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Unidade 2

Instalações Prediais de Água Fria

As instalações prediais de água fria devem ser projetadas de modo que, durante a vida útil do edifício que as contém, atendam aos seguintes requisitos: a) Preservar a potabilidade da água. b) Garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade adequada e com pressões e

velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e demais componentes.

c) Promover economia de água e de energia. d) Possibilitar manutenção fácil e econômica. e) Evitar níveis de ruído inadequados à ocupação do ambiente. f) Proporcionar conforto aos usuários, prevendo peças de utilização adequadamente localizadas, de

fácil operação, com vazões satisfatórias e atendendo as demais exigências do usuário.

1.1 Terminologia (NBR 5626/1998) Alimentador predial: Tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico. Aparelho sanitário: Componente destinado ao uso da água ou ao recebimento de dejetos líquidos e sólidos (na maioria das vezes pertence à instalação predial de esgoto sanitário). Incluem-se nessa definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias e outros, e, também, lavadoras de roupa, lavadoras de prato, banheiras de hidromassagem, etc. Barrilete: Tubulação que se origina no reservatório e da qual derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento é indireto. No caso de tipo de abastecimento direto, pode ser considerado como a tubulação diretamente ligada ao ramal predial ou diretamente ligada à fonte de abastecimento particular. Coluna de distribuição: Tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais. Diâmetro nominal (DN): Número que serve para designar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aos diâmetros definidos nas normas específicas de cada produto. Dispositivo de prevenção ao refluxo: Componente, ou disposição construtiva, destinado a impedir o refluxo de água em uma instalação predial de água fria, ou desta para a fonte de abastecimento. Duto: Espaço fechado projetado para acomodar tubulações de água e componentes em geral, construídos de tal forma que o acesso ao seu interior possa ser tanto ao longo de seu comprimento como em pontos específicos, através da remoção de uma ou mais coberturas, sem ocasionar a destruição delas a não ser no caso de coberturas de baixo custo. Inclui também o shaft que usualmente é entendido como um duto vertical. Instalação elevatória: Sistema destinado a elevar a pressão da água em uma instalação predial de água fria, quando a pressão disponível na fonte de abastecimento for insuficiente, para abastecimento do tipo direto, ou para suprimento do reservatório elevado no caso de abastecimento do tipo indireto. Inclui também o caso onde um equipamento é usado para elevar a pressão em pontos de utilização localizados.

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Metal sanitário: Expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e outros ambientes do gênero, fabricados em liga de cobre. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, misturadores, válvulas de descarga, chuveiros e duchas, bicas de banheira. Nível de transbordamento: Nível do plano horizontal que passa pela borda do reservatório, aparelho sanitário ou outro componente. No caso de haver extravasor associado ao componente, o nível é aquele do plano horizontal que passa pelo nível inferior do extravasor. Peça de utilização: Componente na posição a jusante do sub-ramal que, através de sua operação (abrir e fechar), permite a utilização da água e, em certos casos, permite também o ajuste da sua vazão. Plástico sanitário: Expressão usualmente empregada para designar peças de utilização e outros componentes utilizados em banheiros, cozinhas, áreas de serviço e outros ambientes do gênero, fabricados em material plástico. Exemplos: torneiras, registros de pressão e gaveta, válvulas de descarga, chuveiros e duchas. Ponto de utilização (da água): Extremidade a jusante do sub-ramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida. Qualquer parte da instalação predial de água fria, a montante desta extremidade, deve preservar as características da água para o uso a que se destina. Ramal: Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais. Ramal predial: Tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento de água e a extremidade a montante do alimentador predial ou de rede predial de distribuição. O ponto onde termina o ramal predial deve ser definido pela concessionária. Rede predial de distribuição: Conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização. Refluxo de água: Escoamento de água ou outros líquidos e substâncias, proveniente de qualquer outra fonte, que não a fonte de abastecimento prevista, para o interior da tubulação destinada a conduzir água desta fonte. Incluem-se, neste caso, a retrossifonagem, bem como outros tipos de refluxo como, por exemplo, aquele que se estabelece através do mecanismo de vasos comunicantes. Registro de fechamento: Componente instalado na tubulação e destinado a interromper a passagem da água. Deve ser usado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente, empregam-se registros de gaveta ou registros de esfera. Em ambos os casos, o registro deve apresentar seção de passagem da água com área igual à da seção interna da tubulação onde está instalado. Registro de utilização: Componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais. Retrossifonagem: Refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou de qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, devido à sua pressão ser inferior à atmosférica.

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Separação atmosférica: Separação física (cujo meio é preenchido por ar) entre o ponto de utilização ou ponto de suprimento e o nível de transbordamento do reservatório, aparelho sanitário ou outro componente associado ao ponto de utilização. Sub-ramal: Tubulação que liga o ramal ao ponto de utilização. Tubulação de extravasão: Tubulação destinada a escoar o eventual excesso de água de reservatórios onde foi superado o nível de transbordamento. Tubulação de limpeza: Tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório, para permitir sua limpeza e manutenção.

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Figura 1.1 - Isométrico geral de um sistema elevatório de um edifício.

1.2 Sistemas de abastecimento

O abastecimento das instalações prediais de água fria deve ser proveniente da rede pública de água da concessionária.

Quando for prevista utilização de água proveniente de poços, o órgão público responsável pelo gerenciamento dos recursos hídricos deve ser consultado previamente (o referido órgão na maioria das vezes não é a concessionária).

Segundo o tipo de necessidade do uso doméstico da água e respeitados os requisitos relativos à segurança sanitária, o abastecimento pode ser feito com água potável ou não potável.

