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INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA

APONTAMENTOS DE HIDRÁULICA APLICADA

CAPÍTULO B – SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

1 CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS

1.1 IDENTIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES LOCAIS

Desde o início do lançamento de qualquer empreendimento importa avaliar as condições locais

para o abastecimento de água, nomeadamente se existe rede pública no local ou próxima doempreendimento e, em caso afirmativo, saber se as suas características de pressão e caudal são

adequadas para satisfazer directa ou indirectamente as necessidades.

Para esse efeito impõe-se que se proceda a um eventual pré-dimensionamento e a uma

avaliação de necessidades globais de pressão e caudal.

Caso a rede pública não exista ou não tenha condições para satisfazer as necessidades em

termos de caudais disponíveis, há que equacionar soluções para resolver o problema, que no

entanto sai fora do âmbito desta disciplina.

A estimativa ou pré-dimensionamento da pressão mínima necessária à entrada do edifício para os

consumos domésticos pode ser obtida pela expressão:

P = 100 + 40 n (KPa)

sendo "n" o número de pisos acima do solo, incluindo o piso térreo.

O pré-dimensionamento dos caudais necessários depende do tipo de edifício (habitação,

escritórios, escolas, quartéis, hospitais, etc.) e a sua determinação será abordada no ponto 1.7

1.2 INTERLIGAÇÃO E COORDENAÇÃO COM OUTRAS INSTALAÇÕES DO EDIFÍCIO O estudo dos sistemas prediais de abastecimento de água impõe uma coordenação eficaz com as

restantes especialidades envolvidas no projecto do edifício, para que as concepções adoptadas

sejam as mais adequadas dos pontos de vista técnico e económico, e não impostas tardiamente

por factos consumados que geralmente revertem em prejuízos de diversa ordem, sacrificando por

vezes o conforto dos utentes e as próprias condições de funcionamento e exploração.

Assim, com a Arquitectura importa:

Coordenar a localização dos contadores, após estudo do tipo de localização, isto é, contadores

em bateria, contadores nos pisos, contadores junto ao acesso aos logradouros (caso dehabitações unifamiliares e condomínios privados) e dimensões dos cacifos para os contadores.

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Verificar a localização exacta dos aparelhos sanitários, não esquecendo os aparelhos de

produção de água quente e as máquinas e tanques de lavar, no caso de edifícios de habitação e

de todos os equipamentos industriais, no caso não só das indústrias propriamente ditas, mas

também de comércio de comidas, bebidas etc.

Informar, após um estudo preliminar das instalações, quais os locais mais convenientes para alocalização das redes, seus acessórios e instalações complementares quando necessárias e

solicitar galerias verticais para a instalação de colunas e tectos falsos ou calhas para encobrir

tubagens horizontais.

Coordenar a localização de eventuais instalações complementares, tais como depósitos de

reserva de água, instalações elevatórias e sobrepressoras, ou outras que exijam a tomada de

precauções adequadas aos níveis da segurança, da manutenção, da salubridade e por vezes da

atenuação de ruídos e vibrações.

Coordenar a localização de bocas de incêndio, compatibilizando-a com a existência de portas

corta-fogo, vias de fuga, etc. e prever condições para a sua instalação, como por exemplo

nichos.

Com a Estrutura importa:

Coordenar as passagens de tubagens embutidas, de modo a não haver atravessamentos nem

roços em elementos estruturais, que não estejam previamente dimensionados para o efeito.

Fornecer elementos sobre a geometria e necessidades estruturais das eventuais instalações

complementares e seus acessos para limpeza e manutenção.

Indicar as cargas das instalações complementares, nomeadamente instalações elevatórias e

sobrepressoras, depósitos produtores/acumuladores de água quente, caldeiras, etc.

Com as Instalações Eléctricas importa:

Compatibilizar traçados, de modo a evitar cruzamentos e distâncias entre redes não

regulamentares.

Informar a localização dos aparelhos produtores de água quente eléctricos, respeitando as áreas

de interdição e de protecção, impostas no Regulamento Geral das Instalações Eléctricas.

Solicitar a alimentação eléctrica de equipamentos, tais como: electrobombas; comandos

eléctricos; termoacumuladores, etc., o que exige a prévia localização e escolha destes

equipamentos, com vista à determinação das potências e instalação de tomadas, quadros

eléctricos, etc.

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Com as instalações Mecânicas importa:

Coordenar os pontos de abastecimento de água com as necessidades dos equipamentos

mecânicos, o que depende da complexidade destas instalações (cozinhas, lavandarias,

incinerações, ar condicionado, centrais de aquecimento central, etc.).

Coordenar os traçados, das redes de água com as redes e condutas mecânicas.

1.3 NÍVEIS DE CONFORTO

Os sistemas prediais de distribuição de água devem ser concebidos e dimensionados para

proporcionar aos utilizadores um bom nível de conforto, de acordo com as exigências de utilização

do fim a que se destinam.

Assim, por exemplo, devem evitar-se situações em que os sistemas de águas frias e quentes

apresentem baixa pressão ou pouco caudal numa torneira quando outra entra em serviço, ou que

o caudal de água quente seja insuficiente para duas pessoas possam tomar banho ao mesmo

tempo.

Também a qualidade e a duração dos materiais utilizados e a sua localização, assumem particular

importância, pelo facto de eventuais reparações exigirem, na maioria das vezes, obras no interior

das habitações, com os consequentes custos e incómodos.

A necessidade de reparação ou substituição de um dispositivo de utilização ou troço da rede não

deve inviabilizar a possibilidade de abastecimento de água nos outros dispositivos de utilização do

mesmo sistema ou subsistema.

O ruído pode surgir quer por razões de mau dimensionamento, traçado ou execução das redes,

que provoquem por exemplo, velocidades muito elevadas na circulação da água ou falta de

condições para que se efectue a purga do ar que se acumula nas canalizações, em especial nas

de água quente, quer por mau isolamento das redes e sistemas complementares, com

propagação de som através da construção.

1.4 LOCALIZAÇÃO E INSTALAÇÃO DAS REDES E INSTALAÇÕES COMPLEMENTARES

A escolha de um determinado traçado deve ser determinada pelos princípios seguintes:

a) Localização dos contadores, que por sua vez é determinada pelas características do edifício edos espaços disponíveis para o efeito;;

b) Opção pelos menores percursos possíveis, sem deixar de ter em atenção a coordenação dostraçados com as restantes instalações;

c) Evitar traçados em zonas onde a detecção de avarias e reparações impliquem custosadicionais muito elevados, não esquecendo os custos sociais;

d) Evitar traçados com elevadas perdas de carga;

e) Ter em atenção a necessidade de purga de ar nas canalizações, em particular nas de águaquente;

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f) Em redes embutidas nas paredes, definir trajectórias sempre verticais e horizontais quepermitam a sua fácil localização e não estejam facilmente expostas a choques mecânicos(pregos na parede, por exemplo);

g) Não instalar em caso algum redes nos pavimentos, sempre que a tubagem não seja do tipoflexível e encamisada de forma a garantir a estanquidade da passagem de água para os

pavimentos. Mesmo nos casos de tubagens flexíveis, por razões de ordem técnica e decompatibilidade com o traçado dos ramais de descarga de águas residuais domésticas, épreferível não prever traçados de distribuição de água nos pavimentos.

1.5 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE ALIMENTAÇÃO

A alimentação de água a um edifício é feita por um dos processos a seguir enumerados,

dependendo da forma da ligação estabelecida entre a rede pública de abastecimento e a rede

predial de distribuição.

1.5.1 Alimentação directa

A alimentação da rede predial de distribuição é feita directamente, através da sua ligação à rede

pública de distribuição, intercalando ou não entre ambas elemento sobrepressor.

1.5.1.1 Sem elemento sobrepressor

A alimentação da rede predial de distribuição é feita directamente através da sua ligação directa

ao ramal de ligação Fig. B 1

1 – Ramal de ligação

2 – Rede predial de distribuição

Fig. B 1 - Alimentação directa [4]

Este tipo de alimentação é considerado o ideal, uma vez que se apresenta como o mais favorável,

quer sob o ponto de vista económico, quer como garante da manutenção da qualidade da água

distribuída. Deve ser utilizado sempre que o sistema público de distribuição de água dispõe de

condições de pressão e caudal que permitem o correcto funcionamento dos dispositivos deutilização instalados no edifício a servir.

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1.5.1.2 Com elemento sobrepressor

A alimentação da rede predial de distribuição é feita intercalando entre o ramal de ligação e a rede

predial, um elemento sobrepressor (Fig. B 2), para assegurar as condições desejáveis de pressão

nos dispositivos de utilização.



3 – Elemento sobrepressor

Fig. B 2 - Alimentação directa com elemento

sobrepressor [4]

Este tipo de alimentação justifica-se quando as condições de pressão disponibilizadas pela rede

pública de distribuição não garantem o correcto desempenho funcional dos dispositivos de

utilização instalados no edifício. No entanto, a solução só deve ser equacionada nos casos onde

exista a garantia de que a rede pública dispõe de caudal em abundância e o seu estado de

conservação seja satisfatório.

