SEQUÊNCIA COMENTADA DOS PASSOS BÁSICOS PARA DIMENSIONAMENTO POR CÁLCULO HIDRÁULICO

A técnica de projeto hidráulico para sistema de sprinklers pode ser resumida em uma sequência de passos  básicos que podem ser estudados neste modelo abaixo

Estes passos podem ser usados como um guia para o projeto do sistema ou como um "check list" para a análise do projeto:

NESTES CÁLCULOS FORAM DADOS VALORES  A FIM DE FACILITAR OS CÁLCULOS CONSIDERANDO EXERCÍCIO RESOLVIDO EM SALA DE AULA CUJA Aop = 12m2 RISCO ORDINÁRIO GRUPO 2 e distâncias de 4m entre 4 bicos no mesmo ramal e de 3m entre os 3 Ramais RI, RII, RIII ao longo da subgeral de pontos A, B, C e fator k=80 com dendidade d=8,1

Passo 1:
Identificar a ocupação ou o risco a ser protegido; 

classificação leve, ordinário gr 1 ou 2 ... extraordinário
Passo 2:

Determinar o tamanho da área de aplicação dos chuveiros automáticos;

Passo 3:
Determinar a densidade de projeto exigida; 

d=8,1 140m2~144m2 12x12
 

Passo 4:
Estabelecer o número de chuveiros contidos na área de cálculo; 

Passo 5:
Determinar o formato da área de cálculo;

Esta fórmula não é usada via de regra.

Procure  usar os modelos para Aop = 4x3 ou 5x4 ou 3x3 conforme a classificação de risco a ser coberta e SEMPRE USE ESTA ÁREA NA MULTIPLICAÇÃO PELA DENSIDADE (d)

OU SEJA: Q = Aop x d VAZÃO INICIAL NO BICO 1

                         12 X 8,1 = 97, 2 L/min

ESTA É PRIMEIRA VAZÃO! PRIMORDIAL CALCULAR POIS A PARTIR DELA CALCULAREMOS TODAS AS OUTRAS VAZÕES ATÉ A BOMBA


Passo 6:
Calcular a vazão mínima exigida para o primeiro chuveiro; 

Q = Aop x d
  
Passo 7:

Calcular a pressão mínima Q1 exigida para o primeiro chuveiro;
Calculada  A VAZÃO INICIAL VALOR 97,2 L/min QUE É A VAZÃO DO BICO 1
com ela você deve calcular a P1 (do bico 1) ou seja,

Lembrar que a pressão mínima é de 48kpa

VOCÊ DEVE MOSTRAR O NOVO CÁLCULO

Q = 80 x raiz quadrada da P1 / 10, mas espere, vc sabe que Q = 97,2 L/min
97,2 = 80 x raiz quadrada da P1 /10 logo P1 = 147,62L/min

Esta pressão inicial é portanto P1 = 147,62Kpa
LEMBRE QUE SEMPRE TERÁ DE CALCULAR A RAIZ DA PRESSÃO
NÃO CONFUNDIR COM Q VAZÃO
Com este valor da Q1= 97,2 L/min vc consegue calcular o J1-2  e repare que é importantíssimo o DN da tubulação primeiro bico é DN = 25mm (este valor vai variando ao longo do cálculo J a J, bico a bico) conforme DN considerados pelo projetista ...

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25


                                                        1,85    5          1,85              4,87
calcule o J1-2 =  605 x 97,2 x 10 / 120  x  DN     = 6,375Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 4m assim 6,375Kpa x 4 = 25,5Kpa e agora some este valor com a pressão anterior de 147,62Kpa + 25,5Kpa = encontrando o valor que será utilizado no próximo J2-3
assim, P2= 173,12Kpa será a pressão P2  do bico2!

Passo 8:
Calcular a perda de carga entre o primeiro e o segundo chuveiro; 
DEVEMOS USAR A FÓRMULA DE HAZEN WILLIANS PARA CALCULAR A PERDA LOCALIZADA O J
LEMBRA JN-(N+1)  X comprimento

Foi o que já fizemos acima só que a partir de agora com pressão e vazão recalculadas e acumuladas(não esquece disso) a perda localizada que caso anterior tem valor 25,5Kpa deve somada com a perda estática (que terá valor ZERO) lembre que no sprinkler estão no mesmo nível ENTÃO, tem valor zero!

