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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC, como requisito parcial para a obtenção do Título de Engenheiro Civil. UNESC - Universidade do Extremo Sul Catarinense - 2015/2 ELABORAÇÃO DE PLANILHA ELETRÔNICA PADRONIZADA PARA O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA HIDRÁULICO PREVENTIVO EM CONFORMIDADE COM A IN07/2014/DAT/CBMSC. Luiz Henrique Cardoso Lumertz (1), Nestor Back (2) UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense (1) [email protected], (2) [email protected] RESUMO Sob fiscalização e elaboração do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, as Normas de Segurança Contra Incêndio e pânico visam padronizar os procedimentos e requisitos mínimos para a proteção de pessoas e seus bens. A instrução normativa 01, do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, de 2015, determina os tramites para aprovação do projeto preventivo contra incêndio, dentre eles apresenta a exigência das planilhas de dimensionamento do sistema hidráulico preventivo, quando houver. O objetivo deste estudo visa a elaboração de uma ferramenta capaz de facilitar o dimensionamento do sistema hidráulico preventivo em conformidade com a instrução normativa 07, do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, de 2014. Assim, para tornar esta ferramenta mais acessível aos usuários, definiu-se a elaboração de uma planilha eletrônica padronizada, através do Microsoft Office Excel. Desta forma a planilha deve apresentar uma linguagem facilmente compreendida pelos usuários e com a comprovação da funcionalidade atestando o correto dimensionamento do sistema. A elaboração da planilha eletrônica padronizada, segue os critérios e requisitos mínimos indicados pela normativa, para o correto dimensionamento do sistema hidráulico preventivo. Atestando a funcionalidade desta ferramenta ao comparar os resultados obtidos pelo dimensionamento da edificação modelo via planilha eletrônica padronizada, e o dimensionamento através do método de cálculo simplificado indicado pela instrução normativa 07. Com as características da edificação já definidas, os dados a serem incluídos na planilha já estão determinados basta aplicá-los. Assim a medida que a edificação é caracterizada na planilha, o dimensionamento vai sendo realizado de forma instintiva. Concluindo que a planilha elaborada, possui um roteiro de cálculo único, sendo possível o dimensionamento de sistemas abastecidos por reservatório superior ou por castelo d’água. Sendo que, após a simples inclusão dos dados exigidos, o dimensionamento é efetuado de forma automática apresentando resultados precisos e confiáveis. Palavra-chave: Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, Dimensionamento, Planilha eletrônica padronizada, Sistema Hidráulico Preventivo. 1. INTRODUÇÃO O estado de Santa Catarina, através de sua legislação, confere atribuições legais ao Departamento de Atividades Técnicas (DAT), do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina (CBMSC), para instituir as normas e os requisitos mínimos para a prevenção e segurança contra incêndio e pânico em imóveis situados no estado.

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  • Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC, como

    requisito parcial para a obteno do Ttulo de Engenheiro Civil.

    UNESC - Universidade do Extremo Sul Catarinense - 2015/2

    ELABORAO DE PLANILHA ELETRNICA PADRONIZADA PARA O DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA HIDRULICO PREVENTIVO EM

    CONFORMIDADE COM A IN07/2014/DAT/CBMSC.

    Luiz Henrique Cardoso Lumertz (1), Nestor Back (2)

    UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense (1) [email protected], (2) [email protected]

    RESUMO Sob fiscalizao e elaborao do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, as Normas de Segurana Contra Incndio e pnico visam padronizar os procedimentos e requisitos mnimos para a proteo de pessoas e seus bens. A instruo normativa 01, do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, de 2015, determina os tramites para aprovao do projeto preventivo contra incndio, dentre eles apresenta a exigncia das planilhas de dimensionamento do sistema hidrulico preventivo, quando houver. O objetivo deste estudo visa a elaborao de uma ferramenta capaz de facilitar o dimensionamento do sistema hidrulico preventivo em conformidade com a instruo normativa 07, do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, de 2014. Assim, para tornar esta ferramenta mais acessvel aos usurios, definiu-se a elaborao de uma planilha eletrnica padronizada, atravs do Microsoft Office Excel. Desta forma a planilha deve apresentar uma linguagem facilmente compreendida pelos usurios e com a comprovao da funcionalidade atestando o correto dimensionamento do sistema. A elaborao da planilha eletrnica padronizada, segue os critrios e requisitos mnimos indicados pela normativa, para o correto dimensionamento do sistema hidrulico preventivo. Atestando a funcionalidade desta ferramenta ao comparar os resultados obtidos pelo dimensionamento da edificao modelo via planilha eletrnica padronizada, e o dimensionamento atravs do mtodo de clculo simplificado indicado pela instruo normativa 07. Com as caractersticas da edificao j definidas, os dados a serem includos na planilha j esto determinados basta aplic-los. Assim a medida que a edificao caracterizada na planilha, o dimensionamento vai sendo realizado de forma instintiva. Concluindo que a planilha elaborada, possui um roteiro de clculo nico, sendo possvel o dimensionamento de sistemas abastecidos por reservatrio superior ou por castelo dgua. Sendo que, aps a simples incluso dos dados exigidos, o dimensionamento efetuado de forma automtica apresentando resultados precisos e confiveis. Palavra-chave: Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina, Dimensionamento, Planilha eletrnica padronizada, Sistema Hidrulico Preventivo. 1. INTRODUO