A adopção deste tipo de alimentação implica a utilização de instrumentação associada ao grupo

sobrepressor que impeça o seu funcionamento “em seco” no caso de falta de água na rede

pública.

1.5.2 Alimentação indirecta

A alimentação da rede predial de distribuição é feita indirectamente, através de reservatórios onde

a água proveniente da rede pública de distribuição é acumulada, sendo posteriormente e a partir

destes feita a sua distribuição pelo edifício.

O recurso a este tipo de alimentação, só deverá ser equacionado em situações em que seja

inviável proceder à alimentação da rede predial por um dos processos descritos anteriormente no

ponto 1.5.1, uma vez que a acumulação de água em reservatórios exige cuidados especiais de

exploração e manutenção para garantia da sua potabilidade.

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1.5.2.1 Reservatório colocado no topo do edifício

A pressão disponível na rede pública de distribuição, apesar de ser insuficiente para alimentar

todos os dispositivos de utilização instalados no edifício nas condições desejáveis de pressão, é

suficiente para abastecer um reservatório de acumulação colocado na parte mais elevada do

mesmo, fazendo-se toda a distribuição predial a partir deste (Fig. B 3).



3 – Reservatório

Fig. B 3 - Alimentação indirecta com

reservatório no topo do edifício [4]

1.5.2.2 Reservatórios colocados na base e no topo do edifício

A pressão disponível na rede pública de distribuição, não permite sequer o abastecimento de um

reservatório de acumulação, colocado na parte mais elevada do edifício. Neste caso, pode-se

optar pela instalação de um reservatório de acumulação na base do edifício, a partir do qual, por

sistema de bombagem, a água será conduzida para outro reservatório de acumulação colocado

na parte mais elevado do edifício fazendo-se toda a distribuição predial a partir deste (Fig. B 4).



3 – Reservatórios

Fig. B 4 - Alimentação indirecta com reservatório na base

e no topo do edifício [4]

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1.5.2.3 Reservatório colocado na base do edifício com elemento hidropressor

A pressão disponível na rede pública de distribuição não possibilita um abastecimento adequado à

rede predial de distribuição. Neste caso, pode-se optar pela instalação de um reservatório de

acumulação na base do edifício, a partir do qual, por bombagem, a água será conduzida para um

reservatório de pressurização, de onde se procederá à alimentação da rede predial de distribuição

(Fig. B 5).



3 – Reservatório

4 – Sistema hidropressor

Fig. B 5 - Alimentação indirecta com reservatório na base

do edifício e elemento hidropressor [4]

1.5.2.4 Soluções mistas de alimentação

Nos casos de edifícios de grande altura deverá ser equacionada a possibilidade de a distribuição

predial ser feita utilizando diferentes andares de pressão, no sentido de se obterem soluções mais

económicas, tecnicamente mais correctas e de maior conforto para os utilizadores.

A Fig. B 6 ilustra uma solução em que uma parte inferior do sistema predial é alimentada

directamente pela rede pública de distribuição, cuja pressão disponível possibilita o abastecimento

até determinado piso, fazendo-se a alimentação dos restantes pisos com auxílio de um sistema

sobrepressor. Outras soluções mistas são possíveis recorrendo, nomeadamente à utilização de

reservatórios no piso térreo, no piso superior ou em pisos intermédios, segundo um dos esquemas

tipo atrás indicados.



3 – Reservatório

Fig. B 6 - Alimentação em sistema misto [4]

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1.6 RESERVATÓRIOS DE ACUMULAÇÃO DE ÁGUA

1.6.1 Aspectos gerais

Os reservatórios prediais de acumulação são dispositivos destinados ao armazenamento de água

à pressão atmosférica, a qual constitui uma fonte de reserva destinada à alimentação dos

sistemas prediais de distribuição, de forma a suprir deficiências da rede pública de alimentação.

O armazenamento em reservatórios de água destinada a fins alimentares e sanitários só deverá

ser equacionado nas situações em que a rede pública de distribuição não ofereça as condições

necessárias e suficientes a um desempenho funcional adequado dos dispositivos de utilização

instalados no sistema predial.

Nas situações em que seja decidido utilizar este tipo de dispositivos deverão ser tomadas todas as

precauções necessárias para acautelar a não contaminação da água armazenada.

O armazenamento conjunto de água para combate a incêndios e fins domésticos só

excepcionalmente poderá verificar-se. Neste caso, além da garantia da potabilidade da águaarmazenada, deverá também garantir-se em permanente a capacidade disponível para o serviço

de combate a incêndios.

1.6.2 Aspectos construtivos

Os reservatórios deverão ser implantados de forma a que as suas inspecção e manutenção não

ofereçam quaisquer dificuldades. Dever-se-á ainda garantir a não sujeição da água armazenada

(especialmente se esta se destinar a fins alimentares e sanitários) a significativos gradientes

térmicos.

Os reservatórios deverão ser concebidos de forma a garantir a sua impermeabilização, bem como

ser revestidos interiormente de forma a permitir uma limpeza eficaz.

As arestas interiores deverão ser boleadas e a soleira deverá possuir inclinação mínima de 1%,

orientada no sentido descendente para uma caixa de limpeza ligada a uma descarga de fundo.

A estrutura do reservatório deverá ser independente dos elementos estruturais do edifício.

Deverá ser garantida a renovação frequente do ar em contacto com a água armazenada, pelo que

os reservatórios deverão ser dotados de sistema de ventilação, cuja extremidade exterior deverá

ser posicionada de forma a que o plano tangente à sua abertura fique paralelo ao plano do piso eorientada neste sentido; esta abertura deve ser protegida com rede de malha fina de material não

corrosível.

A entrada e a saída da água nos reservatórios devem ser posicionadas de forma a garantir a

circulação de todo o volume de água armazenado.

A entrada de água nos reservatórios deverá ficar localizada no mínimo a 0,05 m acima do nível

máximo da superfície livre da água no reservatório, e deverá ser equipada com uma válvula que

interrompa a alimentação, quando o reservatório ficar cheio.

As saídas para distribuição deverão ser protegidas com ralo e posicionadas no mínimo 0,15 macima da soleira, para evitar a aspiração de lamas depositadas no fundo.

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O reservatório deverá possuir descarregador de superfície posicionado no mínimo 0,05 m acima

do nível máximo de armazenamento, o qual deverá ficar protegido com rede de malha fina de

material não corrosível e orientado nas mesmas condições definidas para os elementos de

ventilação.

O acesso ao interior do reservatório deverá ser provido de dispositivo de fecho que impeça a

entrada de quaisquer objectos ou substâncias estranhas.

A Fig. B 7 ilustra de forma esquemática um reservatório destinado à acumulação de água potável

para consumo doméstico.

1 - Descarregador de superfície

2 - Saída de água para distribuição

3 - Sistema de ventilação do reservatório

4 - Entrada de água no reservatório

5 - Acesso ao interior do reservatório

Fig. B 7 - Reservatório de acumulação de água [4]

1.6.3 Capacidade dos reservatóriosO volume útil dos reservatórios prediais destinados a fins alimentares e sanitários não deve

exceder o valor correspondente ao volume médio diário do mês de maior consumo, tendo em

conta a ocupação previsível do edifício a abastecer. O volume para situações diferentes da

anteriormente referida (por exemplo combate a incêndios) deverá ter em conta as exigências

regulamentares aplicáveis.

Os reservatórios prediais destinados a fins alimentares e sanitários cuja capacidade tenha de ser

superior a 2 m3 devem ser constituídos pelo menos por duas células preparadas para funcionarem

separadamente, mas que em funcionamento normal se inter comuniquem. Os descarregadores de

superfície deverão ser dimensionados para um caudal não inferior ao máximo obtido naalimentação.

No caso em que a instalação comporte dois reservatórios, um posicionado na base do edifício

(inferior) e outro no topo (superior), o reservatório superior deverá possuir uma capacidade

equivalente a cerca de 2/5 do consumo diário estimado e o inferior a cerca de 3/5 do mesmo

consumo.

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1.7 CONSUMO DIÁRIO DE ÁGUA NOS EDIFÍCIOS

O consumo diário de água num edifício é função do número de ocupantes previsto e da sua

capitação (consumo individual).

A avaliação dos consumos é uma matéria que deve ser criteriosamente ponderada pelo projectista

em cada caso concreto, em função das características do prédio a servir e dos respectivos

utilizadores já que a adopção de valores exagerados por excesso implica gastos de construção

desnecessários e a adopção de valores por defeito resulta em deficientes condições de

funcionamento e de conforto dos utilizadores.

Pesando as vantagens e os inconvenientes associados às possíveis falhas de previsão considera-

se que, em caso de dúvida, é preferível adoptar valores por excesso do que por defeito, uma vez

que os inconvenientes de um sistema subdimensionado são largamente compensados pelo

pequeno agravamento de custos na conta geral do edifício.

No Quadro B 1 são apresentados valores de consumos mínimos em edifícios de habitação

(domésticos), em função da dimensão dos aglomerados populacionais em que esses edifícios seintegram, e em outros tipos de edifícios.

