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Trabalho de concluso de curso

Universidade Federal de Santa Catarina UFSC Curso de Graduao em Engenharia Sanitria e Ambiental

ASPECTOS ECONMICOS E HIDRULICOS DA UTILIZAO DO PEX COMO ALTERNATIVA EM PROJETOS DE INSTALAES

HIDRULICAS PREDIAIS

Caroline Corra de Souza

Orientador Professor Doutor Ramon Lucas Dalsasso

20112

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Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental

Caroline Corra de Souza

ASPECTOS ECONMICOS E HIDRULICOS DA UTILIZAO DO PEX COMO ALTERNATIVA EM PROJETOS DE INSTALAES HIDRULICAS

PREDIAIS

Orientador Professor Doutor Ramon Lucas Dalsasso

FLORIANPOLIS-SC

Dezembro/2011

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLGICO

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL

ASPECTOS ECONMICOS E HIDRULICOS DA UTILIZAO DO PEX COMO ALTERNATIVA EM PROJETOS DE INSTALAES HIDRULICA

PREDIAIS

CAROLINE CORRA DE SOUZA

Trabalho submetido a banca examinadora como parte dos requisitos para concluso do curso de Graduao em Engenharia Sanitria e Ambiental TCC II BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Ramon Lucas Dalsasso (Orientador)

Eng. Luana Karina Finardi Empresa AltoQi Tecnologia Aplicada Engenharia

Eng. Msc. Bruno Segalla Pizzolatti Universidade Federal de Santa Catarina

FLORIANPOLIS-SC DEZEMBRO/2011

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AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus, por me guiar e abenoar durante toda a graduao. Aos meus pais, Joo e Margareth, pelo imenso apoio, incentivo e amor dispensado at o presente momento. A toda a minha famlia, por sempre estar presente e unida em todas as situaes. Ao meu orientador, Professor Ramon Lucas Dalsasso, pelos conselhos, orientao e pacincia. Aos membros da banca, Bruno e Luana, que contriburam para o meu aprendizado e crescimento profissional. As amizades preciosas conquistadas durante a graduao, sempre incentivando, auxiliando e crescendo juntos. A todos que de alguma maneira contriburam para a minha formao inicial como uma profissional e pessoa.

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RESUMO

Devido a demanda e necessidade do mercado da construo civil, na rea de instalaes hidrulicas, por novas tecnologias, capazes de tornar a execuo dos projetos mais gil, os fabricantes vem criando novos materiais capazes de se adequar a este mercado. A utilizao do PEX (polietileno reticulado) vem para suprir esta demanda, visto que, este possui uma instalao mais rpida. Porm, este trabalho vem para verificar atravs dos aspectos econmicos e hidrulicos, a utilizao do PEX em substituio aos materiais convencionais, como o PVC e CPVC nas instalaes hidrulica predial. Foi utilizado para efetuar o projeto um edifcio com uma Cobertura e trs pavimentos Tipo, em que foi efetuado um projeto utilizando o PEX como material principal, e um outro projeto utilizando o PVC para a instalao de gua fria e o CPVC para instalao de gua quente. Para a comparao econmica foi considerado os custos com materiais (tubos e conexes) utilizados na obra, empregando para a otimizao econmica uma adaptao do Mtodo PNL 2000. Atravs desta comparao, se verificou que a instalao utilizando o sistema PEX ponto a ponto, ainda mais dispendiosa com relao aos tubos e conexes utilizados na instalao com PVC e CPVC. Para efetuar a comparao hidrulica, foi levado em considerao os valores resultantes de presso nos aparelhos hidrulicos, demonstrando tambm que a instalao efetuada com o PEX obteve uma maior perda de carga no seu percurso, resultando em uma presso menor nos aparelhos se comparado a instalao utilizando o PVC e o CPVC.

Palavras-chave: Instalao hidrulica; Polietileno reticulado; Cloreto de

polivinila; Policloreto de Vinila Clorado.