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A instalação predial de água fria abastecida com água não potável deve ser totalmente independente daquela destinada ao uso da água potável, ou seja, deve-se evitar a conexão cruzada. A água não potável pode ser utilizada para limpeza de bacias sanitárias e mictórios, para combate a incêndios e para outros usos onde o requisito de potabilidade não se faça necessário.

A água potável proveniente da rede pública ou outra fonte de abastecimento deve, no mínimo, atender ao padrão de potabilidade estabelecido na Portaria nº 518/2004 do Ministério da Saúde. Além de estabelecer características físicas, organolépticas, químicas, bacteriológicas e radiológicas, a Portaria define também os procedimentos e as freqüências para verificação das características.

1.3 Sistemas de distribuição 1.3.1 Direto

A água provém diretamente da fonte de abastecimento, como exemplificado na Figura 1.2. A distribuição direta normalmente garante água de melhor qualidade devido à taxa de cloro residual existente na água e devido à inexistência de reservatório no prédio. O principal inconveniente da distribuição direta no Brasil é a irregularidade no abastecimento público e a variação da pressão ao longo do dia provocando problemas no funcionamento de aparelhos como os chuveiros. O uso de válvulas de descarga não é compatível com este sistema de distribuição.

Figura 1.2 - Sistema de distribuição direta.

1.3.2 Indireto

A água provém de um ou mais reservatórios existentes no edifício. Este sistema pode ocorrer com ou sem bombeamento. Quando a pressão for suficiente, mas houver descontinuidade no abastecimento, há necessidade de se prever um reservatório superior e a alimentação do prédio será descendente (Figura 1.3). Quando a pressão for insuficiente para levar água ao reservatório superior, devem-se ter dois reservatórios: um inferior e outro superior. Do reservatório inferior a água é lançada ao superior através do uso de bombas de recalque (moto-bomba). O sistema de distribuição indireto com bombeamento é mais utilizado em grandes edifícios onde são necessários grandes reservatórios de acumulação. Esse sistema é mostrado na Figura 1.4.

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Figura 1.3 - Sistema de distribuição indireta sem bombeamento.

Figura 1.4 - Sistema de distribuição indireta com bombeamento.

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1.3.3 Misto O sistema de distribuição misto é aquele no qual existe distribuição direta e indireta ao

mesmo tempo, como se pode perceber na Figura 1.5.

Figura 1.5 - Sistema de distribuição misto.

1.3.4 Hidropneumático

O sistema hidropneumático utiliza um equipamento para pressurização da água a partir de um reservatório inferior, abastecido pela rede pública (Figura 1.6). Sua adoção é imperiosa somente quando há necessidade de pressão em determinado ponto da rede, que não pode ser obtida pelo sistema convencional (pressão por gravidade). É o caso de pontos no último pavimento, logo abaixo do reservatório, ou pressão específica para determinados equipamentos industriais, ou ainda, quando não convém (técnica e economicamente) construir um reservatório superior.

Esse sistema tem custo elevado, exige manutenção e deve ser evitado. Observe que sistema fica inoperante em caso de falta de energia elétrica, necessitando gerador alternativo, para não haver falta de água.

Para definição do sistema de distribuição a ser adotado, devem ser utilizadas as

informações preliminares conforme: a) Características do consumo predial (volumes, vazões máximas e médias, características da água,

etc.). b) Características da oferta de água (disponibilidade de vazão, faixa de variação das pressões,

constância do abastecimento, características da água, etc.). c) Necessidades de reservação, inclusive para combate a incêndio. d) No caso de captação local de água, as características da água, a posição do nível do lençol

subterrâneo e a previsão quanto ao risco de contaminação.

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Figura 1.6 - Sistema de distribuição hidropneumático.

1.4 Consumo de água nos prédios

O valor do consumo de água depende naturalmente da destinação ou finalidade do prédio cuja necessidade de abastecimento se está procurando determinar.

CPCD ⋅= Equação 1.1 onde: CD = consumo diário (L/dia); P = número de ocupantes, Tabela 1.1; C = consumo, Tabela 1.2.

Tabela 1.1 - Taxa de ocupação de acordo com a natureza do local. Natureza do local Taxa de ocupação

Prédio de apartamentos Duas pessoas por dormitório Prédio de escritórios de - Uma só entidade locadora Uma pessoa por 7 m² de área - Mais de uma entidade locadora Uma pessoa por 5 m² de área Restaurantes Uma pessoa por 1,5 m² de área Teatros e cinemas Uma cadeira para cada 0,70 m² de área Lojas (pavimento térreo) Uma pessoa por 2,5 m² de área Lojas (pavimentos superiores) Uma pessoa por 5 m² de área Supermercados Uma pessoa por 2,5 m² de área Shopping centers Uma pessoa por 5 m² de área Salões de hotéis Uma pessoa por 5,5 m² de área Museus Uma pessoa por 5,5 m² de área

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Tabela 1.2 - Estimativa de consumo diário de água. Tipo de prédio Unidade Consumo L/dia

1. Serviço doméstico Apartamentos Per capita 200

Por dormitório 300 a 400 Apartamentos de luxo Por quarto de empregada 200

Residência de luxo Per capita 300 a 400 Residência de médio valor Per capita 150 Residências populares Per capita 120 a 150 Apartamento de zelador 600 a 1000 2. Serviço público Edifícios de escritórios Por ocupante efetivo 50 a 80 Escolas, internatos Per capita 150 Escolas, externatos Por aluno 50 Escolas, semi-internato Por aluno 100 Hospitais e casas de saúde Por leito 250 Hotéis com cozinha e lavanderia Por hóspede 250 a 350 Hotéis sem cozinha e lavanderia Por hóspede 120 Lavanderias Por kg de roupa seca 30 Quartéis Por soldado 150 Cavalariças Por cavalo 100 Restaurantes Por refeição 25 Mercados Por m² de área 5

