Projeto de Iniciação Cientifico

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2. INTRODUÇÃO

As instalações hidráulicas são um passo importante da construção civil. Em construções de edificações, as instalações hidráulicas correspondem às instalações de água fria, água quente, esgoto sanitário e pluvial, e de combate a incêndios (Baptista e Lara, 2012).

Tais instalações precisam ser projetadas e construídas de forma que funcionem continuamente, fornecendo água em qualidade e quantidade suficientes para o consumo ao qual se destinarem (ABNT NBR 5626/1998; Baptista e Lara, 2012).

Atualmente, os projetos de instalações hidráulicas prediais seguem uma série de normas reguladoras vigentes, que são as seguintes:

- ABNT NBR 5626/1998 – instalação predial de água fria;

- ABNT NBR 7198/1993 – projeto e execução de instalações prediais de água quente;

- ABNT NBR 8160/1999 – instalação predial de esgoto sanitário;

- ABNT NBR 10844/1989 – instalações prediais de águas pluviais;

- ABNT NBR 13714/2000 – instalações hidráulicas contra incêndio, sob comando, por hidrantes e mangotinhos.

Os projetos de instalações hidráulicas prediais de águas frias seguem, normalmente, quatro etapas: a primeira é a determinação dos pontos, na construção, de utilização da água fria, o tipo de sistema de distribuição, a localização dos reservatórios, dos equipamentos e das tubulações. Esta etapa deve ser desenvolvida em conjunto com os responsáveis pelos outros projetos da edificação (arquitetônico, estrutural, elétrico, etc.), para que se evitem interferências que possam causar futuros problemas (Baptista e Lara, 2012).

A segunda etapa corresponde à determinação das vazões e dimensionamentos de toda a tubulação, dos volumes de reserva e das capacidades dos equipamentos. Na terceira etapa, são feitos os cálculos dos dimensionamentos e, por último, a quarta etapa corresponde às verificações das condições de funcionamento de toda a instalação (Baptista e Lara, 2012).

A norma reguladora ABNT NBR 5626/1998 deixa claro que é de responsabilidade do projeto de instalações hidráulicas prediais para água fria “garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade adequada e com pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e demais componentes”, e que também é necessário “promover economia de água e de energia”.

Para que essas duas condições sejam satisfeitas, é essencial que se obtenha o correto dimensionamento do sistema hidráulico que se planeja construir. Para tanto, além de cálculos bem feitos em relação às vazões e velocidades dos fluxos, bem como do dimensionamento das tubulações e das capacidades do reservatórios, torna-se necessário que se saiba quais são as perdas de carga envolvidas no sistema hidráulico que se está planejando.

Entende-se por carga, ou carga de energia, a energia mecânica (potencial e cinética) por peso unitário que a água produz quando escoa por um conduto (Baptista e Lara, 2012; Gribbin, 2012).

Ao escoar, a água transforma parte dessa sua carga de energia mecânica em calor. Essa carga de energia transformada não pode mais ser recuperada e, portanto, é denominada perda de carga(Baptista e Lara, 2012; Gribbin, 2012).

A perda de carga pode ser dividida em duas parcelas: perda de carga distribuída (ou contínua), e perda de carga singular (ou localizada).

A perda de carga distribuída ocorre ao longo de condutos retos, de seção constante. Ela se dá devido, principalmente, ao atrito das próprias partículas do fluido entre si e, de forma secundária, devido à rugosidade do conduto, já que a interação entre as partículas do fluido e as paredes da tubulação também podem contribuir para gerar esse tipo de perda de carga (Baptista e Lara, 2012; Brunetti, 2008). Segundo Brunetti (2008), essa perda de carga só se torna importante em trechos mais longos de condutos, já que o atrito se dá de forma distribuída ao longo deles.

Vários estudos demonstraram equações empíricas para o cálculo da perda de carga distribuída. A norma ABNT NBR 5626/1998 estabelece que o cálculo para a perda de carga distribuída em instalações prediais de água fria deve ser feito por meio da equação universal (ou equação de Darcy-Weisbach), que correlaciona a perda de calor ou de pressão devido à fricção do fluido que escoa ao longo de um conduto à caraterísticas relevantes do fluido da tubulação pela qual ele escoa (Baptista e Lara, 2012).

Caso não seja possível se obter a informação da rugosidade da tubulação junto a seus fabricantes para o uso da equação de Darcy-Weisbach, essa mesma norma estipula o uso das expressões de Fair-Whipple-Hsiao para tubos rugosos de aço-carbono, galvanizado ou não; e para tubos lisos de plástico, cobre ou liga de cobre (ABNT NBR 5626/1998). Essas expressões permitem o cálculo da perda de carga unitária, ou seja, do valor da perda de carga para cada metro de tubulação que a água irá percorrer.

Já a perda de carga singular se dá devido a mudanças bruscas que o fluido sofre em seu escoamento, tais como mudanças drásticas da velocidade do escoamento, mudanças severas de direção, alargamentos bruscos ou obstruções parciais, etc. (Baptista e Lara, 2012; Brunetti, 2008). Essas ocorrências se dão quando há a presença de alguma singularidade nos condutos por onde a água passa, tais como válvulas, registros, tês, cotovelos, etc. (Baptista e Lara, 2012; Brunetti, 2008).

A norma ABNT NBR 5626/1998 estabelece que as perdas de carga singular, em instalações hidráulicas prediais de água fria, devem ser calculadas pelo método do comprimento equivalente.

O método do comprimento equivalente (ou método dos comprimentos virtuais) corresponde a um processo no qual cada singularidade (válvulas, cotovelos, tês, entradas, registros, etc.) é substituída “virtualmente”, ou seja, apenas para efeitos de cálculos, por uma tubulação de diâmetro, rugosidade e comprimento que produza a mesma quantidade de perda de carga que seria gerada pela singularidade considerada. (Baptista e Lara, 2012). Várias tabelas demonstram os valores dos comprimentos equivalentes para cada tipo de singularidade que pode ser utilizada em instalações hidráulicas prediais. Normalmente, marcas de grande porte, tais como Tigre ou Amanco, fornecem essas tabelas de