INSTALAÇÕES PREDIAIS - ÁGUA FRIA

INTRODUÇÃO

O presente texto sobre instalações prediais de água fria tem como principal preocupação à necessidade de mostrar ao aluno a existência de uma Norma Brasileira sobre o assunto, ou seja, a NBR 5626 Instalações Prediais de Água Fria da ABNT(1). O conhecimento da terminologia e das especificações desta Norma constitui-se do objetivo essencial destas notas, motivo pelo qual muitos de seus trechos encontram-se aqui integralmente transcritos.

2 – OBJETIVOS DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA

Os principais objetivos de um projeto desse tipo de instalação são:

• Fornecimento contínuo de água aos usuários e em quantidade suficiente, amenizando ao máximo os problemas decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema público de abastecimento;

• Limitação de certos valores de pressões e velocidades, definidos na referida Norma Técnica, assegurando-se dessa forma o bom funcionamento da instalação e, evitando-se assim, conseqüentes vazamentos e ruídos nas canalizações e aparelhos;

• Preservação da qualidade da água através de técnicas de distribuição e reservação coerentes e adequadas propiciando aos usuários boas condições de higiene, saúde e conforto.

3 – ETAPAS DE PROJETO

Basicamente, podem-se considerar três etapas na realização de um projeto de instalações prediais de água fria: concepção do projeto, determinação de vazões e dimensionamento.

A concepção é a etapa mais importante do projeto e é nesta fase que devem ser definidos: o tipo do prédio e sua utilização, sua capacidade atual e futura, o tipo de

sistema de abastecimento, os pontos de utilização, o sistema de distribuição, a localização dos reservatórios, canalizações e aparelhos.

A etapa seguinte consiste na determinação das vazões das canalizações constituintes do sistema, que é feita através de dados e tabelas da Norma, assim como na determinação das necessidades de reserva e capacidade dos equipamentos.

No projeto das instalações prediais de água fria devem ser consideradas as necessidades no que couber, do projeto de instalação de água para proteção e combate a incêndios.

O dimensionamento das canalizações é realizado utilizando-se dos fundamentos básicos da Hidráulica.

O desenvolvimento do projeto das instalações prediais de água fria deve ser conduzido concomitantemente, e em conjunto (ou em equipe de projeto), com os projetos de arquitetura, estruturas e de fundações do edifício, de modo que se consiga a mais perfeita harmonia entre todas as exigências técnico-econômicas envolvidas.

Os equipamentos e reservatórios devem ser adequadamente localizados tendo em vista as suas características funcionais, a saber:

a) espaço;

b) iluminação;

c) ventilação;

d) proteção sanitária;

e) operação e manutenção.

Só é permitida a localização de tubulações solidárias à estrutura se não forem prejudicadas pelos esforços ou deformações próprias dessa estrutura.

As passagens através da estrutura devem ser previstas e aprovadas por seu projetista. Tais passagens devem ser projetadas de modo a permitir a montagem e desmontagem das tubulações em qualquer ocasião.

Indica-se, como a melhor solução para a localização das tubulações, a sua total independência das estruturas e das alvenarias. Nesse caso devem ser previstos espaços livres, verticais e horizontais, para sua passagem, com aberturas para inspeções e substituições, podendo ser empregados forros ou paredes falsas para escondê-las.

Segundo a NBR 5626 (1) o projeto das instalações prediais de água fria compreende memorial descritivo e justificativo, cálculos, norma de execução, especificações dos materiais e equipamentos a serem utilizados, e a todas as plantas, esquemas hidráulicos, desenhos isométricos e outros além dos detalhes que se fizerem necessários ao perfeito entendimento dos elementos projetados; deve compreender também todos os detalhes construtivos importantes tendo em vista garantir o cumprimento na execução de todas as suas prescrições. Poderão ou não constar, dependendo de acordo prévio entre os interessados, as relações de materiais e equipamentos necessários à instalação.

4 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

4.1 – Sistema de Distribuição Direta

Através deste sistema, a alimentação dos aparelhos, torneiras e peças da instalação predial é feita diretamente através da rede de distribuição, conforme mostra a Figura 1.

Figura 1 - Abastecimento direto

4.1.1 – Vantagens

• Água de melhor qualidade devido a presença de cloro residual na rede de distribuição.

• Maior pressão disponível devido a pressão mínima de projeto em redes de distribuição pública ser da ordem de 15 m.c.a.

• Menor custo da instalação, não havendo necessidade de reservatórios, bombas, registros de bóia, etc.

4.1.2 – Desvantagens

• Falta de água no caso de interrupção no sistema de abastecimento ou de distribuição;

• Grandes variações de pressão ao longo do dia devido aos picos de maior ou de menor consumo na rede pública;

• Pressões elevadas em prédios situados nos pontos baixos da cidade;

• Limitação da vazão, não havendo a possibilidade de instalação de válvulas de descarga devido ao pequeno diâmetro das ligações domiciliares empregadas pelos serviços de abastecimento público;

• Possíveis golpes de aríete;

• Maior consumo (maior pressão);

4.2 – Sistema de Distribuição Indireta

A alimentação dos aparelhos, das torneiras e peças da instalação é feita por meio de reservatórios.

4.2.1 – Distribuição por Gravidade

A distribuição é feita através de um reservatório superior que por sua vez é alimentado, diretamente pela rede pública ou por um reservatório inferior, conforme mostra a Figura 2.

Figura 2 - Abastecimento indireto por gravidade

4.2.3 – Vantagens dos Sistemas de Distribuição Indireta

• Fornecimento de água de forma contínua, pois em caso de interrupções no fornecimento, tem-se um volume de água assegurado no reservatório;

• Pequenas variações de pressão nos aparelhos ao longo do dia;

• Permite a instalação de válvula de descarga;

• Golpe de aríete desprezível;

• Menor consumo que no sistema de abastecimento direto.

4.2.4 – Desvantagens

• Possível contaminação da água reservada devido à deposição de lodo no fundo dos reservatórios e à introdução de materiais indesejáveis nos mesmos;

• Menores pressões, no caso da impossibilidade da elevação do reservatório;

• Maior custo da instalação devido a necessidade de reservatórios, registros de bóia e outros acessórios.