    O estado de Santa Catarina, atravs de sua legislao, confere atribuies legais ao

    Departamento de Atividades Tcnicas (DAT), do Corpo de Bombeiros Militar de

    Santa Catarina (CBMSC), para instituir as normas e os requisitos mnimos para a

    preveno e segurana contra incndio e pnico em imveis situados no estado.

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    Por tanto, sob fiscalizao e elaborao do CBMSC, as Normas para a Segurana

    contra Incndios e Pnico (NSCI) englobam diversas Instrues Normativas (IN),

    cada qual para determinados sistemas e atuaes. As normativas visam padronizar

    os procedimentos e requisitos mnimos para a proteo de pessoas e seus bens.

    A anlise do Projeto Preventivo Contra Incndio (PPCI), no estado de Santa

    Catarina, atesta a concordncia entre o projeto apresentado com as exigncias dos

    sistemas e medidas de segurana previstos nas NSCI. Desta forma a

    IN01/2015/DAT/CBMSC, atravs do seu Art. 122, especifica quais sistemas e

    medidas de segurana contra incndio e pnico so exigidos em funo dos

    seguintes parmetros do imvel:

    a) Tipo de ocupao;

    b) Altura ou nmero de pavimentos;

    c) rea construda;

    d) Capacidade de lotao;

    e) Risco de incndio (carga de incndio);

    f) Riscos especiais.

    A normativa ainda estabelece os tramites necessrios para a anlise, e posterior

    aprovao do PPCI.

    Segundo a IN07/2014/DAT/CBMSC, o sistema hidrulico preventivo (SHP)

    constitudo por uma rede de tubulaes que tem a finalidade de conduzir gua de

    uma Reserva Tcnica de Incndio (RTI), por meio da gravidade ou pela interposio

    de bombas, permitindo o combate do princpio de incndio atravs da abertura de

    hidrante para o emprego de mangueiras e esguichos e/ou o emprego do

    mangotinho.

    Conforme o manual do curso de formao de combate a incndio, do CBMSC, o

    sistema hidrulico preventivo de uma edificao tem trs objetivos definidos:

    a) Permitir que o usurio da edificao efetue o combate do princpio do fogo;

    b) Permitir que o corpo de bombeiros possa utilizar a canalizao para bombear

    gua para o sistema;

    c) Abastecer as viaturas do Corpo de Bombeiros para utilizao em incndios

    em edificaes vizinhas.

    A normativa cita que o abastecimento do sistema poder ser feito por reservatrio

    superior, por reservatrio inferior, ou por castelo d'gua. Destes apenas o

    reservatrio inferior evidncia a obrigatoriedade de utilizao de bombas. Para os

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    reservatrios do tipo superior e castelo d'gua, o sistema ser abastecido por

    aduo atravs da ao da gravidade, ou seja, o reservatrio dever possuir altura

    suficiente para fornecer as vazes e presses mnimas requeridas. Entretanto,

    admite-se a instalao de uma bomba de reforo caso esta altura no oferea

    presso suficiente ao hidrante menos favorvel.

    Para aprovao do PPCI de edificaes com necessidade de implantao do SHP, a

    IN01/2015/DAT/CBMSC, exige a apresentao de planilha de dimensionamento do

    sistema. Este dimensionamento segue critrios e concepes relatadas pela

    IN07/2014/DAT/CBMSC, referenciada pela NBR 13714/2000, e sendo constitudo

    pela determinao do caminhamento das tubulaes, dos dimetros, dos

    acessrios, da perda de carga na tubulao, conexes e mangueiras, da presso

    dinmica mnima e vazo.

    2. OBJETIVOS

    O objetivo deste trabalho visou a elaborao de uma ferramenta capaz de facilitar o

    dimensionamento do SHP, seguindo a IN07/2014/DAT/CBMSC, destinado a

    projetistas e responsveis tcnicos de PPCI. Desta forma, para melhor

    acessibilidade, atravs do editor de planilhas Microsoft Office Excel idealizou-se a

    elaborao de uma planilha eletrnica padronizada, buscando apresentar uma

    interface rpida e de fcil entendimento por parte dos usurios.

    A comprovao da funcionalidade desta ferramenta atestar o correto

    dimensionamento do SHP, assim ser adotado uma edificao modelo com

    dimensionamento seguindo as premissas da IN07/2014/DAT/CBMSC.

