3.3 PROJETO HIDRÁULICO
3.3.1 Instalação predial de água fria
3.3.1.1 Abastecimento, reservação e distribuição
A NBR 5626 (1998) aborda sobre projetos de instalações prediais de água fria e dispõe algumas exigências a se observar no projeto como garantir o fornecimento de água de forma continua com pressão, velocidade e quantidades adequadas; possibilitar manutenção fácil e econômica; evitar ruídos inadequados aos ambientes e proporcionar conforto aos usuários com fácil operação das peças utilizadas.
Segundo a NBR 5626 (1998), previamente ao projeto deve ser calculado as características do consumo predial (volumes e vazões); características da oferta de água como a disponibilidade de oferta e necessidades de reservação inclusive contra possíveis incêndios.
O abastecimento deve ser proveniente da rede pública de água, a região de Curitiba tem como concessionária a SANEPAR (Companhia de Saneamento do Paraná), podendo ou não ser potável onde a mesma deve ser independente a de uso potável e pode ser utilizada para limpeza, combate a incêndio e outros usos que não necessitem de potabilidade da água (NBR 5626, 1998).
Os reservatórios devem preservar a água potável e sua capacidade estabelecida levando o padrão de consumo, frequência e duração de interrupções do abastecimento. O volume de água reservado deve ser no mínimo o necessário para 24h de consumo normal no edifício sem considerar a reserva de incêndio. O posicionamento das entradas e saídas de água nos reservatórios tem que se verificar a não ocorrência de zonas de estagnação de água dentro do reservatório (NBR 5626, 1998).
Para a rede predial de distribuição deve ser prevista a instalação de registros de fechamento para possíveis manutenções da rede, é recomendado o uso desses registros no barrilete, na coluna de distribuição e no ramal. Para instalações conjuntas de água fria e água quente a instalação da fria deve ser protegida impedindo a entrada da água quente (NBR 5626, 1998).
3.3.1.2 Dimensionamento das tubulações
Segundo a NBR 5626 (1998), as tubulações devem ser dimensionadas de maneira que o abastecimento de água seja garantido com vazão adequada. Para dimensionar a rede predial de distribuição deve considerar o uso simultâneo de mais de um ponto de utilização, se não for previsto algum desses funcionamentos é possível ocorrer a redução temporária da vazão em um dos pontos, porém sua ocorrência não deve comprometer a satisfação dos usuários. Além disso, deve-se verificar que as tubulações não atinjam valores superiores a 3 m/s.
Para o reservatório a vazão é determinada ao dividir a capacidade do mesmo pelo tempo de enchimento, em reservatórios grandes deve ser de no máximo 6 horas dependendo do tipo de edifício (NBR 5626, 1998).
Os pontos de utilização precisam ter uma pressão dinâmica mínima para garantir a vazão de projeto necessária e o bom funcionamento da peça de utilização. Em todos os casos a pressão não deve ser inferior a 10 kPa, exceto na caixa de descarga que pode ser de no mínimo 5 kPa. Já a pressão estática em qualquer ponto de utilização não deve ser superior a 400 kPa. Para a rede de distribuição a pressão dinâmica da água não deve ser inferior a 5 kPa (NBR 5626, 1998).
3.3.1.3 Procedimento
Em instalações prediais, as tubulações procedem do reservatório superior, são denominadas de barriletes, seguem para as colunas de distribuição, após para os ramais e sub-ramais para conectar-se com os aparelhos de utilização, o dimensionamento é realizado no sentido inverso ao caminho da água ao começar o cálculo pelas peças sanitárias (KNAPIK, 2019).
Para o dimensionamento, conforme a NBR 5626 (1998) é utilizado o critério do consumo máximo provável por meio do método de pesos relativos, com somatórias desses pesos de cada aparelho ( 𝑃) conforme apresentado no TABELA 7 e a partir do somatório calcula-se a vazão estimada na seção considerada (𝑄) em litros por segundo, conforme EQUAÇÃO (26).
TABELA 7- PESOS RELATIVOS POR APARELHO SANITÁRIO
FONTE: NBR 5626 (1998).
A NBR 5626 (1998) sugere uma rotina, após numerar os nós ou ponto de utilização desde o reservatório, para o dimensionamento das tubulações conforme roteiro adaptado por Knapik (2019) a seguir:
1) Identificação do pavimento; 2) Identificar cada trecho da rede;
3) Determinar a soma de pesos relativos de cada trecho a partir dos valores apresentados na TABELA 7;
4) Calcular vazão estimada para cada trecho conforme EQUAÇÃO (26); 5) A partir dos pontos de utilização, determina-se o diâmetro interno da tubulação em cada trecho utilizando o nomograma (FIGURA 16) por método gráfico;
FIGURA 16 - NOMOGRAMA PARA DETERMINAÇÃO DO DIÂMETRO
FONTE: Botelho e Ribeiro Junior (2014) apud Knapik (2019).
6) Calcula-se a velocidade (v) de cada trecho de tubulação EQUAÇÃO (27), considerando-se a vazão estimada (Q) no passo 4, onde a velocidade da água não seja superior a 3m/s, caso essa situação ocorra deve-se aumentar o diâmetro (D) e verificar novamente;
𝑣 =4000 𝑄
𝜋 𝐷2 (27)
7) Determinar o comprimento real da tubulação de cada trecho;
8) Calcular o comprimento equivalente em função das conexões das tubulações de cada trecho, a partir da TABELA 8 para tubulações de PVC rígido;
TABELA 8- PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS EM METROS
FONTE: Macintyre (2017).