5 – PARTES CONSTITUINTES DE UMA INSTALAÇÃO PREDIAL DE ÁGUA FRIA

Antes de se enumerar as diversas partes contribuintes de uma instalação de água fria, apresenta-se a seguir algumas definições extraídas da NBR 5626 (1), que são necessárias à compreensão dos textos que se seguem.

Definições

De acordo com a Norma são adotadas definições de 5.1 a 5.53.

5.1 – Alimentador predial

Tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico.

5.2 – Aparelho sanitário

Aparelho destinado ao uso de água para fins higiênicos ou para receber dejetos e/ou águas servidas. Inclui-se nesta definição aparelhos como bacias sanitárias, lavatórios, pias e outros, e, também, lavadoras de roupa e pratos, banheiras de hidromassagem, etc.

5.3 – Automático de bóia

Dispositivo instalado no interior de um reservatório para permitir o funcionamento automático da instalação elevatória entre seus níveis operacionais e extremos.

5.4 – Barrilete

Conjunto de tubulações que se origina no reservatório e do qual se derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento adotado é indireto.

5.5 – Caixa de descarga

Dispositivo colocado acima, acoplado ou integrado às bacias sanitárias ou mictórios, destinados a reservação de água para suas limpezas.

5.6 – Caixa ou válvula redutora de pressão

Caixa destinada a reduzir a pressão nas colunas de distribuição.

5.7 – Coluna de distribuição

Tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar ramais

5.8 – Conjunto elevatório

Sistema para elevação de água.

5.9 – Consumo diário

Valor médio de água consumida num período de 24 horas em decorrência de todos os usos do edifício no período.

5.10 – Dispositivo antivibratório

Dispositivo instalado em conjuntos elevatórios para reduzir vibrações e ruídos e evitar sua transmissão.

5.11 – Extravasor

Tubulação destinada a escoar os eventuais excessos de água dos reservatórios e das caixas de descarga.

5.12 – Inspeção

Qualquer meio de acesso aos reservatórios, equipamentos e tubulações.

5.13 – Instalação elevatória

Conjunto de tubulações, equipamentos e dispositivos destinados a elevar a água para o reservatório de distribuição.

5.14 – Instalação hidropneumática

Conjunto de tubulações, equipamentos, instalações elevatórias, reservatórios hidropneumáticos e dispositivos destinados a manter sob pressão a rede de distribuição predial.

5.15 – Instalação predial de água fria

Conjunto de tubulações, equipamentos, reservatórios e dispositivos, existentes a partir do ramal predial, destinado ao abastecimento dos pontos de utilização de água do prédio, em quantidade suficiente, mantendo a qualidade da água fornecida pelo sistema de abastecimento.

5.16 – Interconexão

Ligação, permanente ou eventual, que torna possível a comunicação entre dois sistemas de abastecimento.

5.17 – Ligação de aparelho sanitário

Tubulação compreendida entre o ponto de utilização e o dispositivo de entrada de água no aparelho sanitário.

5.18 – Limitador de vazão

Dispositivo utilizado para limitar a vazão em uma peça de utilização.

5.19 – Nível operacional

Nível atingido pela água no interior da caixa de descarga, quando o dispositivo da torneira de bóia se apresenta na posição fechada e em repouso.

5.20 – Nível de transbordamento

Nível do plano horizontal que passa pela borda de reservatório, aparelho sanitário ou outro componente. No caso de haver extravasor associado ao componente, o nível é aquele do plano horizontal que passa pelo nível inferior do extravasor.

5.21 – Quebrador de vácuo

Dispositivo destinado a evitar o refluxo por sucção da água nas tubulações.

5.22 – Peça de utilização

Dispositivo ligado a um sub-ramal para permitir a utilização da água e, em alguns casos, permite também o ajuste da sua vazão.

5.23 – Ponto de utilização (da água)

Extremidade de jusante do sub-ramal a partir de onde a água fria passa a ser considerada água servida.

5.24 – Pressão de serviço

Pressão máxima a que se pode submeter um tubo, conexão, válvula, registro ou outro dispositivo, quando em uso normal.

5.25 – 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 a soma da sobrepressão de fechamento com a pressão estática na seção considerada.

5.26 - Ramal

Tubulação derivada da coluna de distribuição e destinada a alimentar os sub-ramais.

5.27 – Ramal predial

Tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento e a instalação predial. O limite entre o ramal predial e o alimentador predial deve ser definido pelo regulamento da Cia. Concessionária de Água local.

5.28 – Rede predial de distribuição

Conjunto de tubulações constituído de barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização.

5.29 – Refluxo de água

Retorno eventual e não previsto de fluidos, misturas ou substâncias para o sistema de distribuição predial de água.

5.30 – Registro de fechamento

Componente instalado em uma tubulação para permitir a interrupção da passagem de água. Deve ser usado totalmente fechado ou totalmente aberto. Geralmente emprega-se registros de gaveta ou esfera.

5.31 – Registro de utilização

Componente instalado na tubulação e destinado a controlar a vazão da água utilizada. Geralmente empregam-se registros de pressão ou válvula-globo em sub-ramais.

5.32 – Regulador de vazão

Aparelho intercalado numa tubulação para manter constante sua vazão, qualquer que seja a pressão a montante.

5.33 – Reservatório hidropneumático

Reservatório para ar e água destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial.

5.34 – Reservatório inferior

Reservatório intercalado entre o alimentador predial e a instalação elevatória, destinada a reservar água e a funcionar como poço de sucção da instalação elevatória.

5.35 – Reservatório superior

Reservatório ligado ao alimentador predial ou a tubulação de recalque, destinado a alimentar a rede predial ou a tubulação de recalque, destinado a alimentar a rede predial de distribuição.

5.36 - Retrossifonagem

Refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou qualquer outro recipiente, para o interior de uma tubulação, em decorrência de pressões inferiores à atmosférica.

