1
Redes e Instalações
Abastecimento de á
gua e drenagem
água
de á
guas residuais
águas
Filipa Ferreira
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Índice da apresentação
2
¾Introdução
¾Regulamentação
¾Distribuição de água
¾Drenagem de águas residuais
•Aspectos gerais
•Interligação entre sistemas prediais e arquitectura
•Regras gerais de concepção
•Materiais e acessórios
•Implantação
•Dimensionamento hidráulico
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Introdução
3
4000 AC a 2500 AC
Cidades de Ur e Babilonia, na Mesopotâmia. Dispunham de sarjetas e colectores
em tijolo e asfalto. Por baixo das habitações havia uns reservatórios para dejectos
(“cesspools”, em terminologia anglo-saxónica).
As primeiras tubagens conhecidas tiveram origem nestas cidades.
Tês e curvas a 90º da rede da Babilónia.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
ddd
4
Rua de Pompeia com zona central para
escoamento águas pluviais (anterior à erupção
do Vesúvio em 24/Ago/79 AD).
Ruínas de uma latrina pública do século I, em
Ephessos, Turquia.
Boca da verdade (Roma) – antigo sumidouro da civilização romana.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
ddd
5
Visita em barco aos esgotos de Paris, em 1896
Medição de caudal com molinete no colector
pombalino da R. Augusta, Lisboa.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Introdução
6
As tubagens/infra-estruturas como elemento arquitectónico:
Centre Pompidou (Paris)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Regulamentação
7
Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de. Distribuição de
Água – Decreto-Lei nº 207/94, de 6 de Agosto, e Decreto Regulamentar
nº 23/95, de 23 Agosto.
Curso de dimensionamento de redes de distribuição e drenagem de
águas residuais – LNEC, 28 e 29 de Abril de 1993, Processo
088/71/1060.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
8
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
9
Aspectos gerais
A rede geral de distribuição alimenta, por meio de ramais de ligação (tubagem
que assegura o abastecimento predial de água, desde a rede pública até ao limite da propriedade a servir),
os diversos edifícios ou instalações a servir.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
10
Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura
Localização de contadores
Localização de aparelhos sanitários e equipamentos
Necessidade de galerias verticais (para instalação de colunas), tectos falsos e
calhas (para instalação de tubagens horizontais) – fácil acesso para
manutenção!
Instalações complementares:
• depósitos de água
• instalações sobrepressoras
⇒ espaço, segurança, salubridade, manutenção, atenuação de ruído e vibrações
Localização bocas de incêncio (e portas corta-fogo, vias de fuga…)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
11
Regras gerais de concepção
Existência rede pública: localização e pressão disponível
Economia de 1º investimento e de exploração
Conforto: acústico (purgar ar nos pontos altos; limitar velocidade máxima)
temperatura
assegurar necessidades de caudal e pressão;
Traçado (Art. 95º):
•
O mais curto possível (reduzir perdas de carga, custos, etc.)
•
Troços rectos, horizontais (i>0,5% ⇒ favorecer a circulação de ar) e
verticais, unidos por acessórios
•
Canalização de água quente ⇒ dist.>0,05 m da de água fria, instalada
paralelamente e sempre acima desta
•
Troços em derivação ⇒ criar zonas passíveis de serem isoladas
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
•
12
Evitar traçados:
muito expostos a choques mecânicos
em zonas de difícil detecção/reparação de avarias
•
•
Instalação (Art. 96º):
• Tubagens não devem ficar:
• sob elementos de fundação
• embutidas em elementos estruturais
• embutidas em pavimentos (excepto se flexíveis e embainhadas)
•
em sistemas de ventilação e chaminés
• Tubagens devem ficar:
• à vista, em galerias, caleiras, tectos falsos, embutidas…
• no exterior: em vala, em paredes ou caleiras
Prevenção contra corrosão (Art. 97º)
Isolamento térmico (Art. 98º)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