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ABSTRACT

Because the demand and necessity of the construction market in the area of

plumbing, for new technologies that make the implementation of projects more agile, manufacturers is creating new materials able to adapt to this market. The use of PEX has to meet this demand, since it has a faster installation. However, this work has to scan through hydraulic and economical aspects, the use of PEX in place of conventional materials such as PVC and CPVC hydraulic building premises. Was used to make the project a building with three floors and a cover, in which a project was carried out using PEX as the main material, and another project using PVC for the installation of cold water and CPVC for hot water supply. For the economic comparison was considered the costs of pipes and fittings used in the work, employing economic optimization for an adaptation of PNL Method 2000. Through this comparison, it appears that the installation using the PEX-to-peer system, it is still more expensive in relation to pipes and fittings used in the installation of PVC and CPVC. For comparison hydraulics, was taken into account the resulting values of pressure in the hydraulic equipment, also demonstrating that the installation of PEX got done with a greater loss in its path, resulting in a lower pressure compared to the devices installed using PVC and CPVC.

Keywords: Hydraulic installation, crosslinked polyethylene, polyvinyl chloride,

Chlorinated Polyvinyl Chloride.

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Sumrio 1. Introduo............................................................................................................... 11 2. Objetivos................................................................................................................. 12 2.1. Objetivo Geral ................................................................................................ 12 2.2. Objetivos especficos...................................................................................... 12

3. Justificativa............................................................................................................. 12 4. Reviso Bibliogrfica ............................................................................................. 13 4.1. PVC rgido soldvel ....................................................................................... 13 4.1.1. Caractersticas gerais ............................................................................ 13 4.1.2. A Instalao ............................................................................................ 14 4.1.3. Tubos e conexes .................................................................................... 16

4.2. CPVC Policloreto de vinila clorado ............................................................ 18 4.3. PEX................................................................................................................. 19 4.3.1. Composio ............................................................................................ 20 4.3.2. O sistema PEX ponto a ponto................................................................. 21 4.3.3. Conexes e acessrios ............................................................................ 22 '4.3.4. Montagem ............................................................................................... 25

4.4. Tipos de registros e suas funes ................................................................... 28 4.4.1. Registro de presso ................................................................................ 28 4.4.2. Registro de gaveta .................................................................................. 28

4.5. Ligaes entre gua quente e gua fria........................................................... 29 4.5.1. Chuveiro ................................................................................................. 29 4.5.2. Torneiras ................................................................................................ 29

4.6. Dimensionamento........................................................................................... 30 4.6.1. Materiais convencionais (PVC, CPVC, Cobre, etc)............................... 30 4.6.2. Sistema PEX ponto a ponto .................................................................... 34 4.6.3. Expresso geral das perdas localizadas ................................................ 36

4.7. AltoQi Hydros V4 R11................................................................................... 38 4.8. Dimensionamento econmico Mtodo PNL2000 ....................................... 39 4.8.1. Primeira etapa ........................................................................................ 39 4.8.2. Segunda etapa ........................................................................................ 40

5. Metodologia............................................................................................................ 41 5.1. Concepo e Local para lanamento das redes hidrulicas utilizando os materiais convencionais.............................................................................................. 41 5.1.1. A edificao ............................................................................................ 41

5.2. Lanamento utilizando os materiais convencionais ....................................... 44 5.2.1. Pavimento Cobertura ............................................................................. 44 5.2.2. Pavimentos Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3........................................................ 45

5.3. Lanamento utilizando tubulaes PEX......................................................... 45 5.3.1. Cobertura ............................................................................................... 45 5.3.2. Pavimentos Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3........................................................ 45

5.4. Dimensionamento utilizando o coeficiente K para determinao das perdas de carga localizadas......................................................................................................... 46 5.5. Dimensionamento do sistema ponto a ponto.................................................. 47 5.6. Dimensionamento do sistema Convencional.................................................. 49 5.7. Ferramentas para lanamento das redes hidrulicas....................................... 51 5.8. Comparao econmica.................................................................................. 51 5.9. Comparao entre as perdas de carga nos trechos, presso nos pontos de utilizao..................................................................................................................... 58