5.37 – Separação atmosférica

Distância vertical, sem obstáculos e através da atmosfera, entre a saída da água da peça de utilização e o nível de transbordamento dos aparelhos sanitários, caixas de descarga e reservatórios.

5.38 – Sistema de abastecimento

Rede pública ou qualquer sistema particular de água que abasteça a instalação predial.

5.39 – Sobrepressão de fechamento

Maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática durante e logo após o fechamento de uma peça de utilização.

5.40 – Subpressão de abertura

Maior acréscimo de pressão que se verifica na pressão estática logo após a abertura de uma peça de utilização.

5.41 – Sub-ramal

Tubulação que liga o ramal à peça de utilização ou à ligação do aparelho sanitário.

5.42 – Torneira de bóia

Válvula com bóia destinada a interromper a entrada de água nos reservatórios e caixas de descarga quando se atinge o nível operacional máximo previsto.

5.43 – Trecho

Comprimento de tubulação entre duas derivações ou entre uma derivação e a última conexão da coluna de distribuição.

5.44 – Tubo de descarga

Tubo que liga a válvula ou caixa de descarga à bacia sanitária ou mictório.

5.45 – Tubo ventilador

Tubulação destinada a entrada de ar em tubulações para evitar subpressões nesses condutos.

5.46 – Tubulação de limpeza

Tubulação destinada ao esvaziamento do reservatório para permitir a sua manutenção e limpeza.

5.47 – Tubulação de recalque

Tubulação compreendida entre o orifício de saída da bomba e o ponto de descarga no reservatório de distribuição.

5.48 – Tubulação de sucção

Tubulação compreendida entre o ponto de tomada no reservatório inferior e o orifício de entrada da bomba.

5.49 – Válvula de descarga

Válvula de acionamento manual ou automático, instalada no sub-ramal de alimentação de bacias sanitárias ou de mictórios, destinada a permitir a utilização da água para suas limpezas.

5.50 – Válvula de escoamento unidirecional

Válvula que permite o escoamento em uma única direção.

5.51 – Válvula redutora de pressão

Válvula que mantém a jusante uma pressão estabelecida, qualquer que seja a pressão dinâmica a montante.

5.52 – Vazão de regime

Vazão obtida em uma peça de utilização quando instalada e regulada para as condições normais de operação.

5.53 – Volume de descarga

Volume que uma válvula ou caixa de descarga deve fornecer para promover a perfeita limpeza de uma bacia sanitária ou mictório.

A Figura 3 mostra as principais partes constituintes de uma instalação predial de água fria e apresenta também a nomenclatura e terminologia correspondentes.

Figura 3 – Planta baixa pavimento térreo

Figura 4 – Planta baixa pavimento 02 até 10

Figura 5 – Partes constituintes de uma instalação predial

6 – ESPECIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES A RESPEITO DOS TUBOS EMPREGADOS

6.1 – Materiais, Diâmetros e Pressões

De acordo com a NBR 5626, tanto os tubos como as conexões, constituintes de uma instalação predial de água fria, podem ser de aço galvanizado, cobre, ferro fundido, PVC rígido ou de outros materiais, de tal modo que satisfaçam a condição de que a pressão de serviço não deva ser superior a pressão estática, no ponto considerado, somada a sobre-pressão devido a golpes de aríete. Esses materiais devem ser próprios para a condução de água potável e devem ter especificações para recebimento, relativo a cada um deles, inclusive métodos de ensaio.

Segundo a mesma Norma, o fechamento de qualquer peça de utilização não pode provocar sobre-pressão, em qualquer ponto da instalação, que supere mais de 200 kPa (20 mca) a pressão estática neste ponto. A máxima pressão estática permitida é de 40 mca (400 kPa) e a mínima pressão de serviço é de 0,5 mca (5 kPa).

Os tubos e conexões mais empregados nas instalações prediais de água fria são os de aço galvanizado e os de PVC rígido.

Os tubos de aço galvanizado suportam pressões elevadas sendo por isso muito empregado. O valor de referência que estabelece o diâmetro comercial desses tubos é a medida do diâmetro interno dos mesmos.

Os tubos de PVC rígido são agrupados em três classes, indicadas pelas pressões de serviço:

• classe 12 (6 kgf/cm2 ou 60 mca)

• classe 15 (7,5 kgf/cm2 ou 75 mca)

• classe 20 (10 kgf/cm2 ou 100 mca)

Para se conhecer a máxima pressão de serviço (em kgf/cm2) de cada classe, basta dividir o número da classe por 2.

As normas brasileiras dividem os tubos de PVC em duas áreas de aplicação:

• tubos de PVC rígido para adutoras e redes de água (EB-183)

• tubos de PVC rígido para instalações prediais de água fria (EB-892)

Os tubos de EB-183 são comercializados como PBA (Tubo de Ponta, Bolsa e Anel de Borracha), PBS (Tubo em Ponta e Bolsa para Soldar) e F (Tubo Flangeado) e só são usados em adutoras, redes de água, redes enterradas de prevenção contra incêndios e em instalações industriais. As classes destes tubos são: 12, 15 e 20.

Os tubos referidos na EB-892 são destinados às instalações prediais de água fria e são de classe 15. Estes tubos podem ser com juntas soldáveis ou com juntas roscáveis e a Tabela 1 mostra as suas referências e dimensões.

Os tubos de PVC rígido podem ser utilizados em instalações prediais de água fria desde que não sejam ultrapassados, em nenhum ponto da instalação, os valores estabelecidos pela Norma, desde que não hajam válvulas de descarga interligadas a esses tubos, e em prédios que não possuam grandes alturas.

A válvula de descarga é um dispositivo que produz valores elevados de sobre-pressão (golpe de aríete) na rede em que estiver interligada. Tal fato ocorre porque esta peça, que possui uma grande abertura ocasionando velocidades elevadas nas canalizações que a alimenta, causa golpes de aríete nas tubulações, se a mesma apresentar fechamento rápido. Esses golpes podem romper ou causar vazamentos nas canalizações, devendo-se por isso tomar cuidados especiais ao instalar tais válvulas.

