Prévia do material em texto
Instalações e Equipamentos Hidráulicos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profª. Dra. Fabiana Maria Salvador Navarro Revisão Técnica: Prof.ª Dr.ª Marjolly Priscilla Bais Shinzato Prof. Dr. Leandro Guimarães Bais Martins Revisão Textual: Profª. Esp. Márcia Ota Instalações prediais de água fria e água quente 5 • Instalações Prediais de Água Fria (NBR-5626/1998) • Instalações de Água Quente (NBR-7198/1993) O principal objetivo desta Unidade é compreender os critérios necessários para o dimensionamento das instalações hidráulicas prediais de água fria e quente, visando atender às necessidades mínimas de higiene, segurança, conforto e economia dos usuários, além de garantir o cumprimento das Normas vigentes estabelecidas. Para um bom aproveitamento do curso, leia o material teórico atentamente antes de realizar as atividades. É importante também respeitar os prazos estabelecidos no cronograma. Instalações prediais de água fria e água quente 6 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Contextualização Para iniciar esta Unidade, reflita sobre a questão de um projeto de instalação predial. Oriente sua reflexão por meio dos seguintes questionamentos: • O que ocorre quando um projeto de instalação hidráulica predial não for executado corretamente? • Nos dias de hoje, fala-se muito em minimizar, ao máximo, os materiais utilizados na construção civil, mas quando isso foge às normas já preestabelecidas, quais são as reais consequências disso? 7 Instalações Prediais de Água Fria (NBR-5626/1998) Tendo em vista a escassez de água que vivenciamos atualmente, torna-se fundamental estudarmos o abastecimento de água para o consumo humano, haja vista que o uso da água fria potável nos prédios é indispensável no que concerne a condições básicas de higiene, conforto e habitabilidade. Veja a charge no link abaixo: Explore: http://www.quadrinhosacidos.com.br/2014/10/67-falta-dagua.html Então, que tal conhecermos um pouco sobre a água potável? Não é novidade que a potável é a água que podemos consumir. Agora, vamos conhecer o que CREDER( 2012) nos diz sobre a água potável: Para esse autor, para ser considerada potável, a água deve apresentar, em geral, as seguintes características: » Incolor, inodora e insípida; » Dureza total: 200 mg/l de CaCO3; » pH = 6; » Inexistência de alcalinidade: » Turbidez máxima de 5 mg/l de SiO2; e » Sólidos totais: máximo de 1000 mg/l Desse modo, na elaboração de um projeto, deve-se visar à interdependência das diversas partes do conjunto de instalações hidráulicas prediais, objetivando ao abastecimento nos pontos de consumo dentro da melhor técnica e economia. De maneira geral, um projeto completo de instalações hidráulicas de águas frias deve ser projetado e construído de acordo com a Norma visando: a- “garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade sufi ciente, com pressões e velocidades adequadas ao perfeito funcionamento das peças de utilização dos sistemas de tubulações”; b- “preservar rigorosamente a quantidade de água do sistema de abastecimento”; c- “preservar o máximo de conforto dos usuários, incluindo-se a redução dos níveis de ruídos”; d- “preservar a potabilidade da água (item mais importante de todos)”; e- “permitir manutenção fácil e econômica”; f- “promover a economia de água e energia”. Além de respeitar algumas etapas de projeto, que podem ser exemplificadas a seguir: 8 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente » Plantas, cortes, detalhes e vistas isométricas (perspectiva e cavaleira), com dimensionamento e traçado dos condutores. » Memórias descritivas, justificativas e de cálculo. » Especificações do material e normas para a sua aplicação. » Orçamento, compreendendo o levantamento das quantidades e dos preços unitários e global da obra. » Deve ficar clara a localização das caixas d’água, da rede de abastecimento do prédio e dos diversos pontos de consumo NBR 5626:1996 – NORMAS Você sabia que a NBR 5626/1998 dispõe sobre as exigências e recomendações relacionadas ao projeto, execução e manutenção de instalação predial de água fria? Nessas normas, é possível encontrar terminologias fundamentais para nossos estudos. Vamos conhecê-las? Alimentador predial: tubulação compreendida entre o ramal predial e a primeira derivação ou válvula ou flutuador de reservatório. Aparelho sanitário: serve para a utilização de água com finalidades higiênicas ou para receber dejetos e/ou águas servidas. Controle automático de boia ou Chave automática de boia: esse dispositivo fica instalado dentro de um reservatório a fim de garantir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais extremos. Barrilete: conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual derivam as colunas de distribuição. Caixa de descarga: dispositivo colocado acima, acoplado ou integrado às bacias sanitárias ou mictórios, destinados à reserva de água para sua limpeza. Caixa de quebra pressão: essa caixa serve para reduzir a pressão nas colunas de distribuição. Coluna de distribuição: tubulação que vem do barrilete e serve para alimentar ramais. Conjunto elevatório: sistema destinado à elevação de água. Consumo diário: valor médio de consumo de água num período de 24 horas, com base nos usos do edifício no período. Dispositivo antivibratório: esse dispositivo é instalado em conjuntos elevatórios, objetivando diminuir vibrações e ruídos, bem como evitar sua transmissão. Extravasador: tubulação que serve para escoar eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga. Inspeção: é qualquer forma de acesso aos reservatórios, equipamentos e tubulações. 9 Instalação elevatória: conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos que se destinam a elevar a água para o reservatório de distribuição. Instalação hidropneumática: conjunto de dispositivos, reservatórios hidropneumáticos, equipamentos, tubulações e instalações elevatórias que são utilizados para manter sob pressão a rede de distribuição predial. Instalação predial de água fria: o conjunto de equipamentos, tubulações, dispositivos e reservatórios, existentes a partir do ramal predial, que serve para o abastecimento dos pontos de utilização de água do prédio, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento. Interconexão: é a ligação, eventual ou permanente, a qual torna possível a comunicação entre dois sistemas de abastecimento. Ligação de aparelho sanitário: tubulação localizada entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada de água no aparelho sanitário. Limitador de vazão: esse dispositivo é usado para limitar a vazão de uma peça de utilização. Nível de transbordamento: é o nível atingido pela água ao verter pela borda do aparelho sanitário ou extravasor (no caso de caixa de descarga e reservatório). Nível operacional: é o nível atingido pela água no interior de caixa de descarga, quando o dispositivo de torneira de boia se encontra na posição fechada e em repouso. Quebrador de vácuo: dispositivo utilizado a fim de evitar refluxo por sucção da água nas tubulações. Peça de utilização: dispositivo ligado a um sub-ramal, objetivando permitir a utilização de água. Ponto de utilização: extremidade de jusante do sub-ramal. Pressão total de fechamento: valor máximo de pressão atingido pela água na seção logo à montante de uma peça de utilização em seguida a seu fechamento, equivalendo à soma da sobrepressão de fechamento com a pressão estática na seção considerada. Ramal: tubulação que vem da coluna de distribuição e serve para alimentar os sub-ramais. Ramal predial: tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento e a instalação predial. Salienta-se que o limite entre o ramal predial deve ser definido pelo regulamento da companhia concessionária de água local. Rede predial de distribuição: conjunto de tubulações constituído de barrilete,colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de algum desses elementos. Refluxo: retorno eventual e não previsto de fluidos, misturas ou substâncias para o sistema de distribuição predial de água. Registro de fecho: registro instalado em uma tubulação a fim de permitir a interrupção da passagem de água. Registro de utilização: registro instalado no sub-ramal ou no ponto de utilização e serve para o fechamento ou a regulagem da vazão da água a ser usada. 10 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Regulador de vazão: aparelho intercalado numa tubulação com vistas a manter constante sua vazão, qualquer que seja a pressão a montante. Reservatório hidropneumático: reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial. Reservatório inferior: reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinado a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória. Reservatório superior: reservatório ligado ao alimentador predial ou à tubulação de recalque, destinada a alimentar a rede predial de distribuição. Retrossifonagem: refluxo de águas servidas, poluídas ou contaminadas, para o sistema de consumo, em decorrência de pressões negativas. Separação atmosférica: é a distância vertical, sem obstáculos e através da atmosfera, entre a saída da água da peça de utilização e o nível de transbordamento do aparelho sanitário, caixas de descarga e reservatórios. Subpressão de abertura: é o maior decréscimo de pressão que se verifica na pressão estática logo após abertura de uma peça de utilização. Sistema de abastecimento: compreende a rede pública ou qualquer sistema particular de água que abasteça a instalação predial. Sobrepressão de fechamento: é o maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática durante e logo após o fechamento de uma peça de utilização. Sub-ramal: é a tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário. Torneira de boia: é a válvula com boia que serve para interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descarga quando se atinge o nível operacional máximo previsto. Trecho: é o comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição. Tubo de descarga: é o tubo que liga a válvula ou caixa de descarga à bacia sanitária ou mictório. Tubo de ventilador: é a tubulação destinada à entrada de ar em tubulações a fim de evitar subpressões nesses condutos. Tubulação de limpeza: é a tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir a sua manutenção de limpeza. Tubulação de recalque: é a tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição. Tubulação de sucção: é a tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e orifício de entrada da bomba. Válvula de descarga: é a válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub- ramal de alimentação de bacias sanitárias ou mictórios, que serve para permitir a utilização da água para sua limpeza. 11 Válvula de escoamento unidirecional: é a válvula que permite o escoamento em uma única direção. Válvula redutora de pressão: é a válvula que mantém a jusante uma pressão estabelecida, qualquer que seja a pressão dinâmica a montante. Vazão de regime: é a vazão obtida em uma peça de utilização quando instalada e regulada para as condições normais de operação. Volume de descarga: é o volume que uma válvula ou caixa de descarga precisa fornecer a fim de promover a perfeita limpeza de uma bacia sanitária ou mictório. Após, conhecer algumas definições fundamentais ao nosso estudo, vamos estudar acerca de Sistemas de Abastecimento! Sistemas de Abastecimento De acordo com MACINTYRE (1996), as redes de abastecimento de água potável das cidades compreendem as adutoras, as linhas alimentadoras e as linhas distribuidoras. Às primeiras, é reservado o papel de aduzir a água dos mananciais às estações de tratamento e dessas aos reservatórios principais, estabelecendo a intercomunicação entre eles. As linhas alimentadoras servem para o abastecimento de reservatórios secundários e das linhas distribuidoras. Unicamente a essas últimas cabe o encargo de fornecer água às derivações para o abastecimento de cada prédio. É mais usual ser a rede de distribuição predial alimentada por distribuidor público e tem início no aparelho que mede o consumo de água, denominado hidrômetro, num trecho chamado alimentador predial. Além disso, CREDER (2012) afirma que o sistema de alimentação da rede de distribuição predial depende das condições de vazão e pressão do sistema de abastecimento de água da localidade, podendo ser: Fonte: Adaptado de CARVALHO, 2013 Sistema direto de distribuição: quando a pressão da rede pública é suficiente, utiliza-se o sistema direto de distribuição (ascendente), sem necessidade de reservatório, desde que haja continuidade do abastecimento. 