ISSN 0103-9830
BT/PCC/244
Helcio Masini
Orestes Marraccini Gonçalves
São Paulo – 1999
AVALIAÇÃO DO USO DE VÁLVULAS DE
ADMISSÃO DE AR EM SUBSTITUIÇÃO AO
SISTEMA DE VENTILAÇÃO CONVENCIONAL
EM SISTEMAS PREDIAIS DE ESGOTOS
SANITÁRIOS
Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra Massola Vice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan
Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko
Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Junior
Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko
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Coordenador Técnico Prof. Dr. Alex Abiko
O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade.
Este texto faz parte da dissertação de mestrado, de mesmo título, que se encontra à disposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.
FICHA CATALOGRÁFICA
Masini, Helcio
Avaliação do uso de válvulas de admissão de ar em substituição ao sistema de ventilação convencional em sistemas prediais de esgotos sanitários / H. Masini, O.M. Gonçalves. -- São Paulo : EPUSP, 1999. 12 p. -- (Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, mento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/244)
1. Sistemas prediais de esgotos sanitários 2. Ventilação de esgoto 3. Válvulas de admissão de ar I. Gonçalves, Orestes Marraccini II. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de genharia de Construção Civil III. Título IV. Série
ISSN 0103-9830 CDU 696.132 696.138 696.14
MASINI, Helcio (1) ; GONÇALVES, Orestes M. (2) ;
(1) Engº Civil, Mestrando em Engenharia na EPUSP (2) Professor Doutor da EPUSP
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo estudar e comparar o comportamento hidráulico-pneumático de um Sistema Predial de Esgotos Sanitários, quando da substituição do subsistema de ventilação secundária convencional preconizado pela Norma Brasileira, por um subsistema de ventilação com Válvulas de Admissão de Ar, em edifícios de até cinco pavimentos. Para tanto foram desenvolvidos ensaios em um protótipo de Sistema Predial de Esgotos com cinco pavimentos, instalado na Torre de Ensaios do Laboratório de Sistemas Prediais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Para os referidos ensaios foram concebidas cinco diferentes configurações de subsistema de ventilação com Válvulas de Admissão de Ar em substituição ao seu subsistema de ventilação convencional, sendo registradas as variações das pressões pneumáticas atuantes no interior das tubulações, e as variações dos fechos hídricos, em face do escoamento provocado pela utilização dos aparelhos instalados. A análise dos resultados obtidos com o uso do subsistema de ventilação com Válvulas de Admissão de Ar e a comparação destes com resultados obtidos com a utilização de subsistema de ventilação convencional, demonstraram que, para as condições do protótipo, o subsistema de ventilação por Válvulas de Admissão de Ar pode substituir, com vantagem o subsistema de ventilação convencional, em Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários.
1. Introdução
No âmbito internacional a busca da qualidade e da racionalização tem levado à criação de alternativas tecnológicas em diversos segmentos da Construção Civil, notadamente nos Sistemas Prediais, onde o desenvolvimento de novos sistemas e dispositivos visa obter economia tanto na implantação quanto na utilização dos mesmos bem como a conservação e uso racional dos recursos hídricos disponíveis, que hoje se constituem em preocupação mundial. Os Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários (SPES), pela sua importância nas atividades humanas, tem sido alvo de pesquisas para desenvolvimento de dispositivos e sistemas alternativos que permitam reduzir seus custos de instalação e manutenção, sem prejuízo do seu desempenho.
