CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
ATIVIDADE INTEGRADORA ІІ- ENGENHARIAS
JACQUES CARNEIRO DE CASTRO
PROJETO DE INSTALAÇÃO HIDRAÚLICAS
E SANITÁRIAS PREDIAIS
CARMO DE MINAS-MG
Novembro, 2023
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Dimensionamento do sistema de recalque e sucção em um edifício de três andares, Esquemas de Engenharia Hídrica
O projeto de dimensionamento do sistema de distribuição de água e esgoto para um prédio de três andares. O objetivo é criar um sistema eficiente e seguro, atendendo às normas técnicas brasileiras relevantes. O documento detalha os cálculos realizados para determinar o consumo diário de água, o volume necessário de reservatórios, o dimensionamento do sistema de recalque e sucção, incluindo a seleção da bomba centrífuga multiestágio adequada. Também são abordados o dimensionamento da coluna de ventilação e do sistema de esgoto, com base nas normas técnicas brasileiras aplicáveis. Este projeto visa fornecer uma solução completa e bem fundamentada para o sistema hidráulico do edifício, atendendo aos requisitos de segurança, eficiência e conformidade com as normas vigentes.
Tipologia: Esquemas
2024
1 / 21
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
ATIVIDADE INTEGRADORA ІІ- ENGENHARIAS
JACQUES CARNEIRO DE CASTRO
PROJETO DE INSTALAÇÃO HIDRAÚLICAS
E SANITÁRIAS PREDIAIS
CARMO DE MINAS-MG
Novembro, 2023
SUMÁRIO
- INTRODUÇÃO
- OBJETIVO
- PROPOSTA DE PROJETO
- MEMORIAL DE CÁLCULO
- 3.1. INSTALAÇÃO DE ÁGUA FRIA
- 3.1.1. SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO PREDIAL
- 3.1.2. SISTEMA DE RESERVA
- 3.1.3. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE RECALQUE / SUCÇÃO:
- 3.1.4. DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTO – BOMBA:....................
- 3.1.5 DIMENSIONAMENTO DOS PARÂMETROS HIDRÁULICOS
- 3.2 INSTALAÇÃO DE ESGOTO
- 3 .2.1 DIMENSIONAMENTO DE RAMAIS DE DESCARGA
- 3.2.2 DIMENSIONAMENTO DE RAMAIS DE ESGOTO
- 3.2.3 DIMENSIONAMENTO DOS TUBOS DE QUEDA
- 3 .2.4 VOLUME DA CAIXA DE GORDURA
- 3.2.5 DIMENSIONAMENTO DA CAIXA SIFONADA
- 3.2.6 DIMENSIONAMENTO DO RAMAL DE VENTILAÇÃO
- VENTILAÇÃO 3.2.7 DISTÂNCIA MÁXIMA DO DESCONECTOR AO TUBO DE
- 3.2.8 DIMENSIONAMENTO DA COLUNA DE VENTILAÇÃO
- 3.2.9 DIMENSIONAMENTO DO SUBCOLETOR E COLETOR PREDIAL
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
3 .1.1. SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO PREDIAL
- Consumo Diário
Para os cálculos, foi adotada a consideração de duas pessoas por quarto social. A seguir,
apresenta-se o cálculo do número total de habitantes do edifício em questão, bem como
o consumo diário total e do zelador.
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 9600 + 80 = 9680
Figura 1 - Consumo per capita
- Vazão para alimentação do prédio
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Devido à intermitência na rede, é necessário duplicar o CD.
𝐴𝑃
Seguindo a norma NBR 12218/94, que estabelece que a velocidade em
qualquer seção da tubulação não deve ultrapassar 3 m/s, optou-se por adotar
a velocidade mínima de v = 0,6 m/s como medida preventiva para o cenário
crítico. Utilizando a equação da Continuidade, é possível determinar o
diâmetro do alimentador predial.