Por automóvel 100 Garagens e postos de serviços para automóveis Por caminhão 150 Rega de jardins Por m² de área 1,5 Cinemas, teatros Por lugar 2 Igrejas Por lugar 2 Ambulatórios Per capita 25 Creches Per capita 50 3. Serviço industrial Fábricas (uso pessoal) Por operário 70 a 80 Fábricas com restaurante Por operário 100 Usinas de leite Por litro de leite 5

Por animal abatido (de grande porte)

300 Matadouros

Por animal abatido (de pequeno porte)

150

1.5 Ramal de predial 1.5.1 Vazão

Têm-se duas hipóteses a considerar: a) Sistema de distribuição direto, pelo critério do consumo máximo provável, item 1.9.2.

PCQ Σ⋅= Equação 1.2 onde: Q = vazão (L/s); C = coeficiente de descarga; ΣP = soma dos pesos correspondentes a todas as peças de utilização (Tabela 1.3). b) Sistema de distribuição indireto, pelo consumo máximo diário.

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Admite-se para o cálculo que o abastecimento da rede seja contínuo e que a vazão que abastece o reservatório seja suficiente para atender ao consumo diário no período de 24 horas, embora, evidentemente, o consumo nos aparelhos varie bastante ao longo desse tempo. Chamando de CD o consumo diário, em litros por dia, a descarga mínima em litros por segundo QMÍN será:

86400D

MÍN

CQ = Equação 1.3

Em ambos os casos o serviço de águas deve ser consultado para a fixação do diâmetro do

ramal predial. Na prática, adota-se para o ramal predial, uma velocidade de 0,6 a 1,0 m/s, de modo a

resultar em um diâmetro que possa garantir o abastecimento do reservatório mesmo nas horas de maior consumo (Figura 1.22).

A Tabela 1.4 dá um indicativo do diâmetro do ramal predial em função do número de economias servidas pelo prédio.

Tabela 1.3 - Pesos relativos nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização.

Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão de projeto (L/s)

Peso relativo

Bacia sanitária Caixa de descarga Válvula de descarga

0,15 1,70

0,3 32

Banheira Misturador (água fria) 0,30 1,0 Bebedouro Registro de pressão 0,10 0,1 Bidê Misturador (água fria) 0,10 0,1 Chuveiro ou ducha Misturador (água fria) 0,20 0,4 Chuveiro elétrico Registro de pressão 0,10 0,1 Lavadora de pratos ou roupas Registro de pressão 0,30 1,0 Lavatório Torneira ou Misturador (água fria) 0,15 0,3 Mictório cerâmico Com sifão integrado

Válvula de descarga 0,50 2,8

Mictório cerâmico Sem sifão integrado

Caixa de descarga, registro de pressão ou válvula de descarga para mictório

0,15 0,3

Mictório tipo calha Caixa de descarga ou Registro de pressão

0,15 /m de calha

0,3

Pia Torneira ou Misturador (água fria) Torneira elétrica

0,25 0,10

0,7 0,1

Tanque Torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou Lavagem em geral

Torneira 0,20 0,4

Tabela 1.4 - Diâmetro do ramal predial em função do número de economias.

Diâmetro do ramal Número de economias Nominal (mm) Referência (polegadas)

1 a 5 20 ¾ 6 a 10 25 1 11 a 20 40 1 ½ 21 a 80 50 2 81 a 400 75 3 401 a 600 100 4

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1.5.2 Ligação do ramal predial (Figura 1.7)

Quando o assentamento do distribuidor público se fizer após a construção do prédio, isto é, trata-se de “rede nova”, a ligação pode ser feita com a colocação de um T na própria rede.

Se o distribuidor já estiver pronto quando o prédio for construído, haverá várias soluções para a inserção do ramal externo:

1ª) Fechar os registros do distribuidor, isolando assim o trecho onde será executado o ramal; fazer um furo no distribuidor, abrindo rosca em seguida. Atarraxar depois o chamado registro de derivação (Figura 1.8). Este, se fechando, possibilita a reabertura dos registros do distribuidor enquanto se completa a ligação do encanamento do ramal predial.

2ª) Com o encanamento distribuidor em carga, pode-se usar uma máquina (Figura 1.8), que fura, abre rosca e adapta o registro de derivação. É necessário que o encanamento distribuidor esteja em bom estado para possibilitar o rosqueamento.

3ª) Com o encanamento em carga, porém sem abrir rosca para inserir o registro de derivação. Utiliza-se, então, o colar de tomada (Figura 1.9).

Figura 1.7 - Ramal externo e ramal interno com seus componentes.

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Figura 0.8. Registro de derivação.

Figura 1.8 - Máquina para abrir e rosquear furo e colocar o registro.

Figura 1.9 - Ramal predial com colar de tomada de PVC.

O hidrômetro pode ser instalado em caixa própria no imóvel abastecido, em local de fácil

acesso. Em geral, é exigida uma certa disposição para os encanamentos, tendo em vista a instalação do hidrômetro em posição horizontal, acima da superfície do solo. Para essa instalação, denominada cavalete, executa-se um abrigo com determinadas dimensões (Tabela 1.5) a uma distância do alinhamento do imóvel que não ultrapasse 1,50 m.

