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Instalações Hidráulicas- dimensionamento
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Engenharia Civil (FECIV) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) como requisito obrigatório para conclusão do curso de Engenharia Civil.
Orientador : Prof. Dr. André Luiz de Oliveira
Uberlândia-MG, Janeiro de 2019
Primeiramente gostaria de agradecer aos meus pais, Júlio da Silva e Neusa Inácio Alvim, por todo suporte financeiro, psicológico e emocional que sempre me deram, independente das dificuldades que passamos. Finalmente nós três chegamos juntos na reta final e temos a chance de realizar meu sonho de ser engenheiro civil e seguir os passos do meu Pai.
A Deus por ter me abençoado em toda essa caminhada e colocado pessoas especiais por todo percurso.
Aos meus amigos da engenharia, como Marco Túlio, Caio e Murillo, proporcionando momentos de distração, visto que o curso é muito intenso e pesado em alguns momentos, Daniela e Ana Theresa, sempre presentes nos grupos de estudo, Lucas e Pedro, que são de uma turma posterior a minha, mas que foram meus companheiros por um bom tempo e, finalmente, ao Vitor e ao Yan, que estiveram mais presente no final da minha caminhada.
Aos meus amigos, Armstrong, Valmir, Leandro e Rogério, sempre presentes para me acalmar, aconselhar e proporcionar momentos de alegria e refrigério.
Aos professores e funcionários da faculdade que me atenderam de forma respeitosa e eficiente, principalmente a professora Eliane Regina Flores que me auxiliou em um dos piores momentos durante a faculdade.
E por fim ao meu orientador, André Luiz de Oliveira, por todo ensinamento durante esse período.
É previsto neste trabalho o dimensionamento das instalações hidráulicas de água fria de uma edificação e também o dimensionado das instalações de esgoto sanitário, que é o despejo líquido resultado da água utilizada para higiene e necessidades fisiológicas. Preliminarmente, o trabalho descreve as instalações anteriormente citadas. Em seguida, desenvolve as metodologias aplicadas para o dimensionamento dos sistemas em uma edificação para que atendam às exigências das normas ABNT NBR 5626:1998 e ABNT NBR 8160:1999. Após dimensionamento, foi previsto para o projeto de água fria um hidrômetro de 3 m³/h, reservatório de 5.000 L e tubulações com diâmetro variando de 60 a 25 mm para composição do barrilete, colunas, ramais e sub-ramais. Já para o projeto de esgoto sanitário foi previsto tubulações de diâmetro variando de 40 a 100 mm para composição das tubulações que encaminham os efluentes até o coletor público, caixas de gordura de 31 L, caixas de inspeção, caixas sifonadas com grelha de 100 mm e subsistema de ventilação com tubulação de 50 mm de diâmetro. Percebeu-se que a dificuldade em se realizar o dimensionamento de um sistema predial de água fria está em atender as necessidades da edificação, mantendo a qualidade e atendendo às determinações da ABNT NBR 5626:1998, e o dimensionamento de um sistema predial de esgotamento sanitário está na concepção do sistema, atentando-se sempre para as recomendações das ABNT NBR 8160:1999.
Palavras-chave: sistema; hidráulico; água fria; esgoto; dimensionamento.
Figura 32 – Tubulações de esgoto sanitário da cozinha/área de serviços Ap. 202 ................... 61 Figura 33 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 1 Ap. 101 ........................................ 62 Figura 34 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 2 Ap. 101 ........................................ 63 Figura 35 – Tubulações de esgoto sanitário do vestiário dos funcionários e banheiro 1 e 2 Ap. 102 ............................................................................................................................................ 64 Figura 36 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 1 Ap. 201 ........................................ 64 Figura 37 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 2 Ap. 201 ........................................ 65 Figura 38 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 1 Ap. 202 ........................................ 65 Figura 39 – Tubulações de esgoto sanitário do banheiro 2 Ap. 202 ........................................ 66
Tabela 13 – Unidades de Hunter de Contribuição para aparelhos não mencionados na Tabela
O sistema hidráulico predial de abastecimento de água, assim como os demais sistemas relativos à construção civil, evoluiu muito nos últimos anos, com isso houve a conscientização no âmbito profissional da necessidade de especificações mais precisas e rigorosas, surgindo assim as normas que visam padronizar as instalações tornando o mesmo mais eficiência, durável e econômico, sem que haja perda de qualidade. Macintyre (1996) já mencionava esta evolução constante.
