VI ENCONTRO TÉCNICO DA ECOSERVIÇOS
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E
ESGOTOS EM EDIFÍCIOS ALTOS
LÉLIO BARATA FÉLIX
PONTA DELGADA, 8 DE MAIO DE 2003
1
INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO
DE ÁGUA (fria / quente / incêndio)
INSTALAÇÕES DE DRENAGEM
2
ENQUADRAMENTO LEGAL
• Decreto Regulamentar nº 23/95
(Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de
Drenagem de Águas Residuais)
• Decreto Lei nº 64/90
(Regulamento de Segurança Contra Incêndios em Edifícios de Habitação)
• Decreto Lei nº 61/90
(Regime de Protecção contra Riscos de Incêndio em Estabelecimentos Comerciais)
• Decreto Lei nº 66/95
(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Parques de Estacionamento Cobertos)
• Decreto Lei nº 410/98
(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios do Tipo Administrativo)
• Decreto Lei nº 414/98
(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios Escolares)
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INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO
DE ÁGUA
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Sistemas de Alimentação
Dimensionamento (água fria / água quente)
Sistemas de Produção de Água Quente
Instalações Elevatórias e Hidropressoras
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Sistemas de Alimentação
Pressão:
Pmín=100+40n (kPa) - Rede exterior
150 kPa ≤ P - Aparelhos
Alimentação directa
Ligação directa á rede pública (com ou sem sobrepressor)
Alimentação indirecta
Ligação da rede pública a reservatório (com ou sem
sistema de bombagem)
Alimentação mista
Ligação da rede pública a patamares de distribuição (com
sistema sobrepressor)
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Diâmetro
de caudais:
Regulamento(D.R.23/95)
Método dos Pesos
Cálculo
mínimo:
20mm - Sem serviço de incêndio
45mm - Com serviço de incêndio
Cálculo
Dimensionamento
(água fria)
de diâmetros e perdas de carga:
Diâmetro: D = RAIZQ(1.274*Q/v)[Continuidade]
Perda de carga cont. : J = 4*b*v^(7/4)*D^(-5/4)[Flamant]
Perda de carga localiz. : J = f(singularidades)[M.C.E.]
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Cálculo
Dimensionamento
(água fria)
de caudais:
Regulamento(D.R.23/95)
7
Cálculo
Dimensionamento
(água fria)
de caudais:
Regulamento(D.R.23/95)
8
Cálculo
Dimensionamento
(água fria)
de caudais:
Método dos Pesos (Brasileiro / Alemão) [valores superiores]
Qd = 0.30 * p0.5
A PARELH O S
PESO S
C A U D A IS (ls -1 )
L av a tó rio
B ateria d e lav a tó rio s
B id é
B a n he ira
C h u ve iro
B ateria d e c h u ve iro s
A u to clism o de re trete
A u toc . de m ictório
L a v a-loiça
T o rn eira d e lav a g em
M á q uina d e la v a r
B o c a d e reg a
F lu xó m e tro de re trete
F lu x. de m ic tó rio
0 .5
0 .2
0 .1
1 .0
0 .5
0 .2
0 .3
0 .2
0 .5
1 .0
1 .0
2 .0
40 .0
15 .0
0 .1 5
0 .0 5
0 .1 0
0 .2 5
0 .1 5
0 .0 5
0 .1 0
0 .0 5
0 .3 0
0 .1 0
0 .2 5
0 .7 0
1 .5 0
0 .5 0
9
Dimensionamento
(água quente)
Cálculo
de caudais:
Idêntico ao cálculo de água fria
Ramal de ligação dimensionado para o
somatório dos aparelhos das redes de
FRIA+QUENTE
10
Dimensionamento
(água quente)
Cálculo
de diâmetros e perdas de carga:
Rede de distribuição (Idêntico ao cálculo de água fria)
Circuito de retorno para circulação (usual em consumos
colectivos)
11
Dimensionamento
(água quente)
CIRCUITO DE RETORNO
Caudais mínimos nos dispositivos de utilização
Temperaturas mínimas nos dispositivos de utilização (40º C)
Temperaturas máxima na tubagem(60º C nos metais)
Circuito equilibrado em termos de perdas de carga
Velocidade < 1.5ms-1
Diferenças de Temperatura < 5ºC
Perdas de Calor(kCalh-1):
Tubagem nua ⇒ 2x∅e
Tubagem revestida ⇒ 2/3x∅e
12
CIRCUITO DE RETORNO
13
Dimensionamento
(água quente)
CIRCUITO DE RETORNO
Cálculo
Determinar o caminho mais longo (c.m.l.)