Tabela 1 - Diâmetro e Dimensões de Tubos Plásticos

REFERÊNCIA

TUBOS COM JUNTAS SOLDÁVEIS

TUBOS COM JUNTAS ROSCÁVEIS

Ø

Externo Médio

(mm) Espessura Mínima das Paredes

(mm) Ø

Externo Médio

(mm) Espessura Mínima das Paredes

(mm)

½”

¾”

1”

1 ¼”

1 ½”

2”

2 ½”

3”

4” 20

25

32

40

50

60

75

85

110 1,5

1,7

2,1

2,4

3,0

3,3

4,2

4,7

6,1 21

26

33

42

48

60

75

88

113 2,5

2,6

3,2

3,6

4,0

4,6

5,5

6,2

7,6

Atualmente são fabricados dois tipos de válvulas de descargas que permitem minimizar o problema do golpe de aríete por elas produzidas:

• Com fechamento gradativo: modifica-se a manobra de fechamento, fazendo-se com que o fluxo de água ocorra paulatinamente durante o tempo de funcionamento da válvula.

• Fechamento lento: aumenta-se o tempo de funcionamento da válvula, havendo um acréscimo no consumo.

As caixas de descargas, principalmente as acopladas aos vasos, tem sido muito empregadas em lugar de válvulas de descarga, por apresentarem as seguintes vantagens: requerem diâmetros menores de tubulação, inexistência de problemas de pressões (golpes) e economia de construção.

6.2 - Velocidades

As tubulações devem ser dimensionadas de modo que a velocidade da água, em qualquer trecho de tubulação, não atinja valores superiores a 3,0 m/s.

7 – ESTIMATIVA DO CONSUMO DIÁRIO (CD)

A Tabela 3 fornece dados que possibilitam a estimativa do consumo diário de qualquer tipo de edificação.

Tabela 2– Estimativa de Consumo diário(*)

PRÉDIO CONSUMO LITROS/DIA

Alojamentos provisórios

Ambulatórios

Apartamentos

Casas populares ou rurais

Cavalariças

Cinemas e Teatros

Creches

Edifícios públicos ou comerciais

Escolas – externatos

Escolas – internatos

Escolas – semi-internatos

Escritórios

Garagens

Hotéis (s/cozinha e s/lavanderia)

Hotéis (c/cozinha e lavanderia)

Jardins

Lavanderias

Matadouros-Animais de grande porte

Matadouros-Animais de pequeno porte

Mercados

Oficina de costura

Orfanatos, asilos, berçários

Postos de serviço p/ automóveis

Quartéis

Residências

Restaurantes e similares

Templos 80 per capita

25 per capita

200 per capita

120 a 150 per capita

100 por cavalo

2 por lugar

50 per capita

50 a 80 per capita

50 per capita

150 per capita

100 per capita

50 per capita

100 por automóvel

120 por hóspede

250 a 350 por hóspede

1,5 por m2

30 por kg de roupa seca

300 por cabeça abatida

150 por cabeça abatida

5 por m de área

50 per capita

150 per capita

150 por veículo

150 per capita

150 per capita

25 por refeição

2 por lugar

(*) Os valores citados são estimativos, devendo ser definido o valor adequado a cada projeto.

7.1 - Cálculo do consumo diário

CD = N x CP

Onde;

CD → Consumo diário

N → Número de ocupantes

CP → Consumo percapta

• Tipo de edificação – comercial, 10 (dez) pavimentos, 10 (dez) lojas por pavimento;

• Área construída/loja – 38 m²;

• Pé direito – 3,0 m;

• A garagem fica no térreo, juntamente com a portaria;

N = 9 pav. x 10 lojas/pav. x 38m²/loja

N = 3420m²

• Tabela – 1 pessoa/5m² de área

N = 3420/5

N = 684 pessoas

• Tabela

CP = 80 l/dia

CD = N x CP

CD = 684 x 80

CD = 54720 l/dia

8 – RAMAL PREDIAL

De um modo geral, o diâmetro do ramal predial é fixado pela Concessionária de água local. A Norma prevê dois casos para que se possa determinar a vazão do ramal predial:

Quando se tem distribuição direta, a vazão do ramal é dada por:

Q = C √ P

Onde:

Q é em l/s

C é o coeficiente de descarga = 0,30 l/s

P é a soma dos pesos correspondentes a todas as peças de utilização alimentadas através do trecho considerado (ver Tabela 6, extraída da NBR 5626)

Quando se tem distribuição indireta a Norma admite que a alimentação seja feita continuamente, durante 24 horas do dia e a vazão é dada pela expressão:

Onde:

Q é em l/s

CD é em l/dia

8.1 – Cálculo do Alimentador Predial

Qmín = 0,63 l/s

Uma vez conhecida a vazão do ramal predial, tanto no caso de distribuição direta ou indireta, o serviço de água deverá ser consultado para a fixação do diâmetro. Geralmente, na prática, adota-se, para o ramal predial, uma velocidade igual a 0,6 m/s, de tal modo a resultar um diâmetro que possa garantir o abastecimento do reservatório mesmo nas horas de maior consumo.

Então:

Qmín = V x A

Dmín = 3,67 x 10ˉ² m

Dmín ≈ 37 mm

Dn = 40 mm

8.2 – Ligação do Alimentador Predial

As ligações do ramal predial e medidores (hidrômetros) são estudados com bastante propriedade por Nogami (1978) e apresentam-se aqui muitas de suas observações e ilustrações.

A ligação do ramal predial à rede pública de abastecimento pode ser efetuada através de três tipos de tomadas:

• direta

• com colar

• com ferrule

No sistema com tomada direta, o ramal predial é ligado diretamente na tubulação distribuidora através de uma conexão (curva) que é rosqueada na mesma. Esse tipo de tomada só é utilizado em canalizações distribuidoras de ferro fundido com paredes relativamente espessas e desde que as mesmas se encontrem vazias.

A ligação do ramal predial através de um colar de tomada é realizada com a rede em carga e em tubos de ferro fundido com paredes finas, ou em tubos de cimento amianto ou em tubos de plástico. Esta ligação é constituída por um conjunto de peças que são presas à tubulação da rede de abastecimento.