Note-se que os consumos indicados são assumidos como mínimos, pelo que, por segurança, em

caso algum devem ser considerados valores inferiores aos indicados.

Quadro B 1 - Valores mínimos de consumo de água em edifícios [4]

Tipo de consumo Volume (litros) População (hab)

80/habitante/dia 1 000

100/habitante/dia 1 000 a 10 000

Domésticos 125/habitante/dia 10 000 a 20 000

150/habitante/dia 20 000 a 50 000

175/habitante/dia > 50 000

Hospitais 600/cama/dia

Hotéis 70/quarto/banheira/dia

230/quarto/banheira/dia

Escritórios 15/pessoa/dia

Restaurantes 30/refeição

Escolas 10/aluno/dia

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2 REDES PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

2.1 CONSTITUIÇÃO

De acordo com a terminologia fixada no Regulamento, as canalizações constituintes das redes

prediais de distribuição de água fria são as seguintes (Fig. B 8):

Ramal de ligação: canalização entre a rede pública e o limite da propriedade a servir;

Ramal de introdução colectivo: canalização compreendida entre o limite da propriedade e os

ramais de introdução individual dos utentes;

Ramal de introdução individual: canalização entre o ramal de introdução colectivo e os

contadores individuais dos utentes, ou entre o limite da propriedade e o contador, no caso de

edifício unifamiliar;

Ramal de distribuição: canalização entre os contadores individuais e os ramais da alimentação;

Ramal de alimentação: canalização para alimentar os dispositivos de utilização;

Coluna: troço de canalização de prumada (vertical) de um ramal de introdução ou de um ramal

de distribuição.

1 - Ramal de ligação

2 - Ramal de introdução

3 - Ramal de distribuição

4 - Coluna

5 - Ramal de alimentação

Fig. B 8 - Constituição das redes de distribuição de água (exemplo) [4]

2.2 INSTALAÇÃO E TRAÇADO

2.2.1 Simbologia

A elaboração de projectos de sistemas de distribuição predial de água, conduz normalmente à

elaboração de desenhos e esquemas onde se faz uso de uma representação simbólica dos seus

elementos constituintes, devendo o projectista em todas as peças desenhadas referenciar a

simbologia utilizada.

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Neste contexto, e como forma de facilitar a leitura e entendimento pelo universo dos projectistas e

construtores, no domínio dos edifícios, é do maior interesse que todos usem a mesma simbologia.

Nos Quadro B 2 e Quadro B 3 reproduzem os símbolos e siglas de representação apontados pelo

Regulamento, os quais deverão ser tomados como referência.

Quadro B 2 - Simbologia de distribuição predial de água (aparelhos e materiais ) [4]

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Quadro B 3 - Simbologia de distribuição predial de água (canalizações e acessórios ) [4]

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Na opção dos percursos a seguir pelas tubagens, sempre que possível e que tal não ponha em

causa o seu correcto funcionamento, deverá optar-se pelos de menor dimensão, o que conduzirá

a custos mais baixos, bem como a menores perdas de carga e menores tempos de retenção da

água nas tubagens;

As canalizações destinadas ao transporte de água quente devem, sempre que os traçados o

permitam, desenvolver-se paralelamente às destinadas ao transporte de água fria, afastadasentre si de uma distância não inferior a 0,05 m, e posicionadas sempre num plano superior (Fig.

B 12);

Fig. B 12 - Instalação de tubagens de água

quente e fria [4]

as partes da rede destinadas a servir mais de um consumidor deverão ficar localizadas em

zonas comuns do edifício; As canalizações destinadas à condução da água em zonas exteriores

ao edifício podem ser instaladas em valas, paredes ou caleiras, devendo-se considerar aspectos

relacionados com a sua protecção mecânica bem como o clima da região, que pode levar à

necessidade do seu isolamento térmico;

Em caso algum as canalizações devem ser instaladas sob elementos de fundação, em zonas de

acesso difícil, dentro de chaminés ou condutas de ventilação, embutidas em elementos

estruturais ou em pavimentos (admite-se esta última situação nos casos de tubagens flexíveisprotegidas por bainhas) (Fig. B 13)

Deverão ser evitados traçados da rede que impliquem elevadas perdas de carga no

escoamento;

Fig. B 13 – Situações de interdição de instalação de tubagens [4]

Sempre que o traçado da rede não seja de molde a facilitar a saída do ar das tubagens, deverá

equacionar-se a necessidade da instalação de purgas de ar;

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Deverá prever-se a instalação de válvulas de seccionamento: à entrada dos ramais de

distribuição; a montante de purgadores de ar; nos ramais de introdução; a montante e a jusante

dos contadores; nas entradas das diferentes instalações sanitárias; nos ramais de alimentação

de autoclismos; na alimentação de equipamento de lavagem; na alimentação de fluxómetros e

nas derivações para equipamentos destinados à produção de água quente;

Nas tubagens destinadas à distribuição de água quente, deverá prever-se a aplicação deisolantes térmicos envolventes;

Os ramais de ligação deverão ser instalados a uma profundidade ≥ 0,8 m, que pode ser reduzida

para 0,5 m nas zonas não sujeitas a circulação viária;

Os estabelecimentos comerciais e industriais devem ter, em princípio, ramais de ligação

privativos;

Nas tubagens não embutidas deverá identificar-se o tipo de água transportada, de acordo com a

Norma Portuguesa NP 182 (cores das tubagens).

2.2.3 Distribuição aos dispositivos de utilização

A distribuição aos diferentes dispositivos de utilização é feita através de ramais de alimentação,

entre os quais poderá ser estabelecida uma ligação directa, ou feita através de pequenos troços

de tubagens rígidas ou flexíveis (bichas) que estabelecem a ligação entre o dispositivo e o

respectivo ramal de alimentação.

Os ramais de distribuição, de onde emergem os diferentes ramais de alimentação, deverão

preferencialmente ter um desenvolvimento segundo trajectórias horizontais, localizados em zonas

que se preveja serem pouco susceptíveis de sofrer agressões mecânicas resultantes da cravação

de pregos ou parafusos nas paredes para fixação de utensílios ou aparelhos. Por outro lado, os

ramais de alimentação emergentes deverão desenvolver-se preferencialmente na vertical, tendo

em conta os requisitos relativos à sua protecção mecânica atrás referidos.

A Fig. B 14 e Fig. B 15 ilustram, respectivamente, o desenvolvimento e o posicionamento das

redes de distribuição no interior de uma cozinha e de uma instalação sanitária.

Fig. B 14 – Exemplo de posicionamento da rede no interior de uma cozinha [4]

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Fig. B 15 – Exemplo de posicionamento da rede no interior de uma instalação sanitária [4]

Na alimentação de fluxómetros, sempre que as condições de caudal e pressão, de acordo com as

especificações do fabricantes, não sejam de molde a assegurar um correcto funcionamentodestes dispositivos, dever-se-á instalar a montante do dispositivo um reservatório de

compensação (Fig. B 16), o qual terá ainda como função o amortecimento de possíveis choques

hidráulicos que ocorram.

Fig. B 16 – Exemplo de instalação de um fluxómetro [4]

Na distribuição de água aos aparelhos sanitários deverão ser tomadas medidas adequadas que

impeçam a contaminação da água distribuída, através de formas que impeçam o contacto entre

água distribuída e águas residuais, bem como de dispositivos que evitem o retorno de água

acumulada para as canalizações de distribuição, na eventualidade de se verificar depressão narede de distribuição.

2.2.4 Localização e instalação de contadores

Os contadores devem localizar-se no interior dos edifícios, na zona de entrada ou em zonas

comuns, consoante se trate de um ou vários consumidores. Nos edifícios com logradouros, os

contadores podem localizar-se no logradouro junto à zona de acesso.

Os contadores deverão estar posicionados de modo a facilitar a sua leitura e as operações de

manutenção e conservação, pelo que deverá ser assegurada a adequada iluminação do local,bem como a ausência de quaisquer obstáculos no seu acesso.

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Os contadores devem ficar localizados sempre a um nível superior ao dos pavimentos; nas

situações em que sejam instalados em caixas com soleiras de cota inferior à do pavimento,

deverá ser acautelada a possibilidade de contaminação, através da utilização de meios

construtivos que inviabilizem a entrada de água para o interior das caixas.

Os contadores devem ser instalados de forma a que fiquem protegidos contra quaisquer acções

externas que possam pôr em causa o seu correcto funcionamento. Cabe à entidade gestora darede pública de abastecimento de água definir as dimensões do espaço destinado à instalação do

contador e seus acessórios, através de especificações técnicas.

Os contadores podem ser instalados isoladamente ou em grupo; quando instalados em grupo,

designa-se esse conjunto por uma bateria de contadores. Neste último tipo de instalação é usual o

estabelecimento de um circuito em anel, a partir do qual saem os ramais de introdução individuais.