Conforme a norma ABNT NBR 5626:1998, dimensionamento é o ato de determinar dimensões e grandezas para que as instalações de água fria possam garantir o fornecimento de água de forma continua, em quantidade suficiente, compressões e velocidades adequadas para que o sistema de tubulações e peças de utilização funcionem perfeitamente, preservar a potabilidade da água e garantir o máximo de conforto aos usuários, como evitar a propagação de ruídos nas tubulações.
De acordo com a norma ABNT NBR 8160:1999, as instalações de esgoto sanitário devem ser projetadas para evitar a contaminação da água, tanto no interior do sistema, quanto nos ambientes receptores, permitir escoamento dos despejos de maneira rápida, sem que haja a ocorrência de vazamentos e depósitos no interior das tubulações, impedir que os gases provenientes do sistema atinjam áreas de utilização e permitir acesso fácil para eventuais manutenções e substituições.
Para que todos os objetivos sejam alcançados, tanto das instalações de água fria, quanto do sistema de esgoto é fundamental seguir as normas e cumprir todas as exigências e recomendações que constam nelas e para isso é fundamental a elaboração dos projetos constem todos os detalhes e assim sejam esclarecidas a maior quantidade de dúvidas que possam surgir no período da execução.
O sistema de instalações hidráulicas é composto por vários dispositivos, como tubos, conexões, válvulas, reservatórios, medidores, peças de utilização e outros componentes que vão surgindo com o avanço tecnológico para aumentar a eficiência do mesmo. Tal sistema tem como objetivo básico suprir os usuários de uma edificação com água potável necessária para suas atividades, sendo elas higiênicas, fisiológicas e domésticas diariamente (CEO, 2018).
Para cada ponto de utilização é necessário respeitar certas condições, como pressão, vazão, etc. A norma ABNT NBR 5626:1998 explica que para organizar estas exigências se faz imprescindível a elaboração de um projeto com alto grau de detalhamento. Um projeto de instalações hidráulicas prediais de água fria deve atender aos seguintes requisitos:
Fornecimento de água contínuo para utilização dos usuários e em quantidade suficiente para cada atividade a ser desenvolvida; Armazenamento do maior volume de água ao menor custo possível minimizando os efeitos decorrentes da interrupção do funcionamento do sistema de abastecimento público; Preservação da potabilidade da água por meio de técnicas de reservação e distribuição adequadas proporcionando aos ocupantes boas condições de higiene, saúde e conforto; Limitação de pressões e velocidades como indicados na norma técnica, assegurando a maior durabilidade das instalações, evitando vazamentos e ruídos nas tubulações e aparelhos de utilização.
3.1.1 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO (ABASTECIMENTO DE ÁGUA FRIA)
O manancial é responsável pelo abastecimento das residências e indústrias após passar pela estação de tratamento de água, pois os mananciais são fontes de água bruta que podem ser superficiais ou subterrâneas.
A medição do consumo de água é realizada pelo hidrômetro que é onde termina o ramal externo e inicia o alimentador predial que é a tubulação que liga o hidrômetro ao reservatório, como
apresentado na Figura 1. De acordo com Macintyre (1996), o hidrômetro é fornecido pelo órgão público competente que o inclui no orçamento de ligação do ramal e o mesmo pode ser instalado em uma caixa de alvenaria ou concreto que pode ser ou não enterrada, desde que não haja entrada de água pluvial no mesmo, no entanto isto pode variar dependendo da concessionária competente de cada região.
Figura 1 – Esquema de ramal predial e alimentador predial
Fonte: Simplificando a engenharia (2019).