Figura 6 - Colar de tomada e peças

9 – CAVALETE

O cavalete é constituído, geralmente, por um hidrômetro e um registro de gaveta interligados entre o ramal predial e o alimentador predial.

9.1 – Hidrômetros

Os medidores ou hidrômetros são aparelhos destinados à medida e indicação do volume de água escoado da rede de abastecimento ao ramal predial de uma instalação. Os hidrômetros contém uma câmara de medição, um dispositivo redutor (trem de engrenagem e um mecanismo de relojoaria ligado a um indicador que registra o volume escoado.

Os hidrômetros são classificados em hidrômetros de volume e hidrômetros de velocidade.

Os hidrômetros de volume têm duas câmaras de capacidades conhecidas que se enchem e se esvaziam sucessivamente, medindo dessa maneira, o volume de água que escoa pelo hidrômetro. Este volume é medido através do deslocamento de uma peça móvel existente no interior desses hidrômetros, que transmite o movimento a um sistema medidor. São indicados para medições de vazões relativamente baixas e apresentam erros pequenos para essas medidas. Devem trabalhar com água bastante líquida, isenta de impurezas em suspensão para que não haja a paralisação da peça móvel da câmara destes aparelhos.

Os hidrômetros de velocidade medem o volume escoado através do número de rotações fornecidos por uma hélice ou turbina existentes no seu interior. Essas rotações são transmitidas a um sistema de relojoaria (seca, molhada ou selada) que registram num marcador (de ponteiros ou de cifras) o volume de água escoado.

10 – RESERVAÇÃO

10.1 – Influência dos Reservatórios Domiciliares na Qualidade da Água

Os reservatórios domiciliares têm sido, comumente utilizados para compensar a falta de água na rede pública, resultante de falhas no funcionamento do sistema de abastecimento ou de programação da distribuição. É evidente que se o fornecimento de água fosse constante e adequado, não haveria a necessidade do uso desses dispositivos.

Os principais inconvenientes do uso dos reservatórios domiciliares são de ordem higiênica, por facilidade de contaminação, do custo adicional e complicações na rede predial e devido ao possível desperdício de água durante a ausência do usuário. As conseqüências da existência dos reservatórios são mais graves para os usuários que se localizam próximos de locais específicos da rede de distribuição, como pontas de rede, onde, em geral, a concentração de cloro residual é às vezes inexistente.

A localização imprópria do reservatório, a ignorância do usuário em relação à conservação do reservatório, a falta de cobertura adequada e a ausência de limpezas periódicas são os principais fatores que contribuem para a alteração da qualidade da água. A existência de uma camada de matéria orgânica e inorgânica no fundo do reservatório provoca um aumento da turbidez e cor, é responsável pelo consumo da maior parte do cloro residual da água afluente e acarreta a diminuição do oxigênio dissolvido.

10.2 – Capacidade

A NBR 5626 (1) recomenda que a reservação total a ser acumulada nos reservatórios inferiores e superiores não deve ser inferior ao consumo diário e não deve ultrapassar a três vezes o mesmo.

Os reservatórios com capacidade superior a 1000L devem ser compartimentados a fim de que o sistema de distribuição não seja interrompido durante uma operação de limpeza, pois ao se levar um compartimento, o outro garantirá o funcionamento da instalação.

Geralmente é recomendável a seguinte divisão de volume entre os reservatórios superior e inferior:

• volume útil do R.S. = 40% do volume total

• volume útil do R.I. = 60% do volume total

Essa divisão é válida quando o volume total a ser armazenado for igual ao CD. Quando se pretender armazenar um volume maior que o CD, ele deve ser feito no R.I.

10.3 – Dimensionamento dos Reservatórios

VT = 2 x CD

VT = 2 x 54720

VT = 109440 l

• Volume do R.I.

VRI = 60 % x VT

VRI = 0,6 x 109440

VRI = 65664 l

• Volume do R.S.

VRS = 40% x VT +RTI

Determinação da RTI utilizando a Lei 15802

• Tabela 1;

 Classificação A – 2

• Tabela 2;

 Classificação quanto a altura da edificação

H = 10 x 3

H = 30m

 Tipo VI ( Edificação medianamente alta)

• Tabela 3;

 Classificação de risco quando a carga de incêndio

Divisão C2 / C3

Carga de incêndio = 800 MJ/m²

 Risco médio

Área / Pavimento

Ac = 38 x 10 x 10 + 10%

Ac = 4180 m²

• Tabela 5c;

 Há necessidade de hidrantes e mangotinho.

• NT22 (Tabela 2)

 Classificação quanto ao tipo de hidrante ou mangotinho

Tipo 2 – Esguicho – Jato compacto – 13mm ou regulável

• Tabela 3;

 Tipo de sistema de volume de Reserva de Incêndio mín (m³)

Tipo 2 RI = 12 m³

Área construída – Acima de 2500 até 5000 m²

RTI = 12 m³ ou 12000 l

VRS = 40% x 109440 + 12000

VRS = 55776 l

10.4 - Recomendações

A reserva para combate a incêndios pode ser feita nos mesmos reservatórios da instalação predial de água fria, porém, à capacidade para esta finalidade devem ser acrescidos os volumes referentes ao consumo.

A função do reservatório inferior é armazenar uma parte da água destinada ao abastecimento e deve existir quando:

• O reservatório superior não puder ser abastecido diretamente pelo ramal alimentador.

• O volume total a ser armazenado no reservatório superior for muito grande.

O reservatório superior deve ter capacidade adequada para atuar como regulador de distribuição e é alimentado por uma instalação elevatória ou diretamente pelo alimentador predial. A vazão de dimensionamento da instalação elevatória e a vazão de dimensionamento do barrilete e colunas de distribuição são aquelas que devem ser consideradas no dimensionamento do reservatório superior.

