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REFORMA E AMPLIAÇÃO DO RANCHO DA UNIDADE INTEGRADA DE SAÚDE MENTAL - UISM Cliente:
MARINHA DO BRASIL
Etapa:
PROJETO BÁSICO
Especialidade:
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA
Assunto:
MEMORIAL DE CÁLCULO
Autor do Projeto:
ENG. ARTHUR BASTOS – CREA: 2015113134
REVISÃO DESCRIÇÃO RESPONSÁVEL DATA
0 EMISSÃO INICIAL ARTHUR BASTOS 06/092018
1 REVISÃO CONFORME COMENTÁRIOS DA FISCALIZAÇÃO ARTHUR BASTOS 24/10/2018
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 3
2. NORMAS DE REFERÊNCIA ......................................................................... 4
3. ÁGUA FRIA ................................................................................................... 6
3.1. Determinação da Demanda de Água Potável ........................................ 6
3.2. Descrição do sistema de reservação de Água Potável existente .......... 6
3.3. Determinação do Número de dias de Reserva ...................................... 6
3.4. Reservatório de Água não Potável (Aproveitamento) ............................ 7
3.4.1. Demanda .....................................................................................................7
3.4.2. Oferta ..........................................................................................................8
3.5. Dimensionamento da Bomba de Recalque de Água não Potável (Aproveitamento)............................................................................................ 11
3.6. Dimensionamento de Tubulações ....................................................... 13
3.6.1. Distribuição de Água Potável ............................................................ 13
3.6.2. Distribuição de Água não Potável ..................................................... 17
4. ÁGUA QUENTE .......................................................................................... 18
4.1. Dimensionamento do Sistema de Aquecimento Solar ......................... 18
4.2. Características Gerais do Sistema ...................................................... 18
4.3. Premissas de Projeto ........................................................................... 19
4.4. Sistema de Aquecimento para Cozinha ............................................... 19
4.4.1. Cálculo da Demanda Diária .....................................................................19
4.4.2. Cálculo do Volume do Sistema de Abastecimento ................................19
4.4.3. Cálculo da Demanda de Energia Útil e Perdas .......................................19
4.4.4. Cálculo da Área Coletora .........................................................................20
4.4.5. Dimensionamento da Bomba de Circulação de Água Quente ..............21
4.4.6. Dimensionamento da Tubulação de Aquecimento de Água .................24
4.4.7. Dimensionamento do Sistema Complementar à Gás ............................25
4.5. Dimensionamento de Tubulação de Distribuição de Água Quente...... 25
1. INTRODUÇÃO
O presente documento tem como objetivo apresentar a Memória de Cálculo do Projeto Básico de
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA, para a modernização e ampliação do rancho da Unidade Integrada de
Saúde Mental (UISM), localizado na Rua Marechal Serejo, nº 539 – Pechincha – Jacarepaguá, Rio de
Janeiro – RJ.
De acordo com o programa de necessidades e o projeto arquitetônico proposto, em conjunto com
condições locais de redes de coleta e levando em consideração a sustentabilidade das construções,
foram definidos os parâmetros e critérios ao desenvolvimento e dimensionamento do sistema
proposto por este documento.
Todas as informações aqui contidas levam em consideração, ainda, as normas vigentes e estão em
consonância com a racionalização dos subsistemas das edificações.
2. NORMAS DE REFERÊNCIA
DOCUMENTO PUBLICAÇÃO TÍTULO DESCRIÇÃO
ABNT NBR 7198
set/93 Projeto e execução de instalações prediais de água quente
Fixa as exigências técnicas mínimas quanto à higiene, à segurança, à economia e ao conforto dos usuários, pelas quais devem ser projetadas e executadas as instalações prediais de água quente.
ABNT NBR 15569
fev/08 Sistema de aquecimento solar de água em circuito direto - Projeto e instalação
Estabelece os requisitos para o sistema de aquecimento solar (SAS), considerando aspectos de concepção, dimensionamento, arranjo hidráulico, instalação e manutenção, onde o fluido de transporte é a água.
ABNT NBR 1574
ago/09
Sistemas solares térmicos e seus componentes -Coletores solares - Parte 1: Requisitos gerais
Especifica os requisitos de durabilidade (incluindo resistência mecânica), confiabilidade, segurança e desempenho térmico dos coletores solares de aquecimento de líquidos. Também inclui as disposições para a avaliação das conformidades com esses requisitos.
Sistemas solares térmicos e seus componentes -Coletores solares - Parte 2: Métodos de ensaio
ABNT NBR 5626
out/98 Instalação Predial de Água Fria
Estabelece exigências e recomendações relativas ao projeto, execução e manutenção da instalação predial de água fria. As exigências e recomendações aqui estabelecidas emanam fundamentalmente do respeito aos princípios de bom desempenho da instalação e da garantia de potabilidade da água no caso de instalação de água potável.
ABNT NBR 5648
fev/10
Tubos e conexões de PVC-U com junta soldável para sistemas prediais de água fria — Requisitos
Fixa as condições exigíveis para tubos e conexões de PVC 6,3, com juntas soldáveis, a serem empregados na execução de sistemas prediais de água fria, com pressão de serviço de 750 kPa à temperatura de 20° C, sendo 500 kPa de pressão estática disponível máxima e 250 kPa de sobrepressão máxima.