12 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Fonte: Adaptado de CARVALHO, 2013 Sistema indireto de distribuição sem bom- beamento, quando a pressão é suficiente, mas sem continuidade, há necessidade de prever- mos um reservatório superior e a alimentação do prédio será descendente é o mais comum na área interna de construções. Fonte: Adaptado de CARVALHO, 2013 Sistema indireto de distribuição com bom- beamento, quando, além da pressão do abas- tecimento público ser insuficiente, há descon- tinuidade; portanto, a necessidade de se ter dois reservatórios, um inferior e outro supe- rior, além da utilização de bombeamento para interligar os dois reservatórios. A distribuição será descendente. Fonte: Adaptado de CARVALHO, 2013 Sistema hidropneumático de distribuição de abastecimento, que dispensa o reservatório superior, mas sua instalação é cara. Critérios de Abastecimento É preciso se estabelecer critérios de dimensionamento para cada trecho da rede, uma vez que os critérios variam ao longo da instalação em função da posição da tubulação em relação ao reservatório e da possibilidade de uso. Para cada trecho devem ficar definidos os parâmetros hidráulicos do escoamento: vazão, velocidade, perda de carga e pressão. 13 Consumo Predial Quando se tem por finalidade o cálculo de consumo residencial diário, estima-se que cada quarto social seja ocupado por duas pessoas e cada quarto de serviço, por uma pessoa. Para edifícios não residenciais, o consumo diário é estimado baseada na sua taxa de ocupação, que muda dependendo da finalidade e natureza do local da instalação. Local Taxa de Ocupação Bancos Uma pessoa por 5 m2 de área Escritórios Uma pessoa por 6 m2 de área Pavimentos térreos Uma pessoa por 2,5 m2 de área Lojas pavimentos-superiores Uma pessoa por 5 m2 de área Museus e bibliotecas Uma pessoa por 5,50 m2 de área Salas de hotéis Uma pessoa por 5,50 m2 de área Restaurantes Uma pessoa por 1,40 m2 de área Salas de operação (hospital) Oito pessoas Teatros, cinemas e auditórios Uma pessoa por 0,70 m2 de área Tabela 1.1 – Estimativa da Taxa de Ocupação de Edificações (CREDER, 2012) Conhecida a população do prédio, podemos calcular o consumo, utilizando a seguinte tabela: TIPO DE PRÉDIO UNIDADE CONSUMO l/DIA Serviço Doméstico Apartamentos Per capita 200 Apartamentos de luxo Por dormitório 300 a 400 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 Alojamentos provisórios de obra Per capita 80 Apartamento de zelador Per capita 600 a 1000 Serviço Público Edifícios de escritórios Por ocupante efetivo 50 a 80 Escolas, internatos Per capita 150 Escolas, externatos Por aluno 50 Escolas, semi-internatos 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 QuartéisPor soldado 150 14 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Cavalariças Por cavalo 100 Restaurantes Por refeição 25 Mercados Por m2 de área 5 Garagens e postos de serviço para automóveis Por automóvel 100 Por caminhão 150 Rega de jardins Por m2 de área 1,5 Cinema, teatros Por lugar 2 Igrejas Por lugar 2 Ambulatórios Per capita 25 Creches Per capita 50 Serviço Industrial Fábricas (uso pessoal) Por operário 70 a 80 Fábrica com restaurante Por operário 100 Usinas de leite Por litro de leite 5 Matadouros De grande porte – por animal abatido 300 Idem de pequeno porte 150 Tabela 1.2 – Estimativa de consumo diário de água (CREDER, 2012) Capacidade dos Reservatórios A norma NBR 5626 determina que o volume mínimo de reservação seja o necessário a 24h de consumo normal do edifício, sem considerar o volume reservado ao combate a incêndios. Porém, é mais usual prevermos reservatórios com capacidade suficiente para dois dias de consumo. O reservatório inferior deve armazenar 3/5 do volume total de armazenamento e o superior deve armazenar 2/5 do total. Por fim, deve-se prever a reserva de incêndio, estimada em 15 a 20% do consumo diário, e que deve ser armazenada preferencialmente no reservatório superior. Exemplo, segundo Creder (2012): Um edifício de apartamentos de 10 pavimentos, com quatro apartamentos por pavimento, tendo em cada apartamento três quartos sociais e um de empregada, mais o apartamento do zelador. Qual a capacidade dos reservatórios superior e inferior? Resolução: Cada apartamento - 7 pessoas Cada pavimento - 28 pessoas Zelador - 4 pessoas População do prédio - 284 pessoas De acordo com a tabela 1.1, devemos somar 200 litros por pessoa: - consumo diário: 200 x 284 = 56.800 litros - consumo de incêndio: 20% = 11.360 litros Total 68.160 litros Se quisermos armazenar o consumo de dois dias, pelo menos, O reservatório inferior deverá ter capacidade aproximada de 85.000 litros e o reservatório superior terá a capacidade de aproximadamente 50.000 litros. 15 Vazão das Peças de Utilização (Ramais e Sub-Ramais) A NBR 5626/1998 recomenda as vazões mínimas apresentadas na tabela 1.3 para atender às necessidades dos diversos pontos de utilização das instalações hidráulicas prediais e, portanto, dos sub-ramais e ramais: APARELHO / PEÇAS VAZÃO DE PROJETO (l/s) PESOS (P) Bacia sanitária com caixa de descarga 0,15 0,30 Bacia sanitária com válvula de descarga 1,70 40,0 Banheira (misturador água fria) 0,30 1,0 Bebedouro com registro de pressão 0,10 0,1 Bidê (misturador água fria) 0,10 0,1 Chuveiro (misturador água fria) 0,20 0,5 Lavatório (torneira ou misturador) 0,15 0,5 Chuveiro elétrico 0,10 0,1 Máquina de lavar roupas ou pratos 0,30 1,0 Mictório cerâmico com válvula de descarga 0,50 2,8 Mictório de descarga descontínua tipo calha 0,15 0,3 Pia / torneira ou misturador (água fria) 0,25 0,7 Pia / torneira elétrica 0,10 0,1 Tanque de lavar – torneira 0,25 0,7 Torneira de jardim ou lavagem em geral 0,20 0,4 Tabela 1.3 – Vazões e pesos relativos dos pontos de utilização. (BAPTISTA e LARA, 2012) Consumo Máximo Provável (Vazões das Colunas e Barriletes) As vazões de dimensionamento das colunas e barriletes devem levar em conta a possibilidade de uso dos pontos de utilização. Quando o uso for simultâneo, como em internatos ou quartéis, por exemplo, a vazão do trecho é a soma das vazões dos pontos que estão sendo utilizados, cujo valor é apresentado no Quadro 1. Entretanto, quando a probabilidade de uso simultâneo das peças é inferior a 100 %, que é a situação mais frequente, a estimativa da vazão na tubulação é dada pela expressão: = åQ C P Q = vazão em l/s C= coeficiente de descarga = 0,30 litros/s ∑P = soma dos pesos de todas as peças de utilização alimentada através do trecho considerado. 16 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente De posse desses dados, podemos organizar um ábaco que forneça as vazões em função dos pesos. Conhecidas as vazões, pode-se até fazer um predimensionamento dos encanamentos pela capacidade de descarga dos mesmos. No ábaco abaixo, há o eixo central, dividido em 3 partes, na qual os valores aumentam de baixo para cima e da esquerda para a direita. Para se utilizar o ábaco, localiza-se na graduação ao lado direito e rente ao eixo o valor da somatória dos pesos. Assim, pode-se determinar nas demais graduações os valores de vazão (graduação ao lado esquerdo, rente ao eixo, em litros por segundo) e diâmetro nominal recomendado (graduação à esquerda, afastada do eixo, em milímetros). Exemplo, Segundo Creder (2012): Queremos dimensionar um encanamento (ramal que alimenta um banheiro, com as seguintes peças: vaso sanitário, um lavatório, um bidê, uma banheira e um chuveiro). Resolução: Os pesos correspondentes às peças são: » Vaso sanitário (com válvula) 40,0 » Lavatório 0,5 » Bidê 0,1 » Banheira 1,0 » Chuveiro 0,5 Soma 42,1 Entrando com esses dados no ábaco, obtemos: Q = 1,95 l/s, o que corresponde a uma tubulação de 1 ¼” (32mm) 17 Velocidade Máxima A velocidade máxima da água nas tubulações não deve exceder a 3m/s. (BAPTISTA e LARA, 2012) PRESSÃO a- Na tubulação: » Pressão estática máxima de 400 kPa (40,8 mca); » Pressão dinâmica mínima de 5 kPa (0,5 mca). b- Nos pontos de abastecimento: » A pressão nos pontos de abastecimento não deve ser inferior a 10 kPa (1,0mca), com exceção do ponto ligado a válvula de descarga da bacia sanitária, em que a pressão não pode ser inferior a 15 kPa, e o ponto ligado à caixa de descarga, em que a pressão mínima pode ser de 5kPa (0,5mca). Perda de Carga A Norma NBR 5626/1998 recomenda a utilização do método dos comprimetos equivalentes para o cálculo da perda de carga localizada. Para a perda de carga contínua, essa Norma aconselha a equação universal ou as expressões de Fair Whipple-Hsiao para tubos de aço, cobre ou plástico. Essas equações serão apresentadas a seguir: Equação Universal 2 2 5 8 D = p f Q h L g D • Expressões de Fair-Whipple-Hsiao Para tubos rugosos de aço carbono 1,88 4,880,00202D = Q h L D Para tubos lisos, tais como plástico, cobre ou liga de cobre 1,75 4,750,00859D = Q h L D h = perda de carga, em m; Q = vazão escoada em m3/s; D = diâmetro interno do conduto, em m; L = comprimento do conduto, em m; f = fator de atrito. 18 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Dimensionamento das Tubulações As tubulações das instalações de água fria são dimensionadas para funcionar, preponderan- temente, como condutos forçados. Os diâmetros dessas tubulações são, normalmente, esco- lhidos com base nas vazões de dimensionamento e utilizando o critério de velocidade máxima. No Quadro 1, podemos visualizar a relação dos diâmetros nominais e internos, mais comumente encontrados no mercado, relativa aos tubos de PVC rígido para instalações prediais de água fria, submetidos a pressões inferiores a 0,75 MPa. Nesse quadro, é apresentada também a capacidade máxima dessas tubulações, calculada por meio da equação da continuidade, considerando o diâmetro interno do tubo e a velocidade máxima possível de 3m/s. TUBULAÇÃO DE RECALQUE Quando existir instalação elevatória, recomenda-se a equação abaixo para estimar o diâmetro da tubulação de recalque. (BAPTISTA e LARA, 2012) 1/40,586=D X Q D = diâmetro em m; Q = vazão em m3/s; X = número de horas de funcionamento por dia. TUBULAÇÃO DE SUCÇÃO O diâmetro da sucção deve ser, no mínimo, um diâmetro nominal superior ao da tubulação de recalque. TUBULAÇÃO DE LIMPEZA DOS RESERVATÓRIOS As tubulações de limpeza dos reservatórios devem ser dimensionadas em função do tempo desejado para o esvaziamento dos mesmos. (BAPTISTA e LARA, 2012) 2 2 = St h Cd A g t = tempo necessário para o esvaziamento do reservatório,em segundos; A = área da seção da tubulação de limpeza; S = área da superfície de água de reservatório; h = altura de água sobre o eixo da tubulação de limpeza; Cd = coeficiente de descarga. Tubos de PVC soldávéis Tubos de PVC roscáveis Diâmetro nominal Diâmetro externo Espessura da parede Diâmetro interno Vazão máxima Diâmetro externo Espessura da parede Diâmetro interno Vazão máxima pol mm mm mm 1/s mm mm mm 1/s 1/2 20 1,5 17,0 0,7 21,0 2,5 16,0 0,6 3/4 25 1,7 21,6 1,1 26,0 2,6 20,8 1,0 1 32 2,1 27,8 1,8 33,0 3,2 26,6 1,7 1 1/4 40 2,4 35,2 2,9 42,0 3,6 34,8 2,9 1 1/2 50 3,0 44,0 4,6 48,0 4,0 40,0 3,8 2 60 3,3 53,4 6,7 60,0 4,6 50,8 6,1 2 1/2 75 4,2 66,6 10,5 75,0 5,5 64,0 9,7 3 85 4,7 75,6 13,5 88,0 6,2 75,6 13,5 4 110 6,1 97,8 22,5 113,0 7,6 97,8 22,5 Quadro 1 – Vazões Máximas para Tubos de Instalações Hidráulicas de Água Fria (BAPTISTA e LARA, 2012) 19 TUBULAÇÃO DE EXTRAVASÃO DO RESERVATÓRIO As tubulações de extravasão dos reservatórios, dependendo da carga de água sobre a tubulação e do seu comprimento, podem funcionar como vertedores, orifícios, bocais e até mesmo como condutos forçados. O deságue dessa tubulação dever ser feito livremente, em lugar bem visível, para que os responsáveis pela manutenção do prédio tenham conhecimento de que alguma coisa anormal está acontecendo. 2=Q Cd A g h Q = vazão que alimenta o reservatório, em m3/s; A = área da seção transversal do extravasador, em m2; h = altura de água sobre o eixo da tubulação do extravasador, em m; Cd = coeficiente de descarga. Dimensionamento da Capacidade dos Reservatórios (BAPTISTA E LARA,2012) O volume de reserva deve ser suficiente para o consumo de um dia e superior a 500 litros, podendo estar distribuídos nos reservatórios inferior e superior, ou somente no reservatório superior, caso seja possível a sua alimentação diretamente pelo alimentador predial. O volume mínimo de reserva deve atender às variações e demandas de água ao longo do dia e são calculadas através de: "= Q t ∀ = volume para atender o consumo de água, em m3; Q = consumo total de água fria, em m3/dia; t = tempo de armazenamento = 1 dia (mínimo). Retrossifonagem É o nome que se dá à intrusão de água servida na instalação de água potável, devido à ocorrência de pressões negativas. Esse fato ocorre em aparelhos sem separação atmosférica, isto é, quando o nível de transbordamento dos aparelhos é superior ao nível da entrada de água potável. (CREDER,2012) Exemplo de Aplicação Uma instalação de água fria deve ser projetada para um edifício residencial de luxo, com 1 apartamento por andar, do 1˚ ao 4˚ pavimento. O projeto deve prever um sistema constituído por reservatório inferior e elevatória para elevar a água até o reservatório superior e a partir deste distribuir a água em 2 colunas, conforme apresentado no esquema geral da figura a seguir. A coluna 1 deve ser interligada a 4 banheiros do tipo apresentado no desenho isométrico, também mostrado a seguir, conectado ao ponto 8 destes pontos D, E, F e G do esquema. 