    3. METODOLOGIA

    A planilha eletrnica padronizada, elaborada atravs do editor de planilhas Microsoft

    Office Excel, ser editada para que ocorra o correto dimensionamento do SHP, em

    conformidade com as NSCI de Santa Catarina. Sobre o dimensionamento, a planilha

    eletrnica padronizada foi elaborada seguindo as indicaes apresentadas na

    IN07/2014/DAT/CBMSC, e na NBR 13714/2000, assim como pesquisas

    relacionadas ao tema no que diz respeito as frmulas para os clculos da vazo,

    velocidade, e perdas de cargas. Conforme apresenta o item 3.1 deste estudo.

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    A edificao modelo utilizada, possui abastecimento por reservatrio superior, com

    aduo gravitacional, sem a utilizao de bomba de reforo. Tendo sua

    caracterizao, e dimensionamento, descritos no item 3.2 deste artigo.

    Assim, ser realizado o dimensionamento desta edificao modelo, utilizando a

    planilha eletrnica padronizada elaborada neste estudo. Desta forma, ser possvel

    atestar a funcionalidade desta planilha ao comparar os resultados obtidos entre o

    dimensionamento via planilha eletrnica padronizada e o dimensionamento da

    edificao modelo apresentado pela IN07/2014/DAT/CBMSC.

    3.1. DIMENSIONAMENTO DO SHP, CONFORME IN07/2014/DAT/CBMSC

    Os critrios exigidos pelas normativas, indicam uma presso dinmica mnima a ser

    respeitada no hidrante menos favorvel de acordo com sua classe de risco, o qual

    deve ser dimensionado atravs da IN03/2014/DAT/CBMSC. Segundo o Art. 80, da

    IN07/2014/DAT/CBMSC, a presso dinmica no hidrante hidraulicamente menos

    favorvel, medido no requinte, no poder ser inferior a:

    a) 0,4 kgf/cm2 (4 m.c.a.), para edificaes de risco leve;

    b) 1,5 kgf/cm2 (15 m.c.a), para edificaes de risco mdio;

    c) 3,0 kgf/cm2 (30 m.c.a), para edificaes de risco elevado.

    Juntamente com a classe de risco, a presso mnima requerida deve ser

    dimensionada pelas vazes considerando o uso simultneo de hidrantes,

    relacionado a quantidade total de hidrantes dependentes do sistema, conforme o art.

    81, da IN07/2014/DAT/CBMSC:

    a) 1 Hidrante: quando instalado 1 hidrante;

    b) 2 Hidrantes: quando instalados de 2 a 4 hidrantes;

    c) 3 Hidrantes: quando instalados 5 ou 6 hidrantes;

    d) 4 Hidrantes: quando instalados 7 ou mais hidrantes.

    Segundo o Art. 17, da IN07/2014/DAT/CBMSC, o dimetro interno mnimo da

    canalizao do Sistema Hidrulico Preventivo dever ser de 63mm (2.). J o

    dimetro mnimo das mangueiras, e dos requintes a serem adotados nos esguichos,

    obedecero aos valores da tabela 1, mencionado no Art. 70.

    Tabela 1 Dimetros de mangueiras e requinte

    Risco Dimetro Mangueiras Dimetro requinte

    Leve 38mm (1 ) 13mm (1/2) Mdio e Elevado 63mm (2 ) 25mm (1)

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    Fonte: IN07/2014/DAT/CBMSC.

    As vazes dos hidrantes so consideradas na sada do requinte de esguicho das

    mangueiras. Sendo determinada atravs da frmula geral para pequenos orifcios,

    conforme apresenta a equao 1:

    Q = Cd A 2 g h Equao (1)

    Onde: Cd = Coeficiente de descarga;

    A = rea da seo;

    g = Acelerao de gravidade;

    h = altura.

    O Art. 83, daIN07/2014/DAT/CBMSC, apresenta de forma simplificada a equao 1.

    Onde adotado para o clculo da vazo o coeficiente de descarga (Cd) igual a 0,98,

    seguindo o Art. 82, e passando a utilizar o dimetro do requinte em milmetros (mm)

    como incgnita para a equao. Resultando na seguinte equao para o clculo da

    vazo:

    Q = 0,2046 d2 H Equao (2)

    Onde: Q = vazo, [l/min];

    d = dimetro mnimo do requinte do esguicho, [mm];

    H = presso dinmica mnima, [m.c.a.].

    Segundo a NBR 13714/2000, a velocidade mxima da gua na tubulao no deve

    ser superior a 5 m/s, a qual deve ser calculada conforme equao:

    V = Q A Equao (3)

    Onde: V = velocidade da gua, [m/s];

    Q = vazo de gua, [m/s];

    A = rea interna da tubulao, [m].