Na instalação dos contadores dever-se-á ter em atenção os seguintes requisitos:

Deverão ser instaladas válvulas de seccionamento montante e a jusante do contador,

preferencialmente com o sentido de escoamento assinalado;

Quando for previsível que a água possa transportar matéria em suspensão, deverá ser instalado

um filtro a montante do contador (entre a válvula e o contador);

Sempre que o tipo de contador o justifique, deverá ser instalado imediatamente a montante do

contador um troço rectilíneo de tubagem ou um dispositivo estabilizador do escoamento;

Nos casos em que as condições de pressão excedam os limites fixados regulamentarmente,

deverá prever-se a instalação de válvulas de redução de pressão.

Fig. B 17 – Esquema da instalação de um contador, com filtro [4]

Fig. B 18 – Esquema da instalação de uma bateria de contadores [4]

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condições de pressão asseguradas nos dispositivos de utilização instalados, as quais, de acordo

com o Regulamento deverão situar-se entre 50 kPa e 600 kPa; para obtenção de melhores

condições de conforto e durabilidade dos materiais constituintes das redes, recomenda-se que

oscilem entre 150 kPa e 300 kPa.

2.4.2 Isolamento térmicoO isolamento térmico das tubagens assume especial importância quando se trata do transporte de

água quente, opção técnica que deverá ser sempre contemplada, para reduzir o gradiente entre a

temperatura da água à saída do dispositivo de aquecimento e à sua chegada ao dispositivo de

utilização, ou no seu regresso ao dispositivo de aquecimento, nos casos de existência de tubagem

de retorno; deste modo obtêm-se sistemas de produção de água quente de menor custo de

funcionamento, bem como uma mais fácil satisfação das condições desejáveis de temperatura da

água nos dispositivos de utilização.

Outros factores a considerar são a possível influência na temperatura ambiente das

compartimentações por onde passam as tubagens transportando água quente ou, no caso de

tubagens à vista, o risco de agressão física dos utentes, através de eventuais queimaduras por

contacto com os tubos.

2.4.3 Ruídos

Tendo em conta a legislação nacional aplicável – Regulamento Geral sobre Ruído (Decreto-Lei nº

251/87), as instalações prediais de distribuição de água não deverão produzir ruídos que

ultrapassem os valores prescritos, de acordo com os diferentes tipos de edifícios, de forma a não

pôr em causa o conforto dos utentes.As principais causas das perturbações sonoras provocadas pelas instalações prediais de

abastecimento de água, bem como algumas formas tendentes a atenuar ou suprimir os seus

efeitos, são as seguintes:

a) A circulação da água a velocidade excessiva constitui fonte de vibrações, as quais sepropagam através da água e das tubagens. Como forma de evitar este tipo de perturbações,as velocidades de circulação da água deverão oscilar entre 0,5 m/s e 2 m/s. Nas situações emque se pretendam elevados níveis de conforto, deverá limitar-se a velocidade de circulação a1 m/s.

b) Quando a rede alimenta dispositivos de utilização de fecho brusco (ex.: fluxómetros), ouquando se dá a paragem de um elemento de bombagem, se a tubagem de alimentação ou dedescarga é de pequeno diâmetro (o que faz aumentar a velocidade de escoamento da água),podem ocorrer fenómenos de choque hidráulico (golpe de aríete) bastante ruidosos. Umasolução para evitar os efeitos do golpe de aríete e a consequente produção de ruídos é ainstalação de reservatórios de amortecimento (Fig. B 16 e Fig. B 19), colocados junto dosaparelhos ou sistemas que lhe possa dar origem.

c) As mudanças bruscas de diâmetro, bem como a existência de singularidades (acessórios deligação entre tubagens) são causadoras de turbulências no escoamento e fenómenos decavitação, com a consequente produção de ruídos, os quais podem ser atenuados comrecurso à utilização de acessórios que evitem variações bruscas no escoamento.

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02/07 B-21

Fig. B 19 – Dispositivos de amortecimento do golpe de aríete [4]

d) As tubagens quando sujeitas a fenómenos vibratórios, se não forem tomadas algumasmedidas de precaução, transmitem-nos ao edifício, e são também fonte de produção deruídos. Estes fenómenos podem ser atenuados através do recurso à interposição de materiaisisolantes com características elásticas entre as tubagens e as zonas de contacto com oedifício (acessórios de fixação, suportes ou paredes) como por exemplo cortiça, borracha,poliuretano expandido, etc.), como se exemplifica na Fig. B 20

Fig. B 20 – Isolamento sonoro das canalizações [4]

e) Quando as tubagens ficam sujeitas a significativos gradientes térmicos (tubagens destinadasao transporte de água quente), há lugar a variações das suas dimensões acompanhadas daprodução de ruídos; estes efeitos podem ser atenuados ou evitados pelo recurso à inserçãode juntas de dilatação nas tubagens, cujo espaçamento deverá ser função da natureza dosmateriais constituintes (Fig. B 21).

f) O ar arrastado no interior das tubagens acumula-se nos pontos altos da rede, provocandodevido à sua compressibilidade perturbações no escoamento, as quais geralmente conduzemà produção de ruídos. Para atenuar os efeitos da acumulação de ar, as redes devem serinstaladas com pendentes que facilitem a sua saída através dos dispositivos de utilização. Nascolunas, quando nos seus extremos mais elevados não for possível a saída do ar pela formareferida atrás, deverão instalar-se nesses locais válvulas de purga (Fig. B 22).

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Fig. B 21 – Juntas de dilatação em tubagens de água quente [4]

Fig. B 22 – instalação de purgadores de ar e pendentes das tubagens [4]

g) As instalações elevatórias e/ou sobrepressoras, sempre que entram em funcionamento,transmitem vibrações quer às canalizações quer ao edifício, com a consequente produção deruídos. Estes efeitos poderão ser atenuados através da instalação destes equipamentos omais longe possível das zonas habitadas e recorrendo à interposição de materiais isolantes denatureza elástica nos apoios e nas ligações às tubagens

h) Alguns aparelhos e dispositivos de utilização de inferior qualidade são por vezes eles mesmofonte de produção de ruído, pelo que deverá optar-se pela instalação de equipamentoscertificados.

2.4.4 Produção de água quente

As instalações de produção de água quente deverão ser concebidas e dimensionadas tendo em

conta o número e tipos de dispositivos a alimentar e a simultaneidade prevista, de modo a evitar

deficiências no abastecimento, traduzidas por acentuadas variações de caudal e de temperatura

da água distribuída, conduzindo a níveis de desempenho pouco satisfatórios.

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02/07 B-23

2.5 DIMENSIONAMENTO

As redes prediais de distribuição de água devem ser dimensionadas de modo a assegurarem em

todos os dispositivos de utilização instalados no edifício uma alimentação em boas condições,

quer em termos de pressão, quer em termos de caudal.

2.5.1 Caudais Instantâneos

Os caudais instantâneos são os caudais necessários e suficientes que deverão chegar aos

diferentes dispositivos de utilização, de acordo com o fim específico a que se destinam.

Os valores mínimos de caudais instantâneos a considerar nos dispositivos de utilização, para

efeitos de dimensionamento das redes de distribuição, deverão ser os indicados no Regulamento

(Quadro B 4), salvo os casos em que as circunstâncias locais ou os fabricantes dos dispositivos

recomendem caudais de valor superior aos indicados.

Quadro B 4 - Caudais mínimos nos dispositivos de água fria ou quente [2]

Dispositivos de utilização Sigla Caudais mínimos (l/s)

Lavatório individual 0,10

Lavatório colectivo (por bica) 0,05

Bidé Bd 0,10

BanheiraBa

0,25

Chuveiro individual 0,15

Pia de despejos com torneira de Ø 15 mm 0,15

Autoclismo de bacia de retrete 0,10

Urinol com torneira individual Mi 0,15

Pia lava-louça Ll 0,20

Bebedouro 0,10

Máquina de lavar louça 0,15Máquina de lavar roupa 0,20

Tanque de lavar roupa T 0,20

Bacia de retrete com fluxómetro 1,50

Urinol com fluxómetro 0,50

Boca de rega ou lavagem de Ø 15 mm 0,30

Boca de rega ou lavagem de Ø 20 mm Re 0,45

Máquinas industriais e outros aparelhos Em conformidade com as instruções

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02/07 B-24

2.5.2 Caudais de Cálculo

Designa-se por caudal acumulado (Qa) de uma instalação, numa dada secção, o somatório dos

caudais instantâneos de todos os aparelhos servidos a jusante dessa secção.

Tendo em conta a pequena probabilidade de numa mesma edificação todos os dispositivos de

utilização entrarem em funcionamento simultâneo (salvo casos especiais que adiante se falará e

nos casos em que o número dos dispositivos de utilização não seja superior a dois), o

dimensionamento das canalizações das redes prediais de abastecimento de água não se faz para

o respectivo caudal acumulado, mas sim para um caudal de cálculo (Qc) que resulta da

multiplicação do caudal acumulado por um factor de redução que se designa por Coeficiente de

Simultaneidade (X). Assim:

Qa X Qc ×= (B 1)

Onde

Qc = Caudal de cálculo para a secção considerada

Qa – Caudal acumulado da secção considerada

X – Coeficiente de simultaneidade para a secção considerada

O coeficiente de simultaneidade traduz, para uma dada secção, a relação entre o somatório dos

caudais instantâneos de todos os aparelhos servidos por essa secção e o somatório dos caudais

instantâneos daqueles que se consideram em funcionamento simultâneo.

