Instalações hidráulicas

Instalações hidráulicas

(Parte 1 de 8)

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS

DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA E SANEAMENTO

INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA

Profº. Marco Antônio Penalva Reali

Engº. Rodrigo Braga Moruzzi

Engº Aurélio Pessôa Picanço

Enga. Karina Querne de Carvalho

São Carlos,

Agosto / 2002

S U M Á R I O

S U M Á R I O 2

1 – INTRODUÇÃO 5

2 – OBJETIVOS DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA 5

3 – ETAPAS DE PROJETO 5

4 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO 6

4.1 – Sistema de Distribuição Direta 6

4.1.1 – Vantagens 7

4.1.2 – Desvantagens 7

4.2 – Sistema de Distribuição Indireta 7

4.2.1 – Distribuição por Gravidade 8

4.2.2 – Distribuição por Sistema Hidropneumático 8

4.2.3 – Vantagens dos Sistemas de Distribuição Indireta 11

4.2.4 – Desvantagens 11

4.3 – Sistema Misto 11

5 – PARTES CONSTITUINTES DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA 12

5.1 – Alimentador predial 12

5.2 – Aparelho sanitário 13

5.3 – Automático de bóia 13

5.4 - Barrilete 13

5.5 – Caixa de descarga 13

5.6 – Caixa ou válvula redutora de pressão 13

5.7 – Coluna de distribuição 13

5.8 – Conjunto elevatório 13

5.9 – Consumo diário 13

5.10 – Dispositivo antivibratório 13

5.11 – Extravasor 13

5.12 - Inspeção 13

5.13 – Instalação elevatória 14

5.14 – Instalação hidropneumática 14

5.15 – Instalação predial de água fria 14

5.16 – Interconexão 14

5.17 – Ligação de aparelho sanitário 14

5.18 – Limitador de vazão 14

5.19 – Nível operacional 14

5.20 – Nível de transbordamento 14

5.21 – Quebrador de vácuo 14

5.22 – Peça de utilização 14

5.23 – Ponto de utilização (da água) 15

5.24 – Pressão de serviço 15

5.25 – Pressão total de fechamento 15

5.26 - Ramal 15

5.27 – Ramal predial 15

5.28 – Rede predial de distribuição 15

5.29 – Refluxo de água 15

5.30 – Registro de fechamento 15

5.31 – Registro de utilização 15

5.32 – Regulador de vazão 15

5.33 – Reservatório hidropneumático 16

5.34 – Reservatório inferior 16

5.35 – Reservatório superior 16

5.36 - Retrossifonagem 16

5.37 – Separação atmosférica 16

5.38 – Sistema de abastecimento 16

5.39 – Sobrepressão de fechamento 16

5.40 – Subpressão de abertura 16

5.41 – Sub-ramal 16

5.42 – Torneira de bóia 16

5.43 – Trecho 17

5.44 – Tubo de descarga 17

5.45 – Tubo ventilador 17

5.46 – Tubulação de limpeza 17

5.47 – Tubulação de recalque 17

5.48 – Tubulação de sucção 17

5.49 – Válvula de descarga 17

5.50 – Válvula de escoamento unidirecional 17

5.51 – Válvula redutora de pressão 17

5.52 – Vazão de regime 17

5.53 – Volume de descarga 17

6 – ESPECIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES A RESPEITO DOS TUBOS EMPREGADOS 21

6.1 – Materiais, Diâmetros e Pressões 21

6.2 - Velocidades 23

7 – ESTIMATIVA DO CONSUMO DIÁRIO (CD) 23

8 – RAMAL PREDIAL 24

8.1 – Ligação do Alimentador Predial 25

9 – CAVALETE 29

9.1 – Hidrômetros 29

10 - RESERVAÇÃO 30

10.1 – Influência dos Reservatórios Domiciliares na Qualidade da Água 30

10.2 – Capacidade e Recomendações 30

10.3 – Detalhes dos Reservatórios 32

10.4 – Canalização de Descarga dos Reservatórios 34

11 – DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA DA ÁGUA PARA ABASTECIMENTO 35