Passo 9:

Calcular a vazão do segundo chuveiro;

Aqui, trata-se de calcular o J2-3 , como voce pode notar esta vazão virá sempre da fórmula
Q = 80 x raiz quadrada da P1 / 10, mas espere, vc sabe que P2 = 147,62Kpa + 25,5Kpa

Q2 = 80 x raiz quadrada da P1 /10 logo P2 = 173,12kpa ( somada)

esta pressão bico2 é portanto P2 = 173,12Kpa
lembre com o valor da Q1= 97,2 L/min somado ao valor da nova VAZÃO Q2 vc consegue calcular o J2-3  e repare que é importantíssimo o DN da tubulação segundo bico é novamente DN = 25mm (este valor vai variando ao longo do cálculo J a J, bico a bico) conforme DN considerados pelo projetista ...

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

Vamos lá: vc sabe a P2=173,12kpa e pela fórmula Q2 = 80 raiz quadrada de P2 /10 assim,
Q2 = 80 x raiz quadrada de 173,12Kpa / 10 = 105,26L/min (é esta vazão somada a Q1 que usaremos abaixo)
cuidado! para não esquecer de somar 105,26L/min + 97,2L/min = 202,46L/min

só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá


                                                          1,85       5       1,85              4,87
calcule o J2-3 =  605 x 202,46 x 10 / 120  x  DN     = 24,775Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 4m assim 24,775Kpa x 4 = 99,10Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P2 de 173,12Kpa + 99,10Kpa = encontrando o valor que será utilizado no próximo J2-3
assim, P3= 272,22Kpa que será a pressão P3  do bico3!

Com esta pressão fica fácil e mas ainda falta calcular a nova VAZÃO do bico 3 que precisamos calcular usando a fórmula conhecida:
vamos lá: vc sabe a P3=272,22kpa e pela fórmula Q3 = 80 raiz quadrada de P3 /10 assim,
Q2 = 80 x raiz quadrada de 272,22Kpa / 10 = 131,99L/min (é esta vazão somada a Q2 que usaremos abaixo)
cuidado! para não esquecer de somar 131,99L/min + 202,46L/min = 334,45L/min

Q3= 334,45L/min

Passo 10:
Repetir os Passos 8 e 9 entre os chuveiros seguintes até que todos os chuveiros do ramal estejam calculados quando partiremos para os outros dois ramais RII E RIII;

Meu amigo é trabalhoso mesmo! são calculados vários Jotas! J entre bicos! e não se pode esquecer de somar as vazões acumuladas!! as pressões somadas bico por bico e repare nos DNs!!! ELES SÃO IMPORTANTES! E MAIS UMA VEZ REITERO DO PERIGO DE SE ESQUECER DE CONSIDERAR AS PRESSÕES SOMADAS COM AS PERDAS LOCALIZADAS JN-(N+1) X COMPRIMENTO  BICO A BICO QUE VC DEVE SOMAR COM A PRESSÃO DO TRECHO ANTERIRO(BICO ANTERIOR).

NÃO PODE ESQUECER QUE NA SUBGERAL ONDE O RAMAI I TOCA A SUBGERAL NO PONTO A existe um TSL que não tem pressão, é ZERO! (mas terá um comp. equiv. conforme seu DN que deverá ser somado a distância entre bico 4 e ponto A no J4-A) neste ponto A vc terá a mesma pressão do bico 4 + PA = zero e ela se repetirá nos RII E RIII e será importante no cálculo do K' para equilíbrio do sistema.

P4 E Q4?
bem, paramos no bico 3!  DEVEMOS IR PRO BICO 4 então temos de calcular o J3-4 já temos a pressão e a vazão P3 e Q3 E QUEREMOS P4 E Q4, USANDO OS VALORES ANTERIORES E ACUMULADOS, respectivamente: P3=272,22kpa e Q3= 334,45L/min
trata-se de calcular o J3-4 ,lembre com o valor da Q1 anteriro que deve ser somado ao valor da vazão do bico posterior pois são acumuladas) vc consegue calcular o J3-4  e repare que é importantíssimo o DN da tubulação do terceiro bico que é DN = 32 mm (este valor vai variando ao longo do cálculo J a J, bico a bico) conforme DN considerados pelo projetista ...

