Apostila de hidráulica

Faculdade de Tecnologia e Ciências Sociais Aplicadas – FATECS – Arquitetura e Urbanismo Professora Arquiteta Dra. Eliete de Pinho Araujo – [email protected]

Reitor: Getúlio Lopes Diretor da FATECS: José Pereira da Luz Filho Coordenador: José Galbinski Curso: Arquitetura e Urbanismo Disciplina: Instalações I Professora: Dra. Eliete de Pinho Araujo

Apostila de Hidráulica

2006

Faculdade de Tecnologia e Ciências Sociais Aplicadas – FATECS – Arquitetura e Urbanismo Professora Arquiteta Eliete de Pinho Araujo – [email protected]

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Índice Página 1. Hidrômetros 03

1.1. Tipos de Hidrômetros 03 1.2. Características dos Hidrômetros 03 1.3. Prescrição sobre a Instalação dos Hidrômetros 03

2. Elevação de Água 04 2.1. Carneiro Hidráulico 04 2.2. Bombas 05

3. Água Quente 05 3.1. Generalidades 05

4. Aquecimento Solar 08 4.1. Generalidades 08

5. Altura Manométrica 09 5.1. H de Recalque e Sucção 09 5.2. Solução 09

5.2.1. Cálculo de Débito (Descarga e Vazão) Q 09 5.2.2. Diâmetros Pedidos 09 5.2.3. Perdas de Recalque (Jr) 10 5.2.4. Perdas de Sucção (Js) 10 5.2.5. Altura Manométrica (Hm) 10

6. Bibliografia 10


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Legenda e especificações:

1. Hidrômetros

Índice de Qualidade do Hidrômetro

Precisão: erro máximo de 3% Durabilidade Fácil mecânica Sensibilidade: registra o menor movimento de água

1.1. Tipos de Hidrômetros

• Volumétricos - volume de água. Se baseiam na medida do número de vezes que uma câmara de volumes conhecidos se enche e esvazia;

• Taquimétricos - corrente de água. Se baseiam na medida da velocidade do fluxo d'água através de uma seção de área conhecida. Obs: Os hidrômetros volumétricos são indicados nas instalações de pequenas vazões e os taquimétricos para as grandes vazões (Louis J. Day - Instalações Hidráulico-sanitárias).

1.2. Características dos Hidrômetros Os volumétricos são de maior sensibilidade e precisão, podendo ser:

• De êmbolo alternativo: pouco usado, ocasiona grande perda de carga; • De êmbolo rotativo: muito usado pelas vantagens de precisão, leveza e durabilidade; • De disco oscilante: muito usado, porém de menor precisão que o de êmbolo rotativo.

Os taquimétricos são de fabricação mais simples e de menor custo e podem ser:

• De rodas de palhetas;


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• De molinete horizontal: indicado para grandes vazões; • De molinete vertical: é mais sensível e menos sujeito ao desgaste por atrito.

1.3. Prescrições sobre a Instalação de Hidrômetros:

• Qualquer ramificação só pode ser feita depois do hidrômetro; • Devem ser providos de filtro para evitar a entrada de objetos sólidos capazes de

danificar o mecanismo. Estes filtros devem ter grelha removível para limpeza; • Quando a pressão de rede pública é muito elevada, pode ser instalada entre o filtro e

o hidrômetro uma válvula redutora de pressão adequada ao tipo de hidrômetro escolhido. (Fig. 1.1)

Fig. 1.1. Válvula redutora de pressão

Fig.1.2. Hidrômetro tipo “KL” (tampa de Plexiglass) - LAO Fig. 1.3. Hidrômetro vertical tipo WV - LAO 2. Elevação de Água

Elevação

Carneiro hidráulico

Alternativas Bombas Rotativas Rotativas Centrífugas

2.1. Carneiro Hidráulico É um meio mecânico de elevação d'água usado desde a antigüidade, não necessitando energia externa para se conseguir o recalque. Usa somente o "golpe de ariete",


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que é uma onda de pressão resultante de uma súbita interrupção do escoamento de um fluido. Por ter um rendimento baixíssimo (de 4 a 35%) e por exigir água em abundância, o seu emprego só se justifica em fazendas e localidades rurais onde não se dispõe de eletricidade ou outro motor capaz de acionar a bomba.

Fig. 1.4 Perspectiva de instalação de carneiro hidráulico.

