sistemas prediais

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1 V ENCONTRO TÉCNICO SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS EM EDIFÍCIOS ALTOS EM EDIFÍCIOS ALTOS Lélio Barata Félix Funchal, 5 de Junho de 2003 2 INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (fria / quente / incêndio) DE ÁGUA (fria / quente / incêndio) INSTALAÇÕES DE DRENAGEM INSTALAÇÕES DE DRENAGEM

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Page 1: Sistemas Prediais

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V ENCONTRO TÉCNICO

SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUAS E ESGOTOS EM EDIFÍCIOS ALTOSEM EDIFÍCIOS ALTOS

Lélio Barata Félix

Funchal, 5 de Junho de 2003

2

�� INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (fria / quente / incêndio)DE ÁGUA (fria / quente / incêndio)

�� INSTALAÇÕES DE DRENAGEMINSTALAÇÕES DE DRENAGEM

Page 2: Sistemas Prediais

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ENQUADRAMENTO LEGALENQUADRAMENTO LEGAL

• Decreto Regulamentar nº 23/95(Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas Residuais)

• Decreto Lei nº 64/90(Regulamento de Segurança Contra Incêndios em Edifícios de Habitação)

• Decreto Lei nº 61/90(Regime de Protecção contra Riscos de Incêndio em Estabelecimentos Comerciais)

• Decreto Lei nº 66/95(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Parques de Estacionamento Cobertos)

• Decreto Lei nº 410/98(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios do Tipo Administrativo)

• Decreto Lei nº 414/98(Regulamento de Segurança Contra Incêndio em Edifícios Escolares)

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INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUADE ÁGUA

DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

� Sistemas de Alimentação� Dimensionamento (água fria / água quente)� Sistemas de Produção de Água Quente� Instalações Elevatórias e Hidropressoras

Page 3: Sistemas Prediais

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Sistemas de AlimentaçãoSistemas de Alimentação� Pressão: � Pmín=100+40n (kPa) - Rede exterior

� 150 kPa ≤ P - Aparelhos

� Alimentação directa� Ligação directa á rede pública (com ou sem sobrepressor)

� Alimentação indirecta� Ligação da rede pública a reservatório (com ou sem

sistema de bombagem)

� Alimentação mista� Ligação da rede pública a patamares de distribuição (com

sistema sobrepressor)

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DimensionamentoDimensionamento(água fria)(água fria)

� Diâmetro mínimo: � 20mm - Sem serviço de incêndio

� 45mm - Com serviço de incêndio

� Cálculo de caudais:� Regulamento(D.R.23/95)

� Método dos Pesos

� Cálculo de diâmetros e perdas de carga:� Diâmetro: D = RAIZQ(1.274*Q/v)[Continuidade]

� Perda de carga cont. : J = 4*b*v^(7/4)*D^(-5/4)[Flamant]

� Perda de carga localiz. : J = f(singularidades)[M.C.E.]

Page 4: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento(água fria)(água fria)

� Cálculo de caudais:� Regulamento(D.R.23/95)

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DimensionamentoDimensionamento(água fria)(água fria)

� Cálculo de caudais:� Regulamento(D.R.23/95)

Page 5: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento(água fria)(água fria)

� Cálculo de caudais:� Método dos Pesos (Brasileiro / Alemão) [valores superiores]

Qd = 0.30 * p0.5

A PA R E L H O S PE SO S C A U D A IS (ls-1)L avató rio 0 .5 0 .15

B ateria de lavató rios 0 .2 0 .05B idé 0 .1 0 .10

B anheira 1 .0 0 .25C huveiro 0 .5 0 .15

B ateria de chuve iros 0 .2 0 .05A u tocl ism o de re trete 0 .3 0 .10

A u toc. de m ictório 0 .2 0 .05Lava-loiça 0 .5 0 .30

Torneira de lavagem 1.0 0 .10M áquina de lavar 1 .0 0 .25

B oca de rega 2 .0 0 .70F luxóm etro de re trete 40 .0 1 .50

F lux. de m ic tó rio 15 .0 0 .50

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DimensionamentoDimensionamento(água quente)(água quente)

� Cálculo de caudais:

� Idêntico ao cálculo de água fria� Ramal de ligação dimensionado para o

somatório dos aparelhos das redes de FRIA+QUENTE

Page 6: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento(água quente)(água quente)

� Cálculo de diâmetros e perdas de carga:

� Rede de distribuição (Idêntico ao cálculo de água fria)� Circuito de retorno para circulação (usual em consumos

colectivos)

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DimensionamentoDimensionamento(água quente)(água quente)

CIRCUITO DE RETORNO

� Caudais mínimos nos dispositivos de utilização� Temperaturas mínimas nos dispositivos de utilização (40º C)� Temperaturas máxima na tubagem(60º C nos metais)� Circuito equilibrado em termos de perdas de carga� Velocidade < 1.5ms-1

� Diferenças de Temperatura < 5ºC� Perdas de Calor:

� Tubagem nua ⇒ 2x∅e� Tubagem revestida ⇒ 2/3x∅e

Page 7: Sistemas Prediais

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CIRCUITO DE RETORNOCIRCUITO DE RETORNO

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DimensionamentoDimensionamento(água quente)(água quente)

CIRCUITO DE RETORNO

Cálculo

� Determinar o caminho mais longo (c.m.l.)� Definição do gradiente de temperaturas do c.m.l.

Gc.m.l.= (Tmáx-Tmín)/c.m.l.

� Definição das temperaturas nos pontos determinantes

T = Tmáx- Gc.m.l.*L acum

� Determinação dos Caudais e Diâmetros (alimentação/retorno)

Q = {[Σ(Ki*L i)/G]}*2.778*10^-7D = RAIZQ[(1.274*Q)/v]

K i-perda de calor nas tubagens(kcal/h.m)

Page 8: Sistemas Prediais

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

� Sistemas de produção:� Produção instantânea(esquentadores/caldeiras murais) - Baixos

caudais de ponta - Instalações de produção individuais (consumos domésticos)

� Potência máxima instantânea dependente do caudal de ponta máximo da instalação

17 kW ≤ P ≤ 28 kW

10 lmin-1 ≤ Q ≤ 16 lmin-1

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

� Sistemas de produção:� Produção por acumulação(termoacumuladores/caldeiras) - Elevados

caudais de ponta - Instalações de produção central (estabelecimentos hoteleiros, serviços, etc.)

� Potência de produção (caldeira)

P = [c*V*(T f-Ti)/ ∆t *0.9]+Pd

� c-Calor específico da água(1.16Wh/kg.ºC); Tf -Temp.água armaz.; Ti -Temp.aparelho;

Pd -Potência dissipada(W); V -Vol. Armazenado; ∆t -Tempo de aquecimento

Page 9: Sistemas Prediais

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

� Volume de Acumulação (termoacumulador)

V3 = n*C0

T3*V 3 = T1*V 1+T2*V 2

� V3 -Consumo diário de água quente(l); n -Número de utentes; C0 -Consumo diário por utente;

T3 -Temp.água mist.; T1 -Temp.água aquec.; V1 -Capac. Acumul.; T2 -Temp.água entrada;

V2 -Vol. Água fria misturada

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

Page 10: Sistemas Prediais

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

� Sistemas de produção:� Produção por acumulação e semiacumulação(circuitos

primário/secundário) - Elevados caudais de ponta - Instalações de produção central (estabelecimentos hoteleiros, serviços, etc.)

� Potência de produção(caldeira) + Volume de acumulação

P = [c*(Tf-Tamin)*(V h-Va)]/∆t

Vh =0.75*Vdmed

� c-Calor específico da água; Tf -Temp.saída; Tamin -Temp.Reserv Acumul.; Vh -Vol. consumido 1 hora; Va -Vol. armazenado

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Sistemas de ProduçãoSistemas de Produçãode Água Quentede Água Quente

Produção Central com Caldeira e Acumulação

Page 11: Sistemas Prediais

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Instalações Elevatórias e HidropressorasInstalações Elevatórias e Hidropressoras

� Sobrepressão � Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo

hidropressor com reservatório hidropneumático (arranques/Q/P)� Ligação indirecta à rede pública com interposição de grupo

hidropressor de velocidade variável (sistema em linha;∅/Q)

� Elevação por bombagem� Ligação indirecta à rede pública com interposição de reservatório� Grupo hidropressor de velocidade variável� Grupo hidropressor com reservatório hidropneumático