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6. Resultados e Discusses ......................................................................................... 59 6.1. Otimizao econmica ................................................................................... 59 6.2. Desempenho hidrulico .................................................................................. 60 6.3. Comparao econmica.................................................................................. 64

7. Concluso e Recomendaes ................................................................................. 65 7.1. Comparao econmica.................................................................................. 65 7.2. Desempenho hidrulico Presso e perda de carga....................................... 65

8. Bibliografia............................................................................................................. 66

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1. Introduo

Um marco para a sociedade, no que se trata de valorizao do indivduo, foi disponibilizar o acesso a gua potvel dentro da sua prpria residncia. Para que tal tecnologia fosse possvel, utilizou-se de dois sistemas em conjunto, o sistema de abastecimento de gua, que percorre, principalmente, os espaos pblicos levando a gua at o incio da edificao, e em seguida as instalaes hidrulicas, responsveis por distribuir esta gua para pontos e ambientes especficos da edificao. O correto abastecimento de gua evita que doenas se proliferem, alm de trazer mais dignidade a populao da regio.

Porm, nem sempre a sociedade pode usufruir de tal beneficio. De acordo com Landi (1993) o conceito de gua corrente relativamente novo, e est atrelado ao aumento do poder aquisitivo da populao.

Ainda de acordo com o autor, pode-se dizer que a histria das instalaes prediais se inicia na segunda metade do sculo passado, h aproximadamente 140 anos, embora que somente neste sculo foram estudados os fenmenos hidrulicos e pneumticos. Alm disso, os principais materiais utilizados para escoamento da gua era o chumbo e o cobre.

Atravs da evoluo de pesquisas na rea, bem como a preocupao com os aspectos higinicos, desenvolveram-se novos materiais para serem utilizados nas instalaes hidrulicas prediais. Atualmente, o material mais utilizado para instalaes hidrulicas de gua fria o PVC rgido. Porm, um outro material que passou a dividir espao nas instalaes hidrulicas o cobre.

O cobre possui elevada vida til, porm exige alguns cuidados em especfico como a mo de obra especializada para executar sua instalao, alto coeficiente de dilatao e alta conduo trmica.

Desta forma, foram apresentados novos materiais no mercado para a utilizao nas instalaes hidrulicas prediais, como o caso do CPVC (policloreto de vinila Clorado) e do PPR (polipropileno copolmero randon), cujos custos so menores e possuem semelhante desempenho nos sistemas de gua quente.

Um dos mais recentes materiais que vem sendo utilizado, tanto para instalaes de gua quente ou gua fria o PEX (polietileno reticulado), uma tubulao flexvel que dispensa conexes intermedirias.

Desta forma, neste trabalho, ser abordada a utilizao do PEX em um projeto de instalao hidrulica, comparando este com a utilizao dos materiais convencionalmente mais utilizados atualmente, o PVC para instalaes de gua fria e o CPVC para instalaes de gua quente.

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2. Objetivos

2.1. Objetivo Geral

O objetivo principal deste trabalho consiste em efetuar uma comparao

econmica e de desempenho hidrulico entre a utilizao do material PEX multicamada em substituio aos materiais de PVC rgido soldvel e CPVC nas instalaes hidrulicas prediais.

2.2. Objetivos especficos

O trabalho tem por objetivos especficos os seguintes itens:

Comparar economicamente a utilizao, no lanamento da rede hidrulica, os

materiais PVC rgido soldvel/CPVC e o PEX; Comparar o desempenho hidrulico relacionados a perda de carga em ambos

materiais; Avaliar a presso nas peas de utilizao, atravs da utilizao de ambos

materiais.

