Instalação predial de água fria

Instalações prediais de água fria: dimensionamento

Dandara Viana Construção Civil 6 Comments

Se a água do seu chuveiro nunca ficou fraca enquanto você estava coberto de sabão só porque alguém ligou uma torneira lá na cozinha, então você é um privilegiado sim.

Saiba de isso é resultado de um dimensionamento incorreto das tubulação de água (neste caso, água fria) da sua casa. A boa notícia é que agora você está prestes a aprender a forma correta de dimensionar!

Mas para começarmos, precisamos saber que as instalações de água fria são o conjunto de tubulações, dispositivos, equipamentos e reservatórios que têm a finalidade de abastecer os pontos de utilização de água em ambientes como o banheiro, a cozinha e a lavanderia.

Dessa forma, neste post iremos lhe mostrar os 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.

Ah, e se quiser saber também como fazer o dimensionamento das tubulações de esgoto sanitário predial, clique aqui.

Vamos lá, então?

Principais componentes das instalações de água fria

Agora, antes de aprendermos a dimensionar, iremos conhecer os principais componentes das instalações de água fria.

Alimentador predial

É a tubulação que liga a fonte de abastecimento a um reservatório de água de uso doméstico, ou seja, é aquela responsável pela entrada de água na edificação.

Barrilete

É a tubulação que se origina no reservatório e da qual derivam as colunas de distribuição, quando o tipo de abastecimento é indireto, ou seja, feito por intermédio de um reservatório..

Já quando o abastecimento é direto, o barrilete pode ser considerado como a tubulação diretamente ligada ao ramal predial.

Coluna de distribuição

É a tubulação derivada do barrilete e destinada a alimentar os ramais.

Ramal

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

É importante notar que ramal não é o mesmo que ramal predial. Sendo este a tubulação compreendida entre a rede pública de abastecimento de água e a extremidade a montante do alimentador predial.

Sub-ramal

É a tubulação que liga o ramal à peças de utilização.

Peça de utilização

Componente na posição a jusante do sub-ramal que permite a utilização da água e o ajuste da sua vazão, em alguns casos. As peças de utilização fazem, ainda, parte dos aparelhos sanitários.

Aparelho sanitário

Costumamos associar a palavra aparelho sanitário à imagem de uma vaso sanitário. No entanto, essa palavra tem um significado mais amplo e, nada mais é, que um aparelho ligado à instalação predial destinado ao uso de água para fins higiênicos ou a receber dejetos ou águas servidas.

Ou seja, os aparelhos sanitários contemplam, além dos vasos sanitários, os lavatórios, as pias, os mictórios, as banheiras e até os chuveiro.

 

Caso tenha ficado alguma dúvida, observe a imagem abaixo:

Principais componentes das instalações hidráulicas

Principais componentes das instalações hidráulicas

Dimensionamento

Agora que já conhecemos alguns termos técnicos, iremos agora aprender como dimensionar as tubulações de água fria.

E, antes de mais nada, precisamos nos atentar que esse dimensionamento deve assegurar as vazões adequadas nos pontos de utilização de modo a tornar o mais eficiente possível o uso da água e energia.

Para isso, devemos conhecer as vazões de abastecimeto de água para cada peça, conforme a seguir.

Ah, se você já quiser pular para a parte prática do dimensionamento, clique aqui para conferir o post seguinte com um ótimo exercício.

Vazões de projeto

Vazões nos pontos de utilização

As tubulações de água fria devem ser dimensionadas de tal forma que, no uso simultâneo provável de dois ou mais pontos de utilização, a vazão de projeto seja plenamente disponível.

Para determinar a vazão mínima de projeto de cada ponto, basta observarmos os valores na tabela 1 abaixo.

Tabela 1 – Vazão e pesos nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da peça de utilização

Água Fria: Vazão e peso dos pontos de utilização

Já no caso de funcionamento simultâneo não previsto pelo cálculo de dimensionamento da tubulação, a redução temporária da vazão, em qualquer um dos pontos de utilização, não deve comprometer significativamente a satisfação do usuário.

Para tanto, recomenda-se projetar e executar sistemas independentes de distribuição para instalações prediais que utilizam componentes de alta vazão, como, por exemplo, a válvula de descarga para bacia sanitária.

Vazões no restante da tubulação

Para o cálculo da vazão nos pontos restantes da tubulação, faz-se uso dos pesos da tabela 1  acima.

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.

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.

Agora, para determinar a vazão em si, 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}}

Onde:

  • Q é a vazão no trecho (l/s);
  • ΣP é a soma dos pesos até o trecho, contados no sentido contrário à vazão.

Vazões no abastecimento de reservatório

Em relação às vazões do abastecimento de reservatórios, recomenda-se dividir a capacidade do reservatório pelo tempo de enchimento para que possamos determiná-la.

O tempo de enchimento, por sua vez, depende muito do tipo de reservatório como, por exemplo:

  • no caso de edifícios com pequenos reservatórios individualizados, o tempo de enchimento deve ser menor que 1 h e;
  • no caso de grandes reservatórios, o tempo de enchimento pode ser de até 6 h.