Para situações correntes de edifícios de habitação, escritórios, hospitais, lares de terceira idade e

edifícios públicos, os coeficientes de simultaneidade podem ser obtidos através da fórmulaseguinte:

1

1

−=

N X

(B 2)

onde

X – Coeficiente de simultaneidade

N – Número de dispositivos consideradosEsta fórmula só deve ser aplicada para valores de N > 2

A aplicação deste método para determinação dos caudais de cálculo pode conduzir a algumas

imprecisões, uma vez que a determinação do coeficiente de simultaneidade se baseia única e

exclusivamente no número de dispositivos de utilização, não tendo em conta, entre outros

factores, as suas características, nomeadamente os caudais instantâneos.

Para as mesmas situações correntes, e para um nível médio de conforto, o Regulamento

apresenta um gráfico empírico (Fig. B 23) que, tendo em conta os coeficientes de simultaneidade,

permite a obtenção directa dos caudais de cálculo a partir do caudal acumulado.

Em casos especiais de dispositivos de utilização que possam funcionar todos ao mesmo tempo

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02/07 B-25

(designados por dispositivos de utilização simultânea), como acontece em escolas, quartéis,recintos desportivos, casas de espectáculos, etc., o coeficiente de simultaneidade que afectará osomatório dos caudais instantâneos referentes a duches e lavatórios deverá ser a unidade.

No caso de unidades hoteleiras, o coeficiente de simultaneidade obtido, quer por via gráfica, queratravés da fórmula atrás apresentada, deverá ser multiplicado por factor da ordem de 1,25 por

razões de segurança.

Fig. B 23 – Caudais de cálculo em função dos caudais acumulados

para um nível médio de conforto [2]

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Quando a instalação comporta fluxómetros, a determinação do seu caudal de cálculo faz-seseparadamente dos outros dispositivos de utilização, de acordo com os valores expressosRegulamento (Quadro B 5), adicionando-se depois os valores assim obtidos ao caudal de cálculodos restantes dispositivos de utilização.

Quadro B 5 - Número de fluxómetros em utilização simultânea [2]

Número defluxómetrosinstalados

Número de fluxómetros emutilização simultânea

3 a 10 2

11 a 20 3

21 a 50 4

acima de 50 5

2.5.3 Pressões de serviço

De acordo com o Regulamento, as pressões de serviço nos dispositivos de utilização devemsituar-se entre um mínimo de 50 kPa (0,5 kg/cm2) e um máximo de 600 kPa (6,0 kg/cm2). Odocumento regulamentar recomenda no entanto que, por razões de conforto e de durabilidadedas tubagens, aquelas pressões oscilem entre 150 kPa e 300 kPa.

2.5.4 Velocidade de escoamento

As velocidades de escoamento deverão oscilar entre 0,5 m/s e 2,0 m/s, também por razões deconforto e durabilidade das tubagens, uma vez que a maioria dos ruídos nas canalizações sedevem a velocidades de escoamento do fluído elevadas, as quais produzem vibrações.

2.5.5 Determinação dos diâmetros e perdas de carga das tubagens

A determinação dos diâmetros e perdas de carga contínuas pode ser feita através da fórmula deFlamant, procedendo-se como a seguir se indica:

1 - Determina-se o caudal de cálculo de acordo com o estabelecido no ponto 2.5.2;

2 - Procura-se, através da equação da continuidade(B 3) um diâmetro de tubagem que dê umavelocidade de escoamento aceitável para o caudal de cálculo, dentro dos limites indicados em2.5.4

2785,0 D

QV C

×=

(B 3)

D – diâmetro interior da tubagem (m)

Qc - caudal de cálculo (m3 /s)

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As tabelas apresentadas no Quadro B 7 e Quadro B 8 expressam em metros os valores doscomprimentos equivalentes para perdas de carga localizadas, de tubagem de aço galvanizado, decobre e PVC rígido.

A tabela apresentada no Quadro B 9 expressa as perdas de carga em contadores, as quais, porapresentarem valores bastante significativos em alguns casos são contabilizadas à parte.

Quadro B 7 - Comprimentos equivalentes (m) nas tubagens de ferro galvanizado [4]

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Quadro B 7 - Comprimentos equivalentes (m) nas tubagens de ferro galvanizado [4]

(continuação)

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Quadro B 8 - Comprimentos equivalentes (m) nas tubagens de cobre ou PVC rígido [4]

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Quadro B 9 - Perdas de carga em contadores (m.c.a.) [4]

2.5.7 Verificação das condições de pressão

De acordo com o que já se referiu no ponto 2.5.3, as pressões de serviço nos dispositivos deutilização devem situar-se entre 50 e 600 kPa de acordo com o Regulamento. Deste modo, após odimensionamento das tubagens, deve-se, proceder à verificação deste requisito para osdispositivos de utilização colocados nas posições mais desfavoráveis. Se o resultado obtido nãofor satisfatório, deve-se proceder a um redimensionamento das tubagens.

Conhecidas as perdas de carga totais no troço de tubagem, que conduz a água da rede pública

até ao ponto x considerado, a pressão disponível nesse ponto obtém-se através da expressão:T nd x

H Z PP ∆−−= (B 5)

em que

P x - pressão disponível no ponto considerado (m.c.a.)

P d - pressão disponível na rede pública de distribuição à entrada do edifício (m.c.a.)

Z n - diferença de cota entre o ponto x e a rede pública de distribuição (m)

AH T - perdas de carga totais entre a rede pública e o ponto considerado (m.c.a.)

2.5.8 Exemplo de aplicação

Ver na Bibliografia

PEDROSO, V. - MANUAL DOS SISTEMAS PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO E DRENAGEM DE ÁGUAS.

LISBOA, LNEC, 2000;

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2.6 PRODUÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA QUENTE

2.6.1 Instalações de aquecimento

A instalação de aquecimento de água poderá ser de um dos seguintes tipos, de acordo com onúmero de utilizações e de utilizadores previstos:

Aquecimento local: quando o sistema se destina a alimentar um só dispositivo de utilização;

Aquecimento individual: quando o sistema se destina a alimentar os dispositivos de utilização de

uma só unidade (um fogo, pequeno balneário, etc.);

Aquecimento central: quando o sistema se destina a alimentar os dispositivos de utilização de

várias unidades (edifícios de habitação, escola, hotel, etc.).

Nesta disciplina apenas se fará referência aos aparelhos para produção local ou individual de

água quente. Para estudo de casos de maior complexidade ou envergadura, consulte-se a

bibliografia da especialidade.

Os aparelhos produtores de água quente vulgarmente utilizados nos edifícios correntes de

habitação são de dois tipos: produção para uso instantâneo (esquentadores) ou para acumulação

(termoacumuladores).

2.6.2 Caudais para dimensionamento dos aparelhos produtores de água quente

Para o dimensionamento da capacidade de acumulação e de aquecimento, podem ser tomadas

as estimativas de consumo de água quente expressas no Quadro B 10.

Quadro B 10 - Consumo de água quente [4]

Ti o de instala ão Destino/tem o Quantidade

Habita ões essoa/dia 50

Hos itais cama/dia 300 a 400

40 sem banheiraHotéis quarto/dia

200 com banheira

Escritórios essoa/dia 88 sem ducheEscolas pessoa/dia

25 com duche

2.6.3 Esquentadores

Esquentadores sãs aparelhos de produção instantânea de água quente. Estes aparelhos

necessitam de possuir grande potência de produção, a qual apenas é utilizada em pequenos

períodos diários.

Os esquentadores mais vulgares têm potências úteis que oscilam entre os 17 kW e os 28 kW e

debitam caudais entre 10 l/s e 16 l/s, aproximadamente, com um aumento de temperatura ∆T da

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02/07 B-33

ordem dos 25°C . A sua capacidade deverá ter em conta a temperatura mínima de 38°C a

assegurar nos dispositivos de utilização em função do caudal e da pressão disponível à sua

entrada.

Este tipo de aparelhos deverá ter a sua aplicação restringida à alimentação de um reduzido

número de dispositivos de utilização.

Os requisitos técnicos relativos à sua instalação deverão ter em conta a legislação aplicável.

2.6.4 Termoacumuladores

Os aparelhos de acumulação permitem o armazenamento da água aquecida de forma a poder ser

utilizada quando necessário, apresentando-se sob a forma de um reservatório isolado

termicamente, equipado com sistema de controlo da temperatura da água armazenada.

Os aparelhos de produção por acumulação, geralmente conhecidos por termoacumuladores,

podem ser eléctricos ou a gás ou a diesel e devem assegurar a temperatura mínima de 38°C nos

dispositivos de utilização.

A capacidade de armazenamento destes aparelhos deverá ser pelo menos igual às necessidades

máximas do dia de maior consumo, caso se trate de aparelhos eléctricos.

Para o dimensionamento da capacidade de acumulação e de aquecimento, podem ser tomadas

as estimativas de consumo de água quente expressas no Quadro B 10.