Os Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários convencionais são constituídos por dois subsistemas distintos de tubulações interligadas que possuem diferentes funções, quais sejam, o subsistema de coleta e transporte e o subsistema de ventilação. O subsistema de coleta e transporte é um conjunto de aparelhos sanitários, tubulações e acessórios, cuja finalidade é coletar os despejos provenientes dos aparelhos, e conduzi-los de maneira adequada às redes públicas ou aos sistemas particulares, quando não houver disponibilidade destas. O subsistema de ventilação é constituído
por um conjunto de tubulações destinado a garantir a integridade dos fechos hídricos e a impedir o retorno de gases aos ambientes internos. O subsistema de ventilação pode ser composto apenas por ventilação primária ou por ventilação primária e secundária. A ventilação primária é constituída pelo prolongamento do tubo de queda acima da cobertura da edificação, também conhecida como tubo ventilador primário, sendo a ventilação secundária composta por colunas e ramais de ventilação, ou simplesmente colunas de ventilação, que interligadas ao subsistema de coleta e transporte provem o ingresso de ar necessário ao perfeito funcionamento do sistema. Pesquisas tem sido desenvolvidas no sentido de reduzir ou até mesmo eliminar as tubulações componentes da ventilação secundária nos Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários, pela adoção de dispositivos de admissão de ar, que em determinadas condições podem vir a substituí-los. As Válvulas de Admissão de Ar (VAA) são dispositivos cuja aplicação pode propiciar redução e simplificação dos custos de construção. Conforme demonstra GRAÇA (1985) em seu trabalho pode haver possibilidade de redução de custos da ordem de 30% a 40%, através da eliminação das tubulações do subsistema de ventilação secundária em edifícios residenciais de até cinco pavimentos. Considerando especificamente o uso de Válvulas de Admissão de Ar (VAA), em substituição ao subsistema de ventilação secundária em Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários, resultados obtidos em um Relatório de Comparação de Custos de Instalação entre subsistemas de ventilação convencionais, elaborados segundo normas de diferentes instituições norte-americanas, e um subsistema de ventilação com Válvulas de Admissão de Ar (VAA), elaborado por consultores independentes em Indiana - EUA, apresentaram percentuais de redução de custo que variaram de 47 a 54% .
Dentro deste contexto, no presente trabalho pretende-se avaliar o uso de Válvulas de Admissão de Ar (VAA) em substituição ao subsistema de ventilação secundária em edifícios de até 05 pavimentos, do ponto de vista do comportamento hidráulico–pneumático do sistema predial de esgotos sanitários.
2. Objetivos
A elaboração do presente trabalho tem como objetivos avaliar o desempenho do subsistema de ventilação com Válvulas de Admissão de Ar (VAA’s) e comparar os resultados com os obtidos em um subsistema de ventilação convencional, em uso no Brasil, quando da substituição do subsistema de ventilação secundária por Válvulas de Admissão de Ar (VAA), em edifícios de até cinco pavimentos. De modo a alcançar tais objetivos foram desenvolvidas etapas de trabalho, cuja seqüência é apresentada abaixo:
(a) Análise dos fenômenos relativos ao subsistema de ventilação convencional e do desenvolvimento de estudos pertinentes a alternativas tecnológicas com ênfase nas Válvulas de Admissão de Ar (VAA);
(b) Concepção de protótipo de Sistema Predial de Esgotos Sanitários convencional dotado de subsistema de ventilação primária e secundária, especificação dos parâmetros e pontos de tomada de pressão, bem como definição do critério de simultaneidade das descargas, com vistas à coleta de dados;
(c) Determinação das diferentes configurações de distribuição das Válvulas de Admissão de Ar (VAA) no protótipo de Sistema Predial de Esgotos Sanitários (SPES) convencional em substituição ao subsistema de ventilação secundária do mesmo;
(d) Definição e planejamento dos sistemas de instrumentação e coleta de dados, e dos procedimentos concernentes à execução dos ensaios;
(e) Montagem física dos diversos subsistemas de ventilação correspondentes a cada uma das configurações de distribuição de Válvulas de Admissão de Ar (VAA) no protótipo de Sistema Predial de Esgotos Sanitários (SPES), e a respectiva execução dos ensaios;
(f) Análise dos resultados obtidos nos ensaios realizados com subsistemas de ventilação dotados de Válvulas de Admissão de Ar (VAA’s) para cada uma das configurações de instalação das VAA’s, com vistas à avaliação do comportamento do Sistema Predial de Esgotos Sanitários; (g) Análise Comparativa dos resultados obtidos nos ensaios realizados no protótipo de Sistema
Predial de Esgotos Sanitários dotado de subsistema de ventilação convencional, para as três tipologias estudadas por SANTOS(1998) com aqueles verificados nos ensaios realizados no protótipo de Sistema Predial de Esgotos Sanitários dotado de subsistemas de ventilação por VAA’s, para as diversas configurações de distribuição estudadas no presente trabalho.
3. O Subsistema de Ventilação nos Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários
Os Sistemas Prediais de Esgotos Sanitários (SPES) tem por finalidade captar e transportar os esgotos sanitários das edificações à rede pública de coleta de esgotos sanitários, ou ainda conduzir a sistemas particulares, quando a edificação estiver localizada em região desprovida de tal rede. São compostos por dois subsistemas distintos, que interligados garantem os requisitos e critérios de desempenho estabelecidos pela Norma Brasileira, quais sejam:
• Subsistema de Coleta e Transporte dos Esgotos Sanitários,
• Subsistema de Ventilação.