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Instalações Elevatórias e HidropressorasInstalações Elevatórias e HidropressorasSistema misto de alimentação

Page 12: Sistemas Prediais

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Instalações Elevatórias e HidropressorasInstalações Elevatórias e HidropressorasDIMENSIONAMENTO

� Capacidade do Reservatório� Volume médio diário do mês de maior consumo

� Capacidade da bomba� 100% do caudal de ponta do consumo

� Altura manométrica da bomba� Altura manométrica de aspiração + Altura manométrica de compressão

Hm = [Za + (v2/2g) + Ja] + [Zc + Jc]

� Potência da bombaP = ( γ*Q*Hm) / η

� Altura máxima de aspiraçãoHMA = patm / γ - [NPSH + Ja + pv / γ + α]

NPSH-Net Positive Suction Head-capacidade de aspiração

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INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO INSTALAÇÕES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUADE ÁGUA

SISTEMAS DE COMBATE A INCÊNDIOS

� Generalidades� Meios de Combate� Dimensionamento� Dispositivos de Elevação

Page 13: Sistemas Prediais

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GeneralidadesGeneralidades� Tipos de sistemas de combate a incêndio: � Sistemas de colunas secas;

� Sistemas de colunas húmidas;

� Redes de incêndio armadas (RIA);

� Sistemas de extinção automática (sprinklers)

� Altura de um edifício:� Diferença entre a cota do último piso ocupado e a cota da

via de acesso eficaz ao edifício

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GeneralidadesGeneralidades� Disposições Regulamentares

Page 14: Sistemas Prediais

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Meios de combateMeios de combate� Bocas de incêndio exteriores e marcos de água

� Bocas de alimentação � Bocas de incêndio não armadas

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Meios de combateMeios de combate� Bocas de incêndio armadas

- tipo teatro -� Bocas de incêndio armadas

- tipo carretel -

Page 15: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento

� Reservatórios

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DimensionamentoDimensionamento

� Colunas secas

� Tipos:

� Diâmetro 70mm ⇒ 2 bocas incêndio ∅45mm/ ∅50mm

� Diâmetro 100mm ⇒ 4 bocas incêndio ∅45mm/ ∅50mm

� Alimentação:

� Meios dos bombeiros (pressão/caudal)

� Cálculo:

� Caudais; Velocidades; Diâmetros

� Perdas de carga

� Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos bombeiros)

Page 16: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento

� Redes de incêndio armadas (RIA)

� Constituição:

� Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas

� Fonte de alimentação:

� Ramal da rede pública; Sistema hidropneumático; Reservatório+EE

� Cálculo:

� Máximo 4 bocas em simultâneo; Pressão boca + afastada=250kPa

� Q=3ls-1 (teatro); Q=1.5ls-1 (carretel)

� Caudais; Velocidades; Diâmetros

� Perdas de carga

� Pressão necessária à entrada (Verificar com os meios dos

bombeiros/Dimensionamento do sistema de bombagem)

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DimensionamentoDimensionamento

� Colunas húmidas(edifícios com mais de 60m)

� Constituição:

� Fonte de alimentação; Coluna em carga; Bocas de incêndio armadas

� Mínimo duas colunas φ≥100mm

� Fonte de alimentação:

� Autónoma(Reservatório+Grupo)

� Cálculo:

� Reservatório:120m3(60m3:H<100m;A<750m2⇒Coluna seca)

� Pressão boca + afastada=400kPa

� Q=1000 lmin-1 (1 coluna); Q=2000 lmin-1 (grupo)

� Caudais; Velocidades; Diâmetros

� Perdas de carga

Page 17: Sistemas Prediais

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Coluna secaColuna seca RIARIA Coluna húmidaColuna húmida

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DimensionamentoDimensionamento

� Sistemas de Extinção automática(sprinklers)

� Húmidos(carga permanente);

� Secos(ar comprimido a jusante do sistema de controlo-congelamento);

� Inundação(abertos)

� Constituição:

� Fonte de alimentação;

� Posto de controlo;

� Colunas;

� Troncos;

� Sub-ramais; Sprinklers;

Page 18: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento� Sistemas de Extinção automática(sprinklers)

� Cálculo:

� Classes de risco (Ligeiros, Ordinários, Graves);

� Caudal a dispersar por sprinkler (densidade);

� Número de sprinklers em funcionamento simultâneo;

� Número máximo de sprinklers por sub-ramal;

� Dimensão nominal(função do tipo de risco)[K];

� Posicionamento da área de intervenção;

� Caudais; Velocidades; Diâmetros;

� Perdas de carga;

� Pressão necessária à entrada.