Em Uberlândia (MG), o Departamento Municipal de Água e Esgoto (DMAE) utiliza o padrão Classe I ilustrado na Figura 2, adotado em dezembro de 2009, que facilita a manutenção do hidrômetro e a leitura do consumo de água. A instalação do cavalete do hidrômetro é de responsabilidade do usuário, ficando a responsabilidade do DMAE a avaliação sobre as exigências a serem cumpridas e a ligação com a rede pública. A altura da instalação do cavalete de hidrômetro foi uma das principais mudanças na qual fixou-se em 80 centímetros acima do piso acabado. Figura 2 – Padrão do hidrômetro adotado pelo DMAE
Fonte: DMAE (2018).
Se o sistema de abastecimento for indireto ou misto haverá a presença de um reservatório que a partir dele a água será encaminhada aos aparelhos de consumo. A capacidade de um reservatório depende do consumo médio diário.
O volume mínimo de um reservatório para uso doméstico deve igualar a 24 horas de consumo normal da edificação e recomenda-se que a reservação máxima garanta a potabilidade da água no período de detenção e atenda à disposição legal de limite máximo de reservação, além da reserva de incêndio, a qual não será tratada neste trabalho (ABNT NBR 5626:1998).
O abastecimento pode ser interrompido por motivos, como rompimento de adutoras e distribuidoras, reparos na rede pública, ampliação de rede, defeitos nas elevatórias, seja por falta de energia, seja por falta de reparos e manutenção, logo é conveniente a edificação ter um reservatório para esses momentos atípicos. Em Macintyre (1996) é mencionado que o volume máximo de reservação não pode ser superior a três vezes o consumo diário.
Alguns cuidados são mencionados na norma ABNT NBR 5626:1998 quanto aos reservatórios, onde os mesmos devem garantir a preservação do padrão de potabilidade, não permitindo que seja transmitido para a água cor, gosto, odor ou toxicidade e não promover o crescimento de microrganismos. O reservatório deve ser um recipiente estanque com tampa de modo a evitar a entrada de insetos, animais, poeiras e líquidos e deve ser de um material resistente a corrosão ou anticorrosivo.
A rede de distribuição interna é iniciada após o dispositivo de medição de consumo, o hidrômetro, até os pontos de utilização, logo são as tubulações que fazem com que a água chegue aos aparelhos de utilização.
A distribuição de água é feita por meio de um conglomerado de encanamentos, sendo eles: barrilete, coluna, ramal e sub-ramal, conforme ilustra a Figura 3. A norma ABNT NBR 5626:1998 define que os sub-ramais são as tubulações que alimentam diretamente as peças de utilização ou aparelhos sanitários. Os ramais de distribuição são canalizações que derivam da coluna e alimentam um ou mais sub-ramais. As colunas de distribuição ou prumadas de alimentação são tubulações verticais que originam no barrilete e tem função de alimentar os
ramais. Por fim, tem-se o barrilete ou colar que é a ramificação das tubulações do reservatório até as colunas.
Figura 3 – Elementos do sistema predial de água fria
Fonte: Oliveira (2018).
A norma ABNT NBR 5626:1998 recomenda que as tubulações horizontais possuam uma leve declividade para reduzir o risco de desenvolvimento de bolhas de ar no seu interior. Deve-se tomar precauções quanto a altas pressões quando se estiver lidando com um sistema de abastecimento direto, pois as tubulações devem ter resistência mecânica para suportar tais pressões e devem apresentar bom funcionamento em altas pressões.
Com o intuito de realizar manutenção em qualquer ponto da rede em uma edificação é necessário a colocação de registros de fechamento ou dispositivos que realizem a mesma função. A norma ABNT NBR 5626:1998 orienta a colocação de registros de fechamento no barrilete após o reservatório, nas colunas de distribuição a montante do primeiro ramal e no ramal a montante do primeiro sub-ramal.
É necessário tomar cuidados para que as instalações de água fria não conduzam água com padrão de potabilidade comprometido, havendo assim, o risco para a saúde humana. O conjunto
interferir nos processos de depuração nas estações de tratamento de esgoto (MACINTYRE, 1996).