2.2. Bombas As bombas utilizadas no recalque da água ou outro fluido podem ser classificadas nos

seguintes tipos: • Volumétricas

• De êmbolo ou pistão (alternativas); • Rotativas: de engrenagem e de palheta

• De escoamento

• Centrífugas; • Axiais.

• Diversas • Injetoras; • Ar comprimido; • Carneiro hidráulico

3. Água Quente 3.1. Generalidades As instalações de água quente destinam-se a banhos, higiene, utilização em cozinha (na lavagem e confecção de refeições), lavagem de roupas, finalidades médicas ou industriais. Segundo a norma P-NB-128, as instalações de água quente devem proporcionar:


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• Garantia de funcionamento de água suficiente, sem ruído, com temperatura adequada e, sob pressão, necessária ao perfeito funcionamento das peças de utilização.

• Preservação rigorosa da qualidade da água. As temperaturas mais usuais são: uso pessoal em banhos ou higiene 35 a 50°C em cozinhas (dissolução de gorduras) 60 a 70°C em lavanderias 75 a 85°C em finalidades médicas( esterilização) 100°C ou mais

O abastecimento de água quente é feito em encanamentos separados dos de água fria e pode ser de três sistemas:

• Aquecimento individual ou local; • Aquecimento central privado (domiciliar); • Aquecimento central do edifício.

No aquecimento individual ou local, a água fria é retirada das colunas normais de abastecimento e em contato com uma fonte de produção de calor (gás, óleo, eletricidade etc.) aumenta sua temperatura, ficando em condições de utilização. Localizam-se em geral nos banheiros ou cozinhas e atendem a poucos aparelhos. No aquecimento central privado há uma instalação central para a unidade residencial de onde partem as tubulações para diversos pontos de utilização (banheiros, cozinhas, toaletes, etc.) No aquecimento central do edifício há uma instalação geral, normalmente no térreo ou subsolo, de onde partem as ligações de água quente para as diversas unidades do edifício.

Fig. 1.5. Rede d'água de um conjunto de edifício


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Estimativa de consumo Prédio Consumo litros/dia

Alojamento provisório 24 por pessoa Casa popular ou rural 36 por pessoa Residência 45 por pessoa Apartamento 60 por pessoa Quartel 45 por pessoa Escola internato 45 por pessoa Hotel (sem cozinha e sem lavanderia) 36 por hóspede Hospital 125 por leito Restaurante e similar 12 por refeição Lavanderia 15 por kg de roupa

Tab. 1. Consumo de água quente nos edifícios em função do número de aparelhos em litros por hora a 60°C

Aparelho Apartamento Clube Ginásio

Hospital Hotel Fábrica

Escritório Residência

Escola

Lavatório privado 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6

Lavatório público 5,2 7,8 10,4 7,8 10,4 15,6 7,8 - 19,6

Banheiras 26 26 39 26 26 39 - 26 - Lavador de pratos 19,6 65 - 65 65 26 - 19,5 26

Lava-pés 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9 15,6 - 3,9 3,9 Pia de cozinha 13 26 - 26 26 26 - 13 13

Tanque de lavagem 26 36,4 - 36,4 36,4 36,4 - 26 -

Pia de copa 6,5 13 - 13 13 - - 6,5 13 Chuveiros 97,5 195 292 97,5 97,5 292 - 97,5 292 Consumo máximo provável %

30 30 10 25 25 40 30 30 40

Capacidade reservatório %

125 90 100 60 80 100 200 70 100


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Tab. 2. Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de pessoas

Tipo de edifício

Água quente necessária a

60°C

Consumo nas ocasiões de

"peak" em l/h

Duração do "peak" horas

de carga

Capacidade do

reservatório consumo

diário

Capacidade horária de aquecimento/ uso

diário

Residência Apartamento

Hotel

50 l por pessoa /dia 1/7 4 1/5 1/7

Edifício de escritórios

2,5 l por pessoa/dia 1/5 2 1/5 1/6

Fábrica 6,3 l por pessoa/dia 1/3 1 2/5 1/8

Restaurante 3ªclasse 2ªclasse 1ªclasse

1,9 l /refeição 3,2l/refeição 5,6l/refeição

1/10 1/10

Restaurante 3 refeições por

dia 1/10 8 1/5 1/10

Restaurante 1 refeição por

dia 1/5 2 2/5 1/6

4. Aquecimento Solar 4.1. Generalidades Dentre as fontes alternativas de energia calorífera de que podemos dispor sem maiores problemas, destaca-se a de origem solar. Além de se tratar de uma fonte inesgotável de energia, ela ainda apresenta algumas vantagens em relação aos processos tradicionalmente empregados para aquecimento de água.