20 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente A coluna 2 deve alimentar com 1,2 l/s as cozinhas e as áreas de serviço dos apartamentos. Considerando tubos soldáveis de PVC, pede-se determinar: (BAPTISTA e LARA, 2012) a. As vazões e os diâmetros dos sub-ramais e ramais da instalação de água fria do banheiro mostrado no desenho isométrico; b. As vazões e os diâmetros da coluna 1; c. A pressão máxima estática na tubulação interligada à coluna 1; d. A pressão mínima dinâmica na tubulação interligada à coluna 1. Figura 1 – Esquema geral de instalação de água fria (BAPTISTA e LARA, 2012) Figura 2 – Isométrico da instalação de água fria do banheiro (BAPTISTA e LARA, 2012) 21 Resolução: a. Dimensionamento da instalação de água fria Predimensionamento dos sub-ramais Trecho Aparelho Sanitário ∑P Vazão 1/s ∅nominal ∅interno Sub-ramal 1-3 Chuveiro 0,4 0,19 1/2 17,0 2-3 Ducha 0,4 0,19 1/2 17,0 4-5 Válvula de descarga 32,0 1,70 1 27,8 6-7 Lavatório 0,3 0,15 1/2 17,0 Ramal 3-5 - 0,8 0,27 1/2 17,0 5-7 - 32,8 1,72 1 27,8 7-8 - 33,1 1,73 1 27,8 b. Vazões e diâmetros da coluna 1 A.F.1 C ΣP=132,4 D ΣP= 33,1 ΣP= 99,3 E ΣP= 33,1 ΣP=66,2 F ΣP= 33,1 ΣP= 33,1 G ΣP= 33,1 A.F.1 C Q=3,45 l/s D Q=1,73 l/s Q=2,99 l/s E Q=1,73 l/s Q=2,44 l/s F Q=1,73 l/s Q=1,73 l/s G Q=1,73 l/s Trecho Vazão l/s ∅nominal ∅interno polegadas Mm C-D 3,45 1 ½ 44,0 D-E 2,99 1 ½ 44,0 E-F 2,44 1 ¼ 35,2 F-G 1,73 1 27,8 c. A pressão máxima estática ocorre quando o reservatório se encontra com o nível máximo de água e não há consumo na rede de distribuição. Consequentemente, não há perda de carga e a pressão máxima é dada pela diferença entre o nível máximo de água no reservatório e o ponto de consumo mais baixo, neste caso, no ponto de ligação da ducha no 1˚ pavimento. Isto corresponde a 23,3 mca ou 228 kPa, portanto dentro do limite estabelecido pela NBR 5626/1998 que é de 400 kPa. d. A menor pressão deve ocorrer em algum ponto alto da rede de distribuição, portanto, provavelmente, no banheiro do 4˚ andar ou na própria coluna. 22 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Instalações de Água Quente (NBR 7198/1993) O fornecimento de água quente representa uma necessidade nas instalações de determinados aparelhos e equipamentos ou uma conveniência para melhorar as condições de conforto e de higiene em aparelhos sanitários de uso comum. Assim como não se pode prescindir de água quente em instalações hospitalares e em hotéis com restaurantes e lavanderias, não seria aceitável um prédio residencial que não fosse dotado de instalações para a produção de água quente. A temperatura com que a água deve ser fornecida depende do uso a que se destina. Quando uma mesma instalação deve fornecer água quente em diversas temperaturas e em diferentes pontos de consumo, faz-se o resfriamento para as temperaturas desejadas com um aparelho misturador de água fria no local de utilização. Sistemas de Instalação de Água Quente Segundo Garcez (2011), os princípios gerais a serem seguidos são os mesmos indicados para as instalações de água fria. Podemos dividir as instalações de água quente em: a.Sistema Individual Cada ponto de consumo de água quente tem seu próprio sistema de aquecimento. É o caso de chuveiros elétricos, resistências elétricas de aquecimento, aquecedores a gás de baixa pressão, entre outros. b.Sistema de Conjunto Neste tipo, existe um conjunto de pontos de consumo abastecidos por um aquecedor. É o caso, por exemplo, dos apartamentos em edifícios com os aquecedores a gás, de alta pressão, comandados pelos próprios moradores dos apartamentos ou dos aquecedores elétricos, abastecendo os pontos de consumo de cada apartamento. c.Sistema Central É o sistema empregado nos grandes edifícios, sendo operado pela própria administração do prédio. Distinguem-se no sistema central dois tipos de instalações: • sem retorno, e • com retorno. No primeiro, a água quente, uma vez introduzida na canalização de distribuição, não volta mais ao aquecedor, seja ela consumida ou não. O aparelho de aquecimento é alimentado pelo reservatório, havendo distribuição direta do aquecedor aos pontos de consumo. No tipo com retorno, a água quente introduzida no sistema de distribuição e não consumida volta ao aquecedor seja por gravidade por efeito de termo sifão, seja por recalque, através de bombas. As bombas são comandadas automaticamente por diferença de temperatura entre a água de distribuição e do retorno. 23 Produção de Água Quente Segundo MACINTYRE (1996), produzir água quente significa transferir de uma fonte de calor as calorias necessárias para que a água adquira uma temperatura desejada. Essa transferência de calor pode se realizar diretamente, pelo contato do agente aquecedor com a água,como ocorre com os aquecedores elétricos, ou com o vapor saturado, nos sistemas de mistura vapor-água; ou indiretamente, por efeito de condução térmica mediante o aquecimento de elementos que ficarão em contato com a água (por exemplo vapor no meio de serpentinas que ficarão imersas em água) ou pela ação do ar quente sobre a água contida em serpentinas ou recipientes apropriados. Pode-se conseguir a quantidade de calor necessária ao aquecimento da água de diversas fontes de energia térmica, que caracterizarão as modalidades de equipamentos a instalar. Entre as fontes de energia térmica ou capazes de produzi-la, temos: a. Combustíveis sólidos (carvão vegetal, mineral e lenha); líquidos (óleo combustível, óleo diesel, querosene, álcool); gasosos (gás de rua obtido através da hulha ou do craqueamento de óleos e de nafta de petróleo, gás liquefeito do petróleo, GLP, e gás natural). b. Energia elétrica, no aquecimento de resistência elétrica, com a passagem de corrente, pelo efeito joule. c. Energia solar, com o emprego de aquecedores solares. d. Ar quente, junto a paredes de fornos industriais e pelo aquecimento da água em serpentinas próximas ao forno. e. Aproveitamento da água de resfriamento de certos equipamentos industriais. Critérios de Produção Fornecimento de Água Quente Os critérios para a produção e abastecimento de água quente são os mesmos considerados nas instalações prediais de água fria. A vazão de dimensionamento da rede de distribuição de água quente deve considerar a possibilidade de uso dos pontos de utilização, assim como foi feito na instalação de água fria. Ou melhor, a vazão do trecho considerado é a soma das vazões das peças de utilização envolvidas. A velocidade média também corresponde ao mesmo valor numérico aplicada nas instalações de água fria, máximo de 3m/s. A Norma NBR 1798/1993 não fixa uma equação para a perda de carga, por isso utiliza- se os cálculos correspondentes aos da instalação de água fria. Pressão de Serviço • A pressão estática máxima nos pontos de utilização não deve ultrapassar 400 kPa, ou, 40,8 mca. • Já as pressões dinâmicas nas tubulações não devem ser inferiores a 5kPa. Temperatura da Água • A temperatura da água não deve ultrapassar 40˚C. Assim, havendo a possibilidade de fornecimento de água acima de 40˚C nos pontos de utilização, é obrigatório misturar a água quente com a fria, através de misturadores. 24 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Consumo de Água Quente As tabelas utilizadas em território nacional foram adaptadas das normas internacionais, pois devido a nosso clima menos rigoroso não há necessidade de se utilizar tais padrões. Os Quadros 2.1 e 2.2 nos fornecem parâmetros para calcular o consumo de água quente predial. Prédio Consumo (l/dia) Alojamento provisório 24 por pessoa Casa popular ou rural 36 por pessoa Residência 45 por pessoa Apartamento 60 por pessoa Quartel 45 por pessoa Escola (internato) 45 por pessoa Hotel (sem cozinha ou lavanderia) 36 por hóspede Hospital 125 por leito Restaurante e similar 12 por refeição Lavanderia 15 por kg de roupa Quadro 2.1 – Estimativa de Consumo (CREDER, 2012) Tipo de Edifício Água Quente Necessária a 60˚C Residência, apartamentos e hotéis 50 litros por pessoa e por dia Edifícios de Escritórios 2,5 litros por pessoa e por dia Fábricas 6,3 litros por pessoa e por dia Restaurante - 3 refeições por dia - Restaurante – 1 refeição por dia - Quadro 2.2 – Consumo de Água Quente nos Edifícios em Função do Número de Pessoas. (CREDER, 2012) Dimensionamento das Tubulações Os diâmetros das tubulações são, inicialmente, escolhidos com base no critério de velocidade máxima, pois induz à maior economia com a tubulação. O fato das tubulações conduzirem água quente requer alguns cuidados adicionais em relação às especificações dos materiais e a instalação das tubulações, quais sejam: • Utilização de tubos e conexões resistentes à condução de água a altas temperatura, tais como cobre, aço carbono galvanizado e CPVC (policloreto de vinila clorado). • Isolamento térmico das tubulações como medida de manutenção da temperatura da água, de economia energética e redução de trincas nas paredes, devido ao fluxo de calor nas mesmas. • Prever juntas de expansão ou traçado apropriado para as tubulações poderem absorver as dilatações, devido às variações térmicas. • Prever o acréscimo do empuxo na tubulação, causado pelas dilatações, caso não tenha sido adotada a medida recomendada anteriormente. 25 Material Complementar Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade, pesquise as seguintes sugestões: Site: www.tigre.com.br/enciclopedia Livro: Biblioteca virtual da instituição: GONÇALVES, O. M. Execução e manutenção de sistemas hidráulicos prediais. São Paulo: Pini 2000. 192 p. Ambas enriquecerão sua compreensão a respeito do dimensionamento das instalações hidráulicas estudadas. Bom estudo! 26 Unidade: Instalações prediais de água fria e água quente Referências www.abnt.org.br/ acessado em setembro e outubro de 2014. AZEVEDO NETTO, J.M. et al. Manual de Hidráulica. 8.ed., São Paulo: Edgard Blucher, 1998. 669p. BAPTISTA, M.B.; LARA, M. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo Horizonte, Editora UFMG e Escola de Engenharia da UFMG, 2a. Edição - Revisada, 2003 CREDER , H. Instalações hidráulicas e sanitárias.6.ed. 15.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 440p. GARCEZ, L.N.; Elementos de Engenharia Hidráulica e Sanitária. 2.ed. São Paulo: Blucher, 2011. 356p. MELO, V.O. & NETTO, J.M.A. Instalações Prediais Hidráulico-sanitárias. 4.ed. São Paulo: Blucher, 1988. 185p. MACINTYRE, Archibald Joseph. Instalações Prediais e Industriais. 4.ed. São Paulo: LTC, 2012. 27 Anotações Instalações e Equipamentos Hidráulicos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profa. Dra. Fabiana Maria Salvador Navarro Revisão Técnica: Prof.ª Dr.ª Marjolly Priscilla Bais Shinzato Prof. Dr. Leandro Guimarães Bais Martins Revisão Textual: Profa. Esp. Márcia Ota Instalações prediais de gás e de combate a incêndio 5 • Introdução • Central de gás • Abrigo para Central de Gás • Instalações Prediais de Proteção e Combate a Incêndios • Carga de fogo • Sistema Hidráulico Preventivo • Reserva Técnica de Incêndio O principal objetivo desta Unidade é compreender os critérios necessários para o dimensionamento das instalações prediais de gás e de combate a incêndio, visando atender às necessidades mínimas de higiene, segurança, conforto e economia dos usuários, além de garantir o cumprimento das Normas vigentes estabelecidas. Leia, atentamente, o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer os critérios para instalações prediais de gás e de combate a incêndio. Você também encontrará nesta Unidade uma atividade composta por questões de múltipla escolha, relacionada com o conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de reforçar seus conhecimentos por meio de uma atividade reflexiva. É extremante importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando o aprofundamento de seus estudos sobre este assunto. Instalações prediais de gás e de combate a incêndio 6 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Contextualização Para iniciar os estudos desta Unidade, leia as reportagens indicadas nos links a seguir: http://goo.gl/ZS3Bnd http://folha.com/no1444199 Após, reflita sobre a questão de um projeto de instalação predial a gás e de uma instalação de combate a incêndio. Oriente sua reflexão por meio dos seguintes questionamentos: • O que ocorre quando um projeto de instalação predial a gás e de uma instalação de combate a incêndio não for executado corretamente? • Nos dias de hoje, fala-se muito em minimizar, ao máximo, os materiais utilizados na construção civil, mas quando isso foge às normas já preestabelecidas, quais são as reais consequências disso? 