11.1 – Vazão Horária de Recalque (Qr) 35

11.2 – Escolha da Bomba 36

11.3 – Acréscimo de Potência sobre o Calculado 37

11.1 – Sistema de comando da bomba 38

12 – BARRILETE OU COLAR DE DISTRIBUIÇÃO (MANIFOLD) 40

12.1 - Sistema Unificado 40

12.2 – Sistema ramificado 40

12.3 - Modelo de Cálculo 41

12.1 – Exemplo de Dimensionamento de um Barrilete 48

13 – COLUNAS 58

14 – ALTURA DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO 59

15 – PROTEÇÃO DA REDE CONTRA A RETROSSIFONAGEM 59

16 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 61

1 – INTRODUÇÃO

O presente texto sobre instalações prediais de água fria tem como principal preocupação à necessidade de mostrar ao aluno a existência de uma Norma Brasileira sobre o assunto, ou seja, a NBR 5626 Instalações Prediais de Água Fria da ABNT(1). O conhecimento da terminologia e das especificações desta Norma constitui-se do objetivo essencial destas notas, motivo pelo qual muitos de seus trechos encontram-se aqui integralmente transcritos.

2 – OBJETIVOS DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA

Os principais objetivos de um projeto desse tipo de instalação são:

  • Fornecimento contínuo de água aos usuários e em quantidade suficiente, amenizando ao máximo os problemas decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema público de abastecimento;

  • Limitação de certos valores de pressões e velocidades, definidos na referida Norma Técnica, assegurando-se dessa forma o bom funcionamento da instalação e, evitando-se assim, conseqüentes vazamentos e ruídos nas canalizações e aparelhos;

  • Preservação da qualidade da água através de técnicas de distribuição e reservação coerentes e adequadas propiciando aos usuários boas condições de higiene, saúde e conforto.

3 – ETAPAS DE PROJETO

Basicamente, podem-se considerar três etapas na realização de um projeto de instalações prediais de água fria: concepção do projeto, determinação de vazões e dimensionamento.

A concepção é a etapa mais importante do projeto e é nesta fase que devem ser definidos: o tipo do prédio e sua utilização, sua capacidade atual e futura, o tipo de sistema de abastecimento, os pontos de utilização, o sistema de distribuição, a localização dos reservatórios, canalizações e aparelhos.

A etapa seguinte consiste na determinação das vazões das canalizações constituintes do sistema, que é feita através de dados e tabelas da Norma, assim como na determinação das necessidades de reservação e capacidade dos equipamentos.

No projeto das instalações prediais de água fria devem ser consideradas as necessidades no que couber, do projeto de instalação de água para proteção e combate a incêndios.

O dimensionamento das canalizações é realizado utilizando-se dos fundamentos básicos da Hidráulica.

O desenvolvimento do projeto das instalações prediais de água fria deve ser conduzido concomitantemente, e em conjunto (ou em equipe de projeto), com os projetos de arquitetura, estruturas e de fundações do edifício, de modo que se consiga a mais perfeita harmonia entre todas as exigências técnico-econômicas envolvidas.

Os equipamentos e reservatórios devem ser adequadamente localizados tendo em vista as suas características funcionais, a saber:

a) espaço;

b) iluminação;

c) ventilação;

d) proteção sanitária;

e) operação e manutenção.

Só é permitida a localização de tubulações solidárias à estrutura se não forem prejudicadas pelos esforços ou deformações próprias dessa estrutura.

As passagens através da estrutura devem ser previstas e aprovadas por seu projetista. Tais passagens devem ser projetadas de modo a permitir a montagem e desmontagem das tubulações em qualquer ocasião.

Indica-se, como a melhor solução para a localização das tubulações, a sua total independência das estruturas e das alvenarias. Nesse caso devem ser previstos espaços livres, verticais e horizontais, para sua passagem, com aberturas para inspeções e substituições, podendo ser empregados forros ou paredes falsas para escondê-las.

Segundo a NBR 5626 (1) o projeto das instalações prediais de água fria compreende memorial descritivo e justificativo, cálculos, norma de execução, especificações dos materiais e equipamentos a serem utilizados, e a todas as plantas, esquemas hidráulicos, desenhos isométricos e outros além dos detalhes que se fizerem necessários ao perfeito entendimento dos elementos projetados; deve compreender também todos os detalhes construtivos importantes tendo em vista garantir o cumprimento na execução de todas as suas prescrições. Poderão ou não constar, dependendo de acordo prévio entre os interessados, as relações de materiais e equipamentos necessários à instalação.

4 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

4.1 – Sistema de Distribuição Direta

Através deste sistema, a alimentação dos aparelhos, torneiras e peças da instalação predial é feita diretamente através da rede de distribuição, conforme mostra a Figura 1.