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Tabela 1.5 - Ramais prediais e hidrômetros. Hidrômetro Ramal predial

Diâmetro (mm)

Consumo provável (m³/dia)

Vazão característica (m³/h)

Cavelete Diâmetro

(mm)

Abrigo Dimensões

(m) 25 5 3 25 0,85 x 0,65 x 0,30 25 8 5 25 0,85 x 0,65 x 0,30 25 16 10 32 0,85 x 0,65 x 0,30 25 30 20 40 0,85 x 0,65 x 0,30 32 50 30 40 2,00 x 0,90 x 0,40

1.6 Reservatórios 1.6.1 Preservação da potabilidade

Os reservatórios destinados a armazenar água potável devem preservar o padrão de potabilidade. Em especial não devem transmitir gosto, cor, odor ou toxicidade à água nem promover ou estimular o crescimento de microorganismos.

O reservatório deve ser um recipiente estanque que possua tampa ou porta de acesso opaca, firmemente presa na sua posição, com vedação que impeça a entrada de líquidos, poeiras, insetos e outros animais no seu interior.

Em princípio um reservatório para água potável não deve ser apoiado no solo, ou ser enterrado total ou parcialmente, tendo em vista o risco de contaminação proveniente do solo, face à permeabilidade das paredes do reservatório ou qualquer falha que implique a perda da estanqueidade. Nos casos em que tal exigência seja impossível de ser atendida, o reservatório deve ser executado dentro de compartimento próprio, que permita operações de inspeção e manutenção, devendo haver um afastamento, mínimo, de 60 cm entre as faces externas do reservatório (laterais, fundo e cobertura) e as faces internas do compartimento. O compartimento deve ser dotado de drenagem por gravidade, ou bombeamento, sendo que, neste caso, a bomba hidráulica deve ser instalada em poço adequado e dotada de sistema elétrico que adverte em casos de falha no funcionamento na bomba.

1.6.2 Definição de forma e dimensões

A capacidade dos reservatórios de uma instalação predial de água fria deve ser estabelecida levando-se em consideração o padrão de consumo de água no edifício e, onde for possível obter informações, a freqüência e duração de interrupções do abastecimento.

Algumas vezes, a interrupção do abastecimento é caracterizada pelo fato de a pressão na rede pública atingir valores muito baixos em determinados horários do dia, não garantindo o abastecimento dos reservatórios elevados ou dos pontos de utilização.

O volume de água reservado para uso doméstico deve ser, no mínimo, o necessário para 24 h de consumo normal no edifício, sem considerar o volume de água para combate a incêndio.

No caso de residência de pequeno porte, recomenda-se que a reserva mínima seja de 500 L. Para o volume máximo de reservação, recomenda-se que sejam atendidos dois critérios:

garantia de potabilidade da água nos reservatórios no período de detenção médio em utilização normal e, em segundo, atendimento à disposição legal ou regulamento que estabeleça volume máximo de reservação. Na prática recomenda-se que não ultrapasse a três vezes o consumo diário.

Nos casos em que houver reservatórios inferior e superior, a divisão da capacidade de reservação total deve ser feita de modo a atender às necessidades da instalação predial de água fria quando em uso normal, às situações eventuais onde ocorra interrupção do abastecimento de água da fonte de abastecimento e às situações normais de manutenção. O estabelecimento do critério de divisão deve ser feito em conjunto com a adoção de um sistema de recalque compatível e com a formulação de procedimentos de operação e de manutenção da instalação predial de água fria. Na

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prática recomenda-se a seguinte distribuição: 40% do total no reservatório superior e 60% do total no reservatório inferior.

Os reservatórios de maior capacidade (> 4000 L) devem ser divididos em dois ou mais compartimentos para permitir operações de manutenção sem que haja interrupção na distribuição de água. São excetuadas desta exigência as residências unifamiliares isoladas.

1.6.3 Aviso, extravasão e limpeza

Em todos os reservatórios devem ser instaladas tubulações que atendam às seguintes necessidades: a) Aviso aos usuários de que a torneira de bóia ou dispositivo de interrupção do abastecimento do

reservatório, apresenta falha, ocorrendo, como conseqüência, a elevação da superfície da água acima do nível máximo previsto.

b) Extravasão do volume de água em excesso do interior do reservatório, para impedir a ocorrência de transbordamento ou a inutilização do dispositivo de prevenção ao refluxo previsto, devido à falha na torneira de bóia ou no dispositivo de interrupção do abastecimento.

c) Limpeza do reservatório, para permitir o seu esvaziamento completo, sempre que necessário. A superfície do fundo do reservatório deve ter uma ligeira declividade no sentido da entrada

da tubulação de limpeza, de modo a facilitar o escoamento da água e a remoção de detritos remanescentes. Na tubulação de limpeza, em posição de fácil acesso e operação, deve haver um registro de fechamento. A descarga da água da tubulação de limpeza deve se dar em local que não provoque transtornos às atividades dos usuários.

Toda a tubulação de aviso deve descarregar imediatamente após a água alcançar o nível de extravasão no reservatório. A água deve ser descarregada em local facilmente observável. Em nenhum caso a tubulação de aviso pode ter diâmetro interno menor que 19 mm.

Quando uma tubulação de extravasão for usada no reservatório, seu diâmetro interno deve ser dimensionado de forma a escoar o volume de água em excesso. Em reservatório de pequena capacidade (por exemplo: para casas unifamiliares, pequenos edifícios comerciais, etc.), recomenda-se que o diâmetro da tubulação de extravasão seja maior que o da tubulação de alimentação.

1.6.4 Detalhes dos reservatórios (Figura 1.11 a 1.1 7)

Figura 1.10 - Corte de um reservatório superior.

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Figura 1.11 - Detalhes de um reservatório superior.

Figura 1.12 - Planta baixa do reservatório inferior.

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Figura 1.13 - Corte de um reservatório inferior.

Figura 1.14 - Esquema de ligação das bombas.

