Instalações hidráulicas de água fria - Dimensionamento hidráulico: parte 2

As instalações de água fria devem ser projetadas e construídas de modo a:

Em um primeiro momento, vamos ver o que é mais cobrado em provas de concursos em relação ao dimensionamento das tubulações.

1. Pressões e velocidade nas tubulações de água fria

Pressão máxima

Em condições estáticas, ou seja, sem escoamento, a pressão da água em qualquer ponto de utilização da rede predial de distribuição não deve ser superior a 400 kPa, pois, caso contrário, pode haver risco de explosão da tubulação.

A ocorrência de sobrepressões devidas a transientes hidráulicos como o golpe de aríete (que veremos mais abaixo), deve ser considerada no dimensionamento das tubulações. Tais sobrepressões são admitidas, desde que não superem o valor de 200 kPa.

Além disso, temos ainda a chamada pressão de serviço, que para efeitos de provas é o somatório das pressões estáticas e das sobrepressões, considera-se 600 KPa.

Vamos relembrar:

Pressão mínima

No geral, a utilização excessiva na peça de utilização tende a aumentar desnecessariamente o consumo de água. E a solução para isso é dimensionar a tubulação para trabalhar próximo aos limites mínimos de pressão, que veremos a seguir.

Para peças de utilização em geral, a pressão não deve ser inferior a 10 kPa.

Algumas exceções para regra acima devem ser consideradas:

Já em relação à rede predial de distribuição, a pressão da água em condições dinâmicas, ou seja, com escoamento não deve ser menor que 5 kPa ( nunca inferior a 5 KPa, ok)

* A pressão dinâmica não deve ser inferior a 10 m.c.a, com exceção do ponto de descarga para bacia sanitária.

Quando se fala em velocidade de escoamento em uma tubulação de água fria, lembre-se: As tubulações devem ser dimensionadas de modo que a velocidade da água, em qualquer trecho, não atinja valores superiores a 3m/s

2. Golpe de aríete

É um fenômeno resultante do transitório hidráulico, quando ocorre variação brusca de pressão acima ou abaixo do valor normal de funcionamento. Também pode ser considerado como um choque violento que se produz sobre as paredes de um conduto forçado, quando o movimento é modificado bruscamente. Como exemplo, podemos verificar quando uma válvula, torneira ou outro componente é fechado muito rapidamente, muitas vezes, o fechamento é acompanhado de um claro ruído originado pelo golpe de aríete.

Em alguns casos, dependendo da magnitude da sobrepressão resultante, o golpe de aríete pode provocar uma deformação tão acentuada que rompe as paredes do tubo, principalmente se ele estiver fragilizado. (lembre-se que a água é praticamente incompressível).

3. Fenômeno da cavitação

Muito comum, e também muito cobrado em provas, a cavitação se faz acompanhar de um ruído característico e de uma vibração da tubulação que, se for de duração prolongada, provocará a erosão das paredes da tubulação e acessórios. Quando a seção transversal da tubulação volta a se alargar, a velocidade de escoamento diminui e, conforme a equação de Bernoulli, a pressão se eleva e as bolhas de vapor se condensam rapidamente, gerando o ruído típico. As partículas de líquido que vêm ocupar o espaço deixado pelas bolhas de vapor são aceleradas e freadas bruscamente, fato este que produz uma significativa sobrepressão naquele ponto, que se propaga como pulso de pressão por toda a tubulação à velocidade do som naquele líquido, fenômeno denominado golpe de aríete local. Uma consequência para o sistema é a erosão que ocorre nos locais onde as bolhas condensam e não onde elas se formam.

A Cavitação promove um aumento significativo da resistência ao escoamento, diminuindo a capacidade de transporte da tubulação, podendo originar no interior de qualquer dispositivo onde o escoamento estiver sujeito a um estrangulamento local seguido de uma expansão posterior. Exemplos: válvulas, diafragmas, canais de rotores de bombas, seções de entrada de bombas entre outros.

4. Retrossifonagem

Refluxo de água usada, proveniente de um reservatório, aparelho sanitário ou de qualquer outro recipiente para o interior de uma tubulação, devido à sua pressão ser inferior à atmosférica.

5. Válvula redutora de pressão e válvula de alívio

A válvula redutora de pressão mantém à jusante uma pressão estabelecida, qualquer que seja a pressão dinâmica à montante e deve ser instalada na entrada das tubulações, antes da bomba, para impedir que a água volte quando o bombeamento é desligado ( muito usada em sistemas de captação). Já a válvula de alívio, é um dispositivo que deve ser instalado na linha de recalque para se evitar o rompimento da tubulação quando ocorrer o golpe de aríete.

6. Perdas de carga nas tubulações

Como já mencionei antes, se você está se preparando para um concurso para engenheiro civil, este post te servirá, mas se seu caso é para cargos com especialidade, aconselho que aprofunde mais no assunto e veja os cálculos de dimensionamento, ok?

Continuando por aqui, veremos que existem dois tipos de perdas de carga: as distribuídas e as localizadas. Nesse post, veremos quais as características de cada uma e as principais diferenças entre elas.

Esse tipo de perda de carga ocorre em trechos de tubulação retilíneos e de diâmetro constante.

Ela se dá porque a parede dos dutos retilíneos causa uma perda de pressão distribuída ao longo de seu comprimento que faz com que a pressão total vá diminuindo gradativamente, daí o nome perda de carga distribuída.

A perda de carga localizada ocorre em trechos da tubulação onde há presença de acessórios, sejam eles: válvulas, curvas, derivações, registros ou conexões, bombas, turbinas e outros.

A presença desses acessórios contribui para a alteração de módulo ou direção da velocidade média do escoamento e, consequentemente, de pressão no local, ou seja, age alterando a uniformidade do escoamento.

Grave isso:

A perda de carga localizada é diretamente proporcional ao comprimento da canalização, e é independente da posição do tubo e do sentido do escoamento, também é em função de uma potência da velocidade média

Conforme o que estabelece a ABNT NBR 5626:1998, no ensaio de estanqueidade em peças de utilização e reservatórios domiciliares, todas as peças de utilização devem estar fechadas e mantidas sob carga, durante o período de 1h