dimensionamento de redes de hidrantes

DIMENSIONAMENTO DE REDES DE HIDRANTES

DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES

Para iniciarmos o dimensionamento das redes de hidrantes em uma edificação, temos que primeiramente definir qual o tipo de sistema a ser utilizado, à partir do tipo de ocupação do ambiente, consultando tabela na NBR – 13714/2000.

Com o tipo da ocupação, definimos o tipo de sistema pela tabela a seguir:

TABELA PARA ESCOLHA DO SISTEMA – CONFORME NBR – 13714/2000

Grupo/Divisão Tipo

Mangueiras Esguichos

N° de saídas

Vazão

Diâmetro Comprimento

Tipo de jato Diâmetro

L / min mm m mm

A 1 25 30 Regulável - 1 80 Ver (nota 1 e 3)

B,D,E,H,F1,F2, F3, F4, F5

1 25 30 Regulável - 1 100 Ver (nota 2 e 3)

A,B,D,E,H,F1,F2

, F3, F4, F5 1 40 30 Compacto 13 1 130

Ver (nota3)

C,F6,F7, F8, G, I1, I2

2 40 30 Regulável/compacto - 16

2 300 Ver (nota4)

I3 3 65 30 Regulável/compacto - 25

2 900


Notas: 1) As edificações do grupo A (divisões A2 e A3), além da proteção do sistema tipo 1 (mangotinhos), com

vazão mínima de 80 l/min, cada tomada de mangotinho deve ter acoplada uma saída de água com válvula angular para hidrante com mangueira de 40mm (1 ½”) de diâmetro.

2) As edificações dos grupos B,D,E,H e as divisões F1,F2,F3,F4 e F5 (edifícios comerciais), além da proteção do sistema tipo 1 (mangotinhos), com vazão mínima de 100 l/min, cada tomada de mangotinho deve ter acoplada uma saída de água com válvula angular para hidrante com mangueira de 40mm (1 ½”) de diâmetro.

3) As edificações estabelecidas para serem protegidas por sistema tipo 1 (mangotinhos), podem, opcionalmente, ser protegidas por um sistema alternativo de hidrantes com as seguintes características: a) Mangueiras de incêndio com diâmetro de 40mm ( 1 ½”); b) Esguicho de jato compacto de 13mm (1/2”) ou regulável; c) Vazão mínima de 130 l/min no esguicho mais desfavorável hidraulicamente. Deve ser considerado o funcionamento simultâneo nos hidrantes mais desfavoráveis conforme especificações a seguir: - um hidrante, quando a instalação constar com um hidrante; - dois hidrantes, quando a instalação constar de dois a quatro hidrantes; - três hidrantes, quando a instalação constar de cinco a seis hidrantes; - quatro hidrantes, quando a instalação constar de sete ou mais hidrantes. d) A reserva de incêndio deve ser determinada considerando o funcionamento simultâneo dos hidrantes especificados no item anterior, por um tempo mínimo de 60 minutos.

4) As edificações do grupo C e das divisões F6,F7 e F8, além da proteção por sistema tipo 2, com duas saídas de 40mm ( 1 ½”), cada uma delas com vazão de 300 l/min, devem ser dotadas do ponto de água com mangotinho.


Para o dimensionamento dos sistema de hidrantes, utilizamos o seguinte passo a passo:

1) Estabelecer a classe de risco da edificação: NBR

13714 – Conforme anexo D No exemplo prédio residencial – Grupo A, sistema 1 (hidrantes com mangotinhos).