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Figura 1.14 - Detalhes de instalação das tubulações em caixas d’água pré-moldadas.

Figura 1.15 - Extravasor de um reservatório.

1.7 Dimensionamento da Instalação Elevatória

Uma instalação elevatória consiste no bombeamento de água de um reservatório inferior para um reservatório superior ou para um reservatório hidropneumático. A NBR 5626/1998 recomenda que, no caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 horas dependendo do tipo de edifício. As recomendações são de 4 horas de funcionamento para prédios de escritórios, 5 horas para prédios de apartamentos e 6 horas para hospitais e hotéis.

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As instalações elevatórias devem possuir no mínimo duas motos-bomba independentes para garantir o abastecimento de água no caso de falha de uma das unidades. a) Dimensionamento da tubulação de recalque

Para o dimensionamento da tubulação de recalque, recomenda-se o uso da fórmula de Forschheimmer, representada pela Equação 1.4.

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243,1

hQDR = Equação 1.4

onde: DR = diâmetro da tubulação de recalque (m); Q = vazão de recalque (m³/s); h = número de horas de funcionamento da moto-bomba (horas/dia). b) Tubulação de sucção

A tubulação de sucção não é dimensionada. Adota-se simplesmente o diâmetro comercialmente disponível, imediatamente superior ao diâmetro de recalque. c) Extravasores

Os extravasores, tanto do reservatório superior quanto do inferior, não precisam ser dimensionados. Deve-se adotar um diâmetro comercial imediatamente superior ao diâmetro da alimentação dos reservatórios. d) Potência da moto-bomba

A potência da moto-bomba é determinada através da Equação 1.5.

R

HQP MAN

⋅⋅

=75 Equação 1.5

onde: P = potência necessária para a moto-bomba (CV); Q = vazão de recalque (L/s); HMAN = altura manométrica dinâmica (m); R = rendimento da moto-bomba (adimensional).

O rendimento da moto-bomba é dado pela Equação 1.6.

M

A

P

PR =

Equação 1.6 onde: PA = potência aproveitável; PM = potência nominal.

As faixas de rendimento das motos-bomba são indicadas na Tabela 1.6.

Tabela 1.6 - Rendimento da moto-bomba em função da potência. Redimento (%) Potência (CV) 40 a 60 ≤ 2 70 a 75 2 < P ≤ 5 80 > 5

A altura manométrica é dada pela Equação 1.7.

MANSUCMANRECMAN HHH += Equação 0.7 onde: HMAN = altura manométrica (m); HMANREC = altura manométrica do recalque (m); HMANSUC = altura manométrica da sucção (m);

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As alturas manométricas de recalque e sucção são dadas, respectivamente, pelas Equações 1.8 e 1.9.

RECESTRECMANREC JHH += Equação 1.8 onde: HMANREC = altura manométrica do recalque (m); HESTREC = altura estática do recalque (m); JREC = perda de carga no recalque (m).

SUCESTSUCMANSUC JHH += Equação 1.9 onde: HMANSUC = altura manométrica da sucção (m); HESTSUC = altura estática da sucção (m); JSUC = perda de carga na sucção (m). 1.8 Barrilete ou colar de distribuição (Manifold)

A ligação da extremidade superior das colunas de distribuição, diretamente ao reservatório na cobertura, ofereceria sérios inconvenientes, pois haveria casos em que o reservatório teria dezenas dessas inserções, de estanqueidade problemática. O barrilete ou colar de distribuição é a solução que se adota para se limitarem as ligações ao reservatório.

1.8.1 Sistema unificado

Do barrilete ligando as duas seções do reservatório partem diretamente todas as ramificações, correspondendo cada qual a uma coluna de distribuição. Colocam-se dois registros que permitem isolar uma ou outra seção do reservatório. Cada ramificação para a coluna correspondente tem seu próprio registro. Desse modo, o controle e a manobra de abastecimento, bem como o isolamento das diversas colunas, são feitos num único local da cobertura (Figura 1.16).

Figura 1.16 - Barriletes unificados.

1.8.2 Sistema ramificado

Do barrilete, tal como foi visto acima, saem os ramais, os quais por sua vez dão origem a derivações secundárias para as colunas de distribuição. Ainda nesse caso, na parte superior da coluna, ou no ramal do barrilete próximo à descida da coluna, coloca-se um registro (Figura 1.17).

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Figura 1.17 - Barrilete unificado.

1.9 Dimensionamento da tubulação

Para se garantir a suficiência do abastecimento de água, deve-se determinar a vazão em cada trecho da tubulação corretamente. Isso pode ser feito através de dois critérios: o do consumo máximo possível e o do consumo máximo provável. 1.9.1 Critério do consumo máximo possível

Este critério se baseia na hipótese que os diversos aparelhos servidos pelo ramal sejam utilizados simultaneamente, de modo que a descarga total no início do ramal será a soma das descargas em cada um dos sub-ramais. O uso simultâneo ocorre em geral em instalações onde o regime de uso determina essa ocorrência, como por exemplo, em fábricas, escolas, quartéis, instalações esportivas etc. onde todas as peças podem estar em uso simultâneo em determinados horários. Aplica-se a uma casa em cuja cobertura ou forro exista apenas um ramal que desce alimentando as peças nos banheiros, cozinha e área de serviço. É possível que, no caso, funcionem ao mesmo tempo a descarga do vaso sanitário, a pia da cozinha e o tanque de lavar roupa, por exemplo.

O dimensionamento é feito através do Método das Seções Equivalentes, que consiste em expressar o diâmetro de cada trecho da tubulação em função da vazão equivalente obtida com diâmetros de 15 mm (1/2 polegada). A Tabela 1.7 apresenta os diâmetros nominais mínimos dos sub-ramais de alimentação para diferentes aparelhos sanitários e a Tabela 1.8 apresenta os diâmetros equivalentes para aplicação deste critério.