Ao projetar uma instalação de esgoto sanitário para uma edificação deve-se considerar alguns pontos importantes para garantir o bom funcionamento da rede e a não contaminação da água potável. Um projeto de instalações de esgoto, segundo a ABNT NBR 8160:1999, deve atender os seguintes requisitos:
Garantir a proteção dos sistemas de suprimento de água e de equipamentos sanitários a fim de não contaminar a água e não comprometer o consumo da mesma, logo os sistemas de água fria e de água pluvial não podem ter qualquer tipo de ligação;
Permitir o rápido escoamento dos despejos sem que haja vazamentos ou acúmulo dos mesmos ocasionando o entupimento dos encanamentos;
Impedir que os gases formados no interior da rede alcancem os aparelhos de utilização, impossibilitar que corpos estranhos, como animais, entrem no interior do sistema de esgoto sanitário e impedir que os despejos introduzidos nos esgotos acessem o subsistema de ventilação;
Garantir que os componentes que formam a rede de esgoto sejam facilmente inspecionáveis e que os aparelhos sanitários sejam fixados com peças que facilitem sua retirada pata eventuais manutenções.
Segundo Macintyre (1996), o sistema de esgoto sanitário é dividido em duas seções bem distintas, sendo a primeira chamada de esgoto primário e a outra de esgoto secundário. O esgoto primário é compreendido na seção conectada ao coletor público, englobando as tubulações, dispositivos e aparelhos sanitários em que há a presença de gases provenientes desse coletor. Já o esgoto secundário é a seção desconectada do coletor público, compreendendo as tubulações, dispositivos e aparelhos sanitários que não tem contato com os gases derivadas desse coletor.
A ABNT NBR 8160:1999 defini o ramal de descarga como sendo a tubulação que recebe os resíduos produzidos nos aparelhos sanitários, já o ramal de esgoto é o encanamento que recebe os efluentes dos ramais de descarga diretamente ou a partir de uma caixa sifonada ou sifão. Os elementos do sistema de esgoto sanitário devem apresentar declividade constante para que os efluentes escoem por gravidade, no qual é recomendado uma declividade mínima de 2% para tubulações inferiores a 75 mm e 1% para tubulações superiores a 100 mm. As mudanças de direção horizontal devem ser limitadas a curvas de no máximo 45º e as mudanças de direção vertical a no máximo 90º.
Segundo a ABNT NBR 8160:1999 tubo de queda é a tubulação vertical que recebe os efluentes de subcoletores, ramais de esgoto e ramais de descarga. Para edificações de 2 ou mais pavimentos são necessários tubos de quedas para pias, tanques, aparelhos sanitários e outros similares, os quais irá reunir os seus iguais em cada pavimento e irá finalizar em uma caixa de inspeção ou gordura.
Subcoletor é a canalização que recebe os resíduos de um ou mais tubos de queda ou ramais de esgoto. O coletor predial é o trecho da tubulação que encaminha os efluentes de uma edificação para o coletor público ou algum sistema privado. Neste último não será admitido a inserção de dispositivos que atrapalhem o escoamento, com a exceção de uma válvula de retenção de esgoto (ABNT NBR 8160:1999).
A caixa de inspeção é um dispositivo destinada a permitir a manutenção (inspeção, limpeza e desobstrução), junção ou mudança de direção e/ou declividade. Ela deve ser perfeitamente impermeabilizada, com tampa de fecho hermético e construída em locais abertos no andar térreo ou, em caso de edifícios, na garagem do mesmo (ABNT NBR 8160:1999).
Os despejos provenientes de pias de copas e cozinhas são ricos em resíduos gordurosos, sendo necessário uma caixa de inspeção especial chamada de caixa de gordura, destinada a reter na sua parte superior as gorduras, graxas e óleos. Os efluentes dessa caixa são conduzidos para uma caixa de inspeção que serão encaminhados para o coletor público (MACINTYRE, 1996).