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá


                                                            1,85       5          1,85        4,87
calcule o J3-4 =  605 x 334,45 x 10 / 120  x  32     = 18,845Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 4m assim 18,845Kpa  x 4 = 75,38Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P2 de 272,22Kpa + 75,38Kpa = encontrando o valor que será utilizado no próximo J4-A
assim, P4= 347,76Kpa que será a pressão P4  do bico4!

com esta pressão fica fácil e falta ainda calcular a nova VAZÃO do bico 4 que precisamos calcular usando a fórmula conhecida:
vamos lá: vc sabe a P4=347,76kpa e pela fórmula Q4 = 80 raiz quadrada de P4 /10 assim,
Q2 = 80 x raiz quadrada de 347,76Kpa / 10 = 149,18L/min (é esta vazão somada a Q3 que usaremos abaixo)
cuidado! para não esquecer de somar 149,18L/min + 334,45L/min = 483,60L/min

Q4= 483,63L/min

Daqui partiremos pra calcular J4-A

Comentário: último bico antes da subgeral

Lembre ponto A, temos P = zero e assim o J deste intervá-lo será
                   1.85    5       1.85   4.87
J = 605 x zero x 10 / 120 x DN =    ZERO assim, J = 0 x comp = ZERO e devemos somar coma pressão final do RI que será 0+483,63L/min LOGO NESTE TRECHO A VAZÃO DO RAMAL I É REPETIDA  NO PRIMEIRO TRECHO DA DESCIDA DA SUBGERAL 483,63L/min

Considerando os K '  encontrados iguais nestes ramais RII e RIII, e assim vem que, passo 12

No trecho seguinte será 483,63l/min + 491,23L/min = 974, 83l/min

No trecho seguinte 483,63 + 491,23L/min + 498,92L/min = 1473,75l/min

usados nos J calculados cujo as pressões nesta descida são acrescidas das perdas localizadas e zero de perdas estáticas

dito isso, continuaremos:

calcular o J4-A  e repare que é importantíssimo o DN da tubulação do terceiro bico que agora é DN = 40 mm (este valor vai variando ao longo do cálculo J a J, bico a bico) conforme DN considerados pelo projetista ...

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá


                                                            1,85       5          1,85        4,87
calcule o J4-A =  605 x 483,63 x 10 / 120  x  40     = 12,576Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 2m + 2,06( comp. eq TSL no pto A ponto de encontro na subgeral) assim 12,576Kpa x 4,06 = 51,06Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P2 de 347,76Kpa + 51,06Kpa = encontrando o valor que será utilizado no próximo JA-B
assim, P4-A= 398,82Kpa que será a pressão P4-A no fim do Ramal RI!

Com esta pressão fica fácil e falta ainda calcular a nova VAZÃO do final do RAMAL I que precisamos calcular usando a fórmula conhecida:
vamos lá: vc sabe a P4-A=zerokpa pois não há pressão no ponto A(cuidado para não esquecer esse detlhe no fim do Ramal I) e pela fórmula Q = 80 raiz quadrada de P /10 assim,
Q4-A = 80 x raiz quadrada de zero Kpa / 10 = zero L/min
assim,  Q em 4-A é zero e repetimos a vazão de 483,63 L/min

Cuidado para não misturar!!!!! vazão com pressão!!!
Pressão vc tira a raiz, e soma com a perda J , aliás na formula de J é que vc usará a VAZÃO ANTERIOR elevando a potência de 1,85

Passo 11:
Se a área de cálculo se estender até o outro lado do subgeral, se simétricos serão repetidos para o lado oposto (não é o caso neste exemplo). Os ramais que cruzam deverão ser balanceados com a mais alta pressão de demanda;

AGORA é descer calculando na SUBGERAL. Assim, teremos de calcular as pressões acumuladas e vazões no TRECHO A-B TRECHO 8-B (bico 8 na RII) e TRECHO B-C, TRECHO 12-B(bico 12 na RIII), TRECHO C-D E TRECHO D-BOMBA logo
calcularemos JA-B e JB-C

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá


                                                              1,85       5          1,85        4,87
calcule o JA-B =  605 x 483,63 x 10 / 120  x  50     = 4,242Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 3m (na subgeral) assim 4,242Kpa x 3 = 12,73Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P4-A de 398,66Kpa + 12,73Kpa = 411,39Kpa encontrando o valor que será utilizado no próximo JB-C

