À semelhança da selecção de uma bomba, a selecção de uma central hidropneumática assenta em duas grandezas fundamentais, o caudal e a altura manométrica.
Os fabricantes de centrais hidropneumáticas, nas infor- mações técnicas que publicam, desenvolvem métodos de dimensionamento que em geral são sensivelmente iguais
3.5.1.1 Cálculo do caudal a partir de diagramas
Este método é utilizado sempre que os dados relativos ao projecto são bastante limitados. O seu grau de precisão poderá ser considerado satisfatório. Os caudais indicados no diagrama são valores máximos (fig. 48).
Fig. 48
3.5.1.2 Cálculo do caudal em função do número de
pontos de consumo
Se o número de pontos de consumo for conhecido, é possível determinar, de uma forma rigorosa, o caudal máximo da instalação. Par tal, deve considerar-se o caudal consumido em cada ponto de utilização. Ao caudal total assim obtido aplica-se um coeficiente de simultaneidade, visto que, os n pontos de consumo de água de um edifício nunca serão utilizados ao mesmo tempo.
0,200 0,100 0,050 Tabela de Caudais normais das utilizações segundo NFP41-204 Designação
Lava-louça Lavatório
Lavatório colectivo (por jacto)
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Sistemas de Pressurização com Velocidade Fixa e Velocidade Variável
1º método
Leitura directa do ábaco 70 habitações ⇒18m3/h
2º método
Considerando o número de pontos de consumo de água 70 banheiras x 2 torneiras . . . 140 x 0,35 l/s = 49 l/s 70 lavatórios x 2 . . . 140 x 0,10 l/s = 14 l/s 70 bidés x 2 . . . 140 x 0,10 l/s = 14l/s 70 lava-louças x 2 . . . 140 x 0,20 l/s = 28l/s 70 torneiras . . . 70 x 0,10l/s = 7 l/s Total . . . 630 torneiras 112 l/s Coeficiente de simultaneidade . . .
Caudal de dimensionamento do edifício é: QD= 112 x 0,03987 = 4,46 l/s = 16 m3/h
No caso de habitações equipadas com válvulas de descarga, estas deverão ser calculadas à parte, o respectivo coefi- ciente de simultaneidade é diferente.
Apresenta-se abaixo o quadro para estabelecimento dos caudais instantâneos segundo o decreto lei nº 23/95 Pressão disponível necessária à entrada das torneiras de
descarga . . . 1,5 bar Para válvulas de descarga de urinol . . . 1,0 bar Sabe-se que o caudal instantâneo, é dado por:
Qreal instantâneo= Qcalculadox K, em que K, é o coeficiente de simul-
taneidade obtido:
sendo n o número de torneiras. As torneiras de descarga funcionam apenas durante segundos, mas normalmente, não funcionam em simultaneidade com os outros aparelhos (ver tabela).
É de notar, que a fórmula apresentada para a determinação do coeficiente de simultaneidade só é válida para habitações. No caso de hospitais, hotéis, ginásios, escolas, quartéis, centros férias, impõe-se um estudo para cada instalação específica.
Por exemplo, para um hotel, podemos adoptar como base de cálculo 300 litros por dia e por quarto, repartidos por 3 horas de consumo (ou seja 100l/h de caudal instantâneo por quarto).
Nos centros de férias, ginásios ou parques de campismo, deveremos tomar em consideração a utilização simultânea de todos os chuveiros. Não existe uma regra universal e cada projectista basear-se-á na sua própria experiência. Exemplo
Edifício de grandes dimensões com 70 habitações, compre- endendo cada uma:
n 1 banheira n 1 lavatório n 1 bidé n 1 lava-louças
n 1 sanita com autoclismo n torneiras 1 2 3 4 5 Torneiras a descarregar nas habitações Número de torneiras instaladas
1 a 3 3 a 10 11 a 20 21 a 50 mais de 50 Em funcionamento simultâneo
1
n
1
K
−
=
03987 , 0 1 630 1 k= − = Caudais mínimos (l/s) 0,10 0,5 0,10 0,25 0,15 0,15 0,10 0,15 0,20 0,10 0,15 0,20 0,20 0,15 0,50 0,30 0,45 Caudais Instantâneos Dispositivos de utilização Lavatório individual Lavatório colectivo (por bica) BidéBanheira
Chuveiro individual
Pia de despejo com torneira de ∅ 15 mm Autoclismo de bacia de retrete Urinol com torneira individual Pia lava-louça
Bebedouro
Máquina de lavar louça Máquina de lavar roupa Tanque de lavar roupa
Bacia de retrete com fluxómetro Urinol com fluxómetro
Boca de rega ou lavagem de ∅15 mm Boca de rega ou lavagem de ∅20 mm
Em conformidade com as instruções do fabricante Máquinas industriais e outros aparelhos
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Fig. 49 - Caudais de cálculo em função dos caudais acumulados
3.5.2 Determinação da pressão
A altura manométrica total determina-se por: (Hmt=PDesc- Pasp)
3.5.2.1 Pressão de descarga
Serve para:
âVencer a altura geométrica de descarga Hg â Compensar as perdas de carga na rede ∆h
â Assegurar a pressão de funcionamento dos aparelhos de consumo (pressão de utilização ou pressão disponível) Pd
Pdesc= Hg+ ∆h + Pd
3.5.2.1.1 Altura geométrica
Desnível geométrico entre o nível da bomba e do ponto de consumo mais elevado. Um valor utilizado na prática é de 3 m por piso a vencer, ou seja, a altura média de cada andar nos edifícios recentes. No caso de prédios muito altos ou de edifícios antigos, deve ser determinada a sua dimensão exacta.
