aula unidade 6 - gás.pdf

AULA 6

Instalações Prediais

de Gás Canalizado

ENG. SILVIO EDMUNDO PILZ

ENG. SILVIO EDMUNDO PILZ GÁ

INTRODUÇÃO

O sistema de gás canalizado não é exatamente um

sistema de combate ou de proteção contra incêndio

Mas ...

Tem dado origem a vários incêndios e

explosões em edificações.

INTRODUÇÃO

Por isto tem sido exigido pelos Corpo de Bombeiros

como um projeto complementar em vários estados

brasileiros para a aprovação dos projetos de

prevenção e combate à incêndio – NECESSIDADE

DE INSTALAÇÕES ADEQUADAS

Então veremos o básico de um projeto de

gás canalizado (para aprovação em Corpo

de Bombeiros e para execução).

INTRODUÇÃO

Instalações adequadas (canalizações,

central de gás) visam dar segurança ao

sistema o GLP tem um grande poder

calorífico e um grande poder de explosão.

INTRODUÇÃO

Instalações adequadas

INTRODUÇÃO

Inicialmente:

O GLP (gás de cozinha) em seu estado natural é

inodoro adiciona-se etil-mercaptana para dar o

cheiro característico e nos avisar de eventuais

vazamento

O GLP é mais “pesado” que o ar então em caso

de vazamento, fica acumulado rente ao chão o

etil-m é ± denso como o ar, e por isto podemos sentir

o cheiro.

INTRODUÇÃO

Etano, Eteno (traços)

Propano

n-Butano hidrocarbonetos parafínicos

iso-Butano

Propeno

n-Buteno hidrocarbonetos olefínicos

iso-Buteno

Butadieno-1,3 (traços)

iso-Pentano (traços)

COMPOSIÇÃO DO GLP

INTRODUÇÃO

Inicialmente:

Então todo o local onde há instalação de GLP, deve

possuir ventilação adequada, colocada junto ao

piso, para que o eventual vazamento possa escoar

à área exterior assim sua concentração é baixa.

Se este vazamento ficar em local confinado (caso

de subsolos), o gás não tem para onde escoar e

neste caso, vai se concentrar junto ao solo.

INTRODUÇÃO

Inicialmente:

Quando o GLP vazar e, estiver em pequenas

concentrações, um meio de ignição (fagulha,

centelha elétrica, etc) irá iniciar a queima deste gás.

Porém em função de estar confinado, com a

continuação do vazamento, a concentração do gás

aumenta se atingir o limite de explosividade

explosão

INTRODUÇÃO

Um caso famoso foi a explosão do Shopping de

Osasco em 11 de junho de 1996.

Em função de um vazamento de gás a explosão de

gás matou 42 pessoas e deixou mais de 300 feridos.

INTRODUÇÃO

As condenações aos responsáveis já ultrapassaram

20 milhões de reais na época.

INTRODUÇÃO

Após constatou-se um erro de projeto, em que a

canalização de gás passava em uma galeria de

serviço (utilizada para diversas instalações).

Houve um vazamento em uma canalização, e como

não havia para onde o gás escoar se

“concentrou” na galeria

INTRODUÇÃO

O vazamento chegou ao limite de explosividade e uma

provável centelha das instalações elétricas deu origem

a explosão

O mais interessante foi a quantidade de gás que

vazou para causar esta grande explosão ....

O correspondente a um botijão

de 13 kg de gás!!!

INTRODUÇÃO

Inicialmente (os princípios):

O uso de gás compreende os princípios de química /

física que se aprende no segundo grau Lei de Boyle

– Mariotte

P.V = k (à temperatura constante)

Sabemos que nos aparelhos o GLP que usamos vem

em forma gasosa.

Mas no botijão é líquido

INTRODUÇÃO

Então se torna necessário a transformação do estado

líquido para o estado gasoso na pressão ±

constante do botijão há um grande aumento de

volume

Para que isto aconteça há a necessidade de se colocar

energia (temperatura) na equação.