Os reservatórios devem ser construídos com materiais de qualidade comprovada e estanque. Os materiais empregados na sua construção e impermeabilização não devem transmitir à água, substâncias que possam poluí-la. Devem ser construídos de tal forma que não possam servir de pontos de drenagem de águas residuárias ou estagnadas em sua volta. A superfície superior externa deve ser impermeabilizada e dotada de declividade mínima de 1:100 no sentido das bordas. Devem ser providos de abertura convenientemente localizada que permita o fácil acesso ao seu interior para inspeção e limpeza, e dotados de rebordos com altura mínima de 0,05 m. Essa abertura deverá ser fechada com tampa que evite a entrada de insetos e outros animais e/ou de água externa.

10.5 – Detalhes dos Reservatórios

As figuras 7 e 8 mostram detalhes dos reservatórios inferior e superior.

Figura 7 - Corte de um reservatório inferior

Figura 8 - Corte de um reservatório superior

11 – DIMENSIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ELEVATÓRIA DA ÁGUA PARA ABASTECIMENTO

11.1 – Vazão Horária de Recalque (Qr)

A vazão de recalque deverá ser, no mínimo, igual a 15% de CD., expressa em m3/h. Por exemplo, para CD, igual a 100 m3, Qr será no mínimo, igual a 15 m3/h

Período de funcionamento da bomba (t)

a) O período de funcionamento durante o dia será função da vazão horária.

b) No caso em que Qr é igual a 15% de C.D., t resulta a aproximadamente igual a 6,7 horas.

c) Diâmetro de canalização de Recalque (Dr)

De acordo com a NBR 5626 (1), emprega-se a seguinte expressão:

Dr – diâmetro de recalque (m)

Qr – vazão de recalque (m3/s)

* 5 h de funcionamento bomba

Qr = 0,00304 m³/s

Dr = 0,048 m

Dr ≈ 50 mm

d) Diâmetro da canalização de sucção (De)

O diâmetro de canalização de sucção será, no mínimo, igual ao nominal superior a Dr.

Para o nosso caso , onde Dr = 50 mm, tem-se:

Ds = 60 mm

A Figura 9 mostra um esquema de ligação das bombas.

Figura 9 - Esquema da ligação das bombas

11.2 – Escolha da Bomba

Para a escolha da bomba, deve-se ter Qr, Dr e Ds. Os desenhos (em planta e corte) fornecerão os cumprimentos totais (real + equivalente) das canalizações de recalque e sucção. Se Hg for o desnível entre o nível mínimo no R.I. e a saída de água R.S., a altura manométrica (Hm) será:

Hm = Hg + Hs + Hr

Hr – perda de carga total no recalque

Hs – perda de carga total na sucção

 Perda de carga total no recalque (Hr );

 4 joelhos 90° - 1,7 x 4 = 6,8

 1 tee de passagem bilateral – 3,5

 1 registro – 0,4

 1 valvula retenção tipo leve – 4,2

Altura Geométrica (Hgr) – 35,5 m

Comprimento da tubulação ( Lr ) -47,2 + 6,8 + 3,5 + 0,4 + 4,2 = 62,1 m

 Perda de carga total na sucção (Hs );

 1 pé de crivo – 8,1

 1 joelho 90° - 2

Altura geométrica (Hgs) – 3,24 m

Comprimento Tubulação ( Ls ) – 4,24 + 8,1 +2 = 14,34m

Cálculo de Hm;

Hm = Hms + Hmr

Hms = Hgs + Hps + Hvs

Hps – Altura devido as percas de cargas sucção

Hps = Js x Ls Js = 0,035 → Ábaco

Hps = 0,035 x 14,34 V = 1,15 → Ábaco

Hps = 0,50 m

Hvs – Altura representativa da velocidade

Hvs = V² / 2.g

Hvs = 0,067 m

Hms = Hgs + Hps + Hvs

Hms = 3,24 + 0,5 + 0,067

Hms = 3,81 m

Hmr = Hgr + Hr

Hr – Altura devido as percas de cargas recalque

Hr = Jr x Lr Jr = 0,086 → Ábaco

Hr = 0,086 x 62,1 V = 1,52 → Ábaco

Hr = 5,34 m

Hmr = 35,5 + 5,34

Hmr = 40,84

Hm = Hms + Hmr

Hm = 3,81 + 40,85

Hm = 44,65 m

Conhecendo-se Hm, pode-se determinar a potência da bomba através da expressão:

N =

N – potência (C.V.)

- peso específico da água (kgf/m3)

- rendimento do conjunto elevatório

Potência do motor para acionar a bomba ( para rendimento do conjunto motor bomba de 65%)

N =

N = 2,78 cv

11.3 – Acréscimo de Potência sobre o Calculado

Para o correto dimensionamento do sistema de bombeamento deve-se considerar o acréscimo de potência apresentada na Tabela 3.

Tabela 3 – Acréscimo de potência.

POTÊNCIA CALCULADA

ACRÉSCIMO

(CV)

até 2

2 – 5

5 – 10

10 – 20

20 (%)

50

30

20

15

10

11.4 – Sistema de comando da bomba

A instalação elétrica de bombeamento deverá permitir o funcionamento automático da bomba e, eventualmente, a operação de comando manual direto.

O comando automático é realizado com dispositivos conhecidos por automáticos de bóia, ou por controle automático de nível.

Instala-se um automático de bóia superior e um inferior, a bomba será comandada pelo automático do reservatório superior (Figura 10). Caso o nível no reservatório inferior atinja uma situação abaixo da qual possa vir a ficar comprometida a aspiração, pela entrada de ar no tubo de aspiração, o automático inferior deverá desligar a bomba, muito embora não tenha ainda atingido o nível desejado no reservatório superior.

No reservatório superior o comando bóia pode ficar em uma das câmaras, com cabo suficiente para ser instalado na outra câmara se necessário, pois as duas câmaras funcionam como vasos comunicantes, isto é, o nível da água é o mesmo nas duas câmaras, por isso, o comando pode estar numa das câmaras.