Assim, PA-B= 411,39Kpa que será a pressão PA-B no INÍCIO DA SUBGERAL!
Note que a vazão QA-B = 483,63L/min ( é a mesma pois não há pressão no ponto A), demonstrado acima! PASSO 10

Trecho JB-C neste caso teremos de levar em consideração o K ' = 242,21 abaixo calculado

considerando a MAIOR PRESSÃO DE DESCIDA NA SUBGERAL

NO CASO 411,39kpa > 398,66kpa

logo, considerando o K ' vem uma VAZÃO equilibrada de QB-C =

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

Só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá
k ' =242,21

Repare que a Q equilibrada = 491,27L/min de k' recalculada (mais abaixo PASSO 12 vc pode ver como foi calculado)


Logo Qtotal = QA-B + Q' do RII (foi recalculado) =
Qt = 483,60L/min + 491,27L/min = 974,27L/min

COMENTÁRIO:
Muito cuidado aqui! Depois de tantos J calculados e pressões e vazões você confunde e substitui por valores equivocados coloca pressão no lugar de vazão e vice-versa! Lembre que pressão (vc extrai a raiz quadrada e vazão são sempre somadas as perdas localizadas! J x comp) Você tem que recalcular sempre e somar. veja este caso do 974,27L/min repare que vc pode se distrair e somar apenas 0 + 483,60L/min = 483,60l/min e jogar na fórmula esquecendo de somar com a pressão oops.. digo vazão!!! que vem do R II que é de 491,23L/min (considerando o recálculo equilibrado com o novo k ' o que daria o valor correto de 974,27L/min

                                                             1,85       5          1,85        4,87
calcule o JB-c =  605 x 974,87 x 10 / 120  x  65     = 4,324Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 3m ( na subgeral) assim 4,242Kpa x 3 = 12,97Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P de 411,39Kpa + 12,97Kpa = 424,34Kpa encontrando o valor que será utilizado no próximo JC-D

Vamos ao próximo Jc-D

AQUI O CÁLCULO É SIMILAR AO TRECHO ANTERIOR TEREMOS UM K ' = 242, 21 PORQUE SÃO EQUIVALENTES, MAS PODE OCORRER DE NÃO SER EQUIVALENTE DEPENDERÁ DOS (DN)!!! TENHA CUIDADO!

ASSIM TEREMOS
Trecho JC-D neste caso teremos de levar em consideração o K ' = 242,21 abaixo calculado

considerando a MAIOR PRESSÃO DE DESCIDA NA SUBGERAL

NO CASO 424,34kpa > 398,66kpa

logo, considerando o K' vem uma VAZÃO equilibrada de QB-C =

DN100 DN80 DN65 DN50 DN40 DN32 DN25 DN25

Só então substitui na fórmula de hazen wilians e calcula a perda localizada, vmaos lá
k ' =242,21

Repare que a Q equilibrada = 498, 95L/min de k' recalculada (mais abaixo PASSO 12 vc pode ver como foi calculado)


Logo Qtotal = QC-D + Q' do RIII (foi recalculado) =
Qt = 974,87L/min + 498,95L/min = 1.473,82L/min

Novamente, muito cuidado aqui! depois de tantos J calculados e pressões e vazões vc confunde e substitui por valores equivocados coloca pressão no lugar de vazão e vice-versa! lembro que pressão (vc extrai a raiz quadrada e vazão) vc tem que recalcular sempre e somar. Veja este caso do 1.473,82L/min repare que vc pode se distrair e somar apenas 974,87(ignorando o recálculo do k ') = 974,87L/min e jogar na fórmula esquecendo de somar com a pressão que vem do R III que é de 498,92L/min o que daria o valor correto de 974,27L/min + 498,92L/min = 1.473,82L/min

                                                               1,85       5          1,85        4,87
calcule o Jc-D =  605 x 1473,82 x 10 / 120  x  80     = 3,379Kpa x (comp bico a bico) no caso ex. 3m ( na subgeral) assim 3,379Kpa x 15= 50,69Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P de 424,34Kpa + 50,69Kpa = 475,05Kpa encontrando o valor que será utilizado no próximo JC-D