O subsistema de coleta e transporte dos esgotos sanitários é um conjunto de tubulações, aparelhos, e acessórios destinados a captar os esgotos sanitários e conduzi-los a um destino adequado. Convém ressaltar a existência dos desconectores que são dispositivos que por sua geometria estabelecem barreiras hídricas, denominadas fechos hídricos, que tem a finalidade de impedir o retorno dos gases existentes nas tubulações de esgotos sanitários para o interior dos ambientes da edificação.
O subsistema de ventilação convencional tem como função precípua permitir a saída dos gases para a atmosfera e limitar as pressões pneumáticas geradas pela utilização dos aparelhos instalados no subsistema de coleta e transporte de esgotos sanitários. É composto por tubulações interligadas entre si, e estas por sua vez, ao subsistema de coleta e transporte; que garantem a admissão de ar ao sistema propiciando o referido equilíbrio das pressões pneumáticas atuantes, e garantindo assim a integridade dos fechos hídricos dos desconectores. Basicamente nos sistemas prediais de esgoto sanitário, o sistema de ventilação convencional é composto por ventilação primária representada pelo prolongamento do tubo de queda, e por ventilação secundária representada por colunas e ramais de ventilação. Esta última, a ventilação secundária, pode em muitos casos ser substituída por dispositivos de admissão de ar.
4. Ações Intervenientes nos Fechos Hídricos
Os fechos hídricos garantem a estanqüeidade dos desconectores quanto à entrada de odores e insetos provenientes do sistema. A integridade destes estará assegurada pela limitação das variações das pressões pneumáticas no interior do sistema. As condições ambientais e a utilização do sistema podem produzir fenômenos responsáveis pelo rompimento dos fechos hídricos dos desconectores.
Os fenômenos atuantes sobre os fechos hídricos foram classificados por GRAÇA (1985) conforme a natureza das ações que os produzem, em dois grupos distintos:
• Fenômenos decorrentes de ações independentes do escoamento dos aparelhos;
• Fenômenos decorrentes de ações dependentes do uso dos aparelhos.
Os fenômenos decorrentes de ações independentes do escoamento dos aparelhos são aqueles que dependem exclusivamente de condições ambientais. Os principais são: a evaporação, a tiragem térmica, a ação do vento, as variações da pressão ambiente, e a capilaridade
Os fenômenos decorrentes de ações dependentes do uso de aparelhos dependem do escoamento de água produzido pela utilização dos aparelhos integrantes do sistema e encontram-se diretamente relacionados às oscilações excessivas das pressões pneumáticas no interior deste. Tais fenômenos são a Auto-sifonagem, a Sifonagem Induzida e a Sobrepressão.
5. Sistemas de Ventilação Alternativos – Válvulas de Admissão de Ar
Os sistemas prediais de esgotos sanitários tem apresentado grande desenvolvimento, graças a pesquisa de novos sistemas e dispositivos. Neste trabalho serão apresentados, apenas e tão somente, sistemas de ventilação alternativos com Válvulas de Admissão de Ar (VAA’s). As Válvulas de Admissão de Ar (VAA’s)
As Válvulas de Admissão de Ar (VVA) são dispositivos cuja finalidade principal é minimizar a variação das pressões pneumáticas atuantes em um sistema predial de esgotos sanitários, devidas ao escoamento gerado pela utilização dos aparelhos nele instalados. Constituem-se basicamente de dispositivos que em presença de pressões negativas (depressões), se abrem permitindo o ingresso de ar no sistema e conduzindo à redução destas pressões pneumáticas.
Basicamente as Válvulas de Admissão de Ar (VAA) atuam abrindo e fechando um diafragma, sempre que as pressões negativas aumentam em função do escoamento dos aparelhos, permitindo a entrada de ar exterior para o interior do sistema até que as pressões sejam reduzidas, de modo a impedir o rompimento dos fechos hídricos quando então retorna à posição fechada impedindo que o ar interior alcance o meio ambiente.