7 Introdução Nesta Unidade, trataremos acercadas instalações prediais de gás e de combate a incêndio. Por isso, inicialmente conheceremos um pouco sobre o assunto em uma perspectiva histórica. Vamos lá, então? Fonte: iStock/Getty Images Ah, antes cabe uma informação: este material foi feito com base não só em referências bibliográficas, mas em legislações e normas, tendo em vista a temática abordada. Agora sim, vamos iniciar nossos estudos! No início do século XIX, foi fundada a Companhia de Iluminação a Gás que utilizava o gás para iluminação, onde hoje se localiza a Instituição de Seguridade Social da CEG (Companhia Estadual de Gás do Rio de Janeiro) – GASIUS. Já no Século XX, para se atender ao progresso e à demanda da cidade, foi construída uma fábrica de grande porte, onde se produzia gás através da queima de carvão nacional e importado, deixando como subproduto o coque, que é utilizado na siderurgia. Foram construídos também gasômetros, compressores e redes de distribuição para utilização do gás como combustível doméstico. (CREDER, 2012). Você sabe como o gás combustível pode ser fornecido ao usuário? Segundo MACINTYRE (1996), atualmente o gás combustível pode ser fornecido ao usuário de duas formas distintas: gás de rua (gás encanado) ou gás liquefeito do petróleo (GLP). Vale salientar que o gás de rua pode ser proveniente de poços petrolíferos e obtido de craqueamento catalítico da nafta, um subproduto do petróleo que destila entre 100 e 250C. Você sabe como o gás combustível pode ser fornecido ao usuário? 8 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Já o gás liquefeito de petróleo é oriundo de uma mistura dos gases propano e butano, que possui um alto poder calorífico e é fornecido engarrafado, ou seja, em botijões. Quanto às exigências feitas pelas concessionárias desse serviço para um projeto de instalação a gás, GARCEZ (2011) afirma que: » A canalização deverá se desenvolver em lugares facilmente ventiláveis. » A canalização deve permitir a retirada de água de condensação, o que exige sua construção com certa declividade, mínima de 0,5%, permitindo o acumulo de água em certos pontos e a sua retirada por sifões especiais. » Cada residência ou apartamento deverá ter canalização independente, bem como seu próprio medidor. Que tal conhecermos um pouco mais sobre o assunto? Vamos estudar sobre a Central de Gás! 9 Central de gás Você sabe onde ficam localizados os cilindros de armazenamento de gás? Eles ficam em uma central de gás. Agora, vamos ampliar nossos conhecimentos sobre esses cilindros. Eles podem conter 13 kg, 45 kg ou 90 kg de gás e ficarem agrupados de forma a constituir duas baterias, conforme abaixo descritas: Ativa: Fica em uso Reserva: Fica aguardando o término da bateria Ativa para entrar em operação de fornecimento. Tendo em vista a necessidade de atender à demanda de consumo de cilindros, a quantidade é dimensionada em projeto. Importa notar que é fundamental se evitar o efeito de congelamento do gás, pois se o gás estiver em estado líquido e não gasoso, não chegará aos pontos de consumo. Desse modo, destaca-se que o dimensionamento de uma bateria de gás é realizado em função da somatória das potências nominais em kcal/min dos aparelhos técnicos de queima, pelo grau de simultaneidade, pelo número de horas diárias e pelo número de dias de uso. Já conhecemos onde ficam alojados os cilindros de gás, ou seja, na central de gás. E a central de gás, onde fica abrigada? Convido-o a novamente ampliar o conhecimento! 10 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Abrigo para Central de Gás A central de gás deve se localizar em um local que contenha condições para o armazenamento dos cilindros. Portanto, devemos respeitar algumas recomendações. Vamos conhecê-las? Nessa central, devemos contemplar as seguintes estruturas: » Paredes de alvenaria de tijolos tipo corta-fogo (resistentes a 4 horas de exposição às chamas). » Cobertura de concreto armado com o mínimo de 10 cm de espessura. » Nas paredes laterais e frontais, deverão ser feitas aberturas para ventilação, nos níveis do teto e do piso, nas dimensões mínimas de 15 x 10 cm, protegidas por telas quebra-chamas. » Os cilindros deverão ser dispostos sobre estrados de madeira tipo grade. Além disso, a central de gás deve obedecer a um afastamento mínimo de projeção vertical do corpo da edificação, levando-se em consideração a quantidade de gás, de acordo com a seguinte tabela: Quantidade de GLP Afastamento Mínimo de 91 kg a 179 kg 0,50 m de 180 kg a 359 kg 1,00 m de 360 kg a 539 kg 1,50 m de 540 kg a 719 kg 2,00 m de 720 kg a 899 kg 2,50 m Destaca-se que os cilindros de gás serão ligados à rede de distribuição por meio de um tubo coletor com válvula de paragem de fecho rápido para cada bateria. De início, por meio da abertura dos registros, os quais estão no próprio corpo dos cilindros, o gás é liberado. Salienta-se que em cada bateria, os cilindros são conectados ao “tredolet” através de chicotes “pig tail” de cobre ou de borracha, com diâmetro de 6,4 mm. Em cada “tredolet”, haverá uma válvula de retenção. Importante lembrar que é preciso garantir medidas preventivas para se proteger de possíveis vazamentos ao longo da rede, sem ser necessário ter acesso ao interior da Central de Gás, a qual deverá apresentar um Conjunto de Controle e Manobra, atendendo as seguintes características: » Abrigo com as dimensões mínimas de 30 x 60 x 29 cm sobreposto na parede externa da própria Central de Gás, a uma altura mínima de 1,00 m do piso externo. » Tampa de vidro temperado (espessura máxima = 2 mm), com os seguintes dizeres: “Em caso de incêndio, quebre o vidro e feche o registro”, com letras em amarelo ou vermelho. » Dentro do abrigo deverão ser instaladas as seguintes peças: válvula de primeiro estágio; manômetro e registro de paragem (fecho rápido). 11 Na Central de Gás, os extintores de gás que a protegem não podem ficar descobertos. Por isso, deverá ser garantido que todos sejam informados que se trata de uma Central de Gás. Dessa maneira, do lado externo desse local, deverá ser garantido o aviso: “Cuidado Central de Gás”. Que tal conhecermos agora sobre as Canalizações de Gás? Você sabe quais são os materiais admitidos para a execução das redes de instalação de gás? Vamos conhecê-los? Tubos de aço galvanizado, cobre ou latão com ou sem costura; Tubos de polietileno de Alta Densidade com conexões soldadas através de eletro fusão. Além disso, devemos ter conhecimento que as canalizações de gás não podem passar nos seguintes locais: » dutos de lixo; » dutos de ar condicionado; » reservatórios de água; » incineradores de lixo; » poços de elevadores; » subsolos ou porões; » compartimentos não ventilados; » poços de ventilação; » ao longo de qualquer forro falso; e » dutos de ventilação. As normas recomendam, ainda, que a rede de distribuição não deve ser embutida em tijolos vazados ou outros materiais que permitam a formação de vazios no interior das paredes. Após, aprofundaremos nossos conhecimentos sobre Abrigos de Medidores. As instalações prediais deverão dispor de abrigos, dentro dos quais, serão instalados os medidores de consumo. Consequente, esses abrigos devem ficar em abrigos, os quais deverão obedecer às seguintes condições: » Estar situado em área comum. » Possuir fácil acesso. » Não podem ser instalados em compartimentos que tenham outras destinações. » Não podem ser instalados em escadas, nem em seus patamares. 12 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Que tal conhecemos um pouco sobre Sistema de Gás Centralizado? Iniciaremos nosso estudo, tratando sobre Tanque fixo de GLP! Para começo de conversa, compartilhamos a informação de que a utilização de baterias substituíveis de GLP nos sistemas de gás centralizado está se tornando algo ultrapassado e praticamente não mais utilizado. Diante desse cenário, nos últimos anos, o Brasil investe em adequaçõescom a criação de normas técnicas específicas. Em consequência disso, empresas distribuidoras de GLP já desenvolveram pesquisas, testaram equipamentos e estão adaptando-se para lançar o novo produto no Mercado. Desse modo, nos dias de hoje, no Brasil, praticamente todos os projetos de novas edificações já estão prevendo o sistema de gás centralizado com tanque fixo recarregável, haja vista que esse sistema torna possível o abastecimento do GLP diretamente de um caminhão para o tanque estacionário (fixo) localizado na casa de gás. Assim, o tanque é equipado com dispositivos de segurança e possui um medidor de nível que possibilita ao usuário manter um controle constante do estoque de gás, pois indica o nível de gás disponível. Consequentemente, esses novo sistema de armazenamento do GLP possibilita vantagens. Abaixo, citamos as principais: a. O tanque estacionário ocupa cerca de 50% do espaço que seria necessário para armazenar a mesma quantidade de gás em cilindros comuns. b. O tempo gasto com o reabastecimento é muito menor, não havendo necessidade de remover os cilindros vazios da casa de gás e carregá-los até o caminhão para, então, carregar os cilindros cheios. c. No novo sistema, basta encaixar a mangueira do caminhão no tanque e fazer o abastecimento. d. O novo sistema proporciona maior segurança, sendo que o risco de vazamento fica reduzido aos menores níveis. e. No sistema de baterias removíveis o consumidor sempre perde com o resíduo de GLP, remanescente nos cilindros, que acaba indo para a distribuidora dentro dos cilindros considerados “vazios”. f. O tanque estacionário, além de ser equipado com dispositivo de segurança, possui em sua parte superior um mostrador de nível (volume) que indica com precisão o nível de gás ainda disponível, facilitando ao usuário o controle de recarga. g. O próprio caminhão da empresa distribuidora do gás possui uma impressora que imediatamente após o abastecimento emite o comprovante de medição, incluindo a quantidade fornecida, data e hora do fornecimento. As instalações prediais devem se atentar às normas discutidas nesta unidade, considerando os aspectos de segurança, principalmente no que concerne ao combate a incêndios. Agora, vamos estudar acerca disso! Chegou a hora de tratamos de outra temática relacionada ao proposto nesta unidade. Vale a pena conferir! 