ABNT NBR 7372
fev/82
Execução de tubulações de pressão - PVC rígido com junta soldada, rosqueada, ou com anéis de borracha
Fixa as condições gerais que devem ser obedecidas no projeto e execução de obras em que se utilizam tubos de PVC rígido com juntas soldadas, rosqueadas, ou com anéis de borracha, destinados ao transporte de água potável.
ABNT NBR 8194
dez/13 Medidores de água potável — Padronização
Padroniza o formato do número de série, conexões e dimensões de medidores de água potável destinados à instalação em unidades consumidoras, em complemento às ABNT NBR 16043 partes 1, 2 e 3.
DOCUMENTO PUBLICAÇÃO TÍTULO DESCRIÇÃO
ABNT NBR 8219
jan/99 Tubos e conexões de PVC - Verificação do efeito sobre a água
Prescreve o método pelo qual deve ser verificado o efeito sobre a água de tubos e conexões de PVC destinados a condução de água potável.
ABNT NBR 13210
set/11
Reservatório de poliéster reforçado com fibra de vidro para água potável – Requisitos e métodos de ensaio
Estabelece os requisitos e os métodos de ensaio para reservatórios de poliéster reforçados com fibra de vidro, instalados em residências (casas e edifícios), estabelecimentos comerciais, indústrias, hospitais e escolas, podendo ser utilizados também na agricultura, piscicultura ou qualquer aplicação que necessite o acondicionamento de água potável.
ABNT NBR 15884
out/10
Sistemas de tubulações plásticas para instalações prediais de água quente e fria - Policloreto de vinila clorado (CPVC) - Parte 1: Tubos - Requisitos
Estabelece os requisitos, inspeções e métodos de ensaio para fabricação e recebimento de tubos de policloreto de vinila clorado (CPVC)
para sistemas prediais de distribuição de água quente e fria para o consumo humano,
instalados por processo de soldagem química, com conexões fabricadas de acordo com a
ABNT NBR 15884-2, em aplicações e classificação de serviço de acordo com a Tabela
1. As condições de serviço devem ser combinadas com as pressões de projeto (PD)
de 900 kPa (estática + sobrepressão) para temperaturas de até 70 °C e de 2 400 kPa
(estática + sobrepressão) para uma temperatura de 20 °C.
Sistemas de tubulações plásticas para instalações prediais de água quente e fria - Policloreto de vinila clorado (CPVC) - Parte 2: Conexões - Requisitos
3. ÁGUA FRIA
3.1. Determinação da Demanda de Água Potável
UNIDADE QUANTIDADE
DEMANDA DE ÁGUA POTÁVEL Refeições - 1104
Consumo litros/dia 25
TOTAL Litros 27600
O dimensionamento da demanda de água potável foi feito com base numa população diária máxima
de 370 pessoas, o que corresponde a 1104 refeições servidas por dia, segundo o Anexo A do Edital
de Tomada de Preços. Considerando o consumo unitário de 25 l/dia/refeição, o valor do consumo
diário de água em litros corresponde a 27600 l/dia.
3.2. Descrição do sistema de reservação de Água Potável existente
A reserva de água potável disponível para distribuição interna no rancho UISM foi dimensionada
considerando a utilização de um reservatório de concreto existente(3m³) alimentado por um castelo
d´água(53 m³) ligado a uma cisterna(90m³). A alimentação do castelo pela cisterna é realizada por
bombeamento. A alimentação do reservatório de concreto existente pelo castelo d’água será
realizada por gravidade.
3.3. Determinação do Número de dias de Reserva
A determinação do número de dias de reserva do conjunto será realizada com o intuito de verificar a
segurança quanto ao abastecimento. O número de dias de reserva pode ser calculado através da
seguinte relação:
𝐷𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 =𝑅
𝐷
Onde:
R= Reserva total do sistema de distribuição de água potável (m³)
D= Demanda total de água potável(m³/d)
A reserva total do sistema de distribuição de água potável está descrita no quadro a seguir:
RESERVA(m³)
CISTERNA 90,00
CASTELO D'ÁGUA 53,00
TOTAL 143,00
As informações contidas no quadro foram obtidas através de vistoria realizada no local.
A demanda total de água(D) está descrita no quadro a seguir:
DEMANDA(m³/d)
RANCHO UISM 27,60
DEMAIS EDIFICAÇÕES 34,38
TOTAL 61,98
Onde o valor da demanda do Rancho UISM foi obtido no item 3.1 deste documento e a demanda das
demais edificações foi estimada com a utilização da conta de fornecimento de água com data de
emissão 02/10/2018 presente no ANEXO A deste documento.
Sendo assim, o cálculo do número de dias de reserva está descrito no quadro a seguir:
DEMANDA(m³/d) 61,98
RESERVA(m³) 143,00
DIAS DE RESERVA(d) 2,31
3.4. Reservatório de Água não Potável (Aproveitamento)
3.4.1. Demanda
CONSUMO DE ÁGUA PROVENIENTE DE REAPROVEITAMENTO PLUVIAL
Por ser tratar de um refeitório, consideraremos a quantidade de pessoas que trabalham no refeitório,
21 pessoas, de acordo com o Programa de Necessidades. Para finalidade de cálculo, vamos
considerar o funcionamento do refeitório durante 25 dias/mês.