    Para o clculo hidrulico das tubulaes deve ser executado por mtodos

    adequados, sendo que os resultados alcanados tm que satisfazer a duas

    equaes, conforme preconiza a NBR 13714/2000, sendo essa a frmula de

    Colebrook (frmula universal) e Hanzen-Williams.

    De acordo com o art. 84, da IN07/2014/DAT/CBMSC, a perda de carga no esguicho

    deve ser calculada pela seguinte equao:

    Je = 0,0396 H Equao (4)

    Onde: Je = perda de carga no esguicho, [m.c.a.];

    H = presso dinmica, [m.c.a.];

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    J o art. 85, da IN07/2014/DAT/CBMSC, indica para o clculo da perda de carga

    unitria das tubulaes e mangueiras, a frmula de Hanzen-Willians:

    J =10,65Q1,852

    C1,852D4,87 Equao (5)

    Onde: J = perda de carga unitria da tubulao, [m/m];

    Q = vazo, [m/s];

    C = coeficiente de rugosidade de Hanzen-Willians - Tabela 2 [adimensional];

    D = dimetro interno do tubo (ou dimetro nominal DN), [m].

    Tabela 2 - Coeficientes de rugosidade

    Tipo de tubulao Coeficiente de rugosidade

    Ferro fundido e Ao preto 100

    Ao galvanizado 120

    Mangueiras de incndio (borracha) 140

    Cobre e PVC 150

    Fonte: IN07/2014/DAT/CBMSC.

    A perda de carga ao longo dos condutos, resultado do produto entre a perda de

    carga unitria, calculada atravs da frmula de Hazen-Williams, e o comprimento

    real da tubulao somado com o comprimento equivalente.

    Para a perda de carga localizada, pelo mtodo dos comprimentos equivalentes, os

    valores utilizados foram calculados com base na frmula de Darcy Weisbach em sua

    apresentao americana. Estes dados foram calculados para tubulaes de ferro e

    ao, e ainda cobre (AZEVEDO NETTO).

    Para a definio dos comprimentos equivalentes das perdas de cargas localizadas

    para tubulaes de PVC, adotou-se valores apresentados por ficha tcnica dos

    produtos da Tigre, encontrada facilmente atravs do endereo eletrnico da

    empresa.

    O dimensionamento das bombas para o SHP segue a premissa da seo II, da

    IN07/2014/DAT/CBMSC, que apresenta as frmulas necessrias para o devido

    clculo. Para o dimensionamento das bombas, necessrio determinar alguns

    fatores, como:

    a) Altura manomtrica: Segundo a IN, calculada por equao que envolve a

    altura geomtrica, a perda de carga total na suco e no recalque, e ainda pela

    presso requerida no hidrante menos favorvel. Nos casos abrangidos pela planilha

    eletrnica padronizada, as bombas seriam utilizadas como reforo ao SHP, ou seja,

    o sistema apresentaria uma presso dinmica no hidrante menos favorvel, no

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    entanto a mesma seria inferior a mnima exigida. Desta forma a planilha eletrnica

    adotaria como altura manomtrica para a bomba de reforo, a diferena entre a

    presso mnima exigida pela IN e a presso dinmica apresentada no hidrante

    menos favorvel;

    b) Vazo: A planilha eletrnica adota a equao 2 para o clculo da vazo da

    bomba, utilizando para o clculo o dimetro de requinte, e a altura manomtrica

    obtida.

    c) Potncia: Aps definida a vazo, e a altura manomtrica, o Art. 94 determina

    a equao 6 para obter a potncia da bomba:

    P = (0,37 Q Hman) Equao (6)

    Onde: Pb = potncia da bomba, [cv];

    Q = Vazo da bomba, [m/h];

    Hman = altura manomtrica, [m.c.a.];

    = rendimento do conjunto moto-bomba, [%].

    A seo III, da IN07/2014/DAT/CBMSC, estabelece critrios de dimensionamento da

    reserva tcnica de incndio (RTI). Onde consta que a RTI ser dimensionada de tal

    forma que fornea ao sistema uma autonomia mnima de 30 minutos. Com o

    dimensionamento realizado em relao com a vazo imposta pelo Art. 98 da mesma

    Instruo Normativa.

    3.2. EDIFICAO MODELO

    Para a apresentao do dimensionamento do SHP via planilha eletrnica

    padronizada, buscou-se o esquema isomtrico exposto no detalhe 7, do anexo B, da

    IN07/2014/DAT/CBMSC, juntamente com seu dimensionamento apresentado no

    anexo C, da mesma IN. Sendo descrito nos itens 3.2.1 e 3.2.2 a seguir, as

    caractersticas desta edificao, juntamente com o dimensionamento atravs do

    mtodo de clculo simplificado.

    3.2.1. Caractersticas da edificao modelo

    Esta edificao se apresenta sendo predominantemente vertical, com abastecimento

    por reservatrio superior, com aduo por gravidade. A tabela 3 descreve as

    caractersticas gerais da edificao, necessrias para o dimensionamento do SHP.