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Dispositivos de ElevaçãoDispositivos de Elevação

� Sistemas elevatórios ou sobrepressores

� Constituição:

� 2 bombas redundantes + 1 bomba de manutenção de pressão (jockey)

� 1 bomba ⇒ motobomba com motor Diesel ou ligação a grupo de emergência ou a fonte de energia autónoma;

� Arranque automático + manual;

� Bombas principais só com paragem manual;

� Comando automático por pressostatos;

� Válvula de segurança para escoamento de água por pontos de fuga no intervalo de tempo em que não se desactivam as bombas e a pressão tem um acréscimo de cerca de 20%;

� Velocidade de aspiração ≤ 1.5ms-1;

� Diâmetro de aspiração constante.

Page 19: Sistemas Prediais

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Dispositivos de ElevaçãoDispositivos de Elevação

� Reservatório metálico para sistema hidropneumático

� Capacidade:

� 10m3 ⇒ Riscos ligeiros;

� 22m3 ⇒ Riscos ordinários;

� Não se utiliza em riscos graves;

� Volume de água ≤ 2/3 Volume total;

� Reposição automática de ar;

� P inic. Min.≥ P nom. + 25 m.c.a.

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Sistema ElevatórioSistema Elevatório

Page 20: Sistemas Prediais

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INSTALAÇÕES DE DRENAGEMINSTALAÇÕES DE DRENAGEM

SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. DOMÉSTICAS

� Generalidades� Concepção� Dimensionamento� Sistemas Elevatórios

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GeneralidadesGeneralidades� Drenagem gravítica;

� Drenagem com elevação;

� Sistemas mistos.

� Drenagem gravítica� Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a

nível superior;

� Ventilação primária;

� Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin-1 ;

� Tubos de queda;

� Colectores prediais;

� Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);

� Ramal de ligação.

Page 21: Sistemas Prediais

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GeneralidadesGeneralidades� Drenagem com elevação� Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra

o colector geral, ou a nível superior;

� Poço de bombagem com ventilação independente;

� Ventilação primária;

� Ventilação secundária, obrigatória se H>35m e Q>700lmin-1 ;

� Tubos de queda;

� Colectores prediais;

� Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);

� Ramal de ligação.

� Sistemas mistos� Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e

inferiores ao arruamento.

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DimensionamentoDimensionamento� Caudais de descarga(min.)

Page 22: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento� Cálculo de caudais(Regulamento D.R.23/95)

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DimensionamentoDimensionamento� Ramais de descarga não-individuais (Manning-Strickler): � Secção cheia:

D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)

� Meia secção:

D=[Q^(3/8)] / (0.4980*K^(3/8)*i^(3/16)

� Tubos de queda:D=4.4205*Q^(3/8)*ts (-5/8)

Ventilação secundária ⇒ ts = 1/3

DIÂMETRO DO TUBODE QUEDA(mm)

TAXA DEOCUPAÇÃO(ts)

D=50mm 1/350 < D ≤ 75 1/475 < D ≤ 100 1/5100 < D ≤ 125 1/6

D > 125 1/7

Page 23: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento� Caudal de ar (vent. primária):

Qar=0.0285*ts (2/3)*(1- ts )*D^(8/3)

� L máx. coluna ventilação (primária):

Lv=(0.904x10-3/f)*(D v5/Qar

2)

� Caudal de ar (vent.secundária):

Qar=0.019*ts (2/3)*(1- ts )*D^(8/3)

� Colunas de ventilação (secundárias):

Dv=0.390*Lv^(0.187)*D

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Sistemas ElevatóriosSistemas Elevatórios� Recolha das águas produzidas a um nível inferior ao do

arruamento;

� Bombas submersíveis(poço com 1 câmara);

� Câmara seca(poço com duas câmaras);