Definição do gradiente de temperaturas do c.m.l.
Gc.m.l.= (Tmáx-Tmín)/c.m.l.
Definição das temperaturas nos pontos determinantes
T = Tmáx- Gc.m.l.*Lacum
Determinação dos Caudais e Diâmetros (alimentação/retorno)
Q = {[Σ(Ki*Li)/G]}*2.778*10^-7
D = RAIZQ[(1.274*Q)/v]
14
Ki-perda de calor nas tubagens(kcal/h.m)
Sistemas de Produção
de Água Quente
Sistemas de
produção:
Produção instantânea (esquentadores/caldeiras murais) - Baixos
caudais de ponta - Instalações de produção individuais (consumos
domésticos)
Potência máxima instantânea dependente do caudal de ponta máximo
da instalação
17 kW ≤ P ≤ 28 kW
10 lmin-1 ≤ Q ≤ 16 lmin-1
15
Sistemas de Produção
de Água Quente
Sistemas de
produção:
Produção por acumulação (termoacumuladores/caldeiras) - Elevados
caudais de ponta - Instalações de produção central (estabelecimentos
hoteleiros, serviços, etc.)
Potência de produção (caldeira)
P = [c*V*(Tf-Ti)/ ∆t *0.9]+Pd
c-Calor específico da água(1.16Wh/kg.ºC); Tf -Temp.água armaz.; Ti -Temp.aparelho;
Pd -Potência dissipada(W); V -Vol. Armazenado; ∆t -Tempo de aquecimento
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Sistemas de Produção
de Água Quente
Volume de Acumulação (termoacumulador)
V3 = n*C0
T3*V3 = T1*V1+T2*V2
V3 -Consumo diário de água quente(l); n -Número de utentes; C0 -Consumo diário por utente;
T3 -Temp.água mist.; T1 -Temp.água aquec.; V1 -Capac. Acumul.; T2 -Temp.água entrada;
V2 -Vol. Água fria misturada
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Sistemas de Produção
de Água Quente
18
Sistemas de Produção
de Água Quente
Sistemas de
produção:
Produção por acumulação e semiacumulação (circuitos
primário/secundário) - Elevados caudais de ponta - Instalações de
produção central (estabelecimentos hoteleiros, serviços, etc.)
Potência de produção(caldeira) + Volume de acumulação
P = [c*(Tf-Tamin)*(Vh-Va)]/∆t
Vh =0.75*Vdmed
c-Calor específico da água; Tf -Temp.saída; Tamin -Temp.Reserv Acumul.; Vh -Vol.
consumido 1 hora; Va -Vol. armazenado
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Sistemas de Produção
de Água Quente
Produção Central com Caldeira e Acumulação
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Instalações Elevatórias e Hidropressoras
Sobrepressão
Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo
hidropressor com reservatório hidropneumático (arranques/Q/P)
Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo
hidropressor de velocidade variável (sistema em linha;∅/Q)
Elevação
por bombagem
Ligação indirecta à rede pública com interposição de reservatório
Grupo hidropressor de velocidade variável
Grupo hidropressor com reservatório hidropneumático
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Instalações Elevatórias e Hidropressoras
Sistema misto de alimentação
22
Instalações Elevatórias e Hidropressoras
DIMENSIONAMENTO
Capacidade do Reservatório
Volume médio diário do mês de maior consumo
Capacidade da bomba
100% do caudal de ponta do consumo
Altura manométrica da bomba
Altura manométrica de aspiração + Altura manométrica de compressão
Hm = [Za + (v2/2g) + Ja] + [Zc + Jc]
Potência da bomba
P = ( γ*Q*Hm) / η
Altura máxima de aspiração
HMA = patm / γ - [NPSH + Ja + pv / γ + α]
NPSH-Net Positive Suction Head-capacidade de aspiração
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INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO
DE ÁGUA
SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS
Generalidades
Meios de Combate
Dimensionamento
Dispositivos de Elevação
24
Generalidades
Tipos
de sistemas de combate a incêndio:
Sistemas de colunas secas;
Sistemas de colunas húmidas;
Redes de incêndio armadas (RIA);
Sistemas de extinção automática (sprinklers)
Altura
de um edifício:
Diferença entre a cota do último piso ocupado e a cota da
via de acesso eficaz ao edifício
25
Generalidades
Disposições Regulamentares
26
Meios de combate
Bocas de incêndio exteriores e marcos de água
Bocas de alimentação
Bocas de incêndio
não armadas
27