2) Lançamento da rede de hidrantes – prever pelo

menos uma saída de hidrante por pavimento, localizado na área de circulação, preferencialmente junto à coluna de incêndio, diminuindo ao máximo as conexões e desvios de tubulações

Esquema instalações incêndio


3) Determinação da vazão e da pressão mínima no

hidrante mais desfavorável (H5): 3.1) Determinação da vazão mínima no hidrante H5: pH5 – pressão residual ou dinâmica no esguicho do H5 QH5 – vazão mínima no H5 K – fator de vazão do esguicho ( tabela 02 )

Tabela 02 – Características dos esguichos

Tipo de orifício

Diâmetro nominal

Fator K

mm

Pol

l/min.mca-1/2

l/min.kPa-1/2

Esguichos

13

½

32,5

10,3

16

5/8

51,4

16,3

19

¾

73,8

23,4

22

7/8

101

32,0

25

1

132,3

41,9

32

1 1/4

206,4

65,4


Com a vazão de 130 l/min e esguicho de 16mm, temos:


4) Determinação do diâmetro do ramal de alimentação do H5: Para definirmos o diâmetro da tubulação de recalque, deve-se verificar a velocidade da água na tubulação, onde, o recomendável é que a mesma não seja superior à 5m/s. A velocidade da água na tubulação será dada pela equação:

Vc = QH5 / Ac Vc – Velocidade na canalização

Ac – Área da canalização QH5 – Vazão (m³/s)


A área da canalização será dada por:

Ac = π . D² / 4

Para a tubulação de recalque de 50mm = 0,05 m

Ac = π . 0,05² / 4 = 0,00196 m²

Vazão H5 = 130 l/min = 0,002167 m³/s

Vc = 0,002167 / 0,00196 = 1,1 m/s < 5,0 m/s VALOR ACEITÁVEL


5) Determinação da perda de carga no ramal de alimentação do H5:

hpH5 = hpc + hpv + hpm + hpesg Onde: hpH5 – perda de carga total no ramal H5 hpc – perda de carga no segmento de canalização hpv – perda de carga na válvula angular hpm – perda de carga na mangueira hpesg – perda de carga no esguicho


5.1) Perda de carga no segmento de canalização do ramal H5:

QH5 – Vazão no hidrante 5 (m³/s) C – coeficiente Hazen-Willians ( tabela 03) dc – Diâmetro da canalização (m) ltc - Comprimento teórico da canalização


ltc = comprimento teórico da canalização lnc = comprimento linear da canalização leq = comprimento equivalente de canalização (tabela 04)

Tabela 03 – Coeficiente de atrito “C” de Hazen - Williams

Material da canalização

Coeficiente de atrito “C”

Canalizações

Novas ± 10 anos ± 20 anos

Ferro fundido ou dúctil, sem revestimento interno 100 - - Ferro fundido ou dúctil, com revestimento de cimento

140 120 105

Ferro fundido ou dúctil, com revestimento de asfalto 140 - -

Ferro fundido, com revestimento de epóxi 140 130 120 Aço preto (para sistemas de canalização seca) 100 - - Aço preto (para sistemas de canalização molhada) 120 - - Aço galvanizado 120 100 - Cobre 150 135 130 PVC, polietileno 150 135 130 Mangueira de incêndio 140 - -

Tabela 04 – Equivalência em metros de canalização

TIPO

Mat

eria

l Diãmetro Nominal , mm (pol) 15 20 25 32 40 50 65 75 100 125 150

1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 6

CO

NE

XÕ

ES

Joel

ho 90°

Cobre 1,1 1,2 1,5 2,0 3,2 3,4 3,7 3,9 4,3 - -

Aço 0,5 0,7 0,8 1,1 1,3 1,7 2,0 2,5 3,4 4,2 4,9

45° Cobre 0,4 0,5 0,7 1,0 1,3 1,5 1,7 1,8 1,9 - -

Aço 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 1,9 2,3 C

urva

90° Cobre 0,4 0,5 0,6 0,7 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 - -

