Instalações prediais de água fria: exemplo prático

Dandara Viana Construção Civil, Recursos Hídricos

No nosso post anterior sobre Instalação Predial de Água Fria, explicamos alguns dos componentes das instalações de água fria, bem como as instruções técnicas para o correto uso e dimensionamento desses componentes, de acordo com a ABNT NBR 5626/1998.

Recomendamos que dê uma olhadinha nele também.

Agora, vamos solidificar o que foi aprendido sobre Água Fria até o momento. Para tanto, propomos um exemplo prático bem simples. Confira abaixo!

Ah, antes uma dica: para aumentar a resolução das imagens, é só clicar nelas.

Exemplo prático

Dimensione a instalação hidráulica de água fria do banheiro apresentado abaixo, sabendo que a tubulação será de PVC.

Banheiro e suas peças de utilização

Banheiro e suas peças de utilização

RESOLUÇÃO 1:

Passo 01: Determinar os pesos e vazões de cada peça sanitária

Para esse passo, basta consultarmos a tabela abaixo retirada da NBR 5626/98.

Tabela 1 – Vazão e peso dos pontos de utilização

Vazão e peso dos pontos de utilização

Para facilitar, o resultado está sintetizado na tabela a seguir:

Tabela 2 – Vazão e peso para cada peça sanitária da instalação

Peça sanitária Vazão mínima (l/s) Peso Cota do sub-ramal (m) Pressão requerida (kPa)
Chuveiro elétrico 0,10 0,10 2,20 10,00
Ducha higiênica 0,20 0,40 0,40 10,00
Vaso sanitário com caixa de descarga 0,15 0,30 0,20 5,00
Lavatório 0,15 0,30 0,60 10,00

Passo 02: Determinar o diâmetro mínimo para os sub-ramais

Sabendo que a velocidade da instalação não deve ficar acima de 3,0 m/s, o diâmetro mínimo é facilmente determinado pela seguinte expressão:

\mathrm{D=\sqrt{\dfrac{4.Q}{v.π}}}

Diâmetro do sub-ramal de chuveiro

\mathrm{D=\sqrt{\dfrac{4.(0,1.10^{-3})}{3.π}}=6,52\:mm}

Diâmetro da ducha higiênica

\mathrm{D=\sqrt{\dfrac{4.(0,2.10^{-3})}{3.π}}=9,22\:mm}

Diâmetro do vaso sanitário e do lavatório

\mathrm{D=\sqrt{\dfrac{4.(0,15.10^{-3})}{3.π}}=7,98\:mm}

Calculado o diâmetro mínimo, devemos escolhe a seção comercial mais adequada.

Neste exemplo, usaremos como referência a tabela abaixo da fabricante Tigre para a escolha da melhor seção.

Tabela 3 – Diâmetro mínimo comercial para as peças de utilização

Diâmetro mínimo comercial para as peças de utilização

Logo, para as 4 peças sanitária, o sub-ramal será de 20 mm ou 1/2″.

Passo 03: Determinar os peso nos demais trechos

Já determinamos os pesos nos trechos conectados às peças sanitária, precisamos agora determinar os pesos nos trechos restante da instalação.

Mas antes disso, é preciso dividir a instalação em vários trechos e, para isso, devemos saber que os trechos começam e terminam sempre que houver mudança de vazão ou de diâmetro.

Trechos do traçado

Trechos do traçado

Pois bem, feito isso, os pesos dos demais trechos é determinado somando-se os pesos já existentes na instalação, ou seja, os pesos das peças sanitárias, sempre do fim para o início do traçado.

Ficou confuso?

Não se preocupe, faremos os cálculos dos pesos de cada trecho abaixo:

Trecho G

Esse trecho está diretamente ligado ao lavatório, logo seu peso corresponderá ao peso da peça, que é 0,30.

Trecho F

Esse trecho também está diretamente ligado a uma peça, logo seu peso corresponderá ao peso do vaso sanitário, que é 0,30.

Trecho E

Esse trecho está ligado aos trechos anteriores, logo seu peso corresponderá à soma dos pesos dos trechos conectados a ele, que é 0,3+0,3=0,6.

Trecho D

Esse trecho também está diretamente ligado a uma peça, logo seu peso corresponderá ao peso da ducha higiênica, que é 0,40.

Trecho C

Esse trecho está ligado aos trechos D e E, logo seu peso corresponderá à soma dos pesos desses trecho, que é 0,6+0,4=1,0.