Passo 12:
Cálculo de k' para equilibrar a vazão e pressão nos Ramais
Lembrar que a vazão de RI é equivalente a vazão RII equiv. RIII
assim como a pressão de RI é equivalente a pressão RII equiv. RIII
RI ramal paralelo a RII // RIII logo
P4-A= 398,82Kpa e Q4-A=483,63L/min
P = Kpa Q = L/min

Calcular o fator K'(lê - se K alinha) para O TRECHO J B-C e O TRECHO JC-D  primeira descida e segunda descida, com fatores adicionais calculados para as linhas desiguais se for o caso de apresentarem DNs diferentes; 

AQUI vc precisa lembrar do estudo científico da hidráulica, aqui teremos que equilibrar as pressões que virão dos bicos mais próximos da subgeral, lembre que Ramal I equivalente RamalI e equivalente Ramal III o que nos leva a entender que teremos o bico 5 e sua pressão P5 - B (B ponto onde o ramal toca a subgeral) bem como bico 12 e sua pressão P12- C que deverão ser balanceadas então descobriremos o novo valor K'(que deixa de valor k=80) em função destas duas variáveis cujo deverão ser recalculadas com as pressãoes maiores que virão dos trechos PA-B e PB-C

VAMOS LÁ:

SABEMOS QUE Q = K x raiz quadrada da P  / 10 , logo bastará para calcularmos o novo valor K' e aplicar nesta equação a pressão e vazão equivalentes já anteriormente  calculadas do RAMAL I no trecho J 4-A que SERÁ equivalente Em RII e RIII se mantidos os mesmos DIÂMETROS (DN)

logo, 483,90L/min = k' x raiz quadrada da P4-A /10 logo,
483,90L/min = k' x raiz quadrada de 398,65Kpa /10 logo,
k' = 242,20

não se esqueça este valor se repetirá no trecho do Ramal III bico12  J12-C que toca a subgeral no ponto C, pois são equivalentes considerando que os DNs não foram alterados.

 

Passo 13:
Repetir os Passos 8 e 9 para as subidas (ao invés de chuveiros) até que todas as subidas da área de cálculo tenham sido calculadas;

Passo 14:
Computar a perda de carga no ponto de abastecimento com as compensações devido a desníveis geométricos, válvulas e acessórios e diferença de materiais da tubulação enterrada; 

Aqui devemos calcular o Jd-bomba 
TEREMOS DE SOMAR OS COMPRIMENTOS EQUIVALENTES DE VÁLVULAS, TUBULAÇÕES, TÊS, COTOVELOS ETC E LHES ATRIBUINDO VALORES TABELADOS ENCONTRAREMOS UM J D-bomba x este comprimento total = perda localizada a ser somada a uma perda estática em Kpa
isso feito, teremos a PRESSÃO ATÉ A BOMBA!

SUPONDO : 28,60m de COMPRIMENTO DE PEÇAS E COMPR DO TRECHO de 32,90m
28,60 + 32,90 = 61,50m

                                                                    1,85       5                 1,85        4,87
calcule o Jc-D =  605 x 1473,82 x 10 / 120  x  100     = 1.140Kpa x 61,50m ( na subgeral) assim 1.140Kpa x 61,5 = 70,11Kpa e agora some este valor com a pressão anterior P de 475,05Kpa + 70,11Kpa = 593, 16Kpa encontrando o valor final que será utilizado no cálculo do dimensionamento da bomab! ufa! 

 

Passo 15:
Cálcular e Comparar a vazão calculada com o suprimento de água disponível determinando a RTI.

com este valor 593, 16Kpa

teremos condições de calcular a potência das eletrobombas principal e reserva

n rendimento = 0,60 = 60%
AMT (mca) vem que 593,16kpa = 59, 316mca (10kpa=1kpa)
        3                                                      3
Q (m / h) = 1.473,82 L/min = 88, 4292 m / h aqui multiplicou-se 1.473,82 por 60

P = 1000 x AMT x     Q     / 3600 x 75 x 0,60 =
P = 1000 x 59,32 x 88,43 / 3600 x 75 x 0,60 = 32, 38CV ~ P = 40 cv

e por fim, cálculo da RTI

tempod efuncioanmento da Rede de SPk = 30min, conforme art. 6º da Res 300/06
edificação de RISCO MÉDIO, de acordo com o Anexo I da Res 109/93
RTI = 30 X 1.473,82 = 44.214,60 ~44.215 LITROS

FIM