Aço 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,0 1,3 1,6 2,1 2,5

45° Cobre 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 - -

Aço 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,1

Tê

Passagem direta

Cobre 0,7 0,8 0,9 1,5 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 - -

Aço 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 2,1 2,7 3,4

Saida lateral

Cobre 2,3 2,4 3,1 4,6 7,3 7,6 7,8 8,0 8,3 - -

Aço 1,0 1,4 1,7 2,3 2,8 3,5 4,3 5,2 6,7 8,4 10,0

Bucha ou luva de redução

Cobre - 0,3 0,2 0,2 0,4 0,7 0,8 0,9 1,0 - -

Aço - 0,3 0,2 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2

BO

CA

IS

Ent

rada

de

cana

lizaç

ão Normal

Cobre 0,3 0,4 0,5 0,6 1,0 1,5 1,6 2,0 2,2 - -

Aço 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 1,6 2,0 2,5

Borda Cobre 0,9 1,0 1,2 1,8 2,3 2,8 3,3 3,7 4,0 - -

Aço 0,4 0,5 0,7 0,9 1,0 1,5 1,9 2,2 3,2 4,0 5,0

Saída de canalização

Cobre 0,8 0,9 1,3 1,4 3,2 3,3 3,5 3,7 3,9 - -

Aço 0,4 0,5 0,7 0,9 1,0 1,5 1,9 2,2 3,2 4,0 5,0

Tabela 04 – Equivalência em metros de canalização

TIPO

MAT

ERIA

L Diãmetro Nominal , mm (pol)

15 20 25 32 40 50 65 75 100 125 150

1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 6 V

ÁLV

ULA

S

Gaveta ou esfera

(aberta)

Cobre 0,1 0,2 0,3 0,4 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0 - -

Aço 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1

Globo (aberta)

Cobre 11,1 11,4 15,0 22,0 35,8 37,9 38,0 40,0 42,3 - -

Aço 4,9 6,7 8,2 11,3 13,4 17,4 21,0 26,0 34,0 43,0 54,0

Angular (aberta)

Cobre 5,9 6,1 8,4 10,5 17,0 18,5 19,0 20,0 22,1 - -

Aço 2,6 3,6 4,6 5,6 6,7 8,5 10,0 13,0 17,0 21,0 26,0

Ret

ençã

o

De pé com crivo

Cobre 8,1 9,5 13,3 15,5 18,3 23,7 25,0 26,8 28,6 - -

Aço 3,6 5,6 7,3 10,0 11,6 14,0 17,0 20,0 23,0 30,0 39,0

Horizontal (tipo leve)

Cobre 2,5 2,7 3,8 4,9 6,8 7,1 8,2 9,3 10,4 - -

Aço 1,1 1,6 2,1 2,7 3,2 4,2 5,2 6,3 8,4 10,4 12,5

Vertical (tipo pesado)

Cobre 3,6 4,1 5,8 7,4 9,1 10,8 12,5 14,2 16,0 - -

Aço 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 6,4 8,1 9,7 12,9 16,1 19,3


lnc – Do desenho – 1,50 m leq – 01 Tê saída lateral 50 mm – Da tabela = 3,5 m ltc = 1,50 + 3,50 = 5,0 m


5.2) Perda de carga na válvula angular: hpv – perda de carga válvula angular Vv – Velocidade da água na válvula angular k – Coeficiente de singularidade (tabela 05) g – Aceleração da gravidade

Tabela 05 – Coeficiente de singularidade

Singularidade k Singularidade k

Joelho 90° 0,90 Joelho 45° 0,40

Curva 90°, raio longo 0,40 Curva 90° raio médio 0,90

Curva 45º raio longo 0,20 Curva 45º raio médio 0,40

Entrada normal de canalização 0,50

Entrada de borda 1,00

Entrada com redução 0,10 Saída de canalização 1,00

Ampliação gradual 0,30 Redução gradual 0,30

Junção de 45º 0,50 Tê passagem direta 0,60

Tê saída lateral 1,30 Tê saída bilateral 1,80

Válvula de gaveta aberta 0,20 Válvula de globo aberta 10,00

Válvula de ângulo aberta 5,00 Válvula de retenção 2,50

Válvula de pé 1,75 Crivo 0,75

Válvula de pé com crivo 2,50 Bocal de saída 2,75


5.3) Perda de carga na mangueira do hidrante:

DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES 5.4) Perda de carga no esguicho:


Portanto temos:


6) Determinação da pressão na conexão do ramal do hidrante com a coluna de incêndio (Ponto “A”):

Onde: pA – pressão no ponto “A” pH5 – pressão residual ou dinâmica no hidrante 5 hpH5 – perda de carga total no ramal A-H5


7) Determinação do fator K no ponto “A”:


8) Determinação da pressão no ponto “B”: Onde: pB – pressão no ponto “B” pA – pressão no ponto “A” hgB-A – desnível em metros entre ponto “A” e “B” hpB-A – perda de carga canalização trecho “A” – “B”


8.1) Desnível entre “A” e “B”: - Do desenho hgB-A = 2,80 m = 2,8 m.c.a. 8.2) Pressão no ponto “A”: - Já calculado pA = 11,203 m.c.a.