Figura 1 - Abastecimento direto

4.1.1 – Vantagens

  • Água de melhor qualidade devido a presença de cloro residual na rede de distribuição

  • Maior pressão disponível devido a pressão mínima de projeto em redes de distribuição pública ser da ordem de 15 m.c.a.

  • Menor custo da instalação, não havendo necessidade de reservatórios, bombas, registros de bóia, etc.

4.1.2 – Desvantagens

  • Falta de água no caso de interrupção no sistema de abastecimento ou de distribuição;

  • Grandes variações de pressão ao longo do dia devido aos picos de maior ou de menor consumo na rede pública;

  • Pressões elevadas em prédios situados nos pontos baixos da cidade;

  • Limitação da vazão, não havendo a possibilidade de instalação de válvulas de descarga devido ao pequeno diâmetro das ligações domiciliares empregadas pelos serviços de abastecimento público;

  • Possíveis golpes de aríete;

  • Maior consumo (maior pressão);

4.2 – Sistema de Distribuição Indireta

A alimentação dos aparelhos, das torneiras e peças da instalação é feita por meio de reservatórios. Há duas possibilidades: por gravidade e hidropneumático.

4.2.1 – Distribuição por Gravidade

A distribuição é feita através de um reservatório superior que por sua vez é alimentado, diretamente pela rede pública ou por um reservatório inferior, conforme mostra a Figura 2.

Figura 2 - Abastecimento indireto por gravidade

4.2.2 – Distribuição por Sistema Hidropneumático

4.2.2.1 – Introdução

A escolha por um sistema hidropneumático para distribuição de água depende de inúmeros fatores, destacando-se os aspectos arquitetônicos e estruturais, facilidade de execução e instalação das canalizações e localização do reservatório inferior. Muitas vezes, torna-se mais conveniente a distribuição de água por meio de um sistema hidropneumático, dispensando-se o uso do reservatório superior. Além dos fatores anteriormente mencionados, uma análise econômica, que leve em conta todos os custos das partes envolvidas, fornecerá os elementos necessários para a escolha definitiva do sistema predial de distribuição de água. A Figura 3 mostra um esquema de uma distribuição hidropneumática.

Figura 3 - Abastecimento indireto hidropneumático

4.2.2.2 – Considerações sobre o Sistema Hidropneumático

O sistema hidropneumático é constituído por uma bomba centrífuga, um injetor de ar e um tanque de pressão. Além desses componentes principais, o sistema e automatizado por meio do uso de um pressostato. Os aparelhos existentes na prática variam de acordo com o fabricante, porém, o funcionamento difere muito pouco. A bomba, com características apropriadas, recalca água (geralmente de um reservatório inferior) para o tanque de pressão. Entre a bomba e o tanque de pressão, localiza-se o injetor de ar (normalmente um Venturi) que aspira ar durante o funcionamento da bomba e o arrasta para o interior do tanque de pressão. O ar é comprimido na parte superior do tanque até atingir a pressão máxima, quando a bomba é desligada, automaticamente pela ação do pressóstato. Tem-se, como resultado, um colchão de ar na parte superior do tanque, cujo volume varia com a pressão existente. Quando a água é utilizada em qualquer ponto de consumo, a pressão diminui, com conseqüente expansão do colchão de ar, até que a pressão mínima seja atingida, quando pela ação do pressóstato, a bomba é ligada.

O ciclo de funcionamento do sistema compreende o intervalo de tempo decorrido entre dois acionamentos de “liga” da bomba. Conhecendo-se o ciclo de funcionamento, é possível calcular o número médio de partidas da bomba por hora. De acordo com a NBR 5626, a instalação elevatória deve operar, no máximo, seis vezes por hora.

A Figura 4 apresenta um esquema da instalação de um sistema hidropneumático.

Figura 4 - Esquema da instalação de um sistema hidropneumático

A operação de um sistema hidropneumático depende da pressão no interior do tanque de pressão, conforme mostra a Figura 5. Nota-se uma variação da pressão de 280 para 140 kPa quando o volume de água é reduzido de 73,2 para 57,7% (15,5%). Assim que o volume de água diminui, o ar expande, ocupando o espaço adicional, caso a pressão de acionamento da bomba seja inferior a 140 kPa (1,4 atm).

(Parte 1 de 8)

Comentários