No mercado encontram-se disponíveis diversas marcas de Válvulas de Admissão de Ar, as produzidas pela STUDOR, OSMAVENT, AYRLETT, DURGO, e OATEY, entre outras,
apresentando denominações variadas, como Maxi-Vent , Mini-Vent , Osmavent 110,
Osmavent 40, Ayrlett e Sure-Vent , cujo princípio de funcionamento e características gerais são semelhantes, variando apenas sua procedência e as suas dimensões. Para a realização deste
trabalho foram utilizadas as VAA’s produzidas pela STUDOR, quais sejam, MAXI-VENT e
MINI-VENT , que podem ser observadas nas figuras 01 e 02.
Cabe ressaltar que diversos trabalhos estrangeiros e o trabalho de FERNANDES (1993) apresentaram estudos sobre o comportamento do subsistema de ventilação dotado de válvulas de admissão de ar em substituição ao subsistema de ventilação convencional, tendo concluído que foi satisfatório seu desempenho nos ensaios realizados.
6. Pesquisa experimental
Na Torre do Laboratório de Sistemas Prediais (LSP) da EPUSP foi instalado um protótipo de Sistema Predial de Esgotos Sanitários (SPES), cujas características de montagem proporcionaram flexibilidade para conexão e remoção de ramais e dispositivos, possibilitando a
materialização das diversas tipologias de SPES’s e configurações de subsistemas de ventilação com VAA’s. Para os subsistemas de ventilação com VAA’s foram concebidas cinco configurações de instalação de VAA’s para ventilação do protótipo de SPES denominadas por letras maiúsculas de A até E. Antes da montagem de cada uma das configurações foram removidos os ramais e a coluna de ventilação do protótipo, isto é sua ventilação secundária convencional. A configuração A foi obtida com a instalação de uma VAA no prolongamento do tubo de queda. Para a configuração B manteve-se a VAA instalada no prolongamento do tubo de queda e instalou-se uma VAA junto à entrada de cada ramal de descarga no tubo de queda, em cada um dos cinco pavimentos do protótipo. Já a configuração C foi obtida pela instalação de VAA’s em pavimentos alternados, isto é, foram instaladas VAA’s no 6º, 4º e 2º pavimentos e mantida a VAA no prolongamento do tubo de queda. Para a configuração D foi mantida instalação das VAA’s em pavimentos alternados e removida a VAA instalada no prolongamento do tubo de queda. Finalmente foram instaladas VAA’s junto à entrada dos ramais de descarga no tubo de queda em todos os pavimentos, constituindo a Configuração E. A figura 03 apresenta corte esquemático do SPES com os pontos de observação e as posições de instalação das VAA’s.
Figura 01 – Válvula Maxi-Vent Figura 02 – Válvula Mini-Vent
A concepção das configurações de subsistemas de ventilação com VAA’s permitiu estudar o comportamento do SPES diante do aumento da quantidade de VAA’s, desde a instalação de uma única VAA no prolongamento do tubo de queda até a instalação de VAA’s em todos os pontos possíveis ao longo do tubo de queda. A variedade de situações ensaiadas permitiu não só averiguar se o sistema de ventilação por VAA’s apresentava desempenho satisfatório, mas também pesquisar qual a quantidade e qual a localização mais adequada para instalação das VAA’s no subsistema, considerando que a NBR – 8160/99, permite a utilização destes dispositivos, deixando a escolha a critério dos projetistas.
De modo a permitir a comparação entre o desempenho dos subsistemas de ventilação convencional com o dos subsistemas de ventilação com VAA’s, foram utilizados os resultados obtidos por SANTOS(1998) nas tipologias SPES 1, SPES 2, e SPES 3, que representavam três subsistemas de ventilação convencional. A tipologia SPES 3 dispunha de subsistema de ventilação primária e secundária, através de tubo ventilador primário, coluna de ventilação e ramais de ventilação. Já a tipologia SPES 2 também dispunha de subsistema de ventilação
primária e secundária, porém através de tubo ventilador primário e coluna de ventilação. Finalmente a tipologia SPES 1 dispunha apenas de ventilação primária, isto é através do prolongamento do tubo de queda. Como pode-se perceber as três tipologias concebidas apresentam subsistemas de ventilação convencional, que vão sendo reduzidos de modo a permitir o estudo do comportamento do SPES submetido a diferentes condições de ventilação.