INTRODUÇÃO

Então o gás rouba energia (temperatura) do meio

externo, junto ao botijão a troca acontece através

do casco de botijão.

Então quanto maior a área de casco, maior a

possibilidade de “capturar” calor externo e maior será

a capacidade de vaporizar o GLP líquido.

INTRODUÇÃO

Então quanto mais gás precisamos usar (em estado

gasoso) na edificação, mais superfície de casco de

botijão precisamos

Ou, então no final das contas

Mais botijões de gás necessitamos quanto mais

aparelhos de consumo temos. 24

INTRODUÇÃO

Se errarmos no dimensionamento da central e termos

botijões insuficientes ...

Exatamente no inverno, com o maior uso de

aquecedores, com menor temperatura (energia), menor

superfície de casco menos vaporização o gás

virá mais fraco e pode faltar mesmo tendo gás nos

botijões!!!

INTRODUÇÃO

Em Santa Catarina as exigências de instalações de

gás canalizado estão a cargo da Norma de

Segurança Contra Incêndios – NSCI de 1992

de resoluções complementares, em especial a

Resolução 024/CAT/CCB/98, que regulamentou a

questão dos tanques estacionários e mais

atualmente da Instrução Normativa 08

(IN no. 008/DAT/CBMSC)

INTRODUÇÃO

Já com relação às normas brasileiras da ABNT,

podemos destacar:

NBR 13932 – Instalações Internas de gás liquefeito de petróleo

(GLP) – Projeto e execução

NBR 13933 – Instalações Internas de gás natural – Projeto e

execução

NBR 13103 – Adequação de ambientes residenciais para

instalação de aparelhos que utilizam gás combustível

NBR 13523 – Central Predial de gás liquefeito de petróleo.

DIMENSIONAMENTO

Inicialmente para dimensionarmos um sistema de

gás canalizado temos que definir quais são os

aparelhos de consumo de gás na edificação:

• Fogão residencial com ou sem forno

• Aquecedor de água à gás (de passagem ou de acumulação)

• Fogão industrial

• Lareira à gás

• Chapa, banho maria, etc

DIMENSIONAMENTO

Depois temos que saber o consumo de gás de cada

um destes aparelhos:

Este consumo de gás pode ser dado em kg/h, mas

normalmente os fabricantes determinam na maioria

das vezes o consumo em kcal/min ou kcal/h.

Podemos encontrar estes valores em catálogos de

fabricantes ou em tabelas de normas.

DIMENSIONAMENTO

Valores usualmente usados:

Fogão 4 bocas com forno: 125 kcal/min

Aquecedor de água passagem: 200 kcal/min (8 L/min),

250 kcal/min (10 L/min), 800 kcal/min (20 L/min)

Fogão industrial : 720 kcal/min (6 bocas)

etc, dependendo do modelo, potência, etc.

DIMENSIONAMENTO

DIMENSIONAMENTO CENTRAL DE GÁS

Princípio básico

• Achar uma quantidade de botijões ou tanques que

vaporizem a quantidade de gás necessário para

manter os aparelhos em funcionamento.

• Em função de quantidade de tanques dimensionar

uma edificação para abrigar os tanques.

• Também função da quantidade de gás colocado na

central de gás, esta deve ser recuada da edificação.

DIMENSIONAMENTO CANALIZAÇÃO

Princípio básico

• Separar os trechos de rede primária (gás em média

pressão) e trechos de rede secundária (gás em baixa

pressão).

• Para cada trecho verificar a quantidade de gás

(kcal/min ou kcal/h) que está fluindo na canalização.

• A verificação (não o dimensionamento) é feito a

partir de um diâmetro escolhido e verificar se a

perda de carga calculada não ultrapassa o máximo

admitido por norma.

ADEQUAÇÃO DE AMBIENTES

Princípio básico

• Nos locais onde há aparelhos de consumo de gás

os ambientes deve ter adequação, sendo em

especial a ventilação.

• Da mesma forma para a central de gás, devemos

fazer a adequação da mesma.