Considera-se, então, como consumo diário de água de chuva para bacias sanitárias e mictórios do
refeitório, com volume de 6 litros por acionamento da válvula de descarga:
𝑃𝑜𝑝𝑢𝑙𝑎çã𝑜 = 21 𝑝𝑒𝑠𝑠𝑜𝑎𝑠
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 21 ∗ 6 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 = 𝟏𝟐𝟔𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒅𝒊𝒂= 𝟑𝟏𝟓𝟎
𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒎ê𝒔
Para área de jardinagem, foram considerados apenas 4 m², estimados a partir de visita e
levantamento de acordo com nova arquitetura definida. Considera-se 2 litros por 0,40m² de área de
jardinagem:
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑗𝑎𝑟𝑑𝑖𝑛𝑎𝑔𝑒𝑚 = 4 𝑚²
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 4 ∗ 2 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 ∗ 0,40𝑚2 = 𝟑, 𝟐𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒅𝒊𝒂= 𝟗𝟔
𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒎ê𝒔
Para áreas de lavagem de pisos, considera-se 1 litros por m² de área lavável:
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑠𝑜 = 90 𝑚²
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 90 ∗ 1 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 ∗ 1𝑚2 = 𝟗𝟎𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒅𝒊𝒂= 𝟐𝟕𝟎𝟎
𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔
𝒎ê𝒔
Para o cálculo do reservatório, será utilizado o valor 5,95 m³/mês.
3.4.2. Oferta
ÁRE DE CONTRIBUIÇÃO e PRECIPITAÇÃO MENSAL
Considerando a área de cobertura sendo descontadas águas sem aproveitamento pluvial e lajes,
tem-se que a área de contribuição pode ser considerada como 103,28 m².
PRECIPITAÇÃO MENSAL TOTAL –
Rio de Janeiro /RJ – mm
MESES PRECIPITAÇÃO
JANEIRO 149,00
FEVEREIRO 147,00
MARÇO 147,00
ABRIL 130,00
MAIO 93,00
JUNHO 58,00
JULHO 55,00
AGOSTO 59,00
SETEMBRO 76,00
OUTUBRO 103,00
NOVEMBRO 116,00
DEZEMBRO 145,00
Precipitação Mensal Total em Rio de Janeiro / RJ – Fonte: http://pt.climate-data.org/
Volume do Reservatório
O volume dos reservatórios será calculado a partir do método de Rippl, em que se faz a comparação
mensal entre demanda e oferta de chuva. O volume será dado pelo somatório da diferença de volume
dos meses em que a demanda fora maior que a oferta. Deste modo, segue tabela resumo do cálculo.
Considerações:
Volume de chuva mensal calculado como a lâmina d'água (coluna 2) x área de captação
(coluna 4) em metros.
Coluna 6 = volumes positivos são considerados como períodos de déficit da oferta e volumes
negativos são considerados como períodos onde a oferta ultrapassa a demanda
Coluna 8 retrata a condição do reservatório. O estudo considera inicialmente o reservatório
cheio, deste modo tem-se - para coluna 6 negativa com reservatório cheio: ÁGUA
ESCOANDO PELO EXTRAVASOR; para coluna 6 positiva: NÍVEL DE ÁGUA BAIXANDO;
para coluna 6 negativa após reservatório esvaziar: NÍVEL DE ÁGUA SUBINDO.
CONSIDERANDO A DEMANDA TOTAL
MESES PRECIPITAÇÃO
MÉDIA MENSAL
DEMANDACONSTANTE MENSAL (m³)
ÁREA DE CAPTAÇÃO (m³)
VOLUME DE
CHUVA MENSAL
DIFERENÇA ENTRE
VOLUMES DE DEMANDA E VOLUME DE
CHUVA
DIFERENÇA ACUMULADA (APENAS +)
CONDIÇÃO
JANEIRO 149 5,95 103,28 12,31 -6,36 EXTRAVASAMENTO
FEVEREIRO 147 5,95 103,28 12,15 -6,20 EXTRAVASAMENTO
MARÇO 147 5,95 103,28 12,15 -6,20 EXTRAVASAMENTO
ABRIL 130 5,95 103,28 10,74 -4,79 EXTRAVASAMENTO
MAIO 93 5,95 103,28 7,68 -1,73 EXTRAVASAMENTO
JUNHO 58 5,95 103,28 4,79 1,16 1,16 DIMINUIÇÃO DO NÍVEL
JULHO 55 5,95 103,28 4,54 1,41 2,56 DIMINUIÇÃO DO NÍVEL
AGOSTO 59 5,95 103,28 4,87 1,08 3,64 DIMINUIÇÃO DO NÍVEL
SETEMBRO 76 5,95 103,28 6,28 -0,33 EXTRAVASAMENTO
OUTUBRO 103 5,95 103,28 8,51 -2,56 EXTRAVASAMENTO
NOVEMBRO 116 5,95 103,28 9,58 -3,63 EXTRAVASAMENTO
DEZEMBRO 145 5,95 103,28 11,98 -6,03 EXTRAVASAMENTO
VOLUME DO RESERVATÓRIO (m³) = 5
Para abastecimento exclusivo das finalidades supracitadas, construiremos um reservatório de 5 m³ que terá
alimentação de água de chuva. Para garantir que o sistema cumpra sua funcionalidade, haverá também uma
alimentação do reservatório proveniente do castelo d’água existente no terreno, afim de garantir que o sistema
funcione inclusive em períodos de seca.
Os reservatórios serão divididos entre 2 inferiores (2000L+2500L), localizados no depósito, e um superior
(500L), localizado na laje técnica em cima dos banheiros.