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Tabela 1.7 -Diâmetro mínimo dos sub-ramais de alimentação. Diâmetro Aparelho sanitário

Nominal (mm) Referência (polegadas) Aquecedor de baixa pressão 20 ¾ Aquecedor de alta pressão 15 ½ Vaso sanitário com caixa de descarga 15 ½ Vaso sanitário com válvula de descarga 50 2 Banheira 15 ½ Bebedouro 15 ½ Bidê 15 ½ Chuveiro 15 ½ Filtro de pressão 15 ½ Lavatório 15 ½ Máquina de lavar roupa 20 ¾ Máquina de lavar louça 20 ¾ Mictório auto-aspirante 25 1 Mictório de descarga descontínua 15 ½ Pia de despejo 20 ¾ Pia de cozinha 15 ½ Tanque de lavar roupa 20 ¾ Torneira de jardim 20 ¾

Tabela 1.8 - Correspondência de tubos com o equivalente de 15mm.

Diâmetro Nominal (mm) Referência (polegadas)

Número de diâmetros de 15 mm para a mesma vazão

15 ½ 1,0 20 3/4 2,9 25 1 6,2 32 1 ¼ 10,9 40 1 ½ 17,4 50 2 37,8 60 2 ½ 65,5 75 3 110,5 100 4 189,0 150 6 527,0 200 8 1200,0

1.9.2 Critério do consumo máximo provável

Este critério se baseia na hipótese de que o uso simultâneo dos aparelhos de um mesmo ramal é pouco provável e na probabilidade do uso simultâneo diminuir com o aumento do número de aparelhos. Este critério conduz a diâmetros menores do que pelo critério anterior.

Existem diferentes métodos que poderiam ser utilizados para a determinação dos diâmetros das tubulações através desse critério. O método recomendado pela NBR 5626/1998, e que atende ao critério do consumo máximo provável, é o Método da Soma dos Pesos. Este método, de fácil aplicação para o dimensionamento de ramais e colunas de distribuição, é baseado na probabilidade de uso simultâneo dos aparelhos e peças.

O método da soma dos pesos consiste nas seguintes etapas: 1. Verificar o peso relativo de cada aparelho sanitário conforme indicado na Tabela 1.3.

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2. Somar os pesos dos aparelhos alimentados em cada trecho de tubulação.

3. Calcular a vazão em cada trecho da tubulação através da Equação 1.2. A vazão também pode ser obtida do ábaco mostrado na Figura 1.18.

4. Determinar o diâmetro de cada trecho da tubulação através do ábaco da Figura 1.18

5. Verificar se a velocidade atende ao limite estabelecido por norma. As tubulações devem ser dimensionadas de modo que a velocidade da água, em qualquer trecho

de tubulação, não atinja valores superiores a 3 m/s; ou pela Equação 1.10.

Dv 14= Equação 1.10 onde: v = velocidade (m/s); D = diâmetro (m).

6. Verificar a perda de carga. A perda de carga deve ser verificada nos tubos e também nas conexões.

a) Nos tubos Para determinação da perda de carga em tubos, a NBR 5626/1998 estabelece que podem ser

utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao. Tubos de aço-carbono, galvanizado ou não, utiliza-se a Equação 1.11.

88,4

88,1

002021,0D

QJ = Equação 1.11

Tubos de plástico, cobre ou liga de cobre, utiliza-se a Equação 1.12.

75,4

75,1

00086,0D

QJ = Equação 1.12

onde: J = perda de carga unitária (mca/m); Q = vazão estimada na seção considerada (L/s); D = diâmetro interno do tubo (mm). Observação: Tanto a velocidade quanto a perda de carga podem ser determinadas através da utilização dos ábacos de Fair-Whipple-Hsiao, mostrados nas Figuras 1.18 e 1.19.

b) Nas conexões A perda de carga nas conexões que ligam os tubos, formando as tubulações, deve ser

expressa em termos de comprimento equivalente desses tubos. A Tabela 1.9 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos rugosos (tubos de aço-carbono, galvanizado ou não). A Tabela 1.10 apresenta esses comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal de tubos lisos (tubos de plástico, cobre ou liga de cobre).

A NBR 5626/1998 estabelece que quando for impraticável prever os tipos e números de conexões a serem utilizadas, um procedimento alternativo consiste em estimar uma porcentagem do comprimento real da tubulação como o comprimento equivalente necessário para cobrir as perdas de carga em todas as conexões. Essa porcentagem varia de 10% a 40% do comprimento real, dependendo da complexidade de desenho da tubulação, sendo que o valor utilizado depende da experiência do projetista.

As Tabelas 1.11 e 1.12 apresentam perdas de carga localizadas para conexões não apresentadas na NBR 5626/1998.

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Figura 1.18 - Diâmetros e vazões em função dos pesos.

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Figura 1.19 - Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de aço galvanizado e ferro fundido.

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Figura 1.20 - Ábaco de Fair-Whipple-Hsiao para tubulações de cobre e plástico.

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Tabela 1.9 - Comprimento equivalente para tubo tubo de aço-carbono, galvanizado ou não.