EXEMPLO GERAL

Seja um prédio residencial com 9 pavimentos de

apartamentos, com quatro apartamentos por andar:

• 2 apartamentos tem fogão 4 bocas com forno + aquecedor

• 2 apartamentos tem somente fogão 4 bocas com forno

• Desconsideramos outros aparelhos que porventura existam

Cálculo da potência computada (C)

36 fogões x 125 kcal/min = 4.500 kcal/min

18 aquecedores x 200 kcal/min = 3.600 kcal/min

Total = 8.100 kcal/min

EXEMPLO GERAL

C = 8.100 kcal/min

Porém é pequena probabilidade de que todos os fogões e

aquecedores estejam funcionando ao mesmo tempo usar

um fator de simultaneidade (F), estabelecido na NBR 13932

F = 29,02 %

POTÊNCIA ADOTADA (A) A = C . F / 100

A = 2350 kcal/min

Necessitamos agora ver a quantidade de gás necessária para

produzir esta quantidade de energia isto depende da

capacidade calorífica (CC) do gás

GLP CC = 11.200 kcal/kg (valor comumente adotado)

CONSUMO GÁS (CG)

CG = A (kcal/h) / CC (kcal/kg) CG em kg/h

CG = 2.350 x 60 / 11.200

CG = 12,59 kg / h

Com este valor então precisamos ter tantos botijões que gerem

um quantidade de gás vaporizado para atender este consumo.

Este é o ponto chave do dimensionamento da central de

gás !

QUANTIDADE DE BOTIJÕES

O gás nos botijões vem em estado líquido e estão sob grande

pressão nos botijões, cilindros e tanques.

Este gás nos aparelhos de consumo deve estar em baixa

pressão e no estado vaporizado.

A diminuição de pressão é feita através de válvulas redutoras de

pressão colocadas em pontos estratégicos:

1º. Estágio junto a central de gás, na caixa de controle e

manobra que diminui de alta pressão para média pressão

nas canalizações primárias.

VÁLVULA DE 1º. ESTÁGIO

A diminuição de pressão é feita através de válvulas redutoras de

pressão colocadas em pontos estratégicos:

2º. Estágio junto ao abrigo de medidores e/ou registros e

válvulas, quando em prédio normalmente colocados no hall

de circulação. Procurar sempre instalar fora do ponto de

consumo para que possa ser fechado em caso de incêndio

DIMENSIONAMENTO CENTRAL DE GÁS G

Para transformar o gás do estado líquido para estado gasoso, o

sistema necessita de calor então no caso de botijões,

cilindros e tanques precisa obter calor do meio externo, através

de uma superfície de troca casco dos botijões.

Esta superfície de troca está limitada à área do casco.

O calor do meio ambiente depende, basicamente, da

temperatura prever no Sul para temperaturas baixas.

Isto leva a uma capacidade máxima de vaporização dos botijões,

cilindros e tanques.

Capacidade de vaporização

Cilindros P45 1,0 a 1,2 kg/ h

Cilindros P90 1,8 a 2,1 kg/h

Tanques P180 3,5 a 4,0 kg/h

CG = 12,59 kg / h

Se usarmos P45 ± 12 cilindros

Se usarmos P180 ± 04 tanques

Caso aconteça um erro de dimensionamento na quantidade de

botijões ou se adote por opção um número menor de botijões

que o necessário, temos que:

• Quando as temperaturas forem baixas, havendo

portanto menor calor para a troca e a quantidade de gás

necessária for grande (época que os aquecedores

estiverem funcionando), não haverá vaporização

suficiente do gás por falta de calor

• Há o congelamento dos botijões, onde se forma uma

camada de gelo em torno do botijão.

Uso de P45

Este tipo de cilindro são do tipo esvazia/troca, ou seja, quando

acabar o gás dever ser feita a troca dos cilindros

Para que a edificação não fique sem gás há a necessidade de

haver duas baterias de cilindros (uma em uso e uma de reserva).