Meios de combate
Bocas de incêndio armadas
- tipo teatro -
Bocas de incêndio armadas
- tipo carretel -
28
Dimensionamento
Reservatórios
29
Dimensionamento
Colunas secas
Tipos:
Diâmetro 70mm ⇒ 2 bocas incêndio ∅45mm/ ∅50mm
Diâmetro 100mm ⇒ 4 bocas incêndio ∅45mm/ ∅50mm
Alimentação:
Meios dos bombeiros (pressão/caudal)
Cálculo:
Caudais; Velocidades; Diâmetros
Perdas de carga
Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos bombeiros)
30
Dimensionamento
Redes de incêndio armadas (RIA)
Constituição:
Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas
Fonte de alimentação:
Ramal da rede pública; Sistema hidropneumático; Reservatório+EE
Cálculo:
Máximo 4 bocas em simultâneo; Pressão boca + afastada=250kPa
Q=3ls-1 (teatro); Q=1.5ls-1 (carretel)
Caudais; Velocidades; Diâmetros
Perdas de carga
Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos
31
bombeiros/Dimensionamento do sistema de bombagem)
Dimensionamento
Colunas húmidas(edifícios com mais de 60m)
Constituição:
Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas
Mínimo duas colunas φ≥100mm
Fonte de alimentação:
Autónoma(Reservatório+Grupo)
Cálculo:
Reservatório:120m3(60m3:H<100m;A<750m2⇒Coluna seca)
Pressão boca + afastada=400kPa
Q=1000 lmin-1 (1 coluna); Q=2000 lmin-1 (grupo)
Caudais; Velocidades; Diâmetros
Perdas de carga
32
Coluna seca
RIA
Coluna húmida
33
Dimensionamento
Sistemas de Extinção automática(sprinklers)
Húmidos(carga permanente);
Secos(ar comprimido a jusante do sistema de controlo-congelamento);
Inundação(abertos)
Constituição:
Fonte de alimentação;
Posto de controlo;
Colunas;
Troncos;
Sub-ramais; Sprinklers;
34
Dimensionamento
Sistemas de Extinção automática(sprinklers)
Cálculo:
Classes de risco (Ligeiros, Ordinários, Graves);
Caudal a dispersar por sprinkler (densidade);
Número de sprinklers em funcionamento simultâneo;
Número máximo de sprinklers por sub-ramal;
Dimensão nominal(função do tipo de risco)[K];
Posicionamento da área de intervenção;
Caudais; Velocidades; Diâmetros;
Perdas de carga;
Pressão necessária à entrada.
35
Dispositivos de Elevação
Sistemas elevatórios ou sobrepressores
Constituição:
2 bombas redundantes + 1 bomba de manutenção de pressão (jockey)
1 bomba ⇒ motobomba com motor Diesel ou ligação a grupo de
emergência ou a fonte de energia autónoma;
Arranque automático + manual;
Bombas principais só com paragem manual;
Comando automático por pressostatos;
Válvula de segurança para escoamento de água por pontos de fuga no
intervalo de tempo em que não se desactivam as bombas e a pressão
tem um acréscimo de cerca de 20%;
Velocidade de aspiração ≤ 1.5ms-1 ;
Diâmetro de aspiração constante.
36
Dispositivos de Elevação
Reservatório metálico para sistema hidropneumático
Capacidade:
10m3 ⇒ Riscos ligeiros;
22m3 ⇒ Riscos ordinários;
Não se utiliza em riscos graves;
Volume de água ≤ 2/3 Volume total;
Reposição automática de ar;
P inic. Min.≥ P nom. + 25 m.c.a.
37
Sistema Elevatório
38
INSTALAÇÕES DE DRENAGEM
SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. DOMÉSTICAS
Generalidades
Concepção
Dimensionamento
Sistemas Elevatórios
39
Generalidades
Drenagem
gravítica;
Drenagem com elevação;
Sistemas mistos.
Drenagem gravítica
Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a
nível superior;
Ventilação primária;
Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin-1 ;
Tubos de queda;
Colectores prediais;
Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);
Ramal de ligação.
40
Generalidades
Drenagem com elevação
Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra
o colector geral, ou a nível superior;
Poço de bombagem com ventilação independente;
Ventilação primária;
Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin-1 ;
Tubos de queda;
Colectores prediais;
Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);
Ramal de ligação.
Sistemas mistos
Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e
inferiores ao arruamento.
41
Dimensionamento
Caudais de descarga(min.)