O dimensionamento da capacidade de armazenamento de um termoacumulador poderá ser feito

através da fórmula da mistura de líquidos a diferentes temperaturas:

03 C nV ×=

(B 6)

221133 V T V T V T ×+×=×

(B 7)

onde:

V 3 - consumo diário de água quente (litros)

n - número de utentes

C o - consumo individual diário (litros)

T 3 - temperatura da água misturada (°C)

T 1 - temperatura da água no aparelho (°C)

V 1 - Capacidade do aparelho (litros)

T 2 - temperatura da água à entrada do aparelho (°C)

V 2 - volume de água fria misturada (litros)

O processo atrás descrito aplica-se preferencialmente a termoacumuladores eléctricos onde se

verifica ser bastante alargado o tempo de aquecimento da água. Para os termoacumuladores a

gás ou a diesel a capacidade de armazenamento está relacionado com o tempo necessário para

aquecimento da água armazenada, tendo em conta o consumo horário máximo.

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02/07 B-34

2.6.5 Isolamento térmico das tubagens

As tubagens da rede de distribuição de água quente deverão ser isoladas com materiais de baixa

condutibilidade térmica, como forma de evitar as perdas de calor da água nos diferentes troços da

canalização.

Existem diversos produtos no mercado com este fim; no entanto, pela facilidade de

manuseamento e aplicação, as coquilhas (mangas) em polietileno são um dos materiais a

recomendar.

A relação entre a espessura de paredes das coquilhas e o diâmetro da tubagem, deverá atender

às prescrições dos seus fabricantes.

2.6.6 Constituição das redes de distribuição de água quente

A rede de distribuição de água quente é constituída pelas seguintes partes:

Ramal de distribuição: canalização a seguir ao aparelho produtor de água quente, paradistribuição da mesma;

Ramal de alimentação: canalização para alimentação directa dos dispositivos de utilização;

Ramal de retorno: canalização que reconduz a água distribuída e não consumida ao sistema de

aquecimento (utilizada preferencialmente em instalações com aquecimento central colectivo).

2.6.7 Caudais instantâneos

Os caudais instantâneos atribuídos aos diferentes dispositivos de utilização são idênticos aos que

foram referidos no ponto 2.5.1 (Quadro B 4) para a distribuição de água fria.

2.6.8 Caudais de cálculo

Os caudais de cálculo são determinados de acordo com o método referido no ponto 2.5.2 para a

distribuição de água fria.

2.6.9 Dimensionamento das tubagens

O método de dimensionamento a adoptar para as redes de distribuição de água quente, é o

referido no ponto 2.5.5 para as redes de distribuição de água fria.

As tubagens de retorno, quando existam, dimensionam-se de forma diferente, como adiante se

indica.

2.6.10 Tubagem de retorno para circulação da água

Nos casos em que a rede de distribuição de água quente comporta ramal de retorno para

circulação da água (esquematicamente representado através da Fig. B 24), a determinação do

diâmetro dessa tubagem poderá ser feita através do cálculo do caudal que nela circula, com base na

fórmula:

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710778,2

−××

×= ∑

G

lK Q

ii onde

(B 8)

Q - caudal circulante (m3 /s)

K i perda de calor nos troços de tubagem (kcal/h/m)l i - comprimento dos troços de tubagem (m)

G - gradiente entre a temperatura de saída do aparelho e da entrada do retorno (°C)

1 - Aparelho produtor de água quente

2 - Tubagem de alimentação

3 - Tubagem de retorno

4 - Circulador

Fig. B 24 - Esquema simplificado de uma rede de distribuição de água quente

com circuito de retorno [4]

No dimensionamento do circuito de retorno dever-se-á ter em conta que:

o gradiente entre a temperatura de saída do aparelho produtor de água quente e a de retorno ao

mesmo deve ser menor ou igual a 5°C;

por questões que se prendem com a durabilidade das tubagens, especialmente se estas forem

de aço galvanizado, a velocidade de escoamento do fluído deve ser da ordem de 1 m/s;

Quando se verifica a existência de diversas colunas, todo o dimensionamento deve ser conduzidode forma iterativa, no sentido da obtenção de equilíbrio em termos de pressões nas diferentes

colunas e das perdas de carga nos diferentes percursos.

para o cálculo iterativo, tomam-se como valores para o diâmetro da tubagem de retorno, 1/2 a 2/3

do diâmetro da tubagem de alimentação.

As perdas de calor em kcal/h/m para tubagens metálicas são expressas a seguir função do

diâmetro exterior das mesmas Ø, expresso em (mm).

Tubagem sem isolamento térmico: 2Ø

Tubagem com isolamento térmico: 2Ø/3

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2.6.11 Dilatação das tubagens

No caso de redes de distribuição de água quente com troços de grandes comprimentos, dever-

se-á ter em conta a dilatação das tubagens, possibilitando as suas variações dimensionais

de modo a evitar a ocorrência de tensões internas, conforma se indicou em 2.4.3

2.6.12 Exemplo de aplicação

Ver na Bibliografia


LISBOA, LNEC, 2000;

8/17/2019 3_CAP_B_rede_aguas_04_2011

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02/07 B-37

3 INSTALAÇÕES ELEVATÓRIAS PREDIAIS E SOBREPRESSORAS

3.1 INTRODUÇÃO

A construção de edifícios cada vez mais altos e a obrigação de os equipar com de sistemas

individuais de combate a incêndio e com redes de abastecimento que funcionem dentro dos

limites de pressão regulamentares, implica que, na maioria dos casos, estes edifícios tenham de

ser dotados de instalações elevatórias ou sobrepressoras para a distribuição predial de água.

Mesmo no caso de edifícios baixos, sempre que as condições de pressão e de caudal na rede

pública de distribuição não assegurarem as condições de funcionamento regulamentares nas

redes prediais, ter-se-á de recorrer à utilização de instalações elevatórias ou sobrepressoras que

possibilitem a obtenção dessas mesmas condições.

O termo “estação elevatória” designa geralmente um conjunto de equipamento de bombagem quetransfere água de um ponto mais baixo para um ponto mais alto, ambos à pressão atmosférica. Éo caso, por exemplo, de uma bomba que eleva água entre um reservatório em superfície livrecolocado na base do edifício e um outro reservatório em superfície livre colocado na cobertura doedifício.

O termo “estação sobrepressora” designa geralmente um conjunto de equipamento de bombagemutilizado para aumentar a energia de pressão da água (recebe a água a uma determinadapressão, que pode ser diferente da pressão atmosférica, e entrega-a a uma pressão maiselevada). É o caso, por exemplo, de uma bomba que recebe água directamente de uma rede

pública com pressão insuficiente e a eleva para um reservatório colocado no topo de um edifícioou directamente para a respectiva rede de distribuição predial.

O termo “estação hidropressora” ou estação de pressurização designa geralmente um conjunto deequipamento de bombagem utilizado para fornecer pressão à água, a partir de uma aspiração emsuperfície livre. É o caso, por exemplo, de uma bomba que recebe água de um reservatório e acomprime para o interior de uma rede, incluindo, neste caso, dispositivos de controle da pressão.

Note-se que qualquer das designações anteriores se refere sempre a uma estação de bombagemque fornece energia à água, diferindo ente si apenas em questões de pormenor relacionadas como esquema da instalação.

Os sistemas elevatórios ou sobrepressores mais utilizados nas redes prediais podem basear-senos seguintes esquemas, consoante as condições específicas de cada caso:

Aspiração directa da rede pública e compressão directa para a rede predial (sobrepressora);

Aspiração directa da rede pública e compressão para reservatório de acumulação elevado,

situado no topo do edifício (sobrepressora). Posteriormente, a distribuição para a rede predial

faz-se por gravidade, a partir do reservatório elevado;

Aspiração a partir de reservatório de acumulação situado na base do edifício e compressão

directa para a rede de distribuição predial (pressurização).

Aspiração a partir de reservatório de acumulação situado na base do edifício e compressão para

reservatório de acumulação elevado, situado no topo do edifício (elevatória). Posteriormente, a

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02/07 B-38

distribuição para a rede predial faz-se por gravidade, a partir do reservatório elevado.

A escolha de um destes diferentes sistemas para a distribuição predial de água, bem como assuas características, será sempre função das condições de pressão, caudal e conservaçãodisponibilizadas pela rede pública de distribuição de água, e ainda das características enecessidades físicas da rede a servir.

Existem no mercado inúmeras marcas e tipos de bombas que podem ser utilizadas nasinstalações elevatórias dos sistemas prediais de abastecimento de água. Existem mesmo, para os

casos correntes, instalações elevatórias pré-fabricadas e completas tipo “pacote”, fornecidas com

todos os acessórios e instrumentos necessários ao seu funcionamento, incluindo o quadro

eléctrico de comando e a respectiva programação.

As bombas adequadas para as instalações prediais podem ser de instalação a seco ou

submersíveis, de eixo vertical ou horizontal e monocelulares ou multicelulares.