𝑎𝑝
𝐴𝑃
Adotou-se um diâmetro comercial de 25 mm
3 .1.2. SISTEMA DE RESERVA
- Cálculo do volume útil da reserva
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 ú𝑡𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 𝐶𝐷 ∗ 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑎𝑠𝑡𝑒𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 ú𝑡𝑖𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 9680 ∗ 2 = 19. 360 𝑙 = 19 , 36 𝑚
3
• CÁLCULO DA RESERVA DE INCÊNDIO
Em que
𝑄 = 𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑢𝑎𝑠 𝑠𝑎í𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜 𝐿/𝑚𝑖𝑛
𝑡 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠 𝑠𝑎í𝑑𝑎𝑠
Ao considerar a classificação das edificações segundo os sistemas aplicáveis, no
caso de ocupação residencial, identifica-se o Tipo 1, Grupo A, com um valor de
Q = 80 L/min. É considerado o tempo de 60 min para sistemas do tipo 1 e 2.
• ARMAZENAMENTO DOS RESERVATÓRIOS
Como o volume útil do projeto excedeu o consumo diário, é preciso alocar 40%
do volume total no reservatório superior, incluindo a reserva de incêndio,
enquanto o restante é armazenado no reservatório inferior.
• RESERVATÓRIO SUPERIOR COM RESERVA DE INCÊNDIO
𝐶𝐷 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜;
𝑉 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐ê𝑛𝑑𝑖𝑜 (m³) ;
3
- RESERVATÓRIO INFERIOR
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐â𝑚𝑎𝑟𝑎 =
Ao considerarmos as medidas do reservatório de 2,5 m por 1,5 m, é possível determinar
a altura da lâmina d’água.
Altura da lâmina d′água =
3 .1.3. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE RECALQUE / SUCÇÃO:
• SISTEMA DE RECALQUE
𝑟𝑒𝑐
Onde
CD: Consumo diário de metros cúbicos por dia;
𝑁: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑗𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑚𝑜𝑡𝑜 – 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎- 4,5 h
O sistema operará em três intervalos diários de 1 hora e 30 minutos cada. Durante cada
dia, haverá uma alternância entre o uso da bomba principal e a bomba reserva. Essa
abordagem visa prevenir sobrecargas na bomba principal e garantir que a bomba
reserva não fique inativa.
Logo,
𝑟𝑒𝑐
3
Para calcular o diâmetro ideal da tubulação de recalque, foi empregada a fórmula de
Bresse, conforme apresentado abaixo:
𝑟𝑒𝑐
𝑟𝑒𝑐
4
Onde:
Substituindo o valor de X, obtemos:
𝑟𝑒𝑐
4
O diâmetro comercial nominal mais próximo para a tubulação de recalque é de 25 mm,
apresentando um diâmetro interno de 21,6 mm.
Conforme estipulado pela norma NBR 5626/1998, as tubulações devem ser
dimensionadas de modo a garantir que a velocidade da água em qualquer trecho não
ultrapasse 3 m/s.
𝑟𝑒𝑐
𝑟𝑒𝑐
𝑟𝑒𝑐
𝑟𝑒𝑐
2
- SISTEMA DE SUCÇÃO
Conforme estabelecido pela norma NBR 5626/1998, o diâmetro da tubulação de sucção
deve ser superior ao diâmetro da tubulação de recalque.
𝑠𝑢𝑐
2
3 .1.4. DIMENSIONAMENTO DO CONJUNTO MOTO – BOMBA:
Optou-se por uma bomba centrífuga multiestágio para o projeto, pois, em
comparação com outros tipos de bombas, demonstrou vantagens significativas. O
sistema seguirá as recomendações mínimas da NBR 5626/1998, incluindo duas
unidades independentes de elevação de pressão (conjuntos motobomba), a fim de
assegurar o fornecimento de água em caso de falha em uma das unidades.
- COMPRIMENTOS EQUIVALENTES NO SISTEMA DE RECALQUE E SUCÇÃO:
Os comprimentos equivalentes para os acessórios do sistema estão especificados em
tabelas encontradas no ANEXO, particularmente para tubulações em PVC rígido. Com
base nessas tabelas, foi viável representar os acessórios ao longo do sistema de sucção e
recalque. Abaixo estão as tabelas que incluem o comprimento equivalente dos
acessórios, juntamente com suas quantidades.