Afim de garantir a alimentação do reservatório superior, será dimensionada uma bomba de recalque para
alimentação do mesmo.
3.5. Dimensionamento da Bomba de Recalque de Água não Potável (Aproveitamento)
DIMENSIONAMENTO DE BOMBA (RECALQUE) APROVEITAMENTO
I - DADOS DO PROJETO:
APROVEITAMENTO
População = 1104 Refeições
consumo per capita = -
consumo total diário = 5 m3
tempo p.repor consumo (dia)= 1 horas
vazão da bomba de recalque = 0,00139 m3/s
vazão da bomba de recalque = 5,000 m3/h
Diâmetro da Sucção = 35,2 mm
Diâmetro do recalque= 27,8 mm
II - PERDAS NA SUCÇÃO:
2.1 - Perdas localizadas:
Peça Quant. Perda Unitária m/m Comprimento Equivalente
Válvula de Pé de Crivo 1 18,30 18,30
Joelho de 90º 3 3,20 9,60
Tê de Saída Lateral 1 7,30 7,30
Registro de Gaveta Aberto 2 0,70 1,40
Comprimento da Tubulação: 4,98
Total: 41,58
Perdas = 41,58 X 0,06889 m/m = 2,86
HMS = Altura da Sucção + Perdas Localizadas
TOTAL: 2,00 + 2,86 = 4,86
12
III - PERDAS NO RECALQUE:
3.1 - Perdas localizadas:
Peça Quant. Perda Unitária m/m Comprim Equivalente
Joelho de 90º 7 2,00 14,00
Registro de Gaveta Aberto 1 0,40 0,40
Válvula de Retenção 1 4,90 4,90
Comprimento da Tubulação: 23,95
Total: 43,25
Perdas = 43,25 X 0,21743 m/m = 9,40
3.2 Altura Manométrica do Recalque:
HMR = perdas + Her
HMR
HMR = 9,40 + 13,00 = 22,40
IV - ALTURA MANOMÉRICA TOTAL
HMT = HMS + HMR
HMT = 4,86 + 22,40
= 27,27
V - POTÊNCIA DAS BOMBAS:
Vazão requerida = 0,001389 M3/s
HMT= 27,27
Potência: = 1000 X HMT X Q (Vazão)
76 X N
= 1000 X 27,27 X 0,001389
76 x 0,45
Potência = 37,87233 = 1,107378192 = 1,0 CV
34,2
TABELA DE EQUIVALÊNCIA PARA PVC SOLDÁVEL DIÂM. REF. DIÂM INT. (mm) DIÂM. EXT. (mm) 3/4" 21,6 25 1" 27,8 32 1 1/4" 35,2 40 1 1/2" 44 50 2" 53,4 60 2 1/2" 66,6 75
3" 75,6 85
4" 87,8 110
6" 142,4 150
13
3.6. Dimensionamento de Tubulações
3.6.1. Distribuição de Água Potável
Na circulação do Térreo, foram considerados o uso simultâneo de todos os aparelhos. Para tal, foram utilizadas
as seguintes tabelas da norma. A seguinte para cálculo do peso relativo e vazão de projeto de cada aparelho
sanitário.
Para os aparelhos caldeirão a gás, fabricador de gelo e lavador de recipientes foi adotado para vazão de projeto e peso os mesmos valores tabelados para Torneira de pia. Para conversão de diâmetros externos e internos, foi utilizada a seguinte tabela;
Como parâmetros de cálculo, utilizamos pressão mínima necessária igual à 0,5 m.c.a. para trechos de bacias sanitárias e mínima de 1,0 m.c.a. para trechos com outros aparelhos sanitários.
14
Para o cálculo de comprimento equivalente, utilizamos a seguinte tabela:
Considerando os parâmetros expostos acima, na página seguinte, apresenta-se a planilha de resumo do
dimensionamento da tubulação de água potável.
Trecho Peso Vazão
Ø (mm)
Area Veloc. Comprimento (m) J Perda Perda
Especial Desnível Pressões (m.c.a.)