Velocidade máxima

Desse modo, sabendo as vazões recomendadas, os diâmetros das tubulações devem ser tal que a velocidade da água, em qualquer trecho de tubulação, não atinja valores maiores que 3 m/s.

Desse modo:

\mathrm{D=\sqrt{\dfrac{4.Q}{v.π}}}

Onde:

  • D é o diâmetro da tubulação (m);
  • v é a velocidade (m/s);
  • Q é a vazão do ponto de utilização (m³/s), tabela 1.

Perda de carga

Escolhido o diâmetro e a vazão em cada trecho, devemos calcular a perda de carga unitária em cada trecho para, após isso, multiplicar pelo comprimento total do trecho e, assim, calcular a perda de carga total.

Ah, para saber mais sobre perda de carga, clique aqui.

Perda de carga unitária

Tubos lisos (plástico, cobre ou liga de cobre)

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

Onde:

  • J é a perda de carga unitária (kPa/m);
  • Q é a vazão estimada na seção considerada (l/s);
  • d é o diâmetro interno do tubo (mm).

Tubos rugosos (aço-carbono, galvanizado ou não)

\mathrm{J=20,2.10^6.Q^{1,88}.d^{-4,88}}

Onde:

  • J é a perda de carga unitária (kPa/m);
  • Q é a vazão estimada na seção considerada (l/s);
  • d é o diâmetro interno do tubo (mm).

Perda de carga total

\mathrm{ΔH=J.L_{total}}

Onde:

  • ΔH é a perda de carga total (kPa);
  • Ltotal é o comprimento total do trecho, considerando o comprimento real e os acessórios (m), tabelas 2 e 3.

Tabela 2 – Comprimento equivalente para conexões lisas (plástico, cobre ou liga de cobre)

Comprimento equivalente para conexões lisas (plástico, cobre ou liga de cobre)

Tabela 3 – Comprimento equivalente para conexões rugosas (aço-carbono, galvanizado ou não)

Comprimento equivalente para conexões lisas (plástico, cobre ou liga de cobre)

Pressões de projeto

Calculada perda de carga, devemos, por fim, verificar se as pressões de projeto na tubulação são atendidas.

Isso porque, em condições dinâmicas, ou seja, com escoamento, a pressão da água nos pontos de utilização deve ser estabelecida de modo a garantir a vazão de projeto indicada na tabela 1 acima e o bom funcionamento da peça de utilização.

Desse modo, as pressões máxima e mínima abaixo devem ser garantidas.

Pressão disponível

A pressão disponível na saída do trecho deve considerar a diferença de cota positiva ou negativa, ou seja, a coluna d’água.

Neste caso, trechos ascendentes possuem diferença de cota negativa, e trechos descendente possuem diferença positiva, ou seja, a favor da gravidade.

A pressão disponível é, então calculada pela expressão abaixo.

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

Onde:

  • Pdisp,i é a pressão disponível no trecho considerado (kPa).
  • Pdisp,(i-1) é a pressão disponível no trecho anterior (kPa);
  • cota é a diferença de cota entre o início e fim do trecho (m)

Pressão disponível residual

A pressão disponível residual considera as perdas de carga verificadas no mesmo trecho. Desse modo:

\mathrm{P_{res,i}=P_{disp,i}-ΔH_i}

Onde:

  • Pres,i é a pressão disponível residual no trecho considerado (kPa).
  • Pdisp,i é a pressão disponível no trecho considerado (kPa);
  • ΔHi é a perda de carga total do trecho (kPa)

Pressão requerida

A pressão disponível residual deverá, então, atender à pressões máxima e mínima, abaixo. Caso contrário, mudanças no taçado ou no diâmetro escolhido devem ser feitas.

Pressão máxima

Em condições estáticas, ou seja, sem escoamento, a pressão da água em qualquer ponto de utilização da rede predial de distribuição não deve ser superior a 400 kPa, pois, caso contrário, pode haver risco de explosão da tubulação.

A ocorrência de sobrepressões devidas a transientes hidráulicos como o golpe de aríete, deve ser considerada no dimensionamento das tubulações. Tais sobrepressões são admitidas, desde que não superem o valor de 200 kPa.

Além disso, a pressão excessiva na peça de utilização tende a aumentar desnecessariamente o consumo de água. E a solução para isso é dimensionar a tubulação para trabalhar próximo aos limites mínimos de pressão, que veremos a seguir.

Pressão mínima

No geral, a pressão na tubulação de utilização não deve ser inferior a 10 kPa.

Algumas exceções para regra acima devem ser consideradas:

  • a pressão no ponto da caixa de descarga pode atingir o valor mínimo de até 5 kPa e;
  • e o ponto da válvula de descarga para bacia sanitária pode atingir o valor mínimo de até 15 kPa.

Já em relação à rede predial de distribuição, a pressão da água em condições dinâmicas, ou seja, com escoamento não deve ser menor que 5 kPa.

 

Se quiser exercitar, é só clicar aqui!

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