m² e o diâmetro D = 0,90 m. A Figura 03 apresenta uma configuração apresentando o decantador secundário na sequência do filtro biológico. Cabe destacar que nesta configuração o decantador primário é o próprio tanque séptico. Outro ponto a ser destacado é o volume de lodo gerado pelo filtro biológico, fato este que integra os procedimentos de operação e manutenção do mesmo. Assim, a geração de lodo deve ser considerada na decisão.

32

Figura 03: Configuração Tanque Séptico (Decantador Primário) – Filtro Biológico –

Decantador Secundário 3 Tratamento para desinfecção 3.1 Filtro Lento de Areia: a) Área A: Considerando a Taxa de Filtração TF = Q / A e adotando um valor de TF = 1,7

m³/m².dia para a mesma, à área A da seção transversal do filtro estima-se,

A = 10,0 = 5,90 m² 1,7 b) Diâmetro D: O diâmetro do filtro é estimado em D = 2,70 m c) Volume V: Para a altura útil H de 2,70, conforme Figura 04, m o volume é de 15,93 m

3.

Nesta Figura 04, a qual apresenta a vista em corte do filtro lento de areia seguido de um sedimentador simples, considerar que este sedimentador simples é o decantador secundário.

Figura 04: Decantador Secundário (Sedimentador Simples) – Filtro Lento de Areia

33

3.2 Cloração Uma tubulação de água cinza conduz 0,12 litros/s, cuja demanda de cloro medida é 0,7 mg/l. Está previsto o emprego de um composto com 30,0 % de cloro, devendo-se manter um residual de 0,5 mg/l após a desinfecção. Assim, estimar o volume da caixa cloradora e a quantidade de cloro a ser utilizada na desinfecção. a) Vazões: A vazão a ser tratada, já estimada, é de 0,12 l/s = 7,2 l/min = 0,0072 m³/min;

b) Volume da Caixa Cloradora: Adotando o tempo de contato de 45 minutos do cloro com o

esgoto, o volume da caixa cloradora é V = 7,2 l/min . 45 min = 324 l; Observar Figura 05.

Figura 05: Caixa Cloradora

c) Quantidade de cloro a ser aplicada em termos de carga de cloro:

A concentração de cloro é estimada pela seguinte expressão,

(0,7 mg/litro + 0,5 mg/litro) = 4,0 g/m³ 0,3

Para a vazão de projeto a quantidade de cloro a ser aplicada, em termos de carga de cloro CCl, é a seguir estimada: CCl = 0,0072 m³/min x 4,0 g/m³ = 0,0288 g/min.

III CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA PROPOSTO PARA O TRATAMENTO DE ÁGUA CINZA A configuração proposta é apresentada na Figura 06 a seguir, sendo RAC o reservatório de água cinza.

TS

FAN

ou FB

FA Cloração

RAC

DBO = 150mg/L

E% = 40 DBO DBO=90mg/L

Figura 06: Configuração Proposta para o Tratamento de Água Cinza

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EXEMPLO VI: DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE ÁGUAS PLUVIAIS

ENUNCIADO

Dimensionar o sistema de águas pluviais da edificação apresentada na Figura 01, localizada na

Cidade Y, o qual deve prever a drenagem, a detenção e o aproveitamento destas águas pluviais.

Considerar que o consumo mensal de água potável é de 23,08 m3 e que o uso da bacia sanitária

consome 40 % deste valor.

RESOLUÇÃO

1 Lançar o sistema de águas pluviais para a edificação.

2 Estimar as áreas de contribuição da cobertura de acordo com o posicionamento das calhas e dos condutores verticais previstos para drená-las.

Conforme orientações para o cálculo das áreas de contribuição presente na NBR 10844, obtém-se:

A1 = A2 = A3 = A4 = 50 m2

3 Estimar a vazão a ser drenada para uma chuva de duração de 5,0 minutos, com intensidade pluviométrica de i = 178 mm/h e para o período de retorno T = 5,0 anos.

Para a área A1, Q1 = (C . i . A1) / 60 = 148,30 l/min

4 Verificar se a capacidade da respectiva calha atende a vazão a ser drenada. Adotar os seguintes

dados: material: aço galvanizado; altura da lâmina: 5,0 cm; K = 60.000; largura = 10,0 cm; declividade

= 0,5 %

Para estimar a capacidade da calha pode ser utilizada a equação de Manning-Strickler dada a seguir:

Q = ( K . S . Rh2/3

. I1/2

) / n ,

Sendo Q a vazão de projeto em L/min, S a área da seção molhada em m2, n o coeficiente de rugosidade,

Rh o raio hidráulico em m, I a declividade da calha em m/m e K = 60.000.