(l/s) (m³/s) DN m² (m/s) Conduto Equiv. Total (m/m) (m.c.a.) (m.c.a.) (m) Disp. Jusante
1 2 11,5 1,02 0,0010 50 0,0022 0,4543 1,2 4,2 5,4 0,0055 0,029 0,000 0,20 0,60 0,77
2 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 28,71 19,9 48,61 0,0104 0,505 0,000 2,30 0,77 2,57
2 5 10,8 0,99 0,0010 50 0,0022 0,4402 0,7 2,3 3 0,0052 0,015 0,000 0,00 0,77 0,76
5 6 1,4 0,35 0,0004 32 0,0010 0,3648 1,34 4,6 5,94 0,0063 0,037 0,000 0,00 0,76 0,72
6 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 2,66 6,4 9,06 0,0104 0,094 0,000 2,30 0,72 2,92
6 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 6,57 7,9 14,47 0,0104 0,150 0,000 2,30 0,72 2,87
5 8 9,4 0,92 0,0009 50 0,0022 0,4107 0,29 2,3 2,59 0,0046 0,012 0,000 0,00 0,76 0,74
8 10 2 0,42 0,0004 50 0,0022 0,1894 10,83 7,6 18,43 0,0012 0,022 0,000 0,00 0,74 0,72
10 3 0,7 0,25 0,0003 40 0,0015 0,1651 0,65 10,5 11,15 0,0012 0,013 0,000 0,00 0,72 0,71
3 CHU - 0,10 0,0001 25 0,0006 0,1647 10,33 15,4 25,73 0,0021 0,054 0,434 0,80 0,71 1,02
3 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 3,55 4,6 8,15 0,0141 0,115 0,000 2,30 0,71 2,89
10 9 1,3 0,34 0,0003 40 0,0015 0,2250 2,52 2,2 4,72 0,0020 0,010 0,000 0,00 0,71 0,70
9 4 0,7 0,25 0,0003 40 0,0015 0,1651 0,65 10,5 11,15 0,0012 0,013 0,000 0,00 0,70 0,69
4 CHU - 0,10 0,0001 25 0,0006 0,1647 10,78 14,7 25,48 0,0021 0,053 0,434 0,80 0,69 1,00
4 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 2,83 5 7,83 0,0141 0,110 0,000 2,30 0,69 2,88
9 7 0,6 0,23 0,0002 32 0,0010 0,2388 2,9 1,5 4,4 0,0030 0,013 0,000 0,00 0,70 0,69
7 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 4,51 8,6 13,11 0,0141 0,185 0,000 2,30 0,69 2,80
7 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 9,53 11,8 21,33 0,0141 0,301 0,000 2,30 0,69 2,69
8 8a 7,4 0,82 0,0008 50 0,0022 0,3644 2,93 2,30 5,23 0,0037 0,019 0,000 0,00 0,74 0,72
8a CAL - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 2,74 10,9 13,64 0,0104 0,142 0,000 2,30 0,72 2,88
8a 12 6,7 0,78 0,0008 50 0,0022 0,3467 0,27 2,3 2,57 0,0034 0,009 0,000 0,00 0,72 0,72
12 12a 4,0 0,60 0,0006 50 0,0022 0,2679 4,59 7,6 12,19 0,0022 0,026 0,000 0,00 0,72 0,69
12a GEL - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 3,05 10,9 13,95 0,0104 0,145 0,000 2,30 0,69 2,84
12a 11 3,3 0,54 0,0005 50 0,0022 0,2433 2,20 2,3 4,5 0,0018 0,008 0,000 0,00 0,69 0,68
11 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 4,1 4,2 8,3 0,0104 0,086 0,000 2,30 0,68 2,89
11 15 2,6 0,48 0,0005 40 0,0015 0,3181 4,69 7,3 11,99 0,0037 0,045 0,000 0,00 0,68 0,64
15 17 0,9 0,28 0,0003 25 0,0006 0,4689 5,91 7,9 13,81 0,0130 0,180 0,000 2,30 0,64 2,76
16
Trecho Peso Vazão
Ø (mm)
Area Veloc. Comprimento (m) J Perda Perda
Especial Desnível Pressões (m.c.a.)
(l/s) (m³/s) DN m² (m/s) Conduto Equiv. Total (m/m) (m.c.a.) (m.c.a.) (m) Disp. Jusante
17 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 0,15 2,4 2,55 0,0141 0,036 0,000 0,00 2,76 2,72
17 16 0,6 0,23 0,0002 20 0,0004 0,6342 0,86 0,8 1,66 0,0303 0,050 0,000 0,00 2,76 2,71
16 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 0,15 2,4 2,55 0,0141 0,036 0,000 0,00 2,71 2,67
16 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 0,99 2,0 2,99 0,0141 0,042 0,000 0,00 2,71 2,66
15 19 1,7 0,39 0,0004 25 0,0006 0,6444 3,03 4,2 7,23 0,0227 0,164 0,000 2,30 0,64 2,77
19 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 0,15 3,1 3,25 0,0104 0,034 0,000 0,00 2,77 2,74
19 18 1,0 0,30 0,0003 25 0,0006 0,4942 0,71 0,9 1,61 0,0143 0,023 0,000 0,00 2,77 2,75
18 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 0,15 3,1 3,25 0,0104 0,034 0,000 0,00 2,75 2,71
18 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 0,66 2,0 2,66 0,0141 0,037 0,000 0,00 2,75 2,71
12 13 2,7 0,49 0,0005 50 0,0022 0,2201 1,83 2,3 4,13 0,0015 0,006 0,000 0,00 0,72 0,71
13 PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 11,38 5,7 17,08 0,0104 0,177 0,000 2,30 0,71 2,83
13 14 2 0,42 0,0004 50 0,0022 0,1894 2,93 15,2 18,13 0,0012 0,021 0,000 1,10 0,71 1,79
14 LAV - 0,15 0,0002 20 0,0004 0,4093 1,25 3,6 4,85 0,0141 0,068 0,000 1,10 1,79 2,82
14 14a 1,7 0,39 0,0004 40 0,0015 0,2572 2,56 8,7 11,26 0,0026 0,029 0,000 -1,10 1,79 0,66
14a PIA - 0,25 0,0003 25 0,0006 0,4119 2,45 9,1 11,55 0,0104 0,120 0,000 2,30 0,66 2,84
14a LAR - 0,30 0,0003 25 0,0006 0,4942 3,70 5,5 9,2 0,0143 0,132 0,000 2,30 0,66 2,83
3.6.2. Distribuição de Água não Potável
Para o dimensionamento da tubulação de distribuição de Água não Potável, foram utilizados os mesmos parâmetros adotados para água potável.
Sendo assim, obtemos o seguinte resultado para o dimensionamento:
Trecho Peso Vazão Ø (mm) Área Veloc. Comprimento (m) J Perda Desnível Pressões (m.c.a.)