Fig. B 25 – Bomba de eixo horizontal (monocelular)

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Fig. B 26 – Bomba de eixo vertical (multicelular)

Fig. B 27 – Central de pressurização (planta e cortes)

Fig. B 28 – Central de pressurização (foto)

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02/07 B-40

Fig. B 29 – Bomba submersível, vertical, multicelular (para furo de captação)

Fig. B 30 – Bomba submersível (monocelular)

Fig. B 31 – Bomba de eixo horizontal (multicelular)

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3.2 DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS

As instalações elevatórias ou sobrepressoras devem ser equipadas com grupos electrobomba,

dispositivos de comando, de segurança e de alarme.

Os grupos electrobomba devem ser de funcionamento automático e permitirem simultaneamente o

seu comando manual; estes grupos deverão possuir características tais que não alterem aqualidade da água.

As instalações deverão, sempre que o seu posicionamento o justifique, possuir isolamento

acústico (embasamentos isolados e fixações elásticas), de modo a atenuar ruídos e vibrações

que, de alguma forma, possam perturbar os utentes das edificações, tendo em conta a

regulamentação aplicável.

As instalações deverão possuir no mínimo dois grupos de bombagem, destinados a funcionarem

como reserva activa mútua, ou excepcionalmente em simultâneo.

O comando automático das bombas mais utilizado é conseguido por sistemas de bóias flutuadoras

(nos reservatórios em superfície livre) ou pressostatos (nos sistemas em pressão), que ao

atingirem determinados níveis ou pressões de referência pré-fixados, accionam interruptores que

vão comandar o arranque ou a paragem dos motores.

No caso em que se verifique a existência de dois reservatórios, um superior e outro inferior, o

comando de arranque do motor deverá ser obtido tendo em conta a necessidade de água do

reservatório superior e a disponibilidade do inferior. A falta de água no reservatório inferior deverá

impedir o funcionamento dos motores e accionar um alarme luminoso e/ou sonoro.

No caso de o sistema aspirar a água directamente da rede pública de distribuição, o dispositivo de

alarme pode ser obtido por um sensor estático de pressão instalado no ramal de alimentação da

bomba, que impede o funcionamento do motor quando a água atinge no ramal o valor de pressão

mínimo previamente fixado.

Os sistemas cuja bombagem é feita directamente a partir de ramal proveniente da rede pública de

distribuição tiram partido da pressão por esta disponibilizada. No entanto, quando a pressão na

rede pública tem oscilações superiores a 100 kPa (10,0 m.c.a.), deve instalar-se um redutor de

pressão, para evitar grandes oscilações nas condições de funcionamento dos motores.

Sempre que possível as instalações de sobrepressão que aspiram directamente da rede devem

ser preferidas, relativamente à bombagem a partir de reservatório de acumulação, porque são

sanitariamente mais seguras e mais económicas em termos de investimento e de exploração.

Permitem aproveitar a pressão existente na rede pública, poupam energia, permitem a utilização

de grupos elevatórios com menor potência e dispensam a construção de reservatórios prediais.

Nas instalações em que a compressão se faz directamente para a rede de distribuição predial,

deve intercalar-se no circuito de compressão das bombas um reservatório hidropneumático, a fim

de limitar o número horário de arranques dos grupos de bombagem e regular as pressão na rede

de distribuição predial.

Os reservatórios hidropneumáticos são dispositivos que mantêm no seu interior uma reserva de

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02/07 B-42

água a determinada pressão pré-estabelecida, com a ajuda de uma almofada de ar. Podem ser de

dois tipos: com membrana, e sem membrana.

Nos reservatórios com membrana não existe contacto directo entre o ar e a água nele contidos.

Nos reservatórios sem membrana esse contacto existe, pelo que o ar tem tendência a dissolver-se

na água, obrigando à sua reposição automática de vez em quando, por meio de um compressor

de ar integrado na instalação.

Em alternativa à utilização de reservatórios hidropneumáticos, a instalações podem ser equipadas

com motores de velocidade variável que possibilitam a manutenção de uma pressão quase

constante na rede de distribuição, independentemente dos consumos de água na mesma. Neste

caso, a velocidade de rotação dos grupos é controlada em cada instante por um sensor de

pressão localizado na conduta de compressão e os reservatórios hidropneumáticos são

substituídos por pequenos balões de membrana, para fazer face aos pequenos caudais das horas

mortas (com capacidade à volta dos 20 a 50 litros).

A velocidade de circulação da água na tubagem de aspiração não deve ultrapassar 1,5 m/s e o

diâmetro desta última deve permanecer constante ao longo de todo o seu desenvolvimento, não

devendo em caso algum ser inferior ao da tubagem de compressão.

3.3 INSTALAÇÕES DE ELEVAÇÃO OU SOBREPRESSÃO PARA RESERVATÓRIO

3.3.1 Constituição

Quando a rede pública de distribuição não possui condições para possibilitar o abastecimento

predial em condições satisfatórias, pode em certo casos resolver-se o problema recorrendo a umreservatório de acumulação elevado, instalado no topo do edifício. Se, além de não permitir o

abastecimento ao edifício em boas condições, a rede pública também não garante o

abastecimento ao reservatório elevado, então torna-se necessário proceder a uma bombagem da

água para esse reservatório, seja a partir da rede pública, directamente (sobrepressão) ou a partir

de um reservatório de acumulação colocado na base do edifício (elevação).

Em qualquer dos casos, verifica-se a necessidade de se determinar com exactidão as

características dos elementos mecânicos a instalar, as quais são função, quer das características

físicas do edifício, quer dos níveis de consumo previsíveis.

A Fig. B 32 ilustra de forma esquemática uma instalação deste tipo, com alimentação por ligação

directa ao ramal de alimentação (sobrepressora), ou a partir de reservatório de acumulação

(elevatória) e descarga num reservatório elevado.

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Fig. B 32 – Instalação elevatória ou sobrepressora tipo

3.3.2 Dimensionamento

3.3.2.1 Potência absorvida pelo grupo electrobomba ( motor+bomba)

A potência absorvida por um grupo electrobomba é a potência total pedida pelo motor do grupo à

rede de alimentação de energia, e tem que ser superior aquela que é cedida ao escoamento,

devido ao às perdas nas transformações de energia no motor e na bomba:

η

γ H QP

××=

(B 9)

em que:

P – potência (W)

γ - peso volúmico o líquido (9800 N/m3, no caso da água)

Q – caudal elevado pela bomba (m3/s)

H – altura manométrica de elevação (m)

η - rendimento do grupo motor+bomba

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02/07 B-44

Do ponto de vista prático, quando se dimensionam pequenos sistemas de bombagem, é

aconselhável dimensionar os motores dos grupos com alguma folga de potência relativamente aos

valores obtidos pelo cálculo, da seguinte forma:

Potência absorvida................................................................................Acréscimo

[0 ; 1,5[ kW. .................................................................................................... 50%

[1,5 ; 4[ kW. .................................................................................................... 30%

[4 ; 7,5[ kW. .................................................................................................... 25%

[7,5; 18,5[ kW. ................................................................................................ 15%

≥18,5 kW........................................................................................................ 10%

3.3.2.2 Altura manométrica

A altura manométrica (ou altura total de elevação) representa o ganho de energia que o líquido

deve sofrer na sua passagem pela bomba, expresso em metros de coluna de água, que lhe

possibilite transpor as resistências que se opõem ao seu deslocamento entre os pontos de origem

e de destino.

O valor da altura manométrica de elevação é obtido pela diferença entre as cotas das linhas de

energia nos pontos de aspiração e de descarga do líquido bombado, acrescida das perdas deenergia contínuas e localizadas do escoamento entre esses 2 pontos.

Na prática, desprezando as parcelas de energia correspondentes às alturas cinéticas do

escoamento, o cálculo da altura manométrica de uma bombagem pode obtido pela diferença das

cotas piezométricas dos pontos de aspiração e de descarga do líquido bombado, acrescida das

perdas de carga contínuas e localizadas durante o percurso (Fig. B 33)

C B B A AC J J Z Z H −− ++−=

(B 10)

Sendo:

H – Altura manométrica total (m)

ZA – Cota piezométrica no ponto de aspiração (m)

ZC – Cota piezométrica no ponto de descarga (m)

JA-B – Perda de carga entre o ponto de aspiração e a entrada na bomba (m)

JA-C – Perda de carga entre a saída da bomba e o ponto de descarga (m)

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Fig. B 33 – Esquema de instalação elevatória

3.3.2.3 Altura máxima de aspiração

Quando uma bomba aspira água de uma profundidade superior à sua capacidade de aspiração,verifica-se um fenómeno designado por "cavitação", o qual consiste na formação de bolhas de

vapor de água no seu interior que implodem, dando origem à formação de ruídos e vibrações,

podendo ocasionar a deterioração física da própria bomba ao fim da algum tempo. No limite, se a

altura de elevação for excessiva, a bomba nem sequer elevará qualquer caudal.

Tendo em conta o que atrás ficou dito, conclui-se ser da máxima importância, para o projecto da

instalação e escolha da bomba, conhecer com exactidão o valor da altura máxima de aspiração a

que esta pode funcionar.

