Determinação das Cargas nas Extremidades dos Pontos

Determinação das Cargas nas Extremidades dos Pontos ¹ Eduardo Cavalcanti. Venâncio de Souza ² Juan Santini ³ ¹ Case apresentado a disciplina de Mecânica dos Fluídos ² Aluno do curso de Engenharia de Produção ³ Professor 1. Sinopse do Case As cargas manométricas das colunas dágua na rede de abastecimento podem causar o rompimento das peças finais dessas estruturas, os ábacos indicam valores máximos e mínimos para seu uso, os quesitos: caixa dágua, torneira e chuveiro são pontos preocupantes e fundamentais nesse estudo. Através do teorema de Stevin, levando em consideração o fluido incompressível e desprezando os atritos durante o escoamento do mesmo nas tubulações, devemos encontrar as soluções possíveis de posicionamento da caixa dágua na edificação e de atributos a rede de abastecimento para que os pontos não sofram com um mca deficiente ou abusivo nos terminais. 2. Identificação e Análise do Caso O estudo deste case se dará no cálculo das alturas manométricas apresentadas, nos dados apresentados e na conclusão sobre as pressões que irão culminar nas extremidades das instalações hidráulicas. A água, até chegar as torneiras das casas percorre um grande caminho: é captada, passa por uma série de etapas de tratamento para purificar-se, é levada a um reservatório e depois é distribuída as residências. No reservatório elevado (geralmente localizado nas cotas mais altas) de onde saem as tubulações, é denominado de rede de distribuição. É essa rede que conduz a água até as residências. Em frente a cada pavimento é feita uma ligação á rede de distribuição, que são chamados ramais prediais. Este ramal predial é ligado a um medidor de vazão onde finalmente se dá inicio as instalações prediais de água. Assim, as instalações prediais de água fria são o conjunto de tubulações, conexões, peças, aparelhos sanitários e acessórios existentes a partir do ramal predial que permitem levar a água de rede publica ate os pontos de consumo ou utilização dentro da habitação. 2.1 Tipos de Sistema para Abastecimento: DIRETO- todos os aparelhos e torneiras são alimentados diretamente da rede pública; INDIRETO- todos os aparelhos e torneiras são alimentados pelo reservatório superior da edificação, o qual é alimentado diretamente pela rede pública (caso haja pressão suficiente na rede) ou através de recalque, a partir de um reservatório inferior; MISTO- parte dos aparelhos e torneiras são alimentados diretamente pela rede pública e parte pelo reservatório superior; HIDROPNEUMATICO- todos os pontos de consumo são alimentados por um conjunto hidropneumático, cuja finalidade é assegurar a pressão desejável no sistema, sem necessidade de reservatório superior. No nosso estudo utilizaremos o sistema tipo indireto. 2.2 Golpes de Aríete Quando a água ao descer com velocidade elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida, os equipamentos da instalação ficam sujeitos a golpes de grande intensidade com elevada pressão, que são denominados de golpe de aríete que é à variação da pressão acima e abaixo do valor de funcionamento normal dos condutos forçados, em conseqüência das mudanças de velocidade da água, decorrentes de manobras dos registros de regulagem de vazões. O fenômeno vem normalmente acompanhado de som que faz lembrar marteladas, fato que justifica o seu nome. Além do ruído desagradável, o golpe de aríete pode romper tubulações e danificar aparelhos. Nas instalações prediais, alguns tipos de válvulas de descarga e registro de fechamento rápido provocam o efeito de golpe de aríete, porém, no Brasil já existem algumas marcas de válvula de descarga que possuem dispositivos anti-golpe, os quais fazem com que o fechamento da válvula se torne mais suave, amenizando quase que totalmente os efeitos desse fenômeno. 2.3 NBR 5626 Segundo a norma brasileira NB 92/80 da ABNT, os requisitos para as instalações prediais são: DIÂMENTRO MÍNIMO: ½ OU 15 mm PRESSÃO ESTÂNCIA MÁXIMA: 40 mca PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA: 0,5 mca CÁLCULO DAS PEDRAS DE CARGA: pelas fórmulas de flamant ou fair-whipple-hsião para água fria pelos respectivos ábacos; VELOCIDADE MÁXIMA: V< 3,0 m (D em m, V em m/s) PERDA DE CARGA NO BARRILETE: 8%=Jmax < 0,08 m/m] 2.4 Dados do Case Pressão máxima na torneira é de 90.000 Pa, chuveiro 120.000 Pa Pressão mínima na torneira é de 3.000 Pa, chuveiro 30.000 Pa. Para efetuarmos o cálculo, deverá se levar em consideração a altura de instalação da caixa dágua, a quantidade de torneiras e chuveiros instalados, a altura das torneiras e chuveiros em relação ao piso do pavimento 2.5 Esquema das Instalações Ilustração de distribuição das instalações 3 Cálculo das Pressões Utilizamos como premissas: NBR 5626, NBR10071 e catálogos de fabricantes Chuveiro elétrico Tubos de plástico com 40 mm Considerado 01 registro tipo Globo e 02 joelhos 90 ° para a linha geral Considerado 01 registro tipo Globo, 04 joelhos 90 ° e 03 Tê 90° com saída de lado para cada trecho 3.1 Fórmulas CÁLCULO DA POPULAÇÃO P= (2 hab/dorm + 1 hab/dorm. serv) x 1 apart. x 8 pav.= 48 pessoas pessoal de serviço = 02 pessoas 50 pessoas CONSUMO MÉDIO DIÁRIO. CD = P x CDu = 50 pessoas x 200 L/pessoa dia = 10.000 L/dia Q = CD/ 86.400 = 0,11 L/s DIMENSIONAMENTO. ADOTANDO: V = 3 m/s, tem-se: S =  x D2 / 4  D = 40 mm VERIFICAÇÃO DA VELOCIDADE V = Q / S = CÁLCULO DA PERDA DE CARGA UNITÁRIA (FAIR-WHIPLE-HSIÃO) J = 2,021 x 10-3 x Q1,88 x D-4,88 = CÁLCULO DA PERDA DE CARGA TOTAL Hf = J x L = PRESSÃO DISPONÍVEL DA ENTRADA DO RESERVATÓRIO INFERIOR P = PDisp + HGEO - Hf 3.2 Tabelas 3.3 Cálculos das Pressões 4 Conclusão Como visto na tabela 3.3 do cálculo das pressões, podemos dizer que somente todo o 8º pavimento e o chuveiro do 7º pavimento estão dentro dos limites de pressões especificados nos dados iniciais deste caso. Para os demais pavimentos, deverão ser especificados e instalados dispositivos reguladores de pressão, a fim de minimizar a pressão exercida sobre a as saídas de água instaladas nos pavimentos, como os exemplos a seguir: Reguladores de vazão de 04, 08 e 12 l/min. REFERENCIAS