Os pontos de tomadas de dados foram distribuídos em regiões do SPES onde se pretendia obter informações sobre os parâmetros de interesse para a análise pretendida, que são as pressões negativas (depressões) desenvolvidas ao longo do tubo de queda, a variação da altura dos fechos hídricos das bacias sanitárias e caixas sifonadas e a vazão média das descargas. Os pontos para medição das depressões desenvolvidas no sistema foram instalados no ramal de descarga da bacia sanitária próximo à sua junção com o tubo de queda, enquanto os pontos de medição das variações de altura de fechos hídricos foram instalados nas bacias sanitárias e caixas sifonadas, permitindo obter os níveis iniciais e finais durante os ensaios.
Figura 03 – Pontos de Observação e Posição das VAA’s em cada Configuração
A VAA B VAA VAA C D E Bacia Sanitária Chuveiro Lavatório 6º 5º 4º 3º 2º 1º VAA VAA VAA VAA VAA VAA VAA
VAA VAA VAA
VAA VAA
VAA VAA VAA VAA
Protótipo de SPES 53 25 25 a 25 b 25 c 61 caixa sifonada Bacia Sanitária Chuveiro caixa sifonada Bacia Sanitária Chuveiro caixa sifonada Bacia Sanitária Chuveiro caixa sifonada Bacia Sanitária Chuveiro caixa sifonada 5 6 11 12 17 18 64 67 23 24 Lavatório Lavatório Lavatório Lavatório Coletor Tubo de queda
Os ensaios foram desenvolvidos com a descarga simultânea dos três últimos pavimentos (6º, 5º e 4º), tendo sido executados no mínimo quatro testes (repetições) para cada um, para todas as configurações de instalação de VAA’s apresentadas.
Para a obtenção dos dados foram desenvolvidos dois sistemas, o de instrumentação e o de aquisição de dados. O sistema de instrumentação contava com transdutores de pressão, circuitos amplificadores e hidrômetros. Os transdutores de pressão e circuitos amplificadores mediam as pressões desenvolvidas no interior das tubulações, as variações da altura dos fechos hídricos, e as descargas das bacias sanitárias, enquanto os hidrômetros mediam as vazões dos chuveiros e lavatórios. O sistema de aquisição de dados dispunha de um microcomputador dotado de uma placa de aquisição de dados, e de um programa de análise e gerenciamento dos ensaios (Dasylab), que estavam conectados a uma placa de interface analógica.
A condução dos ensaios era iniciada pela materialização de cada configuração de subsistema de ventilação com VAA’s, seguida dos ajustes dos transdutores de pressão, e do acionamento das descargas conforme o critério de simultaneidade citado, proporcionando assim a obtenção dos valores dos parâmetros desejados durante o escoamento.
7. Resultados dos experimentos
A análise dos resultados obtidos nos ensaios foi subdividida em três etapas distintas. Primeiro foram analisadas as pressões negativas (depressões) desenvolvidas ao longo do tubo de queda, em seguida o comportamento dos fechos hídricos das bacias sanitárias e caixas sifonadas, e por fim foram comparados os desempenhos apresentados pelas cinco configurações de subsistema de ventilação com VAA’s.
Após tal análise serão comparados tais resultados com aqueles obtidos nas tipologias convencionais, conforme os objetivos apresentados anteriormente.
7.1 Análise da variação das pressões no interior do tubo de queda
Para cada ponto de medição foram registradas as variações da pressão pneumática em intervalos de centésimos de segundo durante o escoamento, em quatro repetições para cada ensaio. A média das máximas pressões pneumáticas registradas ao longo do tubo de queda nos experimentos, é apresentada na tabela 01.