Onde:
Z
b
= Cota de assentamento do eixo da bomba;
Z
1
= Cota do nível d’água no reservatório inferior;
Z
2
= Cota do nível d’água no reservatório superior;
J = Perda de carga unitária;
∆H = Perda de carga total, distribuída e localizada, nas tubulações de recalque e sucção.
As alturas manométricas foram calculadas a partir da seguinte expressão:
O NPSH disponível foi calculado considerando a seguinte fórmula:
NPSHd = (
) + Hg suc − ∆Hsuc
Onde,
𝑃𝑎
𝛾
- Leitura realizada na altitude do mar a 0 m: 10,33m;
𝑃𝑣
𝛾
- Leitura realizada na Temperatura de 30˚C: 0,43m;
Altura geométrica de sucção (𝐻𝑔, 𝑠): 0,56m;
Altura devido às perdas de sucção (𝛥𝐻, 𝑠): 1,26m;
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = ( 10 , 33 − 0 , 43 ) + (− 0 , 56 ) − 1 , 26 → 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 8 , 08 𝑚
- Curva característica do sistema e seleção do conjunto motobomba
Com base nos dados identificados, é viável gerar o gráfico da curva de desempenho do
sistema. Ao sobrepor os detalhes da curva do sistema com a curva correspondente da
bomba (ver ANEXO), conseguimos obter o gráfico a seguir:
Mediante o folheto das curvas características da empresa THEBE Bombas Hidráulicas
(ver Anexo) e após a análise da vazão de recalque de 2, 15 m3/h e altura manométrica
de 20, 17 m, a escolha recaiu sobre a Bomba Centrífuga Multiestágio P11 - um
equipamento monobloco e mecanizado, com bocais rosqueados, capacidade máxima de
vazão de até 9, 0 m3 por hora, alcançando uma pressão máxima de 191,7 metros de
coluna de água, operando a 3500rpm e 60 Hz. Esta bomba possui diâmetro de sucção e
recalque de 1”(25 mm), o que demanda o uso de uma redução excêntrica. A partir dessa
análise, foram derivados os valores da potência da bomba utilizada, seu rendimento e o
NPSH. Ao traçar o gráfico das curvas características, identificamos o ponto crítico de
operação da bomba. A curva em vermelho representa a curva da bomba (extrapolada
com auxílio do software PlotDigitizer), enquanto a curva em azul representa a
característica do sistema. A bomba selecionada tem um rotor com diâmetro de 111 mm,
um rendimento aproximado de η = 21%, e uma potência de P = 0, 80 c.v. Conforme
mencionado por Porto (2006, p.153), a potência do motor deve exceder a potência
absorvida pela bomba, com o acréscimo dependendo do tipo e tamanho da bomba. A
tabela seguinte mostra os acréscimos na potência da bomba recomendados:
A potência da bomba, estando abaixo de 2hp, requer um acréscimo de 50% ao valor
inicialmente estipulado para a potência necessária da bomba. Logo:
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Hm (m)
Vazão (m³/h)
Curvas características da Bomba e do Sistema
Curva característica do Sistema Curva característica da Bomba
- Medição do comprimento real de cada trecho;
- Determinação do comprimento equivalente de cada trecho, somando ao comprimento
real os comprimentos equivalentes das conexões;
- Determinação da perda de carga de cada trecho, multiplicando os valores da perda de
carga unitária com o comprimento da tubulação equivalente;
- Determinação da perda de carga provocada por registros e outras singularidades dos
trechos;
- Obtenção da perda de carga total de cada trecho, somando a perda de carga da
tubulação com a perda de carga de registros e outros;
- Determinação da pressão disponível residual na saída de cada trecho, subtraindo a
perda de carga total da pressão disponível;
- Se a pressão residual for menor que a pressão requerida no ponto de utilização, ou se
a pressão for negativa, repete-se os passos 5 a 13, selecionando Dinterno maior para a
tubulação de cada trecho;
Para os Sub-ramais e Ramais, foram adotados os seguintes acessórios: Joelho 90, Tê 90
bilateral e Válvula de globo aberto. Quanto às Colunas: Foram dimensionadas 3 colunas
d’água para atender aos 4 apartamentos por andar. Os demais apartamentos possuirão o
mesmo dimensionamento de colunas, portanto, o cálculo foi realizado considerando
apenas um apartamento. Entre o ponto de saída de água do barrilete e o primeiro ponto
do 3 ◦ andar, foram empregados os seguintes acessórios: Joelho 90 e Tê de saída bilateral.