13
Materiais …
Ex.: Tubagens em aço inox
D com
[mm]
12
15
18
22
28
35
42
e
[mm]
0.6
0.6
0.7
0.7
0.8
1.0
1.1
D int
[mm]
10.8
13.8
16.6
20.6
26.4
33.0
39.8
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
14
… e acessórios
contadores
(instalados em espaços adequados: logradouros, zona de entrada…)
torneiras e fluxómetros
válvulas
criar zonas isoláveis para que a
reparação de dispositivos/troços
não inviabilize o abastecimento
noutras zonas
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
15
Implantação
Rede convencional:
Rede PEX:
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
16
Dimensionamento
Simbologia – Anexo II
Constituição da rede – Anexo III:
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
17
Dimensionamento hidráulico
Caudais instantâneos – Anexo IV:
Dispositivos de utilização
[-]
Lavatório individual
Lavatório colectivo
Bidé
Banheira
Chuveiro individual
Autoclismo de bacia de retrete
Mictório com torneira individual
Pia lava-loiça
Bebedouro
Máquina de lavar loiça
Máquina de lavar roupa
Bacia de retrete com fluxómetro
Mictório com fluxómetro
Boca de rega D15
Boca de rega D20
Simbolo
[-]
Lv
LvC
Bd
Ba
Ch
Br
Mi
Ll
B
Ml
Mr
BrF
MiF
Br_15
Br_20
Qmín
[l/s]
0.10
0.05
0.10
0.25
0.15
0.10
0.15
0.20
0.10
0.15
0.20
1.50
0.50
0.30
0.45
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
18
Coeficiente de simultaneidade – Anexo V
⇒
Caudais de cálculo
(Art. 93º)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
19
Dimensionamento hidráulico (Art. 94º):
•
caudais de cálculo
•
velocidade
•
rugosidade do material (Ks = 90 a 100 m1/3/s)
⇒ 0,5 m / s ≤ V ≤ 2,0 m / s
Equação da continuidade
Q = V .A
⇒
(admitir inicialmente V=2m/s)
Fórmula de Manning-Strickler
4×Q
D=
V ×π
Q = Ks × A × Rh2 / 3 × J
⇒
⎛ Q × 45 / 3 ⎞
⎟
J = ⎜⎜
8/ 3 ⎟
⎝ Ks × π × D ⎠
2
Caudais de dimensionamento e diâmetros
Troço
[-]
F6.1.2 F6.1.1.1 F6.1.1 F6.3 F6.2 F6.1 -
Qa
Qc
[l/s]
[l/s]
F6.1.1
0.20
0.27
F6.1.1
0.10
0.20
F6.1
0.30
0.32
F6.2
0.20
0.27
F6.1
1.05
0.58
F6
1.05
0.58de
Abastecimento
D aprox
D com
[mm]
[mm]
13
15
11
12
14
22
13
15
19
22
28
água19e drenagem
D int
de
[mm]
13.8
33
20.6
13.8
20.6
26.4
águas
V
[m/s]
1.52
1.78
0.85
1.52
1.53
0.94
residuais
Distribuição de água
20
Pressão (Art. 87º):
- regulamentar → 5 a 60 m.c.a (50 a 600 kPa)
- de conforto → 15 a 30 m.c.a (150 a 300 kPa)
Pmín = 100 + 40 n (kPa)
¾
(n = nº de pisos acima do solo incluindo piso térreo)
Pressão na rede pública (≈ 30 m.c.a)
ΔH total = ΔH contínuas + ΔH localizadas ≈ 1,2 × J ⋅ L
Verificação da pressão
Troço
[-]
Rede - F1
F1 - F2
F2 - F3
F3 - F4
F4 - F5
F5 - F6
Qc
[l/s]
2.12
2.12
2.07
2.03
0.63
0.63
Q
Qacum
acum
D com
[mm]
50
50
50
50
30
28
DDint
int
P = Prede − Desnível − ΔH acum
J
L
[m/m]
0.173
0.173
0.166
0.160
0.055
0.108
[m]
2.00
1.00
9.00
8.00
2.00
1.00
Δ H total Δ H acumu Desnível
[m]
0.41
0.21
1.80
1.53
0.13
0.13
[m]
0.41
0.62
2.42
3.95
4.08
4.21
[m]
1.00
2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
Pressão
(x 9.8)
[m.c.a.] [kPa]
28.59
280
27.38
268
25.58
251
24.05
236
23.92
234
23.79
233
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
21
Instalações complementares
Reservatórios (Art. 108º):
• Armazenamento de água à pressão atmosférica
• Reserva destinada à alimentação das redes prediais
• Necessários quando a rede pública não oferece
garantias de caudal e pressão à operação da rede predial
• Entidade gestora ⇒ autorização
⇒ definição de aspectos construtivos,
localização e dimensionamento
Instalações elevatórias e sobrepressoras (Art. 109º):
• Elevar água armazenada em reservatórios
• Aumentar a pressão disponível na rede pública
(caso esta seja insuficiente para garantir boas condições de
utilização do sistema)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
22
Verificação, ensaios e desinfecção
Verificação (Art. 110º): com canalizações e acessórios à vista
Ensaio de estanquidade (Art. 111º)
Desinfecção do sistema (Art. 112º)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
23
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
24
Aspectos gerais
Redes públicas: unitárias vs separativas.