(l/s) (m³/s) DN m² (m/s) Conduto Equiv. Total (m/m) (m.c.a.) (m) Disp. Jusante
1 2 64 2,40 0,0024 50 0,0022 1,0716 1,5 4,2 5,7 0,0245 0,140 1,00 1,00 1,86
2 BS - 1,70 0,0017 50 0,0022 0,7591 1,9 6 7,9 0,0134 0,106 1,90 1,86 3,65
2 BS - 1,70 0,0017 50 0,0022 0,7591 3,3 15,2 18,5 0,0134 0,248 1,90 1,86 3,51
7 BS - 1,70 0,0017 50 0,0022 0,7591 4 8,4 12,4 0,0134 0,166 2,88 1,00 3,71
3 4 1,2 0,33 0,0003 40 0,0015 0,2161 6,76 10,3 17,06 0,0019 0,032 0,40 1,00 1,37
4 TL - 0,20 0,0002 25 0,0006 0,3295 2,15 9,1 11,25 0,0070 0,079 2,00 1,37 3,29
4 5 0,8 0,27 0,0003 40 0,0015 0,1765 6,51 8,6 15,11 0,0013 0,020 0,00 1,37 1,35
5 TL - 0,20 0,0002 25 0,0006 0,3295 4,93 10,6 15,53 0,0070 0,109 2,00 1,35 3,24
5 TL - 0,20 0,0002 25 0,0006 0,3295 5,07 5,5 10,57 0,0070 0,074 2,00 1,35 3,27
8 BS - 1,70 0,0017 50 0,0022 0,7591 6 8,4 14,4 0,0134 0,193 2,90 1,00 3,71
4. ÁGUA QUENTE
4.1. Dimensionamento do Sistema de Aquecimento Solar
O sistema de aquecimento de água para a referida edificação conta com aquecimento por painéis solares
dotado de sistema auxiliar de aquecimento por reservatório térmico (boiler) a gás. Além disso, o sistema conta
com unidade de bombeamento para recirculação da água aquecida e armazenada, conforme necessidade de
reaquecimento.
O sistema será composto de coletores solares, instalados no local mais alto da Edificação para beneficiação
ótima pelos raios solares, bomba elétrica para utilização do sistema pressurizado e tanque de estocagem de
água e conservação de calor (Boiler). O sistema de controle elétrico de bombeamento monitorará a
temperatura mais fria vindo do boiler para a bomba e ainda da saída da água quente nas placas solares para o
boiler. Sempre que detectada pelo sensor uma diferença pré-programada entre estes dois pontos a bomba
será acionada e fará a troca das águas contidas nas placas pelas águas contidas no boiler, garantindo que a
temperatura do fluido dentro do boiler seja a ideal para utilização pelo usuário. Em determinados períodos em
que não haja incidência de raios solares concomitantemente à utilização de água quente, os sensores de
temperatura internos dos boilers acionarão a alimentação dos mesmos por para garantir o fornecimento de
água em quantidade e temperatura adequadas.
4.2. Características Gerais do Sistema
CARACTERÍSTICAS GERAIS
Média Anual de Radiação
Solar
4,70 kWh/m².dia (Parâmetro fornecido segundo
informações do CRESESB disponíveis em:
http://www.cresesb.cepel.br/).
Arranjo hidráulico
O sistema a ser instalado é do tipo Solar mais
auxiliar, com boiler a gás para redundância do
aquecimento, de modo a suprir a demanda de
água quente quando não houver disponibilidade
de energia solar.
19
4.3. Premissas de Projeto
PREMISSAS DE PROJETO
Localização Pechincha – Rio de
Janeiro/RJ
Utilização
Cocção e Lavagem de
panelas e higienização de
utensílios de cozinha
População 370 pessoas
Local de instalação Cobertura
Área de sombreamento Inexistente
Vazão considerada nas
torneiras 5,0 litros/min
Tempo médio de
utilização 7 min
Pressão de serviço 6,0 kgf/cm²
Temperatura da água 65ºC
Quantidade de refeições
por dia: 1104 refeições
Volume de água quente
estimado por refeição
por dia:
10 litros/dia
4.4. Sistema de Aquecimento para Cozinha
4.4.1. Cálculo da Demanda Diária
Volume total de água quente consumido em refeições por dia: 1104 (Ref.) x 10 (L) = 11.040 litros
4.4.2. Cálculo do Volume do Sistema de Abastecimento
Varmaz. = Vconsumo x (Tconsumo – Tambiente) / (Tarmaz. – Tambiente)
Varmaz. = 11,04 x (70 – 24) / (80 – 24)
Varmaz. = 9,07 m³
Reservatórios: 10000 Litros de Armazenamento – 2 reservatórios com volume útil comercial de 5000
Litros cada.
4.4.3. Cálculo da Demanda de Energia Útil e Perdas
Eútil= Varmaz. x ρ x Cp x (Tarmaz. – Tambiente) / 3600
Onde:
ρ = massa específica da água em Kg/m³.
Cp = calor específico da água em Kj/Kg.