Trecho B

Esse trecho está diretamente ligado ao chuveiro elétrico, logo seu peso corresponderá ao peso da peça, que é 0,10.

Trecho A

Esse trecho está ligado aos trechos B e C, logo seu peso corresponderá à soma dos pesos desses trecho, que é 1,0+0,1=1,1.

Passo 03: Estimar a vazão nos demais trechos

Já determinamos, no passo 1, as vazões nos trechos (B, D, F e G) conectados às peças sanitária, precisamos agora determinar as vazões nos trechos restante da instalação.

Para isso, faremos uso do método probabilístico, uma vez que, dificilmente, todas a peças sanitárias do banheiro serão ligadas ao mesmo tempo.

Sabendo disso, a vazão em cada trecho restante é, então, estimada pela fórmula abaixo:

\mathrm{Q=\sqrt{ΣP}}

Desse modo, temos:

\mathrm{Q_A=\sqrt{1,1}=0,31\:l/s}

\mathrm{Q_C=\sqrt{1,0}=0,30\:l/s}

\mathrm{Q_E=\sqrt{0,6}=0,23\:l/s}

Passo 04: Escolher o diâmetro de toda a instalação

O diâmetro mínimo dos sub-ramais foi calculado no passo 02 e o diâmetro comercial adotado para eles foi bem superior aos valores encontrados.

Desse modo, é aceitável adotarmos o mesmo diâmetro de 1/2″ (diâmetro externo de 20 mm e interno de 12,70 mm) para toda a instalação. No entanto, só teremos certeza se esta escolha está correta após verificarmos a velocidade em todos os trechos e a pressão dos pontos de utilização, a seguir.

Passo 05: Verificar a velocidade nos trechos

Sabendo que a velocidade máxima permitida conforme norma é de 3,0 m/s, precisamos verificar se a velocidade em todos os trechos é atendida pela expressão abaixo, lembrando que o diâmetro adotado será o interno:

\mathrm{v=\dfrac{4.Q}{π.D^2}}

Desse modo, temos:

\mathrm{v_A=\dfrac{4.(0,31.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=2,49\:m/s}

\mathrm{v_B=\dfrac{4.(0,10.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=0,79\:m/s}

\mathrm{v_C=\dfrac{4.(0,30.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=2,37\:m/s}

\mathrm{v_D=\dfrac{4.(0,20.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=1,58\:m/s}

\mathrm{v_E=\dfrac{4.(0,23.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=1,84\:m/s}

\mathrm{v_F=\dfrac{4.(0,15.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=1,18\:m/s}

\mathrm{v_G=\dfrac{4.(0,15.10^{-3})}{π.(12,70.10^{-3})^2}=1,18\:m/s}

Portanto, todos os trechos atendem à velocidade máxima com o diâmetro de 1/2″.

O último critério a ser atendido será a pressão nos pontos de utilização, que será feito a seguir.

Passo 05: Calcular a perda de carga distribuída

De acordo com a NBR 5626/98, para tubos lisos, como é o nosso caso, a perda de carga distribuída pode ser calculada pela seguinte expressão:

\mathrm{J=8,69.10^6.Q^{1,75}.d^{-4,75}}

Desse modo, temos:

\mathrm{J_A=8,69.10^6.0,31^{1,75}.12,70^{-4,75}=6,56\:kPa/m}

\mathrm{J_B=8,69.10^6.0,10^{1,75}.12,70^{-4,75}=0,88\:kPa/m}

\mathrm{J_C=8,69.10^6.0,30^{1,75}.12,70^{-4,75}=6,04\:kPa/m}

\mathrm{J_D=8,69.10^6.0,20^{1,75}.12,70^{-4,75}=2,97\:kPa/m}

\mathrm{J_E=8,69.10^6.0,23^{1,75}.12,70^{-4,75}=3,86\:kPa/m}

\mathrm{J_F=8,69.10^6.0,15^{1,75}.12,70^{-4,75}=1,80\:kPa/m}

\mathrm{J_G=8,69.10^6.0,15^{1,75}.12,70^{-4,75}=1,80\:kPa/m}

Passo 05: Calcular o comprimento total dos trechos

O comprimento total nada mais é do que a soma entre o comprimento real dos trecho e o comprimento equivalente para cada uma das conexões.

Para isso faremos uso da tabela da fornecedora Tigre, abaixo.