13 Instalações Prediais de Proteção e Combate a Incêndios O projeto de proteção e combate a incêndios Neste tipo de projeto de instalações prediais, são definidos os sistemas de prevenção, proteção e combate a incêndios que deverão ser instalados na obra para que esta, quando for terminada e passar a ser utilizada, tenha o recurso de fornecer aos usuários do imóvel um conjunto de equipamentos destinados a permitir um primeiro combate para extinção de chamas em focos de incêndio iniciais, enquanto se aguarda a chegada de brigadas especializadas do Corpo de Bombeiros para casos em que o princípio de incêndio é de maior risco constatado. Basicamente, uma instalação de proteção e combate a incêndios é composta por equipamentos móveis para extinção de incêndios (os extintores) e equipamentos fixos para extinção de incêndios (os hidrantes). Classificação das edificações quanto a sua ocupação Para efeito da dotação dos equipamentos, nesta instalação predial e em função das medidas de segurança que deverão ser adotadas, classificamos as edificações, em função de seu tipo de uso, da seguinte forma: » residencial; » privativa multifamiliar; » coletiva (asilos, internatos, pensionatos, entre outros); » transitória (hotéis, motéis, flats, apart-hotéis, entre outros); » comercial; » industrial; » mista (residencial e comercial); » pública (prefeituras, secretarias, tribunais, delegacias, entre outros); » escolar (colégios, creches, faculdades, entre outros); » hospitalar e laboratorial; » garagens; » locais de reunião (cinemas, igrejas, teatros, auditórios, entre outros). » edificações especiais: » arquivos; » cartórios; » museus; » bibliotecas; » estações de rádio e tv; » centros de computação; 14 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio » subestação elétrica; » centrais de telefonia e comunicações; » postos de reabastecimento de combustíveis; » terminais rodoviários; » oficinas de conserto de veículos automotores; » depósito de inflamáveis; e » depósito de explosivos e munições. Classificação quanto aos riscos de incêndios Os diversos níveis de exigências do sistema de segurança contra incêndios implicam numa classificação, na qual é considerada a sua forma de ocupação, a sua localização e a carga de fogo instalada no imóvel. As edificações consideradas de Risco Leve, Risco Moderado e Risco Elevado estão classificadas de acordo com o tipo de utilização na Tabela 1, apresentada a seguir. Considera- se de Risco Leve quando a carga de fogo média não ultrapassar 60 kg/m². Consideram-se de Risco Médio, também, as edificações comerciais, industriais ou mistas quando instaladas em mais de um pavimento, nas mistas quando houver sobreposição de usos comercial e residencial e com carga de fogo média entre 60 e 120 kg/m². Já são consideradas de Risco Elevado as edificações, cuja a somatória das unidades comerciais da edificação ou as demais apresentarem uma carga de fogo maior do que 120 kg/m². Tabela 1– Tipos de edificações e suas classificações de risco. Risco Leve Risco Moderado Risco Elevado Residencial Hospitalar Comercial Pública Laboratorial Industrial Escolar Garagens Mista Local de reunião Comercial (entre 60 e 120 kg/m²) Especiais Comercial (até 60 kg/m²) Industrial mista - Mista Industrial especial - 15 Carga de fogo Para o dimensionamento da carga de fogo, o seu cálculo deve obedecer ao levantamento dos materiais combustíveis encontrados na edificação, inclusive o mobiliário, ao levantamento do peso estimado dos materiais combustíveis e também ao poder calorífico dos materiais. Material Poder calorífico (kcal/kg) Resíduos de comida 3324 Resíduos de frutas 4452 Resíduos de carne 6919 Papel cartão 4127 Papel cartão encerado 6513 Papel jornal 4713 Papel (mistura) 4206 Revistas 3043 Polietileno 10402 Poliestireno 9140 Poliuretano 6237 PVC 5430 Têxteis 4913 Borracha 6123 Couro 4467 Resíduos de jardim 3613 Madeira 2333 Madeira seca 4641 Madeira (mistura) 4620 Vidro e mineral 48 Cálculos envolvidos Cálculo da quantidade de calor por combustível: :i i iQ nx K x P onde= Qi = quantidade de calor para o combustível i (kcal) Ki = poder calorífico do combustível i (kcal/kg) Pi = peso do combustível i (kg) n = o número total de combustíveis 16 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio » Somatória das quantidades de calor para cada combustível, através da equação: 1 :n i iQ Q onde== =∑ » Q = quantidade de calor total (kcal) » Qi = quantidade de calor para o combustível i (kcal) » n = o número total de combustíveis » Cálculo da equivalência em madeira através da equação: :m Q P onde Km = Pm= poder calorífico equivalente em madeira (kg) Q = quantidade de calor total (kcal) Km= poder calorífico da madeira (recomendado que se adote 4400 kcal/kg) » Cálculo da carga de fogo ideal, conforme a equação: :m oQ A P nde= Q = carga de fogo ideal (kg/m²) Pm= poder calorífico equivalente em madeira (kg) A = área da unidade (m²) » Cálculo da carga de fogo corrigida, conforme a equação: : 2c m q q onde= q = carga de fogo corrigida (kg/m²) q = Carga de fogo ideal (kg/m²) m = Coeficiente de correção (adimensional) 17 Material Coe� ciente Solto Empilhado Compactado Algodão 1,2 0,8 0,5 Borracha 1,3 1,0 0,7 Plástico 1,3 1,0 0,7 Cereais 1,0 0,8 0,6 Coque - 0,3 0,2 Papel 1,7 1,2 0,6 Pedaços de madeira 1,7 1,2 0,6 Farinha 0,9 0,7 0,5 Pele 1,0 0,8 0,6 Palha 1,8 1,3 0,9 Lã 0,8 0,6 0,4 Madeira 1,4 1,0 0,5 Carvão vegetal 0,8 0,6 0,5 Materiais líquidos Coe� ciente Gases combustíveis 1,5Líquidos que aquecem até ponto de inflamação 1,0 Líquidos com ponto de inflamação maior que 100˚C 0,6 Em seguida, vamos estudar sobre a seguinte temática: Proteção por extintores. O Sistema Preventivo por Extintores para edificações é exigido independentemente do total de área construída ou do número de pavimentos tenha destinação para: residências privativas multifamiliares, residências coletivas, residências transitórias, indústrias, mistas, públicas, escolares, hospitalares, laboratórios e similares, garagens, locais de reunião, especiais, depósitos de inflamáveis, depósitos de explosivos e munições. Por isso, o projeto deverá apresentar os extintores localizados em planta baixa, representados com a simbologia própria e indicação da capacidade extintora. Os extintores poderão ser do tipo manual ou sobre rodas. O número mínimo de extintores necessários depende: a. do risco de incêndio; b. da adequação do agente extintor à classe de incêndio do local a proteger; c. da capacidade extintora do agente extintor; d. da área e do respectivo caminhamento necessário à distribuição dos extintores; e e. da ocupação. Os extintores são divididos em “capacidades extintoras” e a condição mínima para que se constitua uma Capacidade Extintora obedece a critérios de tipo e quantidade de agente extintor, conforme tabela: 18 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Agente extintor Capacidade extintora Espuma 10 litros Gás carbônico 4 kg Pó químico 4 kg Água 10 litros O extintor sobre rodas ( “carreta”) é provido de mangueira com 5 metros de comprimento, no mínimo, equipada com difusor ou esguicho, e com: Agente extintor Capacidade extintora Espuma 50 litros Gás carbônico 30 kg Pó químico 20 kg Água 50 litros As legislações acerca das Normas de Segurança Contra Incêndios trazem importantes recomendações e solicitações acerca dos extintores de incêndio. Desse modo, abaixo compartilhamos abaixo importantes informações: Os extintores devem ser, tanto quanto possível, equidistantes e distribuídos de forma a cobrir a área do risco respectivo e que o seu operador não percorra, do extintor até o ponto mais afastado. Na área de Risco Leve, deve-se ter extintores uma distância de 20 m entre uns dos outros, já para a área de Risco Médio os extintores devem estar posicionados a 15 m de distância e, por fim a área de Risco Elevado deve apresentar os extintores a 10 m de distância uns dos outros. Além disso, cada capacidade extintora protege uma área máxima de acordo com o grau de risco. A área máxima de Risco Leve corresponde a 500 m², já as áreas de Risco Médio e de Risco Elevado abrangem 250 m². Quando houver diversificação de riscos numa mesma edificação, os extintores devem ser colocados de modo adequado à natureza do fogo a extinguir, dentro de sua área de proteção. Quando a edificação dispuser de riscos especiais, tais como: casas de caldeiras, cabines de força, queimadores, casas de máquinas, galerias de transmissão, pontes rolantes (casa de máquinas), escadas rolantes (casa de máquinas), cabines rebaixadoras e casa de bombas, as mesmas devem ser protegidas por Capacidades Extintoras, adequadas à natureza do fogo a extinguir e cobrir o risco, independentemente da proteção geral da edificação. Os extintores deverão ser locados e instalados na parte externa dos abrigos dos riscos especiais. Para áreas superiores a 400 m² com Risco Elevado de incêndio é obrigatório o emprego de extintores manuais e extintores sobre rodas (carretas). Os extintores sobre rodas só podem ser instalados em pontos centrais da edificação e sua área de cobertura é restrita ao pavimento onde se encontram. 19 Sistema Hidráulico Preventivo Denominamos Sistema Hidráulico Preventivo o sistema de prevenção e combate a incêndios constituído por um conjunto de hidrantes alimentados por uma rede de canalizações, bombas hidráulicas e reservatórios com reserva exclusiva de água para combate a incêndios. Segundo as legislações, nesse sistema, é preciso que o projeto tenha todos os equipamentos localizados em planta baixa, apresentação de esquema vertical ou isométrico, com os detalhes e as especificações do sistema e ainda apresentar a planilha de cálculo, devendo constar do projeto as pressões e as vazões reais verificadas nos esguichos dos hidrantes mais desfavoráveis. Além disso, em edificações com 4 ou mais pavimentos ou com área de construção total igual ou superior a 750,00 m², independentemente do tipo de uso, será exigido o Sistema Hidráulico Preventivo. Canalizações A canalização do sistema poderá ser em tubo de ferro fundido ou galvanizado, aço preto ou cobre e as redes subterrâneas exteriores à edificação, poderão ser com tubos de cloreto de polivinila rígido, fibro-cimento ou categoria equivalente. Nas tubulações internas, as canalizações deverão ser enterradas a pelo menos 1,20 m de profundidade, observando-se a construção de um nicho com as dimensões mínimas de 0,25 x 0,30 m, guarnecido por tampa metálica pintada de vermelho. Em qualquer situação, a canalização, as conexões e peças do sistema devem suportar pressão superior a 15 kg/cm². O diâmetro mínimo deve ser de 63 mm, devendo ser dimensionado de modo a proporcionar as pressões e vazões exigidas por normas nos hidrantes hidraulicamente menos favoráveis. As canalizações quando se apresentarem expostas, aéreas ou não, deverão ser pintadas de vermelho. As canalizações do Sistema Hidráulico Preventivo devem terminar no hidrante de recalque. Reservatórios O abastecimento do Sistema Hidráulico Preventivo poderá ser feito de 3 formas, a seguir descritas: Por Reservatório Superior A adução será feita por gravidade, obedecendo aos seguintes requisitos: » Estar instalada em compartimentos que permitam uma altura mínima de 4 m, medidos entre a parte inferior do fundo do reservatório e o hidrante menos favorável. » Dispor de botoeiras junto aos hidrantes menos favoráveis, guarnecidas por abrigos do tipo “quebra-vidro”, instalados entre 1,20m e 1,50m do piso acabado. » Ser alimentadas por redes independentes e ligadas a um motogerador ou a uma bomba de combustão interna com partida automática. 20 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio » A canalização do Sistema Hidráulico Preventivo deve ser instalada de modo a ter sua tomada de admissão no fundo do reservatório (tomada simples ou em colar). A canalização para o consumo predial deve ser instalada com saída lateral, de modo a assegurar a Reserva Técnica de Incêndio. » Em reservatórios com células independentes, admite-se a saída para consumo pelo fundo do reservatório. » Abaixo do reservatório, a canalização do Sistema Hidráulico Preventivo deverá ser dotada de registro de manutenção no mesmo diâmetro da canalização. E abaixo do registro de manutenção deverá ser instalada válvula direcional, no mesmo diâmetro da canalização, de maneira a bloquear o recalque. A prumada no Sistema Hidráulico Preventivo apresentará, nos pavimentos ou setores, um ou mais hidrantes. Por Reservatório Inferior Deverão estar situados em locais que permitam o acesso desembaraçado e ter espaço para manobras de bombas de incêndio. As bombas deverão ser dimensionadas a fim de garantir as vazões mínimas, em função da classe de risco e o funcionamento de: 1 hidrante: quando instalado 1 hidrante; 2 hidrantes: quando instalados 2 a 4 hidrantes; 3 hidrantes: quando instalados 5 ou 6 hidrantes; 4 hidrantes: quando instalados mais de 6 hidrantes. Será exigida pressão dinâmica mínima de: » 4,0 mca para edificações de Risco Leve; » 15,0 mca para edificações de Risco Médio; » 45,0 mca para edificações de Risco Elevado. A pressão residual mínima no hidrante mais desfavorável será alcançada considerando em funcionamento simultâneo tantos hidrantes, conforme especificado anteriormente. O sistema deverá ter o seu funcionamento assegurado por um motogerador ou uma bomba de combustão interna compartida automática. As bombas deverão ser instaladas em compartimentos próprios, que permitam fácil acesso, espaços internos para manutenção e ofereçam proteção contra a ação das chamas. As bombas devem ser de acoplamento direto, sem interposição de correias ou correntes. Por Castelo d’Água Os reservatórios elevados do tipo castelo d’água poderão ser montados em estruturas independentes da edificação ou edificações que o sistema irá proteger ou instalados em cota dominante do terreno. O sistema, partindo desses reservatórios, poderá alimentar a rede de hidrantes internos e/ ou externos, observando-se as condições mínimas de pressão e vazão. 