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    Tabela 3 - Caractersticas gerais da edificao modelo

    Tipo de Ocupao Residencial Privativa Multifamiliar

    Classe de Risco Leve

    N Hidrantes 10 (um por pavimento)

    Tubulao RTI ao ponto A Ao Galvanizado 3

    Tubulao entre pontos e hidrantes Ao Galvanizado 2.1/2"

    Mangueira / Comprimento e 30m - 1.1/2"

    Distncia horizontal entre RTI e Ponto A 6,00m

    Distncia vertical entre hidrantes 2,80m

    Reservatrios de gua 2 Clulas de 1,70x2,95x1,80m cada

    Fonte: IN07/2014/DAT/CBMSC

    3.2.2. Dimensionamento SHP, mtodo de clculo simplificado

    O dimensionamento do sistema da edificao modelo, utiliza o mtodo de clculo

    simplificado. O roteiro deste clculo, inicia pelo clculo da presso no ponto A, para

    posterior definio da altura X, finalizando o dimensionamento com a determinao

    do volume da RTI.

    3.2.2.1. Clculo da presso no ponto A

    Utiliza-se a equao 2 para o clculo da vazo no hidrante menos favorvel.

    Posteriormente, determinado a perda de carga total no esguicho, obtido atravs da

    equao 4, e a perdas de carga total da mangueira e da tubulao, seguindo a

    equao 5. O resultado do clculo da presso no ponto A, obtido atravs da

    seguinte equao:

    Pa = H1 + Jm1 + Jh1 + Je Equao (7)

    Esta equao leva em considerao a presso dinmica mnima exigida pela IN, a

    perda de carga total na mangueira, na tubulao, e no esguicho.

    O resultado desta equao, adotando os parmetros da edificao modelo,

    apresenta a presso de 5,25 metros de coluna d'gua (mca).

    3.2.2.2. Clculo da altura X

    A altura X, significa a mnima altura geomtrica, entre o RTI e o centro geomtrico

    do hidrante menos favorvel. Sendo determinada considerando a soma do

    comprimento equivalente e real, e ainda a incgnita X. Multiplicando esta soma pela

    perda de carga unitria da tubulao, determinada atravs da equao 5, utilizando

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    a vazo considerando os hidrantes em uso simultneo, conforme indica a

    IN07/2014/DAT/CBMSC. Resultando na equao:

    Jt = (Leq + Lr + X) Jt Equao (8)

    A equao 8 apresenta uma incgnita a ser descoberta adiante, atravs da

    utilizao da presso no ponto A, j determinada.

    Pa = X Jt Equao (9)

    O resultado desta frmula, indica a altura mnima entre a RTI e o hidrante menos

    favorvel, para que o sistema esteja em total conformidade com as premissas

    impostas pela IN07/2014/DAT/CBMSC.

    Seguindo o roteiro, adotando os parmetros da edificao modelo, a altura mnima

    de X determinada de 6,00 metros (m).

    3.2.2.3. Clculo da reserva tcnica de incndio (RTI)

    A RTI, seguindo a IN07/2014/DAT/CBMSC, exige uma autonomia do SHP, de no

    mnimo 30 minutos, com acrscimo de 2 minutos por hidrantes excedentes a quatro.

    Desta forma, o volume mnimo para a RTI, determinada atravs do resultado entre

    o tempo de autonomia exigido, multiplicado pela vazo no hidrante mais favorvel.

    Pois se trata de uma edificao de classe de risco leve, caso a edificao apresenta-

    se outra classe de risco, a IN, apresenta outros critrios para determinar o volume

    mnima da reserva tcnica de incndio.

    Apresentando o resultado de 8.111,8 litros, para o mnimo volume de RTI a ser

    adotado.

    4. RESULTADOS E DISCUSSES

    Com as caractersticas da edificao, como o trajeto, o dimetro e o tipo das

    tubulaes e os critrios dos demais componentes integrantes ao SHP definidos

    pelo projetista no PPCI, faz-se a incluso dos dados.

    Sobre a planilha padronizada, as clulas sem preenchimento destacadas com

    contorno, devem ser preenchidas pelo usurio. Nas clulas com preenchimento

    cinza, e sem contorno, demonstram dados calculados automaticamente ou indicados

    como parmetros. A medida que a edificao caracterizada, a planilha vai sendo

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    modificada de forma instantnea. Assim, aps insero dos dados solicitados,

    haver o correto dimensionamento do sistema de forma instintiva.