Tabela 01 –Máximas Pressões Pneumáticas desenvolvidas no Tubo de Queda
P o n t o L o c a l i z a ç ã o ( m m c a ) N º A B C D E 5 3 T . Q . - 1 1 , 3 5 - 8 , 9 2 - 9 , 6 7 - 1 8 , 6 4 - 5 , 7 0 2 5 6 º - 1 8 , 8 0 - 1 0 , 3 5 - 1 8 , 0 9 - 1 9 , 5 7 - 1 1 , 2 5 2 5 a 5 º - 2 1 , 5 3 - 2 0 , 7 9 - 2 3 , 6 4 - 2 0 , 6 8 - 1 5 , 4 0 2 5 b 4 º - 2 3 , 3 0 - 2 1 , 9 5 - 2 7 , 8 5 - 2 8 , 1 9 1 9 , 4 0 6 1 3 º - 4 , 1 7 - 3 , 3 7 - 1 , 0 7 - 3 , 1 0 - 4 , 1 8 2 5 c 2 º 8 , 1 2 8 , 8 4 1 0 , 2 6 1 2 , 7 1 7 , 1 2 M á x i m a s P r e s s õ e s P n e u m á t i c a s C o n f i g u r a ç õ e s d e s u s b s i s t e m a d e v e n t i l a ç ã o c o m V A A 's
Na tabela 01 pode-se observar que o comportamento do sistema foi exatamente o esperado, se levarmos em consideração que o ensaio foi conduzido com a descarga simultânea das três bacias superiores (6º, 5º e 4º pavimentos descarregando), e que no nível do 4º pavimento foram verificadas as maiores depressões, em todas as configurações de instalação de VAA’s. Deve ser ressaltado também o fato de que a máxima depressão observada foi de -28,19 mm.c.a. , e que esta ocorreu para a configuração D, que é aquela que apresenta a menor quantidade de VAA’s instaladas no subsistema de ventilação. Considerando que o limite admitido para depressões pela literatura é de -37,5 mm.c.a. e que segundo GRAÇA (1985) tal limite pode variar em função das características do SPES em estudo, podendo assumir valores maiores de depressões sem prejuízo do desempenho do sistema, observa-se que o comportamento do subsistema de ventilação com VAA’s foi satisfatório quanto à sua função de atenuar as pressões negativas (depressões), geradas pelo acionamento de aparelhos do sistema, para o protótipo de SPES em estudo.
7.2 Análise do comportamento dos fechos hídricos
O comportamento dos fechos hídricos das bacias sanitárias e das caixas sifonadas foi analisado pelos resultados obtidos nos pontos de medição nelas instalados, que permitiam obter as variações de altura registradas durante os ensaios. A análise para a determinação da variação da altura hídrica nos pontos de observação (bacias sanitárias e caixas sifonadas), foi elaborada segundo um critério adotado, que consistia em observar o nível inicial da primeira descarga do primeiro teste, e compará-lo ao nível final da última descarga do último teste. Cabe ressaltar que cada teste representa uma repetição do ensaio, e cada ensaio foi composto em média por quatro testes. A tabela 02 apresenta as perdas registradas nas alturas dos fechos hídricos das bacias sanitárias e caixas sifonadas, para cada uma das configurações de subsistema de ventilação com VAA’s
Tabela 02 - Perda de Altura dos Fechos Hídricos
BS – Bacia Sanitária / RS – Caixa Sifonada / xº - pavimento / ponto de observação
( mm) Pontos Observados A B C D E BS - 6º 5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 RS - 6º 6 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 BS - 5º 11 0,70 0,72 1,02 1,86 0,00 RS - 5º 12 0,74 0,83 1,13 1,67 0,28 BS - 4º 17 1,00 0,99 2,64 4,98 0,66 RS - 4º 18 0,97 1,46 2,24 2,66 1,13 BS - 3º 64 0,41 0,36 2,86 3,98 0,41 RS - 3º 67 0,31 0,51 2,08 2,59 0,31 BS - 2º 23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 RS - 2º 24 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Perda de altura dos Fechos Hídricos
Cabe ressaltar que as perdas de altura de fechos hídricos constantes da tabela acima somente foram registradas pela alta sensibilidade dos sistemas de instrumentação e coleta de dados utilizados, pois realmente podem ser consideradas desprezíveis, em face dos limites admissíveis de 25,0 mm e 30,0 mm respectivamente para bacias sanitárias e caixas sifonadas. Observa-se que instaladas no 4º andar estão a bacia sanitária (Ponto 17) e a caixa sifonada (Ponto 18), onde a magnitude das pressões negativas no tubo de queda, apresentam seus maiores valores de depressões, e as perdas de fechos hídricos, como era de se esperar, registraram os mais altos valores, ainda que não tendo quaisquer influências quanto à integridade dos fechos hídricos.
7.3 Análise do desempenho dos subsistemas de ventilação com VAA’s
As VAA’s instaladas em um SPES tem a função de permitir a introdução de ar no sistema, de modo a reduzir as depressões atuantes no interior do tubo de queda, oriundas do acionamento de aparelhos e conseqüente escoamento de água através do mesmo, mantendo a magnitude de tais depressões em valores admissíveis que garantam a integridade dos fechos hídricos.