20
Eútil= 9,07 x 1000 x 4,18 x (80– 24) / 3600
Eútil = 589,75 kWh/dia
Eperdas = 0,15 x 589,75 kWh/dia
Eperdas = 88,46 kWh/dia
4.4.4. Cálculo da Área Coletora
Acoletora = (Eútil + Eperdas) x FCinstal x 4,901 / PMDEE x Ig
Onde,
Ig = 4,70 kWh/m².dia
Ig dado para a localidade calculado a partir da média anual de radiação local, conforme figura a seguir:
e,
PMDEE = 4,901 x (frτα – 0,0249 x Frul)
PMDEE = 4,901 x (0,6967 – 0,0249 x 5,6508)
PMDEE = 2,72
e,
FCinstal = 1 / 1 – [1,2 X 0,0001 x (β – βótimo)² + 3,5 x 0,00001 x γ²]
FCinstal = 1 / 1 – [1,2 X 0,0001 x (32-32,924)² + 3,5 x 0,00001 x 45²]
FCinstal = 1,076
Acoletora = (589,75 + 88,46) x 1,076 x 4,901 / (2,72 x 4,70)
Acoletora = 279,77 m²
Foram considerados 280 m² de área de captação de energia solar, o que equivale a 140 placas de
captação.
Devido à inexistência de espaço útil para alocação destas placas, uma vez que a laje técnica possui
parte de sua área destinada a outros equipamentos, optou-se por diminuir a área coletora, totalizando,
desta forma, 42 placas instaladas (Acoletora = 84 m²).
Média Anual de Radiação Solar para a localidade – Fonte: CRESESB
21
Tal modificação se tornou necessária devido à limitação física e foi realizada levando-se em
consideração a existência de sistema complementar de aquecimento a gás dos boilers.
Tais placas foram organizadas em baterias de 6 placas cada, conforme critérios de normatização
específica.
4.4.5. Dimensionamento da Bomba de Circulação de Água Quente
DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE BOMBEAMENTO DE CIRCULAÇÃO DE ÁGUA QUENTE
I - DADOS DO PROJETO:
NORMA ADOTADA: NBR 5626
População fixa
consumo per capita =
litros/dia
População flutuante 1104
Pessoas
consumo per capita = 10
litros/dia
consumo total diário = 11,040 m3
Total de dias de reservação 1,0 dias
tempo p.repor consumo (dia)= 1,5 horas
vazão da bomba de recalque = 0,00204 m3/s
vazão da bomba de recalque = 7,360 m3/h
2,044 litros/s
Diâmetro interno da Sucção = 34,4 mm 42 mm
2,20 m/s (<3m/s) OK
Diâmetro interno do recalque= 44,2 mm 54 mm
1,33 m/s (<3m/s) OK
II - PERDAS NA SUCÇÃO:
2.1 - Perdas localizadas:
Peça Quant
. Equivalência Unitária Equivalência total
Joelho 90° 4 3,40 13,60
Tê de pass. Direta 2 2,30 4,60
Registro de Gaveta 1 0,80 0,80
Comprimento da Tubulação: 6,03
Total: 25,03
Perdas = 25,03 X 0,15 m/m = 3,82
HMS = Hes + perdas
TOTAL: 0,00 + 3,82 = 3,82
III - PERDAS NO RECALQUE:
22
3.1 - Perdas localizadas:
Peça Quant
. Equivalência Unitária Equivalência total
Válvula de Retenção 1 8,20 8,20
Registro de Gaveta 1 0,90 0,90
Joelho 90º 4 3,70 14,80
Tê de pass. Direta 4 2,40 9,60
Comprimento da Tubulação: 23,01
Total: 56,51
Perdas = 56,51 X 0,05 m/m = 2,62
3.2 Altura Manométrica do Recalque:
HMR = perdas + Her
HMR
HMR = 2,62 + 0,00 = 2,62
IV - ALTURA MANOMÉRICA TOTAL
HMT = HMS + HMR HMT = 3,82 + 2,62
= 6,45
V - POTÊNCIA DAS BOMBAS:
Vazão requerida = 0,00204
4 M3/s HMT= 6,45
Potência: = 1000 X HMT X
Q (Vazão)
76 X N
= 1000 X 6,45 X
0,002044
76 x 0,49
Potência =
13,17845 =
0,353878801 =
0,5 CV
37,24
CÁLCULO DO NPSH
Condição para Atendimento ao NPSH > NPSHd = NPSHr + 0,6
23
NPSHd = Ho - Hv - Pcs + As
Ho = 10,33 m
Hv = 0,433 (30 graus)
Pcs = 3,82 m As = 0,00 m
NPSHd = 6,07 m
Na curva da bomba para NPSHr temos 1,30 m NPSHRr + 0,6 = 1,90 m
Então NPSHd (6,07m) >NPSHr + 0,6 (1,90) > OK
ADOTAREMOS 02 ELETROBOMBAS COM AS SEGUINTES CARACTERÍSTICAS:
Q = 4,00m3/h h.man = 19 mca P = 1/2 CV
MODELO BC-91 S/T - SCHNEIDER
Curva NPSH para o dimensionamento do conjunto em questão
Observação: Conforme catálogo do fabricante, o modelo em questão suporta as temperaturas de serviço e armazenamento indicadas (60° e 65° respectivamente). Vide link: http://www.schneider.ind.br/produtos/motobombas-de-superf%C3%ADcie/light/centr%C3%ADfugas-monoest%C3%A1gio/bc-92/
24
4.4.6. Dimensionamento da Tubulação de Aquecimento de Água
Para o dimensionamento da tubulação de aquecimento, utilizou-se o critério de adoção do mesmo diâmetro do
recalque para trechos que alimentam baterias de coletores simultaneamente, e, para trechos de baterias,
adota-se diâmetro de 28mm, devido às especificações da tubulação de alimentação de coletores fornecidas
normativamente ou por fabricantes.