21 Hidrantes Os hidrantes deverão estar localizados em lugares de modo a se perceber facilmente a sua localização, em menor tempo possível. Preferencialmente, deverão ser instalados dentro do abrigo de mangueiras, de modo que seja permitida a manobra e a substituição de qualquer peça. Em instalações de Risco Médio e de Risco Elevado, os hidrantes devem ser sinalizados com um quadrado de cor amarela e vermelha, com 1 m de cada lado, pintado no piso e com as bordas de 10 cm, pintadas na cor branca; os hidrantes devem ser dispostos de modo a evitar que, em caso de sinistro, fiquem bloqueados pelo fogo. Para as edificações de Risco Leve, os hidrantes terão saída única, enquanto nas edificações de Risco Médio ou de Risco Elevado, terão saída dupla. Quando externos, os hidrantes devem ser localizados tanto quanto possível afastados das paredes da edificação, não podendo, no entanto, distar mais de 15 m. Os hidrantes deverão estar situados em locais de fácil acesso e devem ter o centro geométrico da tomada d’água variando entre as cotas de 1,20 e 1,50 m, tendo como referencial o piso acabado. Os hidrantes não poderão ser instalados em rampas, em escadas e nem em patamares. O número de hidrantes de uma edificação é determinado pela cobertura proporcionada pelas mangueiras. Em edificações onde a vazão vertical é predominante, haverá em cada pavimento pelos menos um hidrante. Quando a adução do sistema for gravitacional, a pressão dinâmica no hidrante hidraulicamente menos favorável, mediada no requinte, não poderá ser inferior aos valores indicados na seguinte tabela: Risco Pressão (mca) Leve 4 Médio 15 Elevado 45 Em todos os casos, deve-se considerar o funcionamento de: 1 hidrante: quando instalado 1 hidrante; 2 hidrantes: quando instalados 2 a 4 hidrantes; 3 hidrantes: quando instalados 5 ou 6 hidrantes; 4 hidrantes: quando instalados mais de 6 hidrantes. 22 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Dimensionamento A vazão deverá ser calculada na boca do requinte pela fórmula geral para orifícios pequenos, conforme indicado na equação: 2 dQ C A gH= onde: » Q é a vazão na boca do requinte (m³/s); » Cd é o coeficiente de descarga; » A é a área do bocal (m²); » g é a aceleração da gravidade (m/s²); » H é a pressão dinâmica mínima na boca do requinte (mca). Para o cálculo da vazão, deve-se adotar o coeficiente de descarga (Cd) igual a 0,98. Fazendo- se a substituição dos valores conhecidos, obtém-se a equação: 0, 2046 2 Q D H= Onde: » Q é a vazão na boca do requinte (litros/min); » D é o diâmetro do requinte (mm); » H é a pressão dinâmica mínima na boca do requinte (mca). A perda de carga unitária é calculada pela fórmula de Hazen Williams, conforme equação: 1,85 1,85 4,8710,641 Q J C D = Onde: » J é a perda de carga unitária (mca/m); » Q é a vazão (m³/s); » C é o coeficiente de rugosidade; » D é o diâmetro da tubulação ou da mangueira (m). Deve-se adotar coeficiente de rugosidade de 120 para as canalizações e de 140 para as mangueiras com revestimento interno de borracha. Abrigos de mangueiras Considerando as normas legais, preferencialmente, os abrigos de mangueiras terão a forma de um paralelepípedo com dimensões máximas de 0,90 m de altura, por 0,70 m de largura, por 0,20 m de profundidade, para as edificações consideradas de Risco Leve. Para as instalações consideradas de Risco Médio e de Risco Elevado deverão ser observadas dimensões que permitam abrigar com facilidade os lances de mangueira determinados para cada projeto. Além disso, as portas dos abrigos deverão dispor de viseiras de vidro com a inscrição “incêndio”, em letras vermelhas com as dimensões mínimas: traço 0,5 cm e moldura de 3 x 4 cm. A porta do abrigo deverá possuir dispositivos para a ventilação, de modo a evitar o desenvolvimento de fungos e/ou liquens no interior dos abrigos. As linhas de mangueiras, dotadas de juntas de união, tipo Storz, não poderão ultrapassar o 23 comprimento máximo de 30 m. Quando o caminhamento máximo for de 30 m, as mangueiras deverão ser em dois lances de tamanhos iguais. As mangueiras deverão ser previstas de modo a não existirem áreas brancas. As mangueiras deverão resistir à pressão mínima de 8,5 kg/cm². Os diâmetros mínimos das mangueiras e os requintes, a serem adotados nos esguichos, deverão obedecer aos valores indicados na tabela: Risco Diâmetro da mangueira Diâmetro do requinte Leve 38 mm 13 mm Médio 63 mm 25 mm Elevado 63 mm 25 mm As mangueiras devem ser flexíveis, de fibra resistente à umidade e com revestimento interno de borracha. Deverão estar acondicionadas nos abrigos, de modo a facilitar o seu emprego imediato. As mangueiras poderão ser dotadas de esguicho de vazão regulável, em substituição ao esguicho com requinte, desde que a pressão residual, medida no esguicho, atenda às exigências de pressão mínima. Em parques de armazenamento e/ou depósito de líquidos inflamáveis, com Risco Médio e Elevado, os esguichos deverão ser do tipo vazão regulável. Hidrante de recalque O hidrante de recalque será localizado, preferencialmente, junto à via pública, na calçada ou embutido em muros ou fachadas, observando-se as mesmas cotas para instalação dos hidrantes de parede. Poderá ser instalado junto à via de acesso de veículo, via de circulação interna, de modo a ser operado com facilidade e segurança e em condições que lhe permitam a fácil localização. O hidrante de recalque será dotado de válvula angular com diâmetro de 63 mm, dotado de adaptador RxS de 63 mm com tampão cego. O abrigo do hidrante de recalque deverá ser em alvenaria de tijolos ou em concreto, com as dimensões mínimas de 0,50 x 0,40 x 0,40 m, dotado de dreno ligado à canalização de escoamento pluvial ou com uma camada de 0,05 m de brita no fundo, de modo a facilitar a absorção de água, quando a ligação do dreno com a canalização não puder ser efetuada. A borda superior do hidrante de recalque não pode ficar abaixo de 0,15 m da tampa do abrigo, e o hidrante dentro do abrigo, instalado em uma curva de 45º, deve ocupar uma posição que facilite o engate da mangueira, não provocando quebra com perda de carga. A tampa do abrigo do hidrante de recalque será metálica, com dimensões mínimas de 0,40 x 0,30 m e possuirá a inscrição “INCÊNDIO”. O hidrante de recalque poderá ser instalado em um nicho (quando for em paredes), observando as dimensões de 0,40 x 0,50 x 0,20 m, projetando a saída para frente, deve constar a inscrição INCÊNDIO na viseira da porta em fibra de vidro e com eixo pivotante, deve também dispor de dreno em pingadeiras. 24 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Reserva Técnica de Incêndio A reserva técnica de incêndio será dimensionada de tal forma que forneça ao sistema uma autonomia mínima de 30 minutos. No dimensionamento da reserva técnica de incêndio, deverão ser consideradas as seguintes vazões: A. Risco Leve A vazão no hidrante mais favorável (maior pressão), acrescido de 2 minutos por hidrante excedente a quatro. B. Risco Médio e Risco Elevado As vazões nos hidrantes mais desfavoráveis (menor pressão), considerado em uso simultâneo: 1 hidrante: quando instalado 1 hidrante; 2 hidrantes: quando instalados 2 a 4 hidrantes; 3 hidrantes: quandoinstalados 5 ou 6 hidrantes; 4 hidrantes: quando instalados mais de 6 hidrantes. Adicionar 2 minutos por hidrante excedente a 4 Em edificações de Risco Leve, a Reserva Técnica de Incêndio mínima deve ser de 5000 litros. Admite-se o desmembramento da RTI, em reservatório elevado, em células separadas com unidades equivalentes, desde que estas sejam interligadas em colar ou barrilete e abasteçam o mesmo sistema. Quando o reservatório for inferior e em células separadas, estas terão que ser desmembradas em unidades equivalentes. 25 Material Complementar Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade e perceber a complexidade do mesmo, pesquise as seguintes sugestões: Sites: Legislação Municipal - Segurança de uso: http://www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/licenciamentos/legislacao/index.php?p=3260 Instalações de gás nos condomínios: normas e segurança para o GLP e o Gás Natural: http://goo.gl/JvzJS3 Ambas enriquecerão sua compreensão a respeito do dimensionamento das instalações prediais estudadas. 26 Unidade: Instalações prediais de gás e de combate a incêndio Referências Borges, R.S.; Borges, W.L. Manual de Instalações Hidráulico-Sanitárias e de Gás 4.ed., São Paulo, Pini, 1992. Carvalho JR., R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura 3. ed. São Paulo, Blucher, 2010. Macintyre, A. J. Instalações Hidráulicas - Prediais e Industriais. Rio de Janeiro, Ltc, 2010. Santos, S. L. Bombas e Instalações Hidráulicas. São Paulo, Lcte, 2007. Sites: www.abnt.org.br www.ccb.polmil.sp.gov.br 27 Anotações Instalações e Equipamentos Hidráulicos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profa. Dra. Fabiana Maria Salvador Navarro Revisão Técnica: Prof.ª Dr.ª Marjolly Priscilla Bais Shinzato Prof. Dr. Leandro Guimarães Bais Martins Revisão Textual: Profa. Esp. Márcia Ota Instalações prediais de águas pluviais 5 • Introdução • Dimensionamento das calhas • Condutores de AP O principal objetivo desta Unidade é compreender os critérios necessários para o dimensionamento das instalações hidráulicas, visando atender às necessidades mínimas de higiene, segurança, conforto e economia dos usuários, além de garantir o cumprimento das Normas vigentes estabelecidas. Leia, atentamente, o conteúdo desta Unidade, que lhe possibilitará conhecer os critérios para instalações prediais de águas pluviais. Você também encontrará nesta Unidade uma atividade composta por questões de múltipla escolha, relacionada com o conteúdo estudado. Além disso, terá a oportunidade de trocar conhecimentos e debater questões no fórum de discussão. É extremante importante que você consulte os materiais complementares, pois são ricos em informações, possibilitando-lhe o aprofundamento de seus estudos sobre este assunto. Instalações prediais de águas pluviais 6 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais Contextualização Para iniciar os estudos desta Unidade, a partir das ilustrações abaixo, reflita sobre a questão de um projeto de instalação predial para águas pluviais. Oriente sua reflexão por meio dos seguintes questionamentos: » Os projetos atuais de uma instalação hidráulica predial de águas pluviais atendem às necessidades e o reaproveitamento das mesmas? » Nos dias de hoje, fala-se muito em minimizar, ao máximo, o consumo de água em geral. Será que existem algumas alternativas a serem incluídas em novos projetos? E o que fazer com os projetos já existentes? Fonte: iStock / Getty Images 7 Introdução Você sabia? Você sabia que água de chuva é um dos elementos mais danosos para a durabilidade e boa aparência das construções? Por esse motivo, cabe ao instalador projetar o escoamento das mesmas, de modo a se realizar no mais curto trajeto e no menor tempo possível. Assim, o sistema de esgotamento de águas pluviais deve ser completamente separado dos esgotos sanitários, evitando-se, com isso, a penetração dos gases dos esgotos primários no interior da habitação. Além disso, segundo Creder (2012), há também algumas condições das municipalidades como a caída direta e livre da água dos telhados e prédios de mais de um pavimento, bem como o caimento em terrenos vizinhos, daí a necessidade de serem conduzidas aos condutores de AP, que as dirigem às caixas de areia, no térreo e desta aos coletores públicos de águas pluviais ou sarjetas dos logradouros públicos. Esse autor nos fornece algumas terminologias acerca desse assunto. Vamos conhecê-las? Área de contribuição: é a área somada das superfícies que recebem a precipitação de chuva num determinado setor da edifi cação. Área molhada: é a área útil de escoamento na seção transversal de uma calha ou de um condutor Caixa de areia: é uma caixa feita em alvenaria, enterrada no solo e destinada a permitir a inspeção das canalizações de águas pluviais Canaleta: é um canal de seção quadrada ou retangular que recebe a contribuição de águas pluviais de pisos Calha: é a tubulação de meia seção circular ou retangular que recebe a contribuição de telhados Coletor: é a tubulação horizontal que recebe as águas dos condutores, das canaletas ou dos ralos e transporta até o tanque de retenção da edifi cação ou até a rede pública de coleta de águas pluviais. Condutor: é a tubulação vertical que conduz as águas captadas por calhas, ralos, canaletas ou drenos. Dreno: é a tubulação perfurada em sua meia seção superior destinada a captar águas no interior de solos. Perímetro molhado: é a linha que delimita a seção molhada junto às paredes e ao fundo da calha ou do coletor. 