� Poços de bombagem com dois grupos redundantes;

� Sistemas de comando, automático e manual;

� Sistemas de segurança e alarme comandados por sondas de nível;

� Diâmetro de compressão mínimo de 80mm;

� Dotados de ventilação secundária;

� Caudal de bombagem = Caudal de ponta afluente;

� Volume útil: q*t >Vol. > 900*Q/Nq-Caudal mín.; t- Tempo máx. retenção; Q- Caudal a elevar; N- Número de arranques por hora

Page 24: Sistemas Prediais

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Sistemas ElevatóriosSistemas Elevatórios

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INSTALAÇÕES DE DRENAGEMINSTALAÇÕES DE DRENAGEM

SISTEMAS DE DRENAGEM DE A. R. PLUVIAIS E FREÁTICAS

� Generalidades� Concepção� Dimensionamento� Sistemas Elevatórios

Page 25: Sistemas Prediais

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GeneralidadesGeneralidades� Drenagem gravítica;

� Drenagem com elevação;

� Sistemas mistos.

� Drenagem gravítica� Recolha ao nível do arruamento onde se encontra o colector geral, ou a

nível superior;

� Sem ventilação;

� Tubos de queda;

� Colectores prediais;

� Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);

� Ramal de ligação.

50

GeneralidadesGeneralidades� Drenagem com elevação� Recolha sempre a um nível inferior ao do arruamento onde se encontra

o colector geral, ou a nível superior;

� Poço de bombagem com ventilação independente;

� Sem ventilação;

� Tubos de queda;

� Colectores prediais;

� Câmaras de inspecção e de ramal(sem sifonagem);

� Ramal de ligação.

� Sistemas mistos� Recolha no mesmo edifício de águas residuais a níveis superiores e

inferiores ao arruamento.

Page 26: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento� Caudais de Cálculo.� Obtidos com base nas curvas de intensidade, duração, frequência;

I = a*tb

� Período de retorno mínimo de 5 anos;

� Duração de 5 minutos;

� Regiões autónomas Madeira e Açores ⇒ Reg. Pluviométrica C

� Caudal ⇒ Q = C * I * A ; C=1

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DimensionamentoDimensionamento� Ramais de descarga(Manning-Strickler):� Secção cheia:

D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)

� Tubos de queda:

� Escoamento normal� L≥40D + entrada em aresta viva;

� L≥1m + entrada em aresta cónica;� Sem qualquer restrições ou sinuosidades.

Q=[α+β*(H/D)]* π*D*H*RAIZQ(2*g*H)

α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica;

β -0.350; H-Carga no tubo de queda(m)

Page 27: Sistemas Prediais

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DimensionamentoDimensionamento� Ramais de descarga(Manning-Strickler):� Secção cheia:

D=[Q^(3/8)] / (0.6459*K^(3/8)*i^(3/16)

� Tubos de queda:

� Escoamento normal� L≥40D + entrada em aresta viva;

� L≥1m + entrada em aresta cónica;� Sem qualquer restrições ou sinuosidades.

Q=[α+β*(H/D)]* π*D*H*RAIZQ(2*g*H)

α=0.453-entrada em aresta viva; α=0.578-entrada em aresta cónica;

β -0.350; H-Carga no tubo de queda(m)

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DimensionamentoDimensionamento� Tubos de queda:

� Escoamento acidental� L ≤ 40D + entrada em aresta viva;

� L ≤ 1m + entrada em aresta cónica;

Q=C*S*RAIZQ(2*g*H)

H-Carga no tubo de queda(m)

� Drenagem freática:

� Dependente da geomorfologia do terreno

� 1 ls-1 ⇒ 1000 m2

Page 28: Sistemas Prediais

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INSTALAÇÕES DE DRENAGEMINSTALAÇÕES DE DRENAGEM

Interligação de especialidades

� Arquitectura� Ductos, Equipamentos(I.S., Cozinhas, etc.);

� Estrutura� Elementos estruturais(Vigas, Paredes resistentes, Fundações), Negativos;

� AVAC� Tubagens, Dispositivos, Pontos de água e esgoto;

� Segurança� Ligações à CDI (Centrais de incêndio e sprinklers)

� Ligações à central de segurança(Centrais de água, incêndio,sprinklers e esgoto)