SECRETARIA DE ESTADO DE DEFESA CIVIL
CORPO DE BOMBEIROS MILITAR
DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
DIRETORIA GERAL DE SERVIÇOS TÉCNICOS
CEPREVI - 2012
Instrutor: Maj. BM Polito
OBJETIVO DA DISCIPLINA
Levar o Oficial-aluno a estudar e aprender os
fundamentos e as técnicas preconizadas pela
Hidráulica, afim de capacita-lo para: selecionar e
utilizar equipamentos para determinação das
pressões atuantes nos fluidos; utilizar conceitos
de conservação de massa e energia no
escoamento dos fluidos; projetar e dimensionar
tubulações e bombeamento; medir vazão e
velocidade em condutos forçados utilizando
diferentes processos.
OBJETIVOS DA SESSÃO:
RECONHECER OS PARÂMETROS NECESSÁRIOS PARA O
DIMENSIONAMENTO DE UMA CANALIZAÇÃO PREVENTIVA
ACOMPANHAR UM ROTEIRO PARA DIMENSIONAMENTO DE
UMA CANALIZAÇÃO PREVENTIVA
ANALISAR TABELAS DE COEFICIENTES DE RUGOSIDADE
ANALISAR TABELAS DE PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS
EXECUTAR EXEMPLOS DE CÁLCULO HIDRÁULICO
1 - DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE
CANALIZAÇÃO PREVENTIVA CONTRA INCÊNDIO
Durante a elaboração do Projeto de Segurança Contra
Incêndio e Pânico para qualquer edificação ou
estabelecimento, o analista deve considerar uma série de
fatores, dentre os quais podemos ressaltar: a área total
construída da edificação (ATC); seu número de pavimentos;
sua altura total; sua finalidade e/ou natureza ocupacional; o
tipo, o volume e a forma de estocagem dos materiais nela
existentes; além de quaisquer outros fatores de risco
inerentes a edificação.
Toda essa análise tem a finalidade de definir os dispositivos
preventivos fixos e móveis contra incêndio e pânico à serem
exigidos para a edificação em referência, conforme prevê o
COSCIP (Código de Segurança Contra Incêndio e Pânico Decreto nº 897/76) e sua Legislação complementar para o
Estado do Rio de Janeiro. A partir disso, o analista deve
realizar um estudo prévio da arquitetura da edificação, com o
intuito de estudar a localização exata dos dispositivos,
essencialmente, dos dispositivos preventivos fixos contra
incêndio.
No caso específico da Canalização Preventiva Contra
Incêndio, o analista deverá observar: o percurso da
tubulação, os pontos de localização dos hidrantes (inclusive
do hidrante de recalque), a locação da Casa de Máquinas de
Incêndio (CMI) e, conseqüentemente, das bombas de
incêndio. Finalmente, de posse de todos os dados
supracitados e estudado o esquema isométrico da tubulação
de incêndio, o analista deverá analisar o dimensionamento
hidráulico do sistema preventivo fixo, ordenadamente, na
forma em que se segue:
A) DEFINIÇÃO DOS PARÂMETROS TÉCNICOS:
1- Dados preliminares: Risco da edificação - de acordo com
a Resolução SEDEC nº 109/93 - (pequeno, médio
canalização preventiva, médio rede preventiva e grande);
material que compõe a tubulação (definição da constante de
rugosidade “C”) e número de lances de mangueira por
hidrante.
2- Resolução SEDEC nº 124/93 e Anexo II da Resolução
SEDEC nº 109/93: Diâmetro mínimo da tubulação (63mm ou
75mm), diâmetro da sucção e do recalque, vazão do sistema
(L/min, L/seg, M³/h), vazão no hidrante, pressão útil (mca),
número de hidrantes (simples ou duplo), número e tipo de
bombas de incêndio, tipo e diâmetro das mangueiras.
B) PERDAS NA SUCÇÃO – DEFINIR
MANOMÉTRICA DE SUCÇÃO (Hms):
A ALTURA
O conceito de sucção positiva/ negativa depende da
diferença de cota entre o eixo da bomba de incêndio e o nível
mínimo do reservatório, seja ele superior ou inferior,
considerando a completa utilização da RTI (reserva técnica
de incêndio).
1- Sucção Positiva: Hms = 0
Obs: Quando o ganho estático na sucção for relevante, como
em instalações do tipo castelo d’água - vide Capítulo IX e
Figuras 14 e 15 do Anexo ao COSCIP (Código de Segurança
Contra Incêndio e Pânico - Decreto nº 897/76), este valor
deve ser considerado no dimensionamento hidráulico.
B) PERDAS NA SUCÇÃO – DEFINIR
MANOMÉTRICA DE SUCÇÃO (Hms):
A ALTURA
2- Sucção Negativa:
I) Definir a perda estática na sucção - Pes (mca)
II) Calcular o “J” para sucção - Js - (considerando o diâmetro definido
para sucção)
· Pelo Ábaco correspondente (de acordo com o material que compõe a
tubulação).
· Pela Fórmula (utilizaremos a Fórmula de Hazen-Williams, recomendada
para tubulações com diâmetros superiores a 2” ou 50mm).
fig
Onde: J = Fator de perda de carga (mca/m)
Q = Vazão total do sistema (L/min)
C = Constante de rugosidade do material (adimensional)
D = Diâmetro do trecho considerado da tubulação (mm)
B) PERDAS NA SUCÇÃO – DEFINIR
MANOMÉTRICA DE SUCÇÃO (Hms):
A ALTURA
III) Definir o comprimento virtual da sucção - CVs, lembrando:
CVs (m) = comprimento total da tubulação até a entrada das
bombas + somatório do comprimento equivalente das peças
(curvas, válvulas, registros, etc).