No caso da edificação 12 + 12 P45 1.080 kg de GLP

Uso de P180

Este tipo de tanque são do tipo reabastecíveis, ou seja não há

troca do cilindro, mas a recarga do mesmo (como tanque de

gasolina de um carro) reabastecido por um caminhão tanque

que através de uma mangueira, completa o cilindro.

Não há a necessidade de tanque reserva, mas somente de um

cronograma de reabastecimento e de verificação periódica do

gás através do nível do tanque

No caso da edificação 04 P180 720 kg de GLP

P45 x P180

P45 1080 kg P180 720 kg

No caso do P45 dará uma central de gás de maior tamanho e em

função da quantidade de gás há a exigência do recuo da central

de gás em relação à edificação P45 dará maior recuo

P45 Ø 38 cm P180 Ø 78 cm

QUANTIDADE DE BOTIJÕES Recuo de central de gás

Quantidade de GLP Afastamento mínimo

NSCI / NBR 13523

de 091 kg a 179 kg 0,50 m / 0,00 m

de 180 kg a 359 kg 1,00 m / 0,00 m

de 360 kg a 539 kg 1,50 m / 0,00 m

de 540 kg a 719 kg 2,00 m / 1,50 m

de 720 kg a 899 kg 2,50 m / 1,50 m

de 900 kg a 1079 kg 3,00 m / 1,50 m

de 1080 kg a 1259 kg 3,50 m / 3,00 m

QUANTIDADE DE BOTIJÕES Recuo de central de gás

P45 x P180

P45 1080 kg 3,50 m

P180 720 kg 2,50 m

Conforme já comentado, separamos a canalização em rede

primária (média pressão) e rede secundária (baixa pressão)

Rede primária desde a caixa de controle e manobra

junto a central de gás, até os abrigos de medidores que

ficam nos andares 0,35 a 1,0 kgf/cm2 (NSCI) e entre

0,05 kgf/cm2 – 5 kPa a 4,0 kgf/cm2 – 400 kPa (NBR).

Rede secundária desde os abrigos de medidores até os

pontos de consumos 0,02 a 0,03 kgf/cm2 e abaixo de

0,05 kgf/cm2 (NBR)

EXEMPLO GERAL

REDE PRIMÁRIA

EXEMPLO GERAL

REDE SECUNDÁRIA

REDE PRIMÁRIA

EXEMPLO GERAL

REDE SECUNDÁRIA

O dimensionamento é baseado nas premissas da NBR 13932, já

que as NSCI são falhas neste aspecto.

Rede primária pressão máxima na canalização é de 150

kPa ou 1,5 kgf/cm2 e perda de carga máxima na

canalização de 15 kPa (0,15 kgf/cm2)

Rede secundária pressão máxima na canalização é de

5 kPa ou 0,05 kgf/cm2 e pressão mínima no ponto de

utilização de 2,6 kPa (0,026 kgf/cm2)

DIMENSIONAMENTO CANALIZAÇÃO G

Ou usar planilhas eletrônicas de cálculo, tipo Excel, que

facilitam bastante o cálculo

No nosso exemplo, temos, então a canalização primária trecho a

trecho: A-B, B-C, etc.

No nosso exemplo, temos, então a canalização secundária

trecho a trecho: B-B1, B-B2, etc.

Planilha média pressão

Planilha baixa pressão

CUIDADO COM TUBULAÇÕES DE GÁS ENTERRADAS

PONTOS DE UTILIZAÇÃO G

ADEQUAÇÃO DOS AMBIENTES G

Nos ambientes onde existem aparelhos de consumo de

gás deverá sofrer adequação (em especial ventilações)

para melhorar a segurança.

NBR 13103 - Adequação de ambientes residenciais para

instalação de aparelhos que utilizam gás combustível

ADEQUAÇÃO DOS AMBIENTES

EXAUSTÃO

Ventilação permanente

Superior

A ventilação deve ser

permanente

Ventilação permanente

Inferior

Em ventilações permanente aplicar o item O da norma

BOM SENSO

Fim desta unidade

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