1 - DADOS DE ENTRADA
Vazão de uma torneira 0,25 l/s Tempo de uso de torneira 40 min
Localidade: Pechincha - Rio de Janeiro Quantidade de torneiras 7
Latitude: 22°55'24,8'' S
Longitude: 43°20'30,6'' W
Vconsumo 4.200 l/dia
2 - DIMENSIONAMENTO DE RESERVATÓRIOS DE ÁGUA QUENTE
Tconsumo 70 °C
Tarmaz 80 °C
Tambiente 24 °C
Varmaz 3,45 m³ Volume necessário de armaz.: 3.450 Litros
Tipo GásVolume útil de
armazenamento:4.000 Litros
Volume 5000 Litros Excedente: 550 Litros
Quantidade 1
Verificação 82% OK Sugere-se que Varmaz > 75% Vconsumo
3 - DEMANDA DE ENERGIA ÚTIL
ρ 1000 kg/m³Cp 4,18 kj/kg
Eútil 224,33 kWh/diaPerdas 33,65 kWh/dia
3 - DEMANDA DE ENERGIA ÚTIL E ÁREA COLETORA
Frπα 0,6967Frul 5,6508
PMDEE 2,72 Grau Min Seg
β 32,000 32 0 0 Inclinação em relação ao plano horizontal
βótimo 32,924 22 55 24,8 Inclinação em relação ao plano horizontal mais favorável
γ 45,000 45 0 0
FCinstal 1,076
Acoletora 106,42 m²
4 - PLACAS SOLARES
Área líquida da placa 2 m²
Número de placas adotado 42 placas
Área útil de coleta 84 m²
VOLUME ÓTIMO
25
4.4.7. Dimensionamento do Sistema Complementar à Gás
O sistema complementar a gás para aquecimento da água conta com queimadores embutidos nos boilers, cujo
consumo de GLP é dado pela referência comercial. Devido ao caráter da edificação, buscou-se atrelar o
abastecimento dos boilers ao sistema de gás dimensionado para abastecimento dos equipamentos de cozinha,
constituindo um sistema único para atendimento de toda a edificação.
Foi demonstrado em planta o local onde será instalada central de GLP e a comunicação da mesma com os
boilers para alimentação dos mesmos.
Segue abaixo reprodução da memória de cálculo correspondente ao sistema de gás, com dimensionamento da
reserva de cilindros e tubulação de alimentação dos boilers.
Para maiores detalhes sobre o sistema de GLP vide projeto correspondente, contendo completo
dimensionamento e detalhes construtivos.
As instalações de gás serão destinadas ao atendimento de equipamentos de cocção e sistema auxiliar de
aquecimento de água através de reservatórios térmicos (boilers) híbridos para recebimento de água quente
proveniente de coletores solares e eventual aquecimento próprio via GLP.
4.5. Dimensionamento de Tubulação de Distribuição de Água Quente
O dimensionamento da rede de distribuição de água quente foi realizado utilizando-se os mesmos parâmetros
apresentados no item 3.1 deste documento com subsequente conversão de diâmetros para as tubulações de
material CPVC. A rede de água quente atenderá a todos os pontos de alimentação de pias, localizadas na
edificação existente e na ampliação, seguindo o apresentado em plantas em anexo.
Segue o resumo do dimensionamento de água quente.
Trecho Peso Vazão Ø (mm) Área Veloc. Comprimento (m) J Perda Desnível Pressões (m.c.a.)
(l/s) (m³/s) DN AQ m² (m/s) Conduto Equiv. Total (m/m) (m.c.a.) (m) Disp. Jusante
1 2 4,9 0,66 0,0007 42 0,0015 0,4367 13,14 13,5 26,64 0,0065 0,173 0,00 1,10 0,93
2 3 1,4 0,35 0,0004 35 0,0010 0,3648 3,36 7,5 10,86 0,0063 0,068 0,10 0,93 0,96
3 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 6,21 5 11,21 0,0344 0,386 2,50 0,96 3,07
3 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 3,95 4,6 8,55 0,0344 0,295 2,50 0,96 3,16
2 4 3,5 0,56 0,0006 42 0,0015 0,3691 0,73 10,5 11,23 0,0048 0,054 0,00 0,93 0,87
4 5 2,8 0,50 0,0005 35 0,0010 0,5159 3,17 7,5 10,67 0,0115 0,122 0,20 0,87 0,95
5 PIA 0,7 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 2,6 3,8 6,4 0,0344 0,220 2,40 0,95 3,13
5 6 2,1 0,43 0,0004 28 0,0006 0,7162 3,41 3,9 7,31 0,0274 0,200 0,00 0,95 0,75
6 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 2,6 3,8 6,4 0,0344 0,220 2,40 0,75 2,93
6 7 1,4 0,35 0,0004 22 0,0004 0,9687 8,13 5,9 14,03 0,0636 0,893 2,40 0,75 2,26
7 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 0,15 2,4 2,55 0,0344 0,088 0,00 2,26 2,17
7 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 0,94 2,1 3,04 0,0344 0,105 0,00 2,26 2,15
4 PIA - 0,25 0,0003 22 0,0004 0,6822 12,7 12,2 24,9 0,0344 0,858 2,60 0,87 2,62