Em face dos resultados obtidos observa-se que para as condições do protótipo de SPES (edifício de 5 pavimentos) e para vazão de trabalho de 2,6 l/s, todas as configurações de subsistema de ventilação com VAA’s permitiram o desenvolvimento de pressões negativas (depressões) máximas aceitáveis e proporcionaram a estabilidade da altura dos fechos hídricos. Assim poder-se-ia dizer que para tais condições, seria viável a substituição do subsistema de ventilação convencional por subsistemas de ventilação com VAA’s, em qualquer uma das configurações de instalação preestabelecidas.
Considerando que em todas as configurações de subsistema de ventilação com VAA’s estudadas a integridade dos fechos hídricos foi preservada, analisar-se-á as depressões máximas desenvolvidas no interior do tubo de queda, como parâmetro de comparação entre as configurações em pauta. Inicialmente observa-se que as depressões máximas em todas as configurações de instalação de VAA’s, ocorreram no nível do 4º pavimento, que era o pavimento ativo mais inferior. A configuração E apresentou a menor depressão máxima -19,4 mm.c.a., seguida pela configuração B que registrou a depressão máxima de -21,95 mm.c.a. Já a configuração A registrou a depressão máxima de -23,3 mm.c.a., enquanto a configuração C atingiu a depressão máxima de -27,85 mm.c.a.; e a configuração D alcançou o maior valor de depressão verificado em todas as configurações analisadas, ou seja -28,19 mm.c.a.
Quando se compara as configurações E e B com a configuração A, observamos que a depressão máxima detectada em E, foi 16% inferior à detectada em A, e que entre B e A houve uma variação de 4%. Comparando-se os resultados obtidos nas configurações C e D, observa-se que ambas apresentaram pressões negativas máximas muito próximas, com variação de 1,5%.
Desta forma pode-se classificar o desempenho das configurações de instalação de VAA’s, pela magnitude das pressões negativas desenvolvidas no interior do tubo de queda, que resulta na tabela 03 a seguir.
Tabela 03 - Classificação das Configurações de Subsistemas de Ventilação com VAA’s
Configuração de Subsistema de
ventilação com VAA’s Posição da Instalação das VAA’s
E Em todos os ramais
B No tubo de queda, e em todos os ramais
A No tubo de queda
C No tubo de queda e 6º, 4º e 2º pavimentos
7.4 Comparação entre subsistemas de ventilação com VAA’s e as tipologias convencionais
Inicialmente pretende-se comparar o desempenho das configurações de instalação de VAA’s com o desempenho das tipologias de SPES convencionais, no tocante as pressões negativas registradas ao longo do tubo de queda. A tabela 04 apresenta os resumo das máximas depressões registradas para cada uma das configurações e tipologias.
Tabela 04 - Resumo das Máximas Depressões Registradas
Observa-se que tanto para as tipologias de SPES, quanto para as configurações de instalação de VAA’s, as maiores depressões sempre ocorreram no ponto situado no 4º pavimento, salvo para a tipologia SPES 3, onde foi registrada a máxima depressão no nível do 6º pavimento. É importante verificar que as depressões máximas registradas para as configurações de instalação das VAA’s foram superiores em todos os casos, à depressão máxima registrada na tipologia SPES 3. Porém tal fato não inviabiliza o uso de VAA’s em substituição ao subsistema de ventilação convencional que constitui a tipologia SPES 3.
Quanto ao comportamento dos fechos hídricos, quando se compara os resultados deste trabalho com os resultados obtidos para as tipologias convencionais, observa-se que a maior perda de altura do fecho hídrico ocorreu na bacia do 4º pavimento, tanto para a configuração D quanto para a tipologia SPES 1, sendo seus valores respectivamente –4,98 mm e –20,26 mm, que nem sequer se aproximam do limite admissível.
Considerando as análises e observações apresentadas resta sintetizar o comportamento das configurações de subsistema de ventilação com VAA’s em comparação com as tipologias convencionais. A tabela 05 mostra a redução percentual impostas às máximas pressões negativas desenvolvidas no interior das tubulações, pelo uso de VAA’s.