Figura 10 – Esquema de instalação de bombas para um prédio com reservatório inferior e superior

12 – BARRILETE

Trata-se de uma tubulação ligando as duas seções do reservatório superior, e da qual partem as derivações correspondentes às diversas colunas de alimentação. O barrilete é a solução que adota para se limitarem as ligações ao reservatório. O traçado barrilete depende exclusivamente da localização das colunas de distribuição. Estas por sua vez, devem ser localizadas de comum acordo com a equipe envolvida no projeto global do edifício (arquiteto, engenheiro do cálculo estrutural, etc.).

São duas as opções no projeto do barrilete.

• Utilizar o sistema unificado ou central;

• Utilizar o sistema ramificado.

12.1 - Sistema Unificado

Do barrilete ligando as duas seções do reservatório partem diretamente todas as ramificações, correspondendo cada qual a uma coluna de alimentação. Colocam-se dois registros que permitem isolar uma ou outra seção do reservatório. Cada ramificação para a coluna correspondente tem seu registro próprio. Deste modo, o controle e a manobra de abastecimento, bem como o isolamento das diversas colunas, são feitos num único local da cobertura. Se o número de colunas for muito grande, prolonga-se o barrilete além dos pontos de inserção no reservatório.

12.2 – Sistema ramificado

Do barrilete saem ramais, os quais por sua vez dão origem a derivações secundárias para as colunas de alimentação. Ainda neste caso, na parte superior da coluna, ou no ramal do barrilete próximo à descida da coluna.

Esse sistema usado por razões de economia de encanamento, dispensa os pontos de controle por registros. Tecnicamente, não é considerado tão bom quanto o primeiro.

Figura 11 – Barrilete

Na Tabela 6 apresenta-se um roteiro simplificado para o dimensionamento do barrilete. Esse dimensionamento, de acordo com a norma NBR 5626 de setembro de 1998 é o mesmo a ser utilizado para os cálculos das colunas de distribuição:

Tabela 4 - Perda de carga em conexões – comprimento equivalente para tubo rugoso (tubo aço-carbono, galvanizado ou não)

Diâmetro nominal (DN) Tipo de Conexão

Cotovelo 900 Cotovelo 450 Curva 900 Curva 450 Tê passagem direta Tê passagem lateral

15 0,5 0,2 0,3 0,2 0,1 0,7

20 0,7 0,3 0,5 0,3 0,1 1,0

25 0,9 0,4 0,7 0,4 0,2 1,4

32 1,2 0,5 0,8 0,5 0,2 1,7

40 1,4 0,6 1,0 0,6 0,2 2,1

50 1,9 0,9 1,4 0,8 0,3 2,7

65 2,4 1,1 1,7 1,0 0,4 3,4

80 2,8 1,3 2,0 1,2 0,5 4,1

100 3,8 1,7 2,7 - 0,7 5,5

125 4,7 2,2 - - 0,8 6,9

150 5,6 2,6 4,0 - 1,0 8,2

Tabela 4 - Perda de carga em conexões – comprimento equivalente para tubo rugoso (tubo de plástico, cobre ou liga de cobre)

Diâmetro nominal (DN) Tipo de Conexão

Cotovelo 900 Cotovelo 450 Curva 900 Curva 450 Tê passagem direta Tê passagem lateral

15 1,1 0,4 0,4 0,2 0,7

20 1,2 0,5 0,5 0,3 0,8 2,3

25 1,5 0,7 0,6 0,4 0,9 2,4

32 2,0 1,0 0,7 0,5 1,5 3,1

40 3,2 1,0 1,2 0,6 2,2 4,6

50 3,4 1,3 1,3 0,7 2,3 7,3

65 3,7 1,7 1,4 0,8 2,4 7,6

80 3,9 1,8 1,5 0,9 2,5 7,8

100 4,3 1,9 1,6 1,0 2,6 8,3

125 4,9 2,4 1,9 1,1 3,3 10,0

150 5,4 2,6 2,1 1,2 3,8 11,1

Tabela 5 – Rotina para dimensionamento das tubulações

Passo Atividade Coluna da Planilha a preencher

1o Preparar o esquema isométrico da rede e numerar seqüencialmente cada nó ou ponto de utilização desde o reservatório a entrada da coluna;

2o Introduzir a identificação de cada trecho da rede na planilha; 1

3o Determinar, para cada trecho da coluna, a soma dos pesos ( P), usando a Tabela 6

2

4o Calcular para cada trecho a vazão, em litros por segundo, com base na equação Q = 0,3 ;

3

5o Partindo da origem de montante da rede, selecionar o diâmetro interno da tubulação de cada trecho, considerando que a velocidade da água não deva ser superior a 3 m/s. Registrar o valor da velocidade e o valor da perda de carga unitária de cada trecho 4,5 e 6

6o Determinar as diferenças de cotas entre a entrada e a saída de cada trecho, considerando positiva quando a entrada tem cota superior à da saída e negativa em caso contrário 7

7o Determinar a pressão disponível na saída de cada trecho, somando ou subtraindo à pressão residual na sua entrada o valor do produto da diferença de cota pelo peso específico da água (10 kN/m3) 8

8o Medir o comprimento real do tubo que compõe cada trecho considerado 9

9o Determinar o comprimento equivalente de cada trecho somando ao comprimento real os comprimento equivalente das conexões 10

10o Determinar a perda de carga de cada trecho multiplicando os valores das colunas 6 e 10 da planilha 11

11o Determinar a perda de carga provocada por registros e outras singularidades dos trechos 12

12o Obter a perda de carga total de cada trecho, somando os valores das colunas 11 e 12 da planilha 13

13o Determinar a pressão disponível residual na saída de cada trecho, subtraindo a perda de carga total (coluna 13) da pressão disponível (coluna 8) 14

14o Se a pressão residual for menor que a pressão requerida no ponto de utilização, ou se a pressão for negativa, repetir os passos 5o ao 13o, selecionando um diâmetro interno maior para a tubulação de cada trecho