Para o dimensionamento do Barrilete, a vazão das 3 colunas foi considerada. Após
determinar a vazão do barrilete, ela foi dividida por 2, pois se refere aos reservatórios. A
perda de carga máxima permitida no barrilete foi estabelecida em 0,08 m/m.
Os cálculos para o dimensionamento dos ramais, sub-ramais e colunas d’água estão no
ANEXO.
3 .2 INSTALAÇÃO DE ESGOTO
A elaboração do projeto para a instalação predial de esgoto foi fundamentada na Norma
Técnica Brasileira recomendada, a NBR 8160/1999. Todos os cálculos foram conduzidos
em conformidade com as orientações estipuladas nessa norma.
3 .2.1 DIMENSIONAMENTO DE RAMAIS DE DESCARGA
Os ramais foram determinados a partir da NBR (ABNT, 1999), que determina os valores
de referência UHC para cada aparelho sanitário.
3 .2.4 VOLUME DA CAIXA DE GORDURA
Levando em conta que o prédio possui 4 pavimentos típicos (incluindo a presença do
zelador no térreo) e quatro apartamentos por andar, totalizando 16 pias, a norma
recomenda o uso de uma caixa de gordura especial. O dimensionamento dessa caixa é
calculado com a fórmula abaixo, onde N representa o número de pessoas que
contribuem para essa caixa de gordura, neste caso, 48 habitantes.
3 .2.5 DIMENSIONAMENTO DA CAIXA SIFONADA
As caixas sifonadas devem ter as seguintes características mínimas:
Os cálculos relativos à caixa sifonada estão vinculados aos aparelhos sanitários que
contribuem para ela. Portanto, no banheiro, os aparelhos considerados estão listados
abaixo. O vaso sanitário não é considerado, já que não contribui para a caixa sifonada,
mas sim para o tubo de queda diretamente.
3 .2.6 DIMENSIONAMENTO DO RAMAL DE VENTILAÇÃO
O ramal de ventilação se conecta ao ramal de esgoto e foi dimensionado conforme as
especificações da NBR 8160/1999, considerando o grupo de aparelhos com bacia
sanitária, levando em consideração o UHC de contribuição.
3 .2.7 DISTÂNCIA MÁXIMA DO DESCONECTOR AO TUBO DE VENTILAÇÃO
Conforme a NBR 8160/1999, há distâncias máximas a serem observadas entre o
desconector e o tubo ventilador. Na tabela a seguir estão registradas essas distâncias, as
quais foram consideradas durante a elaboração do projeto.
No dimensionamento do coletor predial, a mesma tabela da NBR 8160/1999 foi
utilizada como referência. A soma de todos os UHC dos sub-coletores dos respectivos
cômodos foi realizada, multiplicando-se esse valor pelo número de pavimentos do
edifício.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5626:1998 - Instalação predial de água
fria. Rio de Janeiro: ABNT;
-. NBR 8160:1999 - Sistemas prediais de esgoto sanitário - projeto e execução. Rio de
Janeiro.
-. NBR 10844:1989 - Instalações prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro. DANCOR.
Catálogo Geral de Produtos 60 HZ. Disponível em: <
http://alternativamotores.com.br/pebrasil/images/catalogos_alternativa_motores/catalog
o_geraleral-2014_dancor.pdf >. Acesso em 26 de nov. de 20 23.
PORTO, Rodrigo M. Hidráulica Básica. 4 a ed. São Carlos-SP: EESC USP, 2006;