Neste sentido, deverá ser conhecido o factor NPSH (Net Positive Suction Head), característico decada bomba, que traduz a sua capacidade de aspiração e que expressa a energia residual mínima

do líquido no reservatório de aspiração, de modo a não se verificar o fenómeno de cavitação.

Assim, a altura máxima de aspiração de uma bomba deverá respeitar a seguinte expressão:

+++−≤ f

P J NPSH

P H V

a ATM

aγ γ

(B 11)

em que:Ha - altura máxima de aspiração (cota do eixo da bomba – cota piezométrica

na boca de aspiração) (m)

γ

ATM P - altura equivalente à pressão atmosférica (10,33 m, quando o fluídobombado é água) (m)

NPSH - capacidade de aspiração da bomba (m)

J a - perda de carga no troço de aspiração (m)

γ

V P

- altura equivalente da tensão de vapor do líquido (m)

f - factor de segurança (m)

ZC

ZA B

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A altura equivalente da tensão de vapor (pv/ γ), varia com a temperatura do líquido; para a água,indicam-se no Quadro B 11 alguns valores em função das temperaturas:

Quadro B 11 – Tensão de vapor de água em função da temperatura

Temperatura (°C) 10 20 30 50 60 80 100 Altura equivalente datensão de vapor (m)

0,13 0,24 0,43 1,26 2,03 4,83 10,33

O factor de segurança f da expressão (B 11) procura superar quer as imprecisões na

determinação das perdas de carga no troço de tubagem de aspiração, quer as variações

verificadas na pressão atmosférica, devendo oscilar entre 0,5 m e 1,0 m.

Outra forma de apresentar esta questão traduz-se pela equação seguinte, onde o 1º membro

respeita ao NPSH da bomba e o 2º membro respeita às condições da instalação (tambémdesignado por NPSH da instalação):

f Tv

J H P

NPSH aa ATM

+−−−≤γ γ

(B 12)

3.4 INSTALAÇÕES DE ELEVAÇÃO OU SOBREPRESSÃO DIRECTA PARA A REDE DE DISTRIBUIÇÃO

3.4.1 Constituição

Quando a pressão na rede pública de distribuição é insuficiente para possibilitar o abastecimento

predial em condições satisfatórias, pode resolver-se o problema instalando grupos de bombagem

a montante da rede predial, com a finalidade de elevar a pressão assegurada pela rede pública, ou

a de criar as condições de pressão necessárias na água a partir de um reservatório de

acumulação situado na base do edifício.

No contexto atrás referido, verifica-se a necessidade de determinar com exactidão ascaracterísticas dos equipamentos a instalar, as quais são função das condições de pressão amontante, das características físicas do edifício, dos níveis de pressão a disponibilizar nos

dispositivos de utilização hidraulicamente mais desfavoráveis e dos níveis de consumo previstos.

As instalações deste tipo são normalmente constituídas por dois ou três elementos de bombagem,os quais funcionam geralmente em conjunto, podendo utilizar-se motores de velocidade variávelque permitem a manutenção quase constante da pressão na rede de distribuição,independentemente dos consumos na mesma, ou motores de velocidade constante associados aum reservatório hidropneumático que possibilitam uma distribuição predial entre dois valores depressão (um máximo e um mínimo) previamente fixados.

O comando automático das bombas é conseguido por sensores de pressão, os quais ao atingirem

valores de pressão pré-determinados transmitem a informação a um quadro eléctrico quecomanda o arranque e a paragem, ou a velocidade de rotação dos grupos electrobomba queintegram o conjunto.

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Em qualquer das situações – motores de velocidade variável, ou motores de velocidade constante

com reservatório hidropneumático – a aspiração pode ser feita directamente a partir da rede

pública ou a partir de reservatório de acumulação na base do edifício.

A Fig. B 34 ilustra o ciclo de funcionamento de uma estação elevatória com dois grupos de

bombagem, sem variador de velocidade.

Fig. B 34 – Funcionamento de uma estação elevatória com 2 bombas

A Fig. B 35 ilustra, de forma esquemática, uma instalação de elevação ou sobrepressão, combombagem directa para a rede de distribuição predial, sem reservatório hidropneumático

Fig. B 35 – Instalação sobrepressora ou elevatória com bombagem directa

(com variador de velocidade)

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A Fig. B 36 ilustra de forma esquemática uma instalação de elevação ou sobrepressão, com

bombagem directa para a rede de distribuição predial, com reservatório hidropneumático.

Fig. B 36 - Instalação sobrepressora ou elevatória com bombagem directa

(com reservatório hidropneumático)

3.4.2 Dimensionamento dos reservatórios hidropneumáticos

Os reservatórios hidropneumáticos são dimensionados tomando por base a lei de Boyle-Mariotte,

segundo a qual o volume ocupado por uma dada massa de gás, mantendo constante atemperatura, varia na razão inversa das pressões que suporta, e que é expressa por:

teConsV PV P tan2211

=×=×

(B 13)

em que P1 e P2 representam as pressões de sujeição, V1 e V os correspondentes volumes

ocupados e C é uma constante (constante dos gases perfeitos).

Considere-se agora o reservatório que a Fig. B 37 ilustra, onde Pmax representa o nível máximo de

água a que corresponde a pressão de paragem do elemento de bombagem, Pmin representa onível mínimo a que corresponde a pressão de arranque do elemento de bombagem, Vamin o

volume de ar a que corresponde a pressão mínima, Vamax o volume de ar a que corresponde a

pressão máxima, Vagua o volume de água a introduzir no reservatório e Vr o volume de reserva ou

segurança.

Aplicando agora a lei de Boyle-Mariotte aos elementos atrás descritos, teremos:

minminmaxmax aa V PV P ×=×

(B 14)

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Fig. B 37 - Reservatório hidropneumático

Através da Fig. B 37 infere-se:

águaaa V V V −=

minmax

(B 15)

Substituindo este valor na expressão anterior,

minminminmax aáguaa V PV V P ×=−

(B 16)

donde:

( )

max

minmaxmin

P

PPV V aágua

−×=

(B 17)

As pressões Pmax e Pmin são iguais às correspondentes pressões manométricas acrescidas de umaunidade, isto em atmosferas.

1maxmax += pP

(B 18)

1+= mixmix pP

(B 19)

Pelo facto de se ter considerado um volume de segurança (V r ), o qual deverá oscilar à volta dos20% do volume total do reservatório (Vtotal ), esta situação implica que:

totala V V ×= 8,0min

(B 20)

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Substituindo agora este valor em (B 17), teremos:

( )

1

8,0

max

minmax

+

−××=

p

p pV V totalágua

(B 21)

Finalmente, podemos obter a expressão que permite a determinação do volume total do depósito:

( )

( )minmax

max

8,0

1

p p

pV V

água

total−×

+×=

(B 22)

Como já anteriormente foi referido, o objectivo dos depósitos hidropneumáticos é o de limitar o

número horário de arranques dos grupos de sobrepressão, tendo em atenção o caudal de

bombagem e os limites de pressão pré-estabelecidos.

As fórmulas (B 23) e (B 24) que se seguem permitem a determinação dos volumes totais dos

depósitos respectivamente para depósitos sem membrana e com membrana, tendo em conta os

factores atrás mencionados.

( )

( )minmax

max

4

10125,0

p p N

pQV Ptotal

−××

+××=

(B 23)

24 minmax

max

+−

×

×

=

p p

p

N

QV Ptotal

(B 24)

em que:

Vtotal - volume do depósito (m3)

QP - caudal bombado (m3 /h)

Pmax - Pressão manométrica máxima (m.c.a.)

Pmin - Pressão manométrica mínima (m.c.a.)

N - número máximo de arranques por hora permitido aos grupos electrobomba

3.5 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Ver na Bibliografia


LISBOA, LNEC, 2000;

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INDÍCE

1 CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS ..............................................................................................1

1.1 Identificação das condições locais...................................................................................1

1.2 Interligação e coordenação com outras instalações do edifício........................................1

1.3 Níveis de conforto............................................................................................................3

1.4 Localização e instalação das redes e instalações complementares.................................3

1.5 Classificação dos sistemas de alimentação.....................................................................4

1.6 Reservatórios de acumulação de água............................................................................8

1.7 Consumo diário de água nos edifícios ...........................................................................10

2 REDES PREDIAIS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA................................................................11

2.1 Constituição...................................................................................................................11

2.2 Instalação e traçado ...................................................................................................... 11

2.3 Materiais e características das tubagens.......................................................................19

2.4 Níveis de conforto e qualidade.......................................................................................19

2.5 Dimensionamento..........................................................................................................23

2.6 Produção e distribuição de água quente........................................................................32

3 INSTALAÇÕES ELEVATÓRIAS PREDIAIS E SOBREPRESSORAS .................................... 37

3.1 Introdução .....................................................................................................................37

3.2 Disposições construtivas ...............................................................................................41

3.3 Instalações de elevação ou sobrepressão para reservatório ......................................... 42

3.4 Instalações de elevação ou sobrepressão directa para a rede de distribuição............... 46

3.5 Exemplos de aplicação..................................................................................................50

Documents

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