Tipo de conexão Diâmetro Nominal

(mm) Cotovelo

90º Cotovelo

45º Curva

90º Curva

45º

Tê Passagem

Direta

Tê Passagem Lateral

15 0,5 0,2 0,3 0,2 0,1 0,7 20 0,7 0,3 0,5 0,3 0,1 1,0 25 0,9 0,4 0,7 0,4 0,2 1,4 32 1,2 0,5 0,8 0,5 0,2 1,7 40 1,4 0,6 1,0 0,6 0,2 2,1 50 1,9 0,9 1,4 0,8 0,3 2,7 65 2,4 1,1 1,7 1,0 0,4 3,4 80 2,8 1,3 2,7 1,2 0,5 4,1 100 3,8 1,7 2,7 ... 0,7 5,5 125 4,7 2,2 ... ... 0,8 6,9 150 5,6 2,6 4,0 ... 1,0 8,2

Tabela 1.10 - Comprimento equivalente para tubo de PVC, cobre ou liga de cobre. Tipo de conexão Diâmetro

Nominal (mm)

Cotovelo 90º

Cotovelo 45º

Curva 90º

Curva 45º

Tê Passagem

Direta

Tê Passagem Lateral

15 1,1 0,4 0,4 0,2 0,7 2,3 20 1,2 0,5 0,5 0,3 0,8 2,4 25 1,5 0,7 0,6 0,4 0,9 3,1 32 2,0 1,0 0,7 0,5 1,5 4,6 40 3,2 1,0 1,2 0,6 2,2 7,3 50 3,4 1,3 1,3 0,7 2,3 7,6 65 3,7 1,7 1,4 0,8 2,4 7,8 80 3,9 1,8 1,5 0,9 2,5 8,0 100 4,3 1,9 1,6 1,0 2,6 8,3 125 4,9 2,4 1,9 1,1 3,3 10,0 150 5,4 2,6 2,1 1,2 3,8 11,1

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Tabela 1.11 - Comprimento equivalente para tubos de aço galvanizado ou ferro fundido.

Tipo de Conexão

D (mm) Entrada

Normal

Entrada de

Borda

Saída de Canalização

Válvula de Pé e Crivo

Válvula de

Retenção Tipo Leve

Válvula de

Retenção Tipo

Pesado

Registro de

Gaveta Aberto

Registro de

Globo Aberto

Registro de

Ângulo Aberto

20 0,2 0,2 0,5 5,6 1,6 2,4 0,1 6,7 3,6 25 0,2 0,3 0,7 7,3 2,1 3,2 0,2 8,2 4,6 32 0,3 0,4 0,9 10,0 2,7 4,0 0,2 11,3 5,6 40 0,3 0,5 1,0 11,6 3,2 4,8 0,3 13,4 6,7 50 0,4 0,7 1,5 14,0 4,2 6,4 0,4 17,4 8,5 65 0,5 0,9 1,9 17,0 5,2 8,1 0,4 21,0 10,0 80 0,6 1,1 2,2 20,0 6,3 9,7 0,5 26,0 13,0 100 0,7 1,6 3,2 23,0 8,4 12,9 0,7 34,0 17,0 125 0,9 2,0 4,0 30,0 10,4 16,1 0,9 43,0 21,0 150 1,1 2,5 5,0 39,0 12,5 19,3 1,1 51,0 26,0

Tabela 1.12 - Comprimento equivalente para tubos de PVC rígido ou cobre. Tipo de Conexão

D (mm) Entrada

Normal

Entrada de

Borda

Saída de Canalização

Válvula de Pé e Crivo

Válvula de

Retenção Tipo Leve

Válvula de

Retenção Tipo

Pesado

Registro de

Globo Aberto

Registro de

Gaveta Aberto

Registro de

Ângulo Aberto

20 0,4 1,0 0,9 9,5 2,7 4,1 11,4 0,2 6,1 25 0,5 1,2 1,3 13,3 3,8 5,8 15,0 0,3 8,4 32 0,6 1,8 1,4 15,5 4,9 7,4 22,0 0,4 10,5 40 1,0 2,3 3,2 18,3 6,8 9,1 35,8 0,7 17,0 50 1,5 2,8 3,2 23,7 7,1 10,8 37,9 0,8 18,5 65 1,6 3,3 3,5 25,0 8,2 12,5 38,0 0,9 19,0 80 2,0 3,7 3,7 26,8 9,3 14,2 40,0 0,9 20,0 100 2,2 4,0 3,9 28,6 10,4 16,0 42,3 1,0 22,1 125 2,5 5,0 4,9 37,4 12,5 19,2 50,9 1,1 26,2 150 2,8 5,6 5,5 43,4 13,9 21,4 56,7 1,2 28,9

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7. Verificar se a pressão se situa dentro dos limites estabelecidos por norma.

Em condições dinâmicas (com escoamento), a pressão da água nos pontos de utilização deve

ser estabelecida de modo a garantir a vazão de projeto indicada na Tabela 1.3 e o bom funcionamento da peça de utilização e de aparelho sanitário. Em qualquer caso, a pressão não deve ser inferior a 10 kPa (1,0 mca), com exceção do ponto da caixa de descarga onde a pressão pode ser menor do que este valor, até um mínimo de 5 kPa (0,5 mca), e do ponto da válvula de descarga para bacia sanitária onde a pressão não deve ser inferior a 15 kPa (1,5 mca).

Em qualquer ponto da rede predial de distribuição, a pressão da água em condições dinâmicas (com escoamento) não deve ser inferior a 5 kPa (0,5 mca).

Em condições estáticas (sem escoamento), a pressão da água em qualquer ponto de utilização da rede predial de distribuição não deve ser superior a 400 kPa (40 mca).

A ocorrência de sobrepressões devidas a transientes hidráulicos deve ser considerada no dimensionamento das tubulações. Tais sobrepressões são admitidas, desde que não superem o valor de 200 kPa (20,0 mca).

A Tabela 1.13 apresenta as alturas recomendadas para as saídas dos pontos de água para os aparelhos comumente utilizados.