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
25
Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura
Necessidade galerias verticais (para instalação de tubos de queda e colunas de ventilação)
e tectos falsos (para instalação de ramais de descarga - tubagens horizontais) – fácil acesso
para manutenção
Localização de aparelhos sanitários e equipamentos (para traçado dos ramais de
descarga/tubos de queda)
Instalações complementares:
•
Instalações elevatórias
•
Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras
⇒ espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações
Estudar a recolha de águas pluviais
(tipo de cobertura, dimensões e declives das caleiras, localização de tubos de queda – não danificar
elementos estruturais, estética da fachada)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
26
Regras gerais de concepção
Obrigatória a separação dos sistemas de drenagem doméstica e pluvial
(Art.198º), a montante das câmaras de ramal de ligação à rede pública.
Existência rede pública : conhecer características dos colectores públicos
(diâmetros, profundidades e localização)
Economia
Conforto:
evitar ruído,
entupimentos
desforragem dos sifões
Evitar acumulação de água em zonas de circulação e na cobertura
Manter distância > 1 m entre rede água e de esgotos
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
27
Proteger edifícios de infiltrações ⇒ rebaixamento de nível freático e ligação
águas colectadas a sistema predial de águas pluviais
Caves (Art. 205º) – elevar águas residuais acima do arruamento para evitar o
funcionamento em carga e inundações das caves
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
28
Materiais …
PVC rígido
ferro fundido
ferro galvanizado
aço inox
grês
etc….
Ex.: Tubagens em aço inox
D com
[mm]
40
50
63
75
90
110
125
140
160
e
[mm]
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
2.2
2.5
3.5
3.5
D int
[mm]
38.2
48.2
61.2
73.2
88.2
107.8
122.5
136.5
156.5
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
29
… e acessórios
Câmaras de inspecção (Art. 261º)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
30
Sifões (Art. 253º a 256º)
Ralos (Art. 257º a 260º)
Sumidouros
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
31
Principais componentes
Ramal de descarga
•
transporta as águas residuais dos aparelhos sanitários para o tubo de queda
ou colector predial
Tubo de queda
•
•
recebe a descarga dos pisos mais elevados e drena para o colector predial
ventila as redes pública e predial
Colectores prediais
•
recebe a descarga dos tubos de queda e ramais de descarga e transporta-as
para jusante, até ao ramal público
Ramal de ventilação
•
assegura o fecho hídrico do sifões, se necessário
Colunas de ventilação
•
completa a ventilação feita pelos tubos de queda
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
32
Implantação
Traçado (Art. 217º e 249º):
• Troços rectilíneos
• Separar ramais de água de sabão
e de águas de retrete
• Ligações a tubos de queda através
de forquilhas
• Ligações a colectores prediais
através de câmaras de inspecção
(afastamento máximo de 15 m)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
33
Dimensionamento hidráulico
Simbologia – Anexo XIII
Caudais de descarga – Anexo XIV:
Dispositivos de
Simbolo
Caudal
Ramal
Sifão
descarga
descarga
Dmin
[-]
[l/min]
[mm]
[mm]
BR
Ba
90
60
90
40
(a)
B
30
40
30
Chuveiro
Ch
30
40
30
Lavatório
L
30
40
30
Máquina de lavar loiça
ML
60
50
40
Máquina de lavar roupa
MR
60
50
40
Mictório de espaldar
Me
90
75
60
Mictório suspenso
Ms
60
50
(a)
Pia lava-loiça
LL
30
50
40
Tanque
T
60
50
30
utilização
[-]
Bacia de retrete
Banheira
Bidé
30
(a) incorporado no aparelho
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
34
Coeficiente de simultaneidade – Anexo XV
⇒
Caudais de cálculo
(Art. 213º)
Nota (redes pluviais):
•
Áreas a drenar
•
Coeficiente de escoamento
•
Precipitação
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
35
Ramais de descarga e colectores prediais
Dimensionamento hidráulico (Art. 214º e 246º):
•
declives: 1 a 4%
•
dimensionamento a meia secção para águas residuais (e a secção cheia
para águas pluviais)
Nota: os ramais de descarga individuais podem ser dimensionados a secção
cheia se forem respeitadas as distâncias máximas do Anexo XVI.