42
Dimensionamento
Cálculo de caudais(Regulamento D.R.23/95)
43
Dimensionamento
Ramais de descarga não-individuais (Manning-Strickler):
Secção cheia:
D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)
Meia secção:
D=[Q^(3/8)] / (0.4980*K^(3/8)*i^(3/16)
Tubos de queda:
D=4.4205*Q^(3/8)*ts^(-5/8)
Ventilação secundária ⇒ ts = 1/3
DIÂMETRO DO TUBO
DE QUEDA(mm)
D=50mm
50 < D ≤ 75
75 < D ≤ 100
100 < D ≤ 125
D > 125
TAXA DE
OCUPAÇÃO(ts)
1/3
1/4
1/5
1/6
1/7
44
Dimensionamento
Caudal de ar (vent. primária):
Qar=0.0285*ts^(2/3)*(1- ts )*D^(8/3)
L máx. coluna ventilação (primária):
Lv=(0.904x10-3/f)*(Dv5/Qar2)
Caudal de ar (vent.secundária):
Qar=0.019*ts^(2/3)*(1- ts )*D^(8/3)
Colunas de ventilação (secundárias):
Dv=0.390*Lv^(0.187)*D
45
Sistemas Elevatórios
Recolha das águas produzidas a um nível inferior ao do
arruamento;
Bombas submersíveis(poço com 1 câmara);
Câmara seca(poço com duas câmaras);
Poços de bombagem com dois grupos redundantes;
Sistemas de comando, automático e manual;
Sistemas de segurança e alarme comandados por sondas de
nível;
Diâmetro de compressão mínimo de 80mm;
Dotados de ventilação secundária;
Caudal de bombagem = Caudal de ponta afluente;
Volume útil:
q*t >Vol. > 900*Q/N
q-Caudal mín.; t- Tempo máx. retenção; Q- Caudal a elevar;
N- Número de arranques por hora
46
Sistemas Elevatórios
47
INSTALAÇÕES DE DRENAGEM
SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. PLUVIAIS E
FREÁTICAS
Generalidades
Concepção
Dimensionamento
Sistemas Elevatórios
48
Generalidades
Drenagem
gravítica;
Drenagem com elevação;
Sistemas mistos.
Drenagem gravítica
Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a
nível superior;
Sem ventilação;
Tubos de queda;
Colectores prediais;
Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);
Ramal de ligação.
49
Generalidades
Drenagem com elevação
Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra
o colector geral, ou a nível superior;
Poço de bombagem com ventilação independente;
Sem ventilação;
Tubos de queda;
Colectores prediais;
Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);
Ramal de ligação.
Sistemas mistos
Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e
inferiores ao arruamento.
50
Dimensionamento
Caudais de Cálculo.
Obtidos com base nas curvas de intensidade, duração, frequência;
I = a*tb
Período de retorno mínimo de 5 anos;
Duração de 5 minutos;
Regiões autónomas Madeira e Açores ⇒ Reg. Pluviométrica C
Caudal ⇒ Q = C * I * A ; C=1
51
Dimensionamento
Ramais de descarga(Manning-Strickler):
Secção cheia:
D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)
Tubos de queda:
Escoamento normal
L≥40D + entrada em aresta viva;
L≥1m + entrada em aresta cónica;
Sem qualquer restrições ou sinuosidades.
Q=[α+β*(H/D)]*π*D*H*RAIZQ(2*g*H)
α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica;
β -0.350; H-Carga no tubo de queda(m)
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Dimensionamento
Ramais de descarga(Manning-Strickler):
Secção cheia:
D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)
Tubos de queda:
Escoamento normal
L≥40D + entrada em aresta viva;
L≥1m + entrada em aresta cónica;
Sem qualquer restrições ou sinuosidades.
Q=[α+β*(H/D)]*π*D*H*RAIZQ(2*g*H)
α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica;
β -0.350; H-Carga no tubo de queda(m)
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Dimensionamento
Tubos de queda:
Escoamento acidental
L ≤ 40D + entrada em aresta viva;
L ≤ 1m + entrada em aresta cónica;
Q=C*S*RAIZQ(2*g*H)
H-Carga no tubo de queda(m)
Drenagem freática:
Dependente da geomorfologia do terreno
1 ls-1 ⇒ 1000 m2
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INSTALAÇÕES DE DRENAGEM
Interligação de especialidades
Arquitectura
Ductos, Equipamentos(I.S., Cozinhas, etc.);
Estrutura
Elementos estruturais(Vigas, Paredes resistentes, Fundações), Negativos;
AVAC
Tubagens, Dispositivos, Pontos de água e esgoto;
Segurança
Ligações à CDI (Centrais de incêndio e sprinklers)
Ligações à central de segurança(Centrais de água, incêndio,sprinklers e esgoto)
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