IV) Definir a perda localizada na sucção - Pls (mca) = Js x
Cvs
V) Definir Hms (mca) = Pes + Pls
C) PERDAS NO RECALQUE – DEFINIR A ALTURA
MANOMÉTRICA DE RECALQUE (Hmr):
I) Definir o hidrante mais desfavorável hidraulicamente em relação a(s)
bomba(s) de incêndio.
1º Critério: Maior perda estática ou menor ganho estático.
2º Critério: Para hidrantes nivelados ou com pequeno desnível, verificar
qual deles apresenta maior perda localizada no recalque.
Obs: Quando houver dúvida, verificar qual deles apresenta maior valor
para Hmr.
II) Definir a perda estática no recalque - Per (mca)
III) Calcular o “J” para o recalque - Jr (mca/m) - (considerando o diâmetro
do recalque)
· Pelo Ábaco correspondente (de acordo com o material que compõe a
tubulação).
· Pela Fórmula (utilizaremos a Fórmula de Hazen-Williams, recomendada
para tubulações com diâmetros superiores a 2” ou 50mm).
C) PERDAS NO RECALQUE – DEFINIR A ALTURA
MANOMÉTRICA DE RECALQUE (Hmr):
IV) Definir o comprimento virtual do recalque - CVr,
lembrando:
CVr (m) = comprimento total da tubulação da saída das
bombas ao hidrante mais desfavorável + somatório do
comprimento equivalente das peças (curvas, válvulas,
registros, etc.).
V) Definir a perda localizada no recalque - Plr (mca) = Jr x
Cvr
VI) Definir Hmr (mca) = Per + Plr
D) CÁLCULO DA ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (Hmt):
I) Definir a perda localizada nas mangueiras - Pmang. (mca)
- de acordo com: fabricante*, tipo de mangueira exigido,
diâmetro, vazão no hidrante e o número de mangueiras.
•O CBMERJ exige a instalação de mangueiras que possuam
a marca de conformidade da ABNT.
Hmt (mca) = Hms + Hmr + Pmang. + Pútil.
E) CÁLCULO DA POTÊNCIA DA BOMBA INCÊNDIO
P =
1000x Hmt x Q
75 x h x 3600.
Onde: P = Potência da bomba (CV)
Hmt = Altura manométrica total (mca)
h = Rendimento da bomba (%) – valor definido pelo
fabricante.
Q = vazão em m³/h
F) DEFINIÇÃO DA BOMBA:
A bomba adotada deverá, necessariamente, atender a vazão
do sistema e a altura manométrica total calculada.
Observação: No intuito de simplificar os cálculos, o presente
método desconsidera o valor da Altura Manométrica
Piezométrica. Caso o analista perceba que o valor da referida
grandeza é relevante, deverá fazê-lo constar do memorial de
dimensionamento hidráulico do sistema preventivo fixo contra
incêndio adotado.
G) TABELA DO FATOR DE RUGOSIDADE “C” DE HAZEN-WILLIANS:
H) TABELA DE COMPRIMENTO EQUIVALENTE/PERDAS LOCALIZADAS:
I) EXEMPLO DE CÁLCULO DE CANALIZAÇÃO PREVENTIVA:
QUADRO DE PERDAS NO TRECHO DA SUCÇÃO
PEÇAS
DIÂMETRO
COMP. EQUIV.
Válvula de Pé
63
17
Válvula de Gaveta
63
0,4
Tê (Saída Lateral)
63
3,45
Tê (Passagem Direta)
63
0,41
Tê (Saída Bilateral)
63
4,16
Cotovelo de 90º
63
2,35
União / Flange
63
0,01
QUANTIDADE
63
Comp. Tubulação
SOMATÓRIO DE COMPRIMENTOS TOTAIS
CÁLCULO DE PERDA UNITÁRIA PARA SUCÇÃO
FÓRMULA DE HAZEN- WILLIAMS
Vazão =
Diâmetro=
200 L/min
75 mm
Perda unitária =
mca / m
ALTURA DEVIDOS AS PERDAS NA SUCÇÃO (HPS)
HPS =
mca
Ganhos =
mca
Perdas =
HMS =
0
mca
mca
HMS = HPS - Ganhos + Perdas
COMP. TOTAL
QUADRO DE PERDAS NO TRECHO DO RECALQUE
PEÇAS
DIÂMETRO
Válvula de Retenção
63
Válvula de Gaveta
63
Tê (Saída Lateral)
63
Tê (Passagem Direta)
63
Tê (Saída Bilateral)
63
Cotovelo de 90º
63
Válvula Globo Aberta
63
União / Flange
63
COMP. EQUIV.
QUANTIDADE
63
Comp. Tubulação
SOMATÓRIO DE COMPRIMENTOS TOTAIS
ALTURA DEVIDOS AS PERDAS NO RECALQUE (HPR)
HPR =
mca
Ganhos =
mca
Perdas =
0
HMR =
HMR = HPR - Ganhos + Perdas
mca
mca
ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL (AMT)
HMS =
mca
HMR =
mca
MANG.=
5,2
mca
P. TRAB =
Mca
AMT =
mca
AMT = HMS + HMR + P.MANG.+ P.TRAB.
COMP. TOTAL
POTÊNCIA DA(S) ELETROBOMBA(S)
C.V
POTÊNCIA OBTIDA DA ELETROBOMBA =
POTÊNCIA =
1000 X AMT X Q
75 X 0,6 X 3600
FIM