8 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais Vazão de projeto: é a vazão de referência para o dimensionamento de calhas, condutores ou coletores. Ralo: é um dispositivo que recebe a contribuição de águas pluviais de pisos Tanque de retenção: é um reservatório de águas pluviais, destinado a evitar alagamentos, que mantém, por um certo tempo, estas águas para permitir que não haja uma sobrecarga de vazão na rede pública coletora. Que tal, agora, estudarmos sobre os Fatores Meteorológicos? Salientamos que as chuvas ocorrem com diferentes intensidades e com tempos de duração de precipitação também diferentes ao longo dos anos. Assim, as constantes medições, em cada local e ao longo dos anos, nos permitem ter parâmetros das maiores intensidades ocorridas e estes parâmetros são, então, estabelecidos, por meio de norma técnica, como indicadores a serem considerados para os respectivos locais. Tendo por base a Norma NB-611, consideramos também diferentes períodos para a medição do valor médio dessas intensidades: 1 ano: para áreas pavimentadas onde os empossamentos podem ser tolerados. 5 anos: para coberturas e/ou terraços. 25 anos: para as coberturas e para as áreas onde os empossamentos ou os extravasamentos não possam ser tolerados. A duração de precipitação dever ser fi xada em 5 minutos, para construções de até 100 m2 de área de projeção horizontal, pode-se adotar i = 150 mm/h (intensidade pluviométrica). A Norma NB-611 dá uma indicação para o cálculo das áreas de contribuição e rege a maioria dos índices de intensidade pluviométricas das principais cidades brasileiras. A Tabela 1, a seguir, apresenta algumas localidades brasileiras e as respectivas intensidades encontradas. Tabela 1 – Intensidade pluviométrica em algumas cidades brasileiras. (CREDER, 2012) Intensidade Pluviométrica em mm/h Período de Retorno (anos) Local 1 5 25 Bagé 126 204 234 Belém 138 157 185 Belo Horizonte 132 227 230 Fernando de Noronha 110 120 140 9 Florianópolis 114 120 144 Fortaleza 120 156 180 Goiânia 120 178 192 João Pessoa 115 140 163 Maceió 102 122 174 Manaus 138 180 198 Niterói 130 183 250 Porto Alegre 118 146 167 Rio de Janeiro (jardim Botânico) 122 167 227 São Paulo (Santana) 122 172 191 Agora, vamos discutir outros aspectos. Que tal? Então, convido-o para dar prosseguimento aos nossos estudos! Segundo CREDER ( 2012), a vazão de projeto é determinadapela equação: 60 Onde: I A Q × = Q → vazão de projeto em litros por minuto; I → ntensidade pluviométrica do local em milímetros por hora; e A → área de contribuição em metros quadrados. No que se refere a Coberturas Horizontais de Laje, é preciso que: » Sejam evitados empossamentos e se tenha declividade mínima de 0,5% para garantir o escoamento até os pontos de drenagens previstos; » a drenagem seja feita por mais de uma saída, exceto nos casos em que não houver risco de obstrução; e » os ralos hemisféricos sejam usados, nos locais em que o ralo plano possa causar obstrução. Nossos estudos não terminam por aqui. Agora é hora de tratarmos sobre o Dimensionamento das Instalações! 10 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais Dimensionamento das calhas As calhas de beiral ou platibanda devem ter inclinação uniforme e no mínimo de 0,5 %. Quando a saída dessas calhas (condutores) estiver a menos de 4 m de uma mudança de direção, a vazão do projeto deve ser multiplicada pelos fatores da Tabela 2, a seguir. Tabela 2 – Fatores Multiplicativos da Vazão de Projeto. (CREDER, 2012) Tipo da Curva Curva a menos de 2 m da saída Curva entre 2 e 4 m da saída Canto reto 1,2 1,1 Canto arredondado 1,1 1,05 Para o dimensionamento das calhas, utilizamos a fórmula de Manning-Strickler: Q K S n R OndeH� � 2 3 1 2/ : Q → vazão da calha em litros por minuto; S → área molhada em metros quadrados RH → Raio hidrárulico = S/P em metros P → perímetro molhado em metros i → declividade da calha em metros por metro n → coefi ciente de rugosidade K → 60.000 (coefi ciente para transformar a vazão em metros cúbicos por segundo para litros por minuto. Na Tabela 3, a seguir, são apresentados os coefi cientes de rugosidade dos materiais que, normalmente, são utilizados para a fabricação de calhas. Tabela 3 – Coefi cientes de Rugosidade (n). (CREDER, 2012) Material n Plástico, fi brocimento, alumínio, aço inoxidável, aço galvanizado, cobre, latão. 0,011 Ferro fundido, concreto alisado, alvenaria revestida. 0,012 Cerâmica e concreto não alisado. 0,013 Alvenaria de tijolos não revestida. 0,015 A capacidade das calhas semicirculares usando coefi ciente de rugosidade n = 0,011 e as declividades indicadas estão representados na Tabela 4 abaixo: 11 Tabela 4 – Capacidade de Calhas Semicirculares (lâmina d’água igual ½ diâmetro interno) n = 0,011 e vazões em litros por minuto. (CREDER, 2012) Período de Retorno (anos) Diâmetro interno (mm) Declividade 0,5 % 1 % 2 % 100 130 183 256 125 236 333 466 150 384 541 757 200 829 1.167 1.634 Dimensionamento de Coletores Segundo Creder (2012), para o dimensionamento dos coletores, utilizamos a fórmula de Manning-Strickler , considerando-se a altura da lâmina d’água igual a 2/3 do diâmetro do condutor. A Tabela 5, a seguir, apresenta os valores obtidos, considerando-se essa fórmula e essa premissa: Tabela 5 - Capacidade dos coletores em litros por minuto Diâmetro Coefi ciente de Rugosidade n=0,011 n=0,012 Declividade Declividade 0,05% 1% 2% 0,05% 1% 2% 50 32 45 65 29 41 59 75 95 133 188 87 122 172 100 204 287 405 187 264 372 125 370 521 735 339 478 674 150 602 847 1190 552 777 1100 200 1300 1820 2570 1190 1670 2360 Dimensionamento das Caixas de Areia As caixas de areia devem ser colocadas entre o coletor (vertical) e o condutor (horizontal), fazendo a transição das águas coletadas e iniciando as suas conduções para a destinação fi nal (tanque de retenção ou rede pública condutora). As caixas de areia devem ser colocadas, também, entre conexões com outras tubulações de águas pluviais, onde houver mudanças de direções ou de declividades e ainda quando houver distâncias retilíneas com mais de 20 metros. As caixas de areia podem também conter uma grelha em sua tampa superior, permitindo o uso como ralo de captação de águas pluviais no solo. As medidas internas mínimas de uma caixa de areia são 0,50 m X 0,50 m em planta e profundidade variável a partir de um mínimo de 0,50 m para permitir as inclinações das tubulações condutoras. Espero que estejam apreciando nossos estudos! Por isso, proponho novamente mais um assunto. 12 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais Condutores de AP Sempre que possível, devem ser projetadas em uma só prumada. Nos desvios, devem-se usar curvas de 90˚ de raio longo ou curvas de 45˚; devem ser previstas peças de inspeção (tubos operculados). O diâmetro interno mínimo dos tubos verticais é de 70 mm. O dimensionamento dos condutores verticais deve ser feito a partir dos seguintes dados: Q → Vazão do projeto, em litros / mm H → altura da lâmina d’água da calha, em mm L → Comprimento do condutor vertical em mm Nas Figuras 1 e 2, a seguir, extraídas da Norma NB_611, há dois ábacos para a determinação do diâmetro, D, em mm, para os dois tipos de saída: em aresta viva e em funil. Escolha do diâmetro D Entrar no eixo horizontal, com o valor da vazão Q em litros por mm. Levantar uma vertical até encontrar as curvas de H e L correspondentes; no caso se não haver curvas dos valores de H e L, interpolar entre as curvas existentes. Transportar a interseção mais alta até o eixo D; escolhe o diâmetro interno seja igual ou superior ao valor encontrado. Os ábacos foram construídos para condutores verticais rugosos (coefi ciente de atrito f = 0,04), com dois desvios na base. Figura 1 – Ábaco para a determinação de diâmetros de condutores verticais de calha com saída em aresta viva. (CREDER, 2012) 13 Condutores Horizontais de AP Devem ser projetados, sempre que possível, com declividade uniforme e de no mínimo 0,5% O dimensionamento dos condutores horizontais de seção circular deve ser feito para escoamento com lâmina de altura igual a 2/3 do diâmetro interno do tubo. Nas tubulações aparentes, devem ser previstas inspeções sempre que houver conexões com outra tubulação, mudança de declividade, mudança de direção ou, ainda, a cada trecho de 20 m nos percursos retilíneos. A ligação entre os condutores verticais e horizontais será sempre feita por curva de raio longo, com inspeção (tubo operculado), ou caixa de areia, conforme o tubo esteja aparente ou enterrado. Figura 2 - Ábaco para a determinação de diâmetros de condutores verticais de calha com funil de saída. (CREDER, 2012) Para terminarmos o estudo proposto nesta unidade, vamos tratar sobre Projeto das Instalações¸ destacando que os projetos das instalações prediais de águas pluviais, de uma forma geral, são constituídos por: I. Planta baixa geral do pavimento térreo, em que são representados: » todo o sistema de tubulações da rede existente sob o solo; » locação de todas as caixas de areia; » localização da chegada ao solo de todos os condutores; » localização de todos os ralos, canaletas ou demais elementos no piso destinados a captar águas pluviais. II. Planta baixa geral da cobertura, em que são representadas todas as: » inclinações previstas para o telhado ou a laje de cobertura; » calhas e os pontos dos coletores no caso de telhados ou todos os ralos no caso de lajes horizontais. 14 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais III. Detalhamento do projeto, em que são apresentados os detalhes construtivos de calhas, ralos, drenos, canaletas, caixas de areia, etc. IV. Memoriais descritivo e de cálculo O memorial descritivo contém as recomendações gerais de projeto, as especifi cações de materiais e de serviços. O memorial de cálculo apresenta os resultados das áreas encontradas e dos respectivos diâmetros das tubulações que atendem as vazões de projeto. 15 Material Complementar Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade, pesquise as seguintes sugestões: Vídeos: Biblioteca virtual do site: www.tigre.com.br Leituras: http://www.unifra.br/professores/julianepinto/aula/Unidade_4_Aguas%20Pluviais.pdf http://www.inicepg.univap.br/cd/INIC_2011/anais/arquivos/0330_0303_01.pdf Ambos enriquecerão sua compreensão a respeito do dimensionamento dasinstalações hidráulicas estudadas. 16 Unidade: Instalações prediais de águas pluviais Referências AZEVEDO NETTO, J.M. et al. Manual de Hidráulica. 8.ed., São Paulo: Edgard Blucher, 1998. BAPTISTA, M.B.; LARA, M. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo Horizonte, Editora UFMG e Escola de Engenharia da UFMG, 2a. Edição - Revisada, 2003. Borges, R.S.; Borges, W.L. Manual de Instalações Hidráulico-Sanitárias e de Gás 4.ed., São Paulo, Pini, 1992. Carvalho JR., R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura 3. ed. São Paulo, Blucher, 2010. Creder, H. Instalações Hidráulicas e Sanitárias 6.ed. São Paulo, LTC, 2012. Macintyre, A. J. Instalações Hidráulicas - Prediais e Industriais 4 ed. São Paulo, Ltc, 2012. MELO, V.O. & NETTO, J.M.A. Instalações Prediais Hidráulico-sanitárias. 4.ed. São Paulo: Blucher, 1988. 185p. Santos, S. L. Bombas e Instalações Hidráulicas São Paulo, Lcte, 2007. Site: www.abnt.org.br 17 Anotações Instalações e Equipamentos Hidráulicos Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profa. Dra. Fabiana Maria Salvador Navarro Revisão Técnica: Prof.ª Dr.ª Marjolly Priscilla Bais Shinzato Prof. Dr. Leandro Guimarães Bais Martins Revisão Textual: Profa. Esp. Márcia Ota Instalações prediais de esgoto 5 • Introdução • Componentes de um Projeto de Esgoto • O processo de tratamento do esgoto doméstico · O principal objetivo desta Unidade é compreender os critérios necessários para o dimensionamento das instalações prediais de esgoto, visando atender às necessidades mínimas de higiene, segurança, conforto e economia dos usuários, além de garantir o cumprimento das Normas vigentes estabelecidas. Para um bom aproveitamento do curso, leia o material teórico atentamente antes de realizar as atividades. É importante também respeitar os prazos estabelecidos no cronograma. Instalações prediais de esgoto 6 Unidade: Instalações prediais de esgoto Contextualização Para iniciar seus estudos nesta Unidade, leia a reportagem no link abaixo: Explore: http://nacoesunidas.org/25-bilhoes-de-pessoas-nao-tem-acesso-a-saneamento-basico-em-todo-o-mundo-alerta-onu/ Além disso, assista ao vídeo referente à mesma em: Vídeo: http://nacoesunidas.org/video-um-terco-da-humanidade-ou-25-bilhoes-de-pessoas-nao-tem-acesso-a-saneamento-basico/ Após, reflita sobre a questão da falta de saneamento básico em muitas partes do mundo. Oriente sua reflexão por meio dos seguintes questionamentos: • O que pode ser feito para minimizar tamanha carência? • Quais os projetos economicamente viáveis que poderiam ser aplicados nessas regiões para que possam melhorar as condições de vida da população em geral? 