3.5.2.1.2 Perda de carga
Como valor expedito, pode considerar-se cerca de 10 % da altura geométrica.
Para a sua determinação rigorosa, deverá ser realizado o cálculo das perdas de carga nos diferentes troços da coluna com base em equações apropriadas, ou ábacos de perdas de carga. À perda de carga contínua, deverão ser adicionadas as perdas nas singularidades tais como curvas, válvulas, etc.
3.5.2.1.3 Pressão disponível
É a pressão mínima que deverá estar disponível no disposi- tivo mais elevado ou no ponto mais desfavorável. Deve ser da ordem de 1,5 bar em locais de habitação.
Exemplo prático
Tomando como exemplo, um edifício de 10 andares, teríamos:
Hg = 30 m (10x3 m) Pd= 15 mca
∆h = 3 mca ( 10 % de Hg)
Logo, será necessário prever uma pressão de descarga de: Pdesc= 30 + 15 + 3 = 48 mca = 4,8 bar
3.5.2.1.4 Pressão de aspiração Depende do tipo de ligação existente.
a) Ligação à rede de abastecimento municipal (figura 51)
Em utilização simultânea 2
3 4
Quadro - Número de fluxómetros em utilização simultânea Número de fluxómetros
Instalados 4 a 12 13 a 24 + de 24
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3.5.3 Regulação das pressões de arranque
e paragem
A diferença entre a pressão máxima (pressão de paragem da bomba) e a pressão mínima (pressão de arranque) é em geral regulada com um valor compreendido entre 0,3 a 1 bar. No caso de bombas com curvas planas não deverá ser ultrapassado 0,3 bar, porque é difícil de estabelecer um ∆P de 1 bar entre a pressão mínima (Pmin) e a pressão máxima
(Pmáx) numa curva QH muito plana.
No caso das bombas de velocidade variável este problema não se coloca devido ao seu tipo de controlo, conforme descrito anteriormente.
Prede- Pressão mínima na rede de abastecimento de água
Hasp- Desnível geométrico da bomba em relação à rede
(sinal +, se a bomba estiver instalada abaixo da rede de abastecimento, sinal - no caso contrário)
Constata-se frequentemente que a pressão de aspiração é da mesma ordem de grandeza da pressão na rede. Por exemplo:
Prede= 2 bar;
Hasp= 1 m (bomba instalada 1 m acima do nível da rede);
∆hasp= 1 mca;
Logo, Pasp= 20 - 1 - 1 = 18 mca
subtraindo à pressão de descarga calculada, temos: Hmt = 48 - 18 = 30 mca.
Conclui-se que a central hidropneumática deverá vencer uma altura manométrica Hmtde 30 mca
b) Ligação através de tanque
Fig. 52 - Central em carga (Aspiração Positiva)
No caso da central funcionar com aspiração negativa, cada bomba deverá possuir a sua própria tubagem de aspiração, excepto se a instalação estiver equipada com um colector de aspiração especialmente estudado para o efeito. Exemplo (com Pdesc= 48 mca. calculado previamente)
Caso 1. Aspiração em carga (positiva)
∆Hasp= + 2 mca.
∆hasp= 0,5 mca.
Pasp= 2-0,5 =1,5 mca.
Hmt= Pdesc- Pasp= 48 - 1,5 = 46,5 mca
Caso 2. Aspiração negativa
∆Hasp= -1,5 m
∆hasp= 0,5 mca.
Pasp= -1,5 - 0,5 = - 2 mca.