9) Calcular o comprimento total de cada trecho, soma-se o real com o equivalente;
10) Calcular a perda de carga unitária (J) pela EQUAÇÃO (28), de Fair-
Wipple-Hsiao para tubos lisos em PVC rígido;
𝐽 = 8,69 ∙ 105∙ 𝑄1,75∙ 𝐷−4,75 (28)
11) Determinar a perda de carga especial, como hidrômetros individuais conforme EQUAÇÃO (33) presente no item 3.3.1.5;
12) Calcular a perda de carga em cada trecho, multiplica-se a perda de carga unitária pelo comprimento total e somar a perda de carga especial;
13) Determinar o desnível geométrico entre os nós a jusante e a montante no trecho, se o trecho a jusante estiver mais elevado que a montante o valor é negativo;
14) Determinar a pressão dinâmica disponível a montante do trecho, onde o trecho conectado a caixa de é igual a zero e os seguintes são iguais a pressão dinâmica residual no trecho anterior;
15) Determinar a pressão dinâmica residual a jusante do trecho, calculado a partir do somatório entre a pressão dinâmica disponível com o desnível menos a perda de carga total no trecho;
16) Determinar a pressão estática disponível a montante do trecho, para o trecho mais elevado considera-se a altura do nível de água cheio, sem
considerar a reserva de incêndio, e os seguintes são iguais a pressão estática residual no trecho anterior;
17) Determinar a pressão estática residual a jusante do trecho, calculado a partir do somatório entre a pressão estática disponível e o desnível.
3.3.1.4 Sistema de bombeamento
Para o deslocamento da água do abastecimento ao reservatório superior requer a utilização de bombas e é realizado por meio de sucção e recalque da água. O sistema de recalque necessita de alguns elementos característicos do conjunto elevatório como o registro de gaveta, para reter a água em casos de manutenção e a válvula de retenção, para evitar o retorno da água. E o sistema de sucção utiliza-se válvula de pé com crivo, evita a entrada de detritos e retorno da água (KNAPIK, 2019). O diâmetro da tubulação de recalque é dimensionado em função do tempo desejado de funcionamento pela EQUAÇÃO (29) de Forchheimer, para a tubulação de sucção adota-se o diâmetro comercial igual ou imediatamente superior ao diâmetro da tubulação de recalque, além do cálculo é necessário verificar o atendimento da velocidade máxima de 3 m/s para evitar ruídos, caso ultrapasse essa recomendação deve-se aumentar o diâmetro (KNAPIK, 2019).
𝐷𝑅 = 1,3 √𝑄𝑅 √𝑋
4 (29)
Onde:
𝐷𝑅 – diâmetro de recalque (m);
𝑄𝑅 – vazão de recalque (m3/s);
𝑋 – razão entre o número de horas de funcionamento da bomba e 24h. Segundo Knapik (2019), para o dimensionamento do bombeamento, é calculado a capacidade da bomba conforme EQUAÇÃO (31), a potência da bomba apresentado na EQUAÇÃO (32) e a altura manométrica denotado na EQUAÇÃO (30).
𝐻𝑚 = (ℎ𝑠+ ∆ℎ𝑠) + (ℎ𝑅+ ∆ℎ𝑅) = 𝐻𝑆+ 𝐻𝑅 (30)
Onde:
𝐻𝑚 – altura manométrica (m.c.a.); ℎ𝑠 – altura estática na sucção (m.c.a.);
ℎ𝑅 – altura estática no recalque (m.c.a.);
∆ℎ𝑅 – perda de carga no recalque (m.c.a.); 𝐻𝑆 - altura manométrica de sucção (m.c.a.); 𝐻𝑆 - altura manométrica de recalque (m.c.a.).
𝑄𝑅 =𝐶𝑑 𝑛 (31) Onde: 𝑄𝑅 – capacidade da bomba (m3/s); 𝐶𝑑 – consumo diário (m3);
𝑛 – número de horas de funcionamento da bomba.
𝑃 = 𝛾 𝑄 𝐻𝑚
𝜂 (32)
Onde:
𝑃 – potência da bomba;
𝛾 – peso especifico da água (9810 N/m2);
𝑄 – vazão de recalque (m3/s);
𝐻𝑚 – altura manométrica (m);
𝜂 – rendimento da bomba (fabricante).
Como o rendimento depende de cada fabricante, deve-se verificar os catálogos das empresas para determinar as características da bomba a ser utilizada.
3.3.1.5 Hidrômetros individuais
De acordo com a Lei N° 13.312 de 2016, os novos condomínios ficam obrigados a fazer a medição individualizada do consumo de água. Segundo Coelho e Maynard (1999) tal medida foi tomada visando a redução do consumo de água, sustentabilidade, além do morador de cada apartamento pagar somente o que foi consumido pelo mesmo.
A NBR 5626 (1998) estabelece as perdas de cargas estimadas para hidrômetros utilizando a EQUAÇÃO (33):
Onde:
∆ℎ – perda de carga no hidrômetro (kPa); 𝑄 – vazão estimada na seção considerada (l/s);
𝑄𝑚á𝑥 – vazão máxima especificada para o hidrômetro na TABELA 9 (m3/h).
TABELA 9 - VAZÃO MÁXIMA EM HIDRÔMETROS
FONTE: NBR 5626 (1998).