    Em suma, a planilha subdivida em 4 etapas, que se conectam, seguindo ordem de

    edio, sendo:

    a) Caractersticas gerais: Exigem dados referenciais e resultados finais, ou seja,

    nesta etapa so indicados abastecimento, classe de risco e nmero total de

    hidrantes, juntamente com a necessidade ou no de bomba de reforo que ser

    definida automaticamente aps a edio completa das etapas;

    b) Trecho Tubulao: Baseado no lanamento inicial do SHP, define-se os

    pontos iniciais e finais para cada trecho, o tipo, dimetro, e comprimentos da

    tubulao, desnveis entre pontos, resultando na velocidade, e presso ao final do

    trecho;

    c) Trecho Hidrantes: Nesta etapa identificam-se o ponto Inicial dos trechos que

    terminam nos hidrantes. A indicao do ponto inicial, faz com que a planilha busque

    automaticamente a presso ao final do trecho indicado na etapa do trecho da

    tubulao, para posterior subtrao da perda de carga na tubulao, mangueira, e

    esguicho, resultando na presso final de cada hidrante;

    d) Reservatrio: Aps as etapas anteriores completas, a RTI ser calculada

    automaticamente, havendo a necessidade de indicar a forma do reservatrio, o

    volume total de consumo, e as dimenses, para posterior clculo da altura til para o

    RTI e consumo.

    4.1. CARACTERSTICAS GERAIS

    Trata-se da primeira etapa de dimensionamento, seguindo parmetros

    caractersticos da edificao descritos na tabela 3.

    Figura 1 - Caractersticas gerais da edificao

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

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    Desta forma a Figura 1, apresenta o incio do dimensionamento com dados pontuais,

    explicados como:

    a) Abastecimento (Clula G17): Indicao de qual maneira ser realizado o

    abastecimento. H duas opes possveis: Castelo Dgua ou Reservatrio

    Superior. Qualquer que for a escolha, serve de carter informativo, no havendo

    influncia direta no dimensionamento;

    b) Classe de Risco (Clula G19): Opo para classificao do risco, de acordo

    com a carga de fogo, segundo IN03/2014/DAT/CBMSC, podendo ser: Leve, Mdio

    ou Elevado. Tendo esta relao direta para o dimensionamento, pois os principais

    parmetros exigidos pelo sistema so relacionados a sua classe de risco, como:

    Presso dinmica mnima, dimetro mnimo de esguicho, e o clculo da RTI;

    N de Hidrantes (Clula G21): Quantidade total de hidrantes abastecidos pelo

    sistema, exceto o hidrante de recalque. Sendo necessrio para o clculo de vazo

    do volume da RTI. Desta forma, o n de hidrantes a ser inserido seria o total

    abastecido pela mesma RTI;

    Caso em uma mesma edificao houver duas prumadas, e duas RTI independentes,

    ou seja, que no faam qualquer ligao entre si, exceto para o hidrante de

    recalque, o usurio deve editar planilha eletrnica padronizada com os dados

    referente a uma prumada de cada vez. No entanto, se houver duas prumadas pela

    mesma RTI, o dimensionamento pela planilha eletrnica padronizada deve ser

    realizado contemplando todas as prumadas.

    A clula K17, descrever se o sistema necessita de uma bomba de reforo ou no.

    Ou seja, caso o SHP configurado pelo usurio apresentar no hidrante menos

    favorvel, presso dinmica inferior a mnima requerida, automaticamente a planilha

    indicar a necessidade de utilizao de bomba de reforo. Se caso houver a

    necessidade, nas clulas X17, X19, e X21, detalham respectivamente, a altura

    manomtrica, a vazo, e a potncia mnima da bomba para que o sistema obedea

    a premissa da IN07/2014/DAT/CBMSC.

    O dimetro do esguicho, e a presso dinmica nas clulas P19 e P21,

    respectivamente, respeitam o que exige a IN07/2014/DAT/CBMSC, relacionados

    diretamente a classe de risco indicada.

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    4.2. TRECHO TUBULAO

    Seguindo o dimensionamento, nesta etapa os dados referentes aos trechos das

    tubulaes, lanados pelo projetista, so incorporados para o dimensionamento.

    Figura 2Dados dos trechos das tubulaes

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

    A Figura 2, apresenta a tabela com os dados a serem buscados em projeto onde

    conste o lanamento da tubulao referente ao SHP, conforme o modelo

    apresentado no item 2.2 deste estudo, sendo:

    a) TRECHO (Clula C33:C59 e Clula E33:E59): Um trecho abrange toda

    tubulao e suas conexes, situadas entre os pontos indicados pelas colunas C e E,

    demonstrados na Figura 2. Atravs do lanamento da tubulao, informa-se os

    pontos iniciais e finais de cada trecho. Um trecho termina onde houver reduo do

    dimetro, ou material, ou ainda por conexes especiais, como t, juno, entre

    outros que posso sugerir a alterao da vazo;

    b) TUBULAO, MATERIAL (Clula G33:G59): H 5 opes, de acordo com a

    IN07/2014/DAT/CBMSC, sendo: Ao Preto, Ao galvanizado, Cobre, Ferro fundido,

    ou PVC. Cada opo, apresenta um coeficiente de rugosidade especifico, que

    possui importncia significativa na determinao da perda de carga na tubulao;

    c) TUBULAO, DIMETRO (Clula I33:I59): Segundo a

    IN07/2014/DAT/CBMSC, h um dimetro mnima que precisa ser respeitado, sendo

    este de 63mm, exceto para as tubulaes de cobre que podem ser 54mm;