Para uma calha quadrada com 10,0 cm de lado, sendo a lâmina líquida máxima de 5,0 cm, obtém-se:

S = 0,005 m2; perímetro molhado P = 0,20 m e Rh = 0,025 m e n = 0,011. Para estes valores, o resultado

da equação de Manning-Strickler é 164,88 l/min. Esta capacidade supera a vazão Q1 a ser drenada.

5 Estimar o diâmetro do condutor vertical considerando seu comprimento sendo 3,0 m e que a

calha apresenta saída em aresta viva. Considerar a altura da lâmina = 5,0 cm a qual correspondente a

capacidade máxima da calha conforme item anterior.

Conforme o ábaco da NBR 10844 o diâmetro é estimado em ...... mm.

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6 Estimar o diâmetro e a declividade do condutor horizontal que atende a respectiva calha. Deve

ainda ser considerado que uma área de piso de 8,0 m de comprimento e 5,0 m de largura, além de uma

parede de 4,0 m de altura e 2,0 m de largura, interceptam águas pluviais e as conduzem ao mesmo

condutor. Para pisos admitir T = 1,0 ano e, em consequência para t = 5,0 min, i = 120 mm/h. Portanto,

pelo método racional, cuja formulação é Q = (C . i . A) / 60, já apresentada, tem-se:

A piso = 8,0 x 5,0 = 40 m2; A parede = 4,5 x 4,0 / 2 = 9 m

2 ; A = A piso + A parede = 49 m

2;

Qca1 = [(1,0 . 120 . 49) / 60] + 148,30 = 246,30 l/min.

Pela tabela específica da NBR 10844., D1-2 = ...... mm ; I = 1,0 %

Utilizar o mesmo procedimento de cálculo para os demais trechos de condutores horizontais.

7 Considerando um lote de 600 m2

de área de captação de águas pluviais, estimar os volumes de

detenção conforme o Decreto nº 176 de 2007 de Curitiba e a equação proposta por Fendrich. Após,

discutir peculiaridades dos métodos que conduzem a resultados diferentes ainda que para a mesma área.

1º Decreto nº 176 de 2007, Curitiba:

A formulação é V = k × I × A sendo V o volume do reservatório; K a constante adimensional (K = 0,20),

I a intensidade da chuva admitida na ordem de 0,080 m/h e A a área. Logo, V = 0,2 × 0,08 m/h ×.600 .m2

= 9,6 m3.

2º Fendrich, R. 2002, Curitiba:

A formulação é V = Vr × A sendo V o volume do reservatório, Vr o volume específico a ser reservado na

ordem de = 20,5 l/m2

e A a área de captação. Logo : V = Vr × A ; V = 20,5 l m2

× 600 m2

; V = 12300 L

= 12,3 m3.

8 Estimar volume do reservatório de água da chuva por diferentes métodos.

1º Método Inglês:

V= 0,05 x P x A ; sendo:

P = precipitação média anual, em milímetros;

A = área do telhado em projeção, em metros quadrados;

V = volume de água aproveitável e o volume de água da cisterna, em litros.

V= 0,05 x 1511,2 x 200 m² = 15112. L ; V = 15,11 m³

2º Método Alemão

V ADOTADO = Mínimo ( V ou D) * 0,06 , sendo,

V = volume aproveitável de água de chuva anual, em litros; D = demanda anual da água não potável, em

litros; VADOTADO = volume de água do reservatório, em litros.

V = 1511,2 mm / ano x 200 m² / 1000 x 0,8 = 241,79 m³/ano

D = DT x Dbs ; D = [(23,08) x 12] x 0,4 = 111 m³/ano

Como D < V; VMÍNIMO = 111 m³/ano; V ADOTADO = 111 * 0,06 = 6,7 m³

3º Azevedo Neto

V = 0,042 x P x A x T sendo,

P = precipitação média anual, em milímetros; T = número de meses de pouca chuva ou seca; A = área do

telhado em projeção, em metros quadrados; V = volume de água aproveitável e o volume de água do

reservatório, em litros.

P = 1511,2mm/ano ; PM´ÉDIA = 25,19 mm/mês ; P ≤ 80% PMÉDIA = 100,74mm

T (P ≤ 100,74) = 3 meses (abril, julho e agosto)

V = 0,042 x 1511,2 x 200 x 3 = 38082 L = 38,08 m³

4º Número dias sem chuva:

V = 0,4 x DT x DS sendo:

DT = Demanda total ; DS = Dias secos

Para Ds = 10 dias, V = 0,4 x 23,8 x 10 dias / 30 dias = 3,17 m³.