• Economicamente, em certos locais, a substituição de energia elétrica pela solar chega a atingir 80 a 90%.

• É um sistema que pode ser largamente difundido porque é tecnicamente viável e não apresenta nenhuma possibilidade de poluição.

• Oferece total segurança, tanto para as pessoas como para os equipamentos. • Quanto a manutenção, não apresenta maiores gastos, a não ser quando o processo se

torna mais complexo e sofisticado. Neste caso, há o emprego de equipamentos auxiliares, como eletrobombas, resistências elétricas, termostatos e válvula unidirecional.


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5. Altura Manométrica

Calcular a altura manométrica e os diâmetros de recalque e sucção para duas bombas instaladas no pilotis de um edifício de 8 pavimentos com 4 apartamentos por andar, sendo dados:

5.1. Altura de Recalque e Sucção:

• 6 pessoas por apartamento; • Entrada de água no reservatório superior a 3m acima da laje de cobertura; • Altura de sucção 1,5 m; • Pé direito do andar tipo 3,15m; • Comprimento da canalização de recalque 35m com as seguintes peças:

• 1 VR tipo leve; • 3 registros de gaveta (aberto); • 4 curvas de 90° (rosca externa) - raio longo; • 1 T de passagem direta.

• Comprimento de canalização de sucção de 3,5m com as seguintes peças: • 1 válvula de pé; • 1 registro de gaveta (aberto); • 2 curvas de 90° (rosca aberta) - raio longo.

• A velocidade é de 1,5 m/seg 5.2. Solução: 5.2.1. Cálculo de Débito (Descarga, Vazão) Q: 8 pav. x 4 aptos/andar = 32 aptos 32aptos x 6 pessoas = 192 pessoas 192 pessoas x 200 l/dia = 38.400 l/dia Q = _volume_ Q = _38.400_ Q = _38.400_ Q = 1,7 l/seg tempo 6h 21.600Seg 1h = 60 minutos 1h = 3.600segundos 1h = 21.600 segundos 5.2.2. Diâmetros Pedidos:

Q = 1,7l/seg e V = 1,5m/seg (ÁBACO) Dr = 1 1/2" ______ Jr = 0,12 m (com Q e V) Ds = 2”_____Js = 0,03 m ( com Q e Ds) ___ Ds sempre um ponto acima de Dr


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5.2.3. Perdas de Recalque (Jr): Perdas: Resistência que se opõe ao movimento da água. TAB: 9 1 válvula de retenção 3,2 3 registros de gaveta 3 x 0,3 = 0,9 4 curvas de 90° 4 x 0,5 = 2,0 1T __________________________________ 0,9__

7,0 m 35,00 + 7,00 = 42,00 m (total do comprimento acrescido) Jr = 42,00 x 0,12 = 5,04m

5.2.4. Perdas de Sucção (Js):

1 válvula de pé 14 1 registro de gaveta 0,4 2 curvas de 90° _____0,6 = 1,2

15,6 m 3,5 + 15,6 = 19,1m (total do comprimento da sucção) Js = 19,1 x 0,03 = 0,573m

5.2.5. Altura manométrica (Hm):

Altura do prédio 8pav. x 3,15 = 25,20m Altura do pilotis 4,35m Entrada na caixa superior 3,00m Attura de sucção 1,50m Jr 5,04m Js _______________________________0,57m__ 39,66 Hm = 39,66m

NOTAS:

1. Em altura manométrica as curvas são sempre de raio longo; 2. Para problema de altura manométrica usar sempre velocidade de 1,5 m/seg.

6. Bibliografia: 6.1. Hélio Creder: Instalações Hidráulicas e Sanitárias (Livros Técnicos e Científicos Editora S.A – Grupo GEN), 6.a Edição, 2006. 6.2. Archibald Joseph Macintyre: Instalações Hidráulicas (Editora Guanabara S.A). 6.3. Juan Luís Mascaró: Manual de Loteamentos e Urbanização (Sagra – DC Luzzatto Editores).

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