7 Introdução Você sabe qual norma utilizamos para as instalações de esgoto sanitário em edificações? Vamos conhecê-la? Para instalações de esgoto sanitário em edificações, utiliza-se a Norma NBR 8160/1999 da ABNT. Essa norma estabelece os requisitos mínimos a serem obedecidos na elaboração do projeto, na execução e no recebimento das instalações prediais de esgotos sanitários, para que elas satisfaçam às condições necessárias de higiene, segurança, economia e conforto aos usuários. Atualmente, a Norma NBR-5688 de janeiro de 1999 regula os sistemas prediais de água pluvial, esgoto sanitário, ventilação, tubos e conexões em PVC tipo DN (diâmetro nominal). Campo de Aplicação • Essa Norma de aplica às instalações prediais de esgotos sanitários de qualquer tipo de edifício, seja ele construído em zona urbana ou rural. • Para edifícios situados em zona urbana, essa Norma se aplica indistintamente nos casos de a zona ser servida ou não por sistemas públicos de esgotos sanitários. • Não se enquadram nessa norma aqueles tipos de esgotos que, devido às suas características de qualidade e temperatura, têm sua ligação vedada ao coletor público, conforme disposto na Norma. Agora, vamos conhecer os tipos de esgoto: Esgoto Primário É a parte da instalação predial onde ficam alguns aparelhos e conexões que vem antes dos desconectores ou “sifões” e os gases e animais têm acesso. Esgoto Secundário É a parte da instalação predial que gases e animais não têm acesso. São aparelhos e as canalizações que estão antes dos conectores. 8 Unidade: Instalações prediais de esgoto Componentes de um Projeto de Esgoto Concepção Esta é a parte mais importante quanto a questões de análise geral da situação a resolver e a tomada de decisões de projeto. Nesta etapa, segue-se, geralmente, o seguinte roteiro de projeto: 1. Identificação de todos os pontos na edificação por onde deverão ser eliminados os dejetos sanitários. 2. Definição e posicionamento dos desconectores: sifões, caixas sifonadas, ralos sifonados, caixas de inspeção, caixas retentoras de gordura, etc. 3. Definição do sistema de ventilação. 4. Posicionamento dos tubos de queda: do esgoto primário ou de gordura. 5. Definição do acesso às tubulações: para caixas de inspeção, poços de visita, caixas de gordura, tubulações de inspeção. 6. Definição do destino do esgoto: se para coletor em rede pública ou para tratamento e destino particular.es 7. Desenho físico de toda a rede de coleta e destinação: rede primária e rede secundária. Dimensionamento Critérios para dimensionamento Consiste em dimensionar os diâmetros capazes de proporcionar a vazão necessária. Este dimensionamento das tubulações visa permitir o rápido escoamento do esgoto, o que só pode ser conseguido se a rede tiver bons diâmetros em seus dimensionamentos e, também, adequadas declividades para seu escoamento. Para dimensionamento deste tipo de rede, o método sugerido por norma técnica considera o critério das Unidades Hunter de Contribuição (UHC). Uma Unidade Hunter de Contribuição corresponde a uma vazão de 28 litros por minuto. Dimensionamento dos ramais de descarga Para dimensionamento destes ramais, utilizamos duas tabelas a seguir apresentadas: Unidades Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal dos ramais de descarga e Unidade Hunter de Contribuição para diâmetros (capacidade de suporte por diâmetros). 9 Tabela 1 – Unidades de Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal dos ramais. (manual da TIGRE) Aparelho sanitário Tipo Número de unidades Hunter de contribuição Diâmetro nominal mínimo do ramal de descarga DN Bacia sanitária 6 100 Banheira de residência 2 40 Bebedouro 0,5 40 Bidê 1 40 Chuveiro De residência Coletivo 2 4 40 40 Lavatório De residência De uso geral 1 2 40 40 Mictório Válvula de descarga Caixa de descarga Descarga automática De calha 6 5 2 2 75 50 40 50 Pia de cozinha residencial 3 50 Pia de cozinha industrial Preparação Lavagem de panelas 3 4 50 50 Tanque de lavar roupas 3 40 Máquina de lavar louças 2 50 Máquina de lavar roupas 3 50 Conforme NBR 8160 (norma ABNT) Tabela 2 - Unidade Hunter de Contribuição para diâmetros. (Manual da TIGRE) Quantidade de aparelhos Diâmetro (DN) Banheiros Com 2 aparelhos sem banheira 40 Com 3 aparelhos sem banheira 50 Com banheira mais aparelhos 75 Cozinha (do sifão até a caixa de gordura) Com pia de 1 cuba 50 Com pia de 2 cubas 50 Lavanderias Com 1 tanque 40 Com tanque e 2 cubas 50 Com máquina de lavar roupas 75 Com máquina de lavar roupas e tanque 75 10 Unidade: Instalações prediais de esgoto Dimensionamento dos ramais de esgoto Para dimensionamento destes ramais, somam-se as Unidades Hunter de Contribuição dos ramais de descarga que contribuem para o ramal de esgoto e recorre-se, então, a tabela, a seguir, para dimensionar o ramal de esgoto: Diâmetro nominal do tubo Número de UHC 40 3 50 6 75 20 100 160 150 620 (CREDER, 2012) Dimensionamento dos Tubos de Queda Na medida do possível, devem ser mantidos na mesma linha vertical. Porém, poderão, eventualmente, conter desvios de trajetória (geralmente, se adotam dois desvios de 45˚; o ângulo de desvio deve ser menor que 90˚). Para o dimensionamento, adotamos a seguinte tabela de número máximo de UHC em funçãodo diâmetro do TQ. Atenção Tubos de Queda que escoam esgotos de vasos sanitários NÃO PODEM TER DIAMETRO INFERIOR A 100mm. Diâmetro do TQ Prédios com até 3 pavimentos Prédios com mais de 3 pavimentos 40 2 2 50 10 8 75 30 70 100 240 500 150 960 1900 (CREDER, 2012) Dimensionamento dos Coletores prediais e subcoletores Para o dimensionamento dos coletores e dos subcoletores, utilizamos a seguinte tabela do número máximo de UHC na declividade em função do diâmetro nominal. Diâmetro nominal 0,5% 1% 2% 4% 100 xxx 180 216 250 150 xxx 700 840 1000 200 1400 1600 1920 2300 (CREDER, 2012) Observação: os valores em % são de declividade. 11 Dimensionamento dos ramais de ventilação Para o dimensionamento dos ramais de ventilação, os diâmetros necessários são obtidos diretamente na tabela seguinte: 1. Grupo de aparelhos sem vaso sanitário Número de UHC Diâmetro Até 2 40 3 a 12 40 13 a 18 50 19 a 36 75 (CREDER, 2012) 2. Grupo de aparelhos com vaso sanitário Número de UHC Diâmetro Até 17 50 18 a 60 75 (CREDER, 2012) Dimensionamento das colunas de ventilação Para o dimensionamento das colunas de ventilação, os diâmetros necessários são obtidos diretamente na tabela a seguir, na qual os valores do comprimento máximo permitido são obtidos em metros. Diâmetro nominal mínimo da coluna de ventilação DN N ú m e r o de UHC 30 40 50 60 75 100 40 10 9 30 50 20 8 15 46 75 102 8 26 64 189 100 530 6 15 46 177 150 2900 6 23 183 200 46 5 43 (CREDER, 2012) Chegou a hora de estudarmos sobre o Destino final do esgoto! Você sabia que quando coletado por rede pública, o esgoto deve ser conduzido para as Estações de Tratamento de Esgotos (ETE)? Além disso, quando isso não for possível e para o caso de edificações que só produzem esgotos do tipo doméstico podem ser feitos projetos, construções e operações de sistemas de tanques sépticos, desde que os efluentes finais tenham tratamento e disposição conforme determinados princípios de atendimento. 12 Unidade: Instalações prediais de esgoto Já estudamos bastante sobre esgotos, mas você deve estar se perguntando: E o esgoto doméstico? Compreende a reunião dos despejos provenientes do uso da água para fins higiênicos. Vale salientar que os esgotos domésticos contêm enorme quantidade de bactérias. Algumas são patogênicas, causando doenças. No esgoto, há ainda bactérias que propiciam a transformação do esgoto. Sem oxigênio não há condições para a estabilização da matéria orgânica existente no esgoto. Essa avidez de oxigênio, para atender ao metabolismo das bactérias e a transformação da matéria orgânica, chama-se Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Você sabe o que significa DBO? A DBO é, assim, um índice de concentração de matéria orgânica presente num volume de água e, por consequência, um indicativo dos seus efeitos de poluição. Portanto, quanto maior a poluição por esgoto, maior a quantidade de matéria orgânica presente e maior será a demanda de oxigênio para estabilizar essa matéria orgânica. E o processo de tratamento do esgoto doméstico? Como será que ocorre? Que tal conhecermos? 13 O processo de tratamento do esgoto doméstico Como já ficou estabelecido no início, pretendemos dar um destino ao esgoto doméstico de pequenos grupos habitacionais, residências, prédios comerciais, hotéis, quartéis, escolas, etc. Nesse caso, o destino ocorrerá segundo o esquema seguinte: Edificação → Tanque Séptico → Filtro anaeróbico → Vala de drenagem Vala de filtração → Vala de drenagem Sumidouro Despejos em regiões não servidas por redes de esgoto Em áreas não favorecidas por redes de esgoto públicos, torna-se obrigatório o uso de instalações necessárias para a depuração biológica e bacteriana das águas residuais. Os despejos lançados sem tratamento propiciam a proliferação de inúmeras doenças como tifo, disenterias etc. Fossas Sépticas As fossas sépticas são instalações que atenuam a agressividade das águas servidas, destina- se a separar e transformar a matéria sólida contida nas águas de esgoto e descarregar no terreno, onde se completa o tratamento. Para dificultar a contaminação da superfície do solo por bactérias, a altura mínima do líquido é de 1,20 m nessas fossas. Funcionamento Nessas fossas, as águas servidas sofrem ação de bactérias anaeróbicas – microrganismos que só atuam onde não circula o ar. Sob a ação dessas bactérias, parte da matéria orgânica sólida é convertida em gases ou substâncias solúveis que, dissolvidas no líquido contido na fossa, são esgotadas e lançadas no terreno, conforme apresentado na Figura 1. Durante o processo, depositam-se, no fundo da fossa, as partículas minerais sólidas (lodo) e forma-se, na superfície do líquido, uma camada de espuma ou crosta constituída de substâncias insolúveis mais leves que contribui para evitar a circulação do ar, facilitando a ação das bactérias. Figura 1 – Seção transversal de uma fossa séptica em funcionamento. (CREDER, 2012) 14 Unidade: Instalações prediais de esgoto Localização Devem ser localizadas perto da casa, o mais próximo do banheiro, com tubulação mais reta possível e distanciadas no mínimo 15 m e em um nível do terreno inferior a qualquer manancial de água (poço, cisterna, entre outros). Dimensões Torna-se como base a capacidade de 175 a 265 litros por pessoa e uma capacidade mínima de 1.200 litros por fossa. A Tabela 3 cita as dimensões usuais das fossas sépticas. Tabela 3 – Dimensões das fossas sépticas. Número de pessoas Comprimento (m) Largura (m) Altura (m) Capacidade (litros) Até 7 1,60 0,80 1,50 1.535 Até 9 1,80 0,90 1,50 1.945 Até 12 2,10 1,05 1,50 2.645 Até 15 2,35 1,15 1,50 3.240 Até 20 3,00 1,20 1,50 4.320 (CREDER, 2012) 15 Material Complementar Para complementar os conhecimentos adquiridos nesta Unidade e perceber a complexidade do mesmo, pesquise as seguintes sugestões: • Manual da Tigre para instalações prediais de esgoto; • Boletim n˚: 23/1953 da Associação Brasileira de Cimento Portland, para construção de uma fossa séptica. Ambas enriquecerão sua compreensão a respeito do dimensionamento das instalações prediais estudadas. 16 Unidade: Instalações prediais de esgoto Referências AZEVEDO NETTO, J.M. et al. Manual de Hidráulica. 8.ed., São Paulo: Edgard Blucher, 1998. BAPTISTA, M.B.; LARA, M. Fundamentos de Engenharia Hidráulica. Belo Horizonte, Editora UFMG e Escola de Engenharia da UFMG, 2a. Edição - Revisada, 2003. Borges, R.S.; Borges, W.L. Manual de Instalações Hidráulico-Sanitárias e de Gás 4.ed., São Paulo, Pini, 1992. Carvalho JR., R. Instalações Hidráulicas e o Projeto de Arquitetura 3. ed. São Paulo, Blucher, 2010. Creder, H. Instalações Hidráulicas e Sanitárias 6.ed. São Paulo, LTC, 2012. Macintyre, A. J. Instalações Hidráulicas - Prediais e Industriais 4 ed. São Paulo, Ltc, 2012. MELO, V.O. & NETTO, J.M.A. Instalações Prediais Hidráulico-sanitárias. 4.ed. São Paulo: Blucher, 1988. 185p. Santos, S. L. Bombas e Instalações Hidráulicas São Paulo, Lcte, 2007. Sites www.abnt.org.br www.tigre.com.br 17 Anotações