Tabela 1.12 -Altura recomendada para os pontos de utilização.

Aparelho sanitário Altura do ponto (cm) Válvula de descarga de botão 90 a 110 Válvula de descarga de alavanca 57 a 60 Caixa de descarga 220 Caixa de descarga embutida 130 a 140 Banheira 35 a 65 Bidê 15 a 20 Chuveiro 200 a 220 Lavadora de pratos ou de roupas 75 Lavatório 60 a 65 Pia de cozinha 110 a 120 Tanque de lavar roupa 115 a 120

1.10 Proteção contra refluxo de água

Para preservar a potabilidade da água, devem ser tomadas medidas de proteção contra o refluxo de água servida.

Adicionalmente, medidas de proteção complementares devem ser tomadas quando a instalação predial de água fria se destina a abastecer um conjunto de sub-instalações que se repetem na direção vertical, como no caso de prédios de muitos pavimentos, ou na direção horizontal, como no caso do conjunto de casas de um condomínio.

Essa proteção complementar se destina a prevenir o refluxo das sub-instalações para a tubulação que as interliga, tanto no caso de tipo de abastecimento direto como no caso de tipo de abastecimento indireto.

Um dispositivo de prevenção ao refluxo deve ser previsto em cada ponto de utilização ou de suprimento de água, instalado no próprio ponto de utilização ou suprimento, ou em local o mais próximo possível.

Para proteção da fonte de abastecimento, um dispositivo de prevenção ao refluxo, do tipo conjunto combinado de válvula de retenção e quebrador de vácuo, ou outro similar, deve ser instalado junto a ela no caso de tipo de abastecimento direto. Se o abastecimento for feito a partir de

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rede pública, a aceitação desta exigência, bem como o local de instalação, ficam a critério da concessionária. Se houver reservatório na instalação predial de água fria e o alimentador predial não alimentar nenhum ponto de utilização intermediário entre a fonte de abastecimento e o ponto de suprimento, então, a separação atmosférica no reservatório, conforme a Figura 1.23, pode ser considerada como proteção da fonte de abastecimento.

No caso de tipo de abastecimento indireto, em edifícios de diversos pavimentos alimentados através de colunas de distribuição, que alimentam aparelhos desprovidos de separação atmosférica, deve ser prevista uma proteção contra refluxo de água de um ramal para as referidas colunas. Recomenda-se a ventilação de coluna de distribuição conforme a Figura 1.24. O diâmetro da tubulação de ventilação deve ser definido pelo projetista, sendo recomendável a adoção de diâmetro igual ao da coluna de distribuição. O ponto de junção da tubulação de ventilação com a coluna de distribuição deve estar localizado a jusante do registro de fechamento existente na própria coluna.

No caso de tipo de abastecimento direto para um conjunto de edifícios separados e abastecidos individualmente, a partir de tubulação que desempenhe função similar à de uma coluna de distribuição, deve ser prevista uma proteção contra refluxo de água da instalação predial de água fria de cada edifício para a referida tubulação. Recomenda-se que um dispositivo de prevenção ao refluxo do tipo conjunto combinado de válvula de retenção e quebrador de vácuo, ou outro similar, seja instalado conforme a Figura 1.21.

Figura 1.21 - Esquema de separação atmosférica padronizada.

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Figura 1.22 - Esquema da ventilação na coluna.

Figura 1.23 - Esquema da localização do dispositivo de proteção

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1.11 Materiais e recomendações gerais As exigências e recomendações sobre os materiais e componentes empregados nas

instalações prediais de água fria, baseiam-se em três premissas principais: 1ª) A potabilidade da água não pode ser colocada em risco pelos materiais com os quais estará em contato permanente. 2ª) O desempenho dos componentes não deve ser afetado pelas conseqüências que as características particulares da água imponham a eles, bem como pela ação do ambiente onde acham-se inseridos. 3ª) Os componentes devem ter desempenho adequado face às solicitações a que são submetidos quando em uso.

A corrosão, envelhecimento e degradação são fenômenos que merecem particular atenção, tendo em vista as conseqüências que acarretam nas instalações prediais de água fria. Esses fenômenos são extremamente complexos, devido à quantidade de fatores que influenciam para que eles ocorram. A durabilidade dos materiais depende, fundamentalmente, da natureza do meio e das condições a que ficam expostas as instalações, sendo, portanto, de difícil previsão.

As formas mais comuns de proteger os metais contra a corrosão são: a) Modificar o meio (água) através da correção do pH com produtos específicos. Neste caso, deve-

se atentar para a preservação da potabilidade da água em instalações prediais de água potável. b) Utilizar catalisadores que modificam as características da água, tornando-a estável. c) Aplicar revestimentos protetores.

Para garantir o bom desempenho das tubulações plásticas ao longo de toda a sua vida útil, deve-se estar atento para: - A radiação ultravioleta e o calor podem degradar algumas resinas plásticas. É importante

salientar que, para a fabricação dos tubos e conexões, estas resinas plásticas são aditivadas com produtos que as protegem dessas degradações. Recomenda-se, no entanto, que sejam protegidos da radiação ultravioleta durante a estocagem;

- A degradação que alguns plásticos podem sofrer quando em contato com produtos que contenham solventes orgânicos (por exemplo, a gasolina). Destaca-se, no entanto, que há plásticos indicados para a condução destes produtos, podendo-se citar, como exemplo, o polietileno, cada vez mais utilizado para o transporte de combustíveis no interior de postos de serviços;

- O efeito da fadiga que alguns plásticos podem sofrer devido a sobrepressões que possam ocorrer, como, por exemplo, em instalações de recalque;

- O efeito do impacto ou outras solicitações mecânicas não previstas no uso normal do produto.