Tabela 4 – Comprimento equivalente dos acessórios

Comprimento equivalente dos acessórios

Desse modo, temos:

\mathrm{L_{total,A}=L_A+L_{entrada\:normal}+L_{joelho\:90º}+...}

\mathrm{...+L_{registro\:de\:gaveta}+L_{joelho\:90º}=6,44\:m}

\mathrm{L_{total,B}=L_B+L_{T\:saída\:de\:lado}+...}

\mathrm{...+L_{registro\:de\:globo}+L_{joelho\:90º}=16,10\:m}

\mathrm{L_{total,C}=L_C+L_{T\:passagem\:direta}=1,42\:m}

\mathrm{L_{total,D}=L_D+L_{T saída\:de\:lado}+L_{joelho\:90º}=3,60\:m}

\mathrm{L_{total,E}=L_E+L_{T\:passagem\:direta}=0,92\:m}

\mathrm{L_{total,F}=L_FG+L_{T\:saída\:de\:lado}+L_{joelho\:90º}=3,80\:m}

\mathrm{L_{total,G}=L_G+L_{T\:passagem\:direta}+L_{joelho\:90º}=2,88\:m}

Passo 05: Calcular a perda de carga total

A perda de carga total será facilmente determinada pelo produto entre a perda de carga distribuída e o comprimento equivalente de cada trecho, já considerando a perda de carga localizada.

Desse modo, temos:

\mathrm{ΔH_A=6,56.6,44=42,27\:kPa}

\mathrm{ΔH_B=0,88.16,10=14,22\:kPa}

\mathrm{ΔH_C=6,04.1,42=8,57\:kPa}

\mathrm{ΔH_D=2,97.3,60=10,69\:kPa}

\mathrm{ΔH_E=3,86.0,92=3,55\:kPa}

\mathrm{ΔH_F=1,80.3,80=6,82\:kPa}

\mathrm{ΔH_G=1,80.2,88=5,17\:kPa}

Passo 06: Calcular a pressão disponível nos ponto de utilização

Nesta etapa, faremos uso da tabela abaixo, retirada da NBR 5626/98, previamente preenchida com os dados das etapas anteriores.

Antes de iniciarmos, faremos algumas observações:

  • Os trecho representados por letras verdes indica a existência de uma peça de utilização;
  • Para a diferença de cotas (coluna 7), entre o início e fim de cada trecho, foi arbitrado o valor positivo para descidas e negativo para subidas.

Tabela 5 – Modelo de planilha

Modelo de planilha

Para começarmos agora, devemos entender que a pressão disponível na saída de cada trecho é a soma da pressão residual do trecho anterior mais a diferença de cota multiplicada pelo peso específico da água, que é 10 kN/m³.

Além disso, a pressão disponível residual é a diferença entre a pressão disponível e a perda de carga em cada trecho.

Ou seja:

\mathrm{P_{disp,i}=P_{disp,(i-1)}+cota.10}

\mathrm{P_{res,i}=P_{disp,i}-ΔH_i}

E para o trecho A, como não há nenhum trecho antes, podemos somente considerar a diferença de cota para o cálculo da pressão disponível.

Vale ainda ressaltar que, nessa etapa, é muito importante seguir a sequência correta dos trecho (para isso colocamos as setas em verde para facilitar)!

Por exemplo, a entrada dos trechos C e D coincide com a saída do trecho B, assim como a entrada dos trecho E e F  coincide com a saída do trecho D e assim por diante.

Segue agora, os cálculos dos pressões disponível e residual:

Tabela 6 – Resolução 1

Água Fria: Resolução 1

Passo 06: Verificar se a pressão disponível residual é suficiente

Feito isso, precisamos comparar os valores das colunas 13 e 14, lembrando que a pressão disponível residual deve, no mínimo, ser igual à pressão requerida.

Após analisar, notaremos que o nenhum dos valores de pressão atendem e que o valor crítico está no trecho B, de -37,47 kPa.

Como solução, podemos aumentar a altura da caixa d’água em 4,75 m ou aumentar o diâmetro da tubulação para 3/4″, pois assim diminuiremos a perda de carga.

RESOLUÇÃO 2:

Como solução, iremos adotar o diâmetro de 3/4″ e verificar se atende, seguindo os mesmos passos anteriores.

Tabela 7 – Resolução 2

Planilha da resolução 2

Por fim, a pressão foi atendida e o resultado do dimensionamento foi um diâmetro de 3/4″ (ou 25 mm) para todo o traçado da instalação de água fria.

 

Espero que o exercício de água fria tenha lhe ajudado e se gostou, não deixe de seguir nosso blog para receber mais posts como este!

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Até o próximo post!

 

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