8.3) Perda de carga na canalização entre “A” e “B”: ltc = lnc + leq = 2,8 + 0,0 = 2,8 m


9) Determinação da vazão no hidrante H4:


10) Determinação da vazão na coluna de incêndio:


11) Determinação da altura manométrica total: Onde: hMT – altura manométrica total pB – pressão ponto “B” hgsuc-B – desnível entre a tomada de água do reservatório inferior e o ponto “B” hpsuc – perda de carga na canalização de sucção hpMB-B – perda de carga na canalização de recalque


11.1) Pressão no ponto “B”: - Já calculado pB = 14, 115 m.c.a. 11.2) Desnível entre a tomada de água e o ponto “B”: - Do desenho, temos: hgsuc-B = 4,0 + 0,3 + 3,70 + 2,80 + 2,80 + 1,20 hgsuc-B = 14,8 m = 14,8 m.c.a

DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES 11.3) Perda de carga na canalização de sucção: lncsuc – do desenho 0,8 + 2,5 + 4,0 + 0,3 = 7,6 m leqsuc – 02 Joelhos 90° (65mm) – 2 x 2,0 = 4,0 m 01 Válvula retenção horizontal (65mm) – 5,2 m 01 Válvula gaveta (65mm) – 0,4 m 01 Válvula retenção pé e crivo – 17,0 m ltsuc – 7,6 + 26,6 = 34,2 m


Temos portanto:

DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES 11.4) Perda de carga na canalização de recalque (MB-B): lncrec – do desenho 3,7 + 2,8 + 2,8 + 1,2 = 10,5 m leqrec – 01 Joelho 90° (50mm) – 1,7 m 01 Válvula retenção vertical (50mm) – 6,4 m 01 Válvula gaveta (50mm) – 0,4 m 03 Tê passagem direta (50mm) – 3 x 1,1 = 3,3m ltrec – 10,5 + 11,8 = 22,3 m


Temos portanto:


Portanto, para a Altura Manométrica Total, temos: hMT = 14,115 + 14,8 + 0,457 + 1,069 hMT = 30,441 m.c.a. = 304,41 kPa


12) Determinação da vazão nos dois hidrantes mais favoráveis:

12.1) Pressão no ponto “E”:


12.2) Pressão no ponto “D”:


13) Verificação do diâmetro adotado para a coluna: QMB-E = QH1 + QH2 = 193,32 + 177,03 QMB-E = 370,35 l/min = 0,006173 m³/s


14) Determinação do volume da reserva técnica de incêndio:

-  A reserva técnica de incêndio, precisa ter capacidade para suportar o funcionamento dos dois hidrantes, durante 01 hora.

VRTI = (QH1 + QH2) x 60 VRTI = 370,35 x 60 = 22.221,59 l/h = 22,22 m³/h


15) Seleção das bombas de Incêndio: 15.1) Bomba principal: Com a altura manométrica total e a

vazão em m³/h, selecionar no gráfico do fornecedor das bombas.

AMT = 30,44 m Vazão = 22,22 m³/h Do fabricante: KSB – 32-125.1 Rotor – 133mm Motor – 3 CV NPSH – 2,5m

DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES 15.2) Cálculo da altura máxima de sucção: 7,133 > 4,0 m (valor do desnível do desenho) Não haverá cavitação!!


15.3) Bomba de pressurização: Considerar a altura máxima da bomba principal, sem vazão, obtido do gráfico da bomba principal.

AMT = 32 m.c.a. Considerar uma vazão de 20 l/min = 1,2 m³/h

Do fabricante: KSB – 25-150 Rotor – 124mm Motor – 1,0 CV

dimensionamento de redes de hidrantes

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