Tabela 6– Vazões de projeto e pesos relativos dos pontos de utilização

Aparelho Sanitário

Peça de Utilização VAZÃO

(l/s) PESO

Bacia Sanitária Caixa de Descarga 0,15 0,3

Válvula de Descarga 1,70 32

Banheira Misturador (água fria) 0,30 1,0

Bebedouro Registro de Pressão 0,10 0,1

Bidê Misturador (água fria) 0,10 0,1

Chuveiro ou Ducha Misturador (água fria) 0,20 0,4

Chuveiro Elétrico Registro de Pressão 0,10 0,1

Lavadora de Pratos ou de roupas Registro de Pressão 0,30 1,0

Lavatório Torneira ou Misturador 0,15 0,3

Mictório Cerâmico Com sifão Válvula de descarga 0,50 2,8

Sem sifão Caixa de descarga 0,15 0,3

Mictório tipo calha Caixa de descarga ou registro de pressão 0,15 por metro de calha 0,3

Pia Torneira ou misturador (água fria) 0,25 0,7

Torneira Elétrica 0,10 0,1

Tanque Torneira 0,25 0,7

Torneira de Jardim ou lavagem em geral

Torneira 0,20 0,4

Figura 12 – Ábaco para encanamentos de plástico

Figura 13 – Ábaco para encanamentos de aço galvanizado

NOTA TÉCNICA:

• A norma prescreve que a pressão mínima em qualquer ponto da tubulação não deve ser inferior a 5 kPa. Contudo, a pressão no início das colunas que alimentam chuveiros deve ter um valor maior que 20 kPa de pressão, para que se tenha o valor mínimo de 10 kPa no chuveiro do último pavimento. Assim sendo, esse dimensionamento provavelmente não atenderá essas exigências para bom funcionamento do chuveiro do último pavimento, devendo ser recalculado todo o barrilete com diâmetros das tubulações maiores, a fim de se diminuir as perdas de carga ao longo da tubulação. Essa afirmativa da pressão mínima no início das colunas que alimentam chuveiros não é normalizada, podendo ser até menor que 20 kPa como é o caso desse exemplo, contudo que a altura do pé direito do último apartamento seja maior que 3,00 metros, possibilitando assim a pressão mínima de 10 kPa no chuveiro.

13 – COLUNAS

Os diâmetros das colunas são determinados em função das vazões nos trechos e dos limites de velocidade. Uma mesma coluna pode ter dois ou mais trechos com diâmetros diferentes pois a vazão de distribuição diminui a medida que se atinge os pavimentos inferiores (deve-se também levar em conta um critério de economia ao se subdividir a coluna em vários diâmetros.

As colunas abastecem os pavimentos através das derivações dos sub-ramais. Os diâmetros mínimos desses sub-ramais são apresentados na Tabela 8 transcrita da NBR 5626 (1).

Figura 14 – Representação colunas d’ água

Tabela 8 – diâmetros mínimos dos sub-ramais

PONTO DE UTILIZAÇÃO PARA DIÂMETRO NOMINAL

(mm) Ref.

Aquecedor de alta pressão

Aquecedor de baixa pressão

Banheira

Bebedouro

Bidê

Caixa de descarga

Chuveiro

Filtro de pressão

Lavatório

Máquina de lavar roupa ou prato

Mictório auto-aspirante

Mictório não aspirante

Pia de cozinha

Tanque de despejo ou de lavar roupa

Válvula de descarga 15

20

15

15

15

15

15

15

15

20

25

15

15

20

32 (A) ½

¾

½

½

½

½

½

½

½

¾

1

½

½

¾

1 ¼

O dimensionamento das colunas é acompanhado de uma planilha de cálculo.

Essa planilha é muito útil, pois permite o conhecimento das pressões em todas as suas derivações em sub-ramais. Através dessas pressões pode-se verificar as pressões de funcionamento dos diversos aparelhos em qualquer pavimento (principalmente a do chuveiro do último pavimento que é a mais crítica).

14 – ALTURA DOS PONTOS DE UTILIZAÇÃO

Válvula de descarga 1,10 m

Caixa tipo Montana 2,00 m

Caixa tipo acoplada ao vaso 1,0 m

Banheira 0,55 m

Bidê 0,30 m

Chuveiro 2,00 a 2,20 m

Lavatório 0,60 m

Máquina de lavar 0,75 m

Tanque 0,90 m

Filtro 2,00 m

Pia de cozinha 1,00 m

15 – PROTEÇÃO DA REDE CONTRA A RETROSSIFONAGEM

Os aparelhos possíveis de provocar retrossifonagem devem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório independentes ou podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns a outros aparelhos ou peças, desde que seu sub-ramal esteja protegido por dispositivo quebrado de vácuo ou ainda, podem ser instalados em coluna, barrilete e reservatório comuns desde que a coluna seja dotada de coluna de ventilação, conforme mostra a Figura 15.

Figura 15 – Esquema da ventilação da coluna (fonte NBR-5626)

Para os sistemas de distribuição direta ou indireta em redes que possuam aparelhos que provocam retrossifonagem deve-se instalar um quebrador de vácuo no sub-ramal que estão interligados a tais aparelhos.

A retrossifonagem pode ocorrer em aparelhos que apresentam a entrada de água potável abaixo do plano de transbordamento dos mesmos. Desta forma, devido a um entupimento na saída destes aparelhos e ao aparecimento de sub pressões nos ramais ou sub ramais a eles interligados, as águas servidas podem ser introduzidas nas canalizações que conduzem água potável, contaminando-a.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT – NBR 5626. Instalações Prediais de Água Fria, 1998

GUARDIA, A.C. Utilização de Válvulas de Descarga em Instalações Prediais de Água Fria. Revista Engenharia Sanitária, vol. 16, no 2, 181-183, Rio de Janeiro, abril/junho, 1977.

LIMA, F. R.A. Reservatório Domiciliar – Aspectos de sua Influência na Qualidade de Água – Dissertação de Mestrado – EESC-USP, 1978.

MARTINS, H.C. Algumas Considerações sobre Poluição em Rede Predial de Água Fria. VI Congresso de Engenharia Sanitária. Tema 2 – São Paulo, janeiro, 1971.

MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas. 3a Ed. LTC, 1996.

NOGAMI, P.S. et al. Técnicas de Abastecimento e Tratamento de Água. Vol. I – CETESB – São Paulo, 1978