•
rugosidade do material (Ks = 90 a 100 m1/3/s)
Diâmetros mínimos (Art. 215º e 247º):
•
ramais de descarga ⇒ Anexo XIV
•
colectores prediais ⇒ 100 mm
( diâm. afluentes)
A secção não pode diminuir para jusante!
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
36
Q = K s × A × Rh 2 / 3 × J
Fórmula de Manning-Strickler:
Dimensionamento de ramais de descarga e colectores prediais
Caudal [l/min]
Diâm.
θ n+1
⎛ Q ⎞
⎟
= senθ n + 6,063 ⎜⎜
⎟
⎝K i ⎠
0,6
D −1,6θ n0,4
Inclinação
[mm]
1%
2%
3%
Ramais de descarga
4%
40
19
26
32
37
50
35
49
60
69
63
65
92
113
131
75
105
149
182
210
90
173
245
300
346
110
295
418
512
591
125
415
587
719
831
Colectores prediais
110
295
418
512
591
125
415
587
719
831
140
554
784
960
1109
160
798
1129
1382
1596
200
1425
2015
2468
2850
250
2552
3609
4420
5104
315
4647
6572
8049
9295
NOTA: Caudais calculados admitindo escoamento a meia secção, pela fórmula de
Manning-Strickler (K = 120 m1/3/s).
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
37
Tubos de queda
Taxa de ocupação (Art. 229º e Anexo XVII):
•
não exceder 1/3 em sistemas com ventilação secundária
•
em sistemas sem ventilação secundária:
Diâmetro do tubo
Taxa de
de queda
ocupação
[mm]
[-]
D = 50
1/3
50 < D ≤ 75
1/4
75 < D ≤ 100
1/5
100 < D ≤ 125
1/6
D > 125
1/7
(evitar a formação de “tampões” de ar)
Diâmetros mínimos (Art. 232º):
•
tubo de queda ⇒ 50 mm
( diâm. afluentes)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
D = 4,4205 × Qc
3/8
× tx oc
−5 / 8
Drenagem de águas residuais
38
Dimensionamento hidráulico (Art. 231º):
•
diâmetro constante em toda a extensão do tubo de queda
•
D = 4,4205 × Qc
3/8
× tx oc
−5 / 8
(D em mm; Qc em l/min)
Dimensionamento de tubos de queda
Caudal [l/min]
Diâm.
Taxa de ocupação
[mm]
1/3
1/4
1/5
1/6
1/7
50
103
64
44
33
25
63
191
118
82
60
47
75
305
189
130
96
74
90
495
307
211
156
121
110
846
524
361
266
206
125
1189
736
508
375
290
140
1609
996
687
507
392
160
2297
1422
980
724
560
200
4165
2579
1778
1312
1015
250
7552
4675
3223
2379
1840
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
39
Traçado (Art. 231º):
•
vertical, preferencialmente
•
se necessário, mudanças de direcção através de
curvas de concordância
Bocas de limpeza (Art. 235º):
•
diâmetro Dtubo queda
•
localização:
–
–
–
–
nas mudanças de direcção
na mais alta inserção dos ramais no tubo de queda
de 3 em 3 pisos
na parte inferior do tubo, se não existir uma
câmara de inspecção
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
40
Ventilação
Primária: assegurar sempre (prolongamento dos tubos de queda até à sua abertura
para a atmosfera)
(Anexo XX)
Secundária: através de colunas ou ramais de ventilação, quando necessário
(Q>700 L/min e Htubo queda>35 m)
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
41
Ventilação (Art. 203º): a ventilação da rede de águas residuais deve
ser independente doutros sistemas de ventilação
Ramais de ventilação
Art. 221º e 222º:
• implantação no ramal de descarga:
• não podem ser interceptados pelas linhas
piezométricas
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
42
Instalações complementares
Instalações elevatórias (Art. 262º):
•
assegurar fácil inspecção e manutenção
•
minimizar ruídos, vibrações e odores
•
com ventilação secundária
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Drenagem de águas residuais
43
Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras (Art. 263º e 266º):
•
separar gorduras, hidrocarbonetos e sólidos
•
não é permitida a introdução de águas residuais provenientes de
bacias de retrete e urinóis
•
dotadas de ventilação e sifão
⇒ espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais
Distribuição de água
44
Regras de exploração e ensaios
Ensaio de estanquidade (Art. 269º)
• com ar, fumo ou água
• exemplo:
Ensaio de eficiência (Art. 270º e Anexo XXII)
• comportamento dos sifões quanto a fenómenos de auto-sifonagem
e sifonagem induzida
Abastecimento de água e drenagem de águas residuais