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    d) TUBULAO, REAL (Clula K33:K59): O comprimento real da tubulao,

    segue o lanamento das tubulaes, somando os comprimentos horizontais do incio

    ao fim de cada trecho;

    e) TUBULAO, EQUIVALENTE (Clula M33:M59): Nesta situao, o

    comprimento equivalente o somatrio das perdas de cargas localizadas das

    conexes, onde estes valores so apresentados na folha Perdas Carga

    Localizadas, acessada clicando sobre a boto clique aqui para incluir conexes

    aos trechos, demonstrado na Figura 2.

    Conforme a Figura 3, h uma lista de conexes que devem ser selecionadas e a

    quantidade de cada conexo ao longo do trecho correspondente. Desta forma o

    somatrio total da perda de carga ser apresentado automaticamente na folha de

    Memria de Clculo, clulas M33:M59.

    Figura 3 Perda de cargas localizadas (Planilha Eletrnica Padronizada)

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

    a) N DE HIDRANTES ABASTECIDOS PELO TRECHO (Clula P33:P59): No

    dimensionamento do sistema a vazo calculada, de acordo com a quantidade de

    hidrantes em uso simultneo, definidos pela IN07/2014/DAT/CBMSC, relacionados

    ao total de hidrantes abastecidos pelo trecho. A vazo de cada trecho

    representada nas clulas R33:R59;

    b) DIFERENA DE NVEL ENTRE PONTOS (Clula V33:V59): Considerando

    um sistema de aduo por gravidade, a diferena de altura, a responsvel para

    proporcionar as presses necessrias do sistema. Por isto, os desnveis entre

    pontos de cada trecho, reflete diretamente na presso do sistema. Para efeito de

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    clculo, se a tubulao do trecho no ponto inicial estiver em um certo nvel, ao

    chegar no ponto final deste mesmo trecho, define-se a diferena entre o nvel inicial

    e o final. Assim, com os dados descritos, devidamente includos, a coluna

    relacionada a velocidade e a presso sero preenchidas instintivamente.

    4.3. TRECHO HIDRANTES

    Nesta etapa os dados referentes aos trechos dos hidrantes, sero considerados,

    conforme tabela 3.

    Figura 4 Dados dos trechos dos hidrantes

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

    A Figura 4, apresenta a tabela com os dados de projeto, sendo:

    a) TRECHO (Clula C73:C101 e Clula E73:E101): No trecho inicial, indica-se o

    ponto onde a tubulao abastece o trecho dos hidrantes, ou seja, o ponto final da

    tubulao citado na segunda etapa. Desta forma a planilha busca a presso

    calculada nesse ponto. Tendo o trecho final a nomeao do hidrante, seguindo o

    projeto;

    b) TUBULAO (Clula G73:G101, I73:I101, K73:K101, M73:M101): Da mesma

    maneira informada na etapa anterior. Este trecho refere-se a distncia entre o ponto

    inicial at o hidrante, incluindo, registros e reduo;

    c) MANGUEIRA, COMPRIMENTO (Clula R73:R101): A

    IN07/2014/DAT/CBMSC, limita os comprimentos totais de mangueiras, entre: 15m,

    20m, 25m ou 30m;

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    d) DIFERENA DE NVEL ENTRE PONTOS (Clula Z73:Z101): Seguindo o

    mesmo conceito aplicado na segunda etapa, se a tubulao do trecho no ponto

    inicial estiver em um certo nvel, ao chegar no ponto final deste mesmo trecho,

    define-se a diferena entre o nvel inicial e o final.

    Ao final da terceira etapa, tem-se o resultado da vazo e presso nos hidrantes

    menos e mais favorveis. A figura 5 apresenta os resultados.

    Figura 5 Hidrantes menos e mais favorveis

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

    4.4. RESERVATRIO

    Aps seguir as etapas subsequentes, o reservatrio apresenta-se definido, o seu

    tempo de autonomia, e o volume mnimo da RTI. Cabe-se ao projetista informar o

    tipo do reservatrio, o volume do consumo, o nmero de clulas, e as dimenses.

    Figura 6Dados referente ao reservatrio

    Fonte: Planilha Eletrnica Padronizada, do autor (2015).

    A Figura 6, apresenta os dados referente ao reservatrio. Seguindo a tabela 3, e a

    edificao modelo da IN07/2014/DAT/CBMSC. Desta forma, os dados includos

    referem-se a:

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    a) TIPO RESERVATRIO (Clula I134): O tipo de reservatrio, indicada a forma

    geomtrica onde a gua ser reservada. Nesta situao, h trs possibilidades

    possveis: Reservatrio do tipo de seo cnica, seo retangular, ou circular.