T i p o s d e P r e s s õ e s N e g a t i v a s M á x i m a s P a v i m e n t o d a V e n t i l a ç ã o ( m m . c . a ) o c o r r ê n c i a T i p o l o g i a s * S P E S 1 * - 2 4 , 3 7 4 º S P E S 2 * - 2 3 , 5 5 4 º S P E S 3 * - 1 3 , 3 3 6 º C o n f i g u r a ç õ e s A - 2 3 , 3 0 4 º B - 2 1 , 9 5 4 º C - 2 7 , 8 5 4 º D - 2 8 , 1 9 4 º E - 1 9 , 4 0 4 º D a d o s o b t i d o s p o r S A N T O S ( 1 9 9 8 ) R e s u m o d a s D e p r e s s õ e s M á x i m a s R e g i s t r a d a s
Tabela 05 – Redução das Máximas Pressões Negativas obtidas com VAA’s
8. Conclusões
Dentro deste contexto pode-se salientar as seguintes conclusões:
• Para as condições do protótipo, todas as configurações de subsistemas de ventilação com
Válvulas de Admissão de Ar (VAA) mantiveram a magnitude das pressões negativas (depressões) dentro dos limites admissíveis, e a integridade dos fechos hídricos foi preservada, sendo bastante reduzida a perda de altura observada;
• Observa-se que quando são introduzidas VAA’s nos pavimentos, quer de forma contínua
(VAA’s em todos os ramais), quer de forma descontínua (VAA’s em pavimentos alternados), a introdução de uma VAA no topo do tubo de queda, apresenta pouca influência na magnitude das máximas pressões negativas (depressões) desenvolvidas em seu interior;
• As duas configurações de subsistema de ventilação com VAA’s instaladas de forma
descontínua (C e D), apresentaram as maiores magnitude de depressões ao longo do tubo de queda e as maiores perdas de alturas dos fechos hídricos registradas. Nestes casos as depressões máximas desenvolvidas foram 36% superiores à média das depressões máximas observadas para as configurações com instalação de forma contínua (E e B) e 20% superiores à configuração com uma única VVA (A). As perdas de altura de fecho hídrico registradas foram três vezes superiores às registradas nas demais configurações. Desta forma torna-se menos indicado adotar estas configurações (C e D) em substituição aos subsistemas convencionais;
• As configurações de subsistema de ventilação (B) (VAA’s instaladas de forma contínua) e
(A) (com uma única VAA no prolongamento do tubo de queda), apresentaram quanto às máximas depressões registradas, desempenho bastante superior em relação às tipologias de SPES dotadas de tubo de queda único e de coluna de ventilação. Quando comparadas com a tipologia dotada de coluna e ramais de ventilação, registraram depressões maiores que as registradas pelo subsistema de ventilação convencional, porém deve-se salientar que não
C o n f i g u r a ç õ e s d e T i p o l o g i a s R e d u ç ã o d a s M á x i m a s S u b s i s t e m a s d e C o n v e n c i o n a i s P r e s s õ e s N e g a t i v a s V e n t i l a ç ã o c o m V A A 's ( % ) S P E S 1 2 1 E S P E S 2 1 8 S P E S 3 n ã o r e d u z iu S P E S 1 1 0 B S P E S 2 7 S P E S 3 n ã o r e d u z iu S P E S 1 5 A S P E S 2 2 S P E S 3 n ã o r e d u z iu S P E S 1 n ã o r e d u z iu C S P E S 2 n ã o r e d u z iu S P E S 3 n ã o r e d u z iu S P E S 1 n ã o r e d u z iu D S P E S 2 n ã o r e d u z iu S P E S 3 n ã o r e d u z iu
houve comprometimento do sistema. Ambas demonstram possibilidades de aplicação, visto que seu desempenho foi levemente inferior ao registrado para a configuração (E);
• A configuração de subsistema de ventilação com VAA’s instaladas de forma contínua ( E ),
isto é, com a instalação de uma VAA por pavimento, apresentou o melhor desempenho, tendo sido registradas as menores depressões e perdas de altura de fechos hídricos tão reduzidas que podem ser consideradas quase que inexistentes. Quando comparada à configuração de subsistema de ventilação com VAA’s dotada de uma única VAA no prolongamento do tubo de queda apresenta valores de depressões máximas e perdas de fechos hídricos, levemente menores. Quando comparada com o subsistema de ventilação convencional dotado de coluna de ventilação reduziu em 18% a depressão máxima desenvolvida, e quando comparada com tubo de queda único reduziu em 21% a depressão máxima registrada. Desta forma para as condições do protótipo, pode-se indicar esta configuração como sendo a melhor para substituir o subsistema de ventilação convencional;
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