    Sendo a seo cnica, usualmente, os reservatrios de fibra de vidro, e os

    retangulares e circulares, executados em concreto armado ou metlico. Qualquer

    que for a situao, os clculos para o volume e altura de consumo e RTI, sero

    adequados a sua forma;

    b) N DE CLULAS (Clula I136): Devido a possibilidade de dividir o reservatrio

    em duas partes, o usurio deve colocar a quantidade presenta na edificao;

    c) DIMENSES: Apresenta-se a possibilidade de dimensionar o reservatrio

    para qualquer dimenso, havendo possibilidade de dividir o reservatrio em mais de

    uma clula. O clculo para o volume de consumo e RTI, juntamente com a altura da

    sada das canalizaes, respeitar as indicaes j citadas, variando de acordo com

    as caractersticas de cada edificao.

    4.5. COMPARATIVO ENTRE DIMENSIONAMENTOS

    Foram analisados alguns pontos importantes de comparao entre os resultados

    obtidos pela planilha eletrnica padronizada e o dimensionamento do SHP via

    mtodo de clculo simplificado apresentado no item 3.2.2. Na tabela 4 foram listados

    alguns valores que apresentaram diferenas entre ambos os clculos.

    Tabela 4 - Anlise comparativa entre resultados.

    Mtodo de clculo

    simplificado Planilha Eletrnica

    Padronizada Diferena

    Vazo - Trecho RTI ao Ponto A 0,00647 m/s 0,00635 m/s 0,00012 m/s

    Perda de carga unitria tubulao (75mm) - Trecho RTI ao Ponto A

    0,0407 m/m 0,0386 m/m 0,0021 m/m

    Perda de carga unitria tubulao (63mm) - Trecho hidrante HD-01

    0,0039 m/m 0,0038 m/m 0,0001 m/m

    Perda de carga total da mangueira 1,029 mca 1,010 mca 0,019 mca

    Presso no ponto A 5,25 mca 5,29 mca 0,04 mca

    Presso hidrante menos favorvel 4,00 mca 4,06 mca 0,06 mca

    Presso hidrante mais favorvel 31,20 mca 27,47 mca 3,73 mca

    Vazo hidrante mais favorvel 193,14 l/min 181,23 l/min 11,91 l/min

    Volume da RTI 8.111,8 litros 7.611,5 litros 500,3 litros

    Fonte: do Autor.

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    Em relao ao comparativo das vazes, justifica-se tal diferena pela adoo do

    mtodo de clculo simplificado. Neste clculo as vazes so obtidas pela equao 2,

    onde a presso dinmica aplicada para o clculo adotada em relao a presso

    dinmica mnima para o hidrante menos desfavorvel, e para os subsequentes

    soma-se a altura entre pavimentos, ignorando as possveis perdas de cargas. Oque

    no ocorre na planilha padronizada, onde os clculos so apresentados trecho a

    trecho, descontando suas perdas de cargas at resultar na presso e vazo real,

    nos hidrantes menos favorveis.

    A diferena entre a perda de carga unitria das tubulaes e da mangueira,

    justificada pelo arredondamento utilizado pelo exemplo de clculo simplificado, ao

    deduzir a frmula da equao 5 em funo apenas da vazo.

    Devido estas diferenas encontradas nas vazes e nas perdas de cargas, o

    resultado das presses tambm apresenta disparidade. A presso no hidrante

    menos favorvel apresenta pequena variao, diferentemente da presso no

    hidrante mais favorvel onde a variao encontrada se relaciona diretamente com o

    volume da RTI, o que justifica a diferena entre ambos os clculos.

    5. CONCLUSO

    Devido ao sistema ser abastecido por aduo gravitacional, a altura geomtrica

    uma funo determinante para estabelecer a presso dinmica nos hidrantes.

    Devido a isto, algumas edificaes exigem que a estrutura do reservatrio seja muito

    elevada, o que encarece a implantao do SHP. Por isso o correto dimensionamento

    essencial, pois um pequeno erro pode acarretar em grandes prejuzos.

    Estabelecendo uma comparao entre os mtodos de clculos, a planilha

    padronizada apresenta resultados mais precisos, o que proporciona maior eficincia

    ao sistema. O dimensionamento do sistema cumpre a premissa da

    IN07/2014/DAT/CBMSC, em todos os seus requisitos.

    Como recomendaes para trabalhos futuros, a possibilidade de elaborar planilha

    para o dimensionamento do tipo de abastecimento por reservatrio inferior por

    aduo por bombas. Assim como analisar o dimensionamento utilizando diferentes

    edificaes afim de corroborar a funcionalidade desta planilha para qualquer

    edificao.

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    REFERNCIA BIBLIOGRFICA

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