3. Justificativa

A elaborao do trabalho em questo se d, pois, para acompanhar a evoluo construtiva do mercado e o aumento na demanda por processos mais eficazes e eficientes na construo civil, vm sendo elaboradas diversas novas tecnologias em materiais voltadas para o setor de instalaes hidrulicas. Porm, em alguns casos tais materiais podem ser vantajosos somente se considerados apenas alguns aspectos construtivos, ou ento em casos construtivos muito especficos.

Portanto, o trabalho ser desenvolvido com o intuito de avaliar, levando em considerao aspectos construtivos e econmicos, a real valia da substituio de um material j consolidado no mercado e que se adequa as suas necessidades, o PVC rgido soldvel e o CPVC, pelo PEX, um novo material que atualmente ainda no utilizado como a soluo preferencial pelos profissionais em projetos de instalao hidrulica.

Sero levados em considerao os aspectos construtivos e de dimensionamento, em construes de alvenaria. Desta forma, poder ser avaliado se este possui grande vantagem sobre o PVC rgido soldvel e o CPVC, bem como demonstrado em quais situaes este poder se sobressair.

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4. Reviso Bibliogrfica

4.1. PVC rgido soldvel

O Cloreto de Polivinila (PVC) um dos plsticos mais versteis e mais

utilizados atualmente, de acordo com Dacarto Benvic (2011). Ainda segundo o autor, foi somente em 1912 que Fritz Klatte descobriu a base para a produo industrial do PVC.

O PVC pode ser utilizado para diversos fins, como em cabos eltricos, garrafas, tubos, conforme ilustrado pela figura 1, e conexes e demais usos, porm 65% da produo deste termoplstico destinado ao setor da construo civil (AECweb,2011).

Na construo civil, as instalaes hidrulicas de gua fria possuem como principal segmento a soluo com a utilizao do PVC (Entrevista Revista Construo mercado). Atualmente, a demanda pela sua utilizao ainda superior a utilizao de qualquer outro material no que se trata de instalao hidrulica de gua fria residencial, j que este produto apresenta segurana e facilidade de instalao (SALGADO, 2010).

Figura 1: PVC rgido soldvel marron gua fria (Fonte: Tigre)

4.1.1. Caractersticas gerais

Como j mencionado anteriormente, nas instalaes hidrulicas, o PVC tem por

funo conduzir a gua em temperatura ambiente, em geral at um determinado ponto de utilizao (TIGRE, 2009).

Ainda de acordo com a fabricante Tigre, ele segue a norma de referncia NBR 5648/77, que trata a respeito do tubo de PVC rgido para instalaes prediais de gua fria.

Os tubos e conexes de PVC utilizados nas instalaes de gua fria so prprios para instalao em paredes e alvenaria, e quando instalados em reas externas estes devem ser feito em locais cobertos, pois o material pouco resistente a radiao ultravioleta, provocando a perda da cor e o ressecamento. Estes devem ser fabricados para suportar uma presso de 750 Kpa (7,5 kg/cm) ou 75 mca (Salgado, 2010).

Os principais benefcios da utilizao deste material, de acordo com a Tigre e Salgado (2010;2011) so: a facilidade de instalao, a boa resistncia a produtos

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qumicos e a corroso, alm de possurem pouca rugosidade, acarretando em uma baixa perda de carga nas instalaes se comparado a outros materiais.

4.1.2. A Instalao

As tubulaes e conexes em PVC podem ser fornecidas em dois tipos: soldveis e roscveis.

De acordo com Salgado (2010), as tubulaes soldveis so fabricadas em geral na colorao marrom, e utilizam um adesivo (cola) especial para efetuar a unio entre os tubos e conexes. Em geral, este sistema o mais empregado atualmente em instalaes hidrulicas prediais. As conexes da linha soldvel, podem ser fornecidas nas seguintes formas: ambos os lados soldveis, como mostra a figura 2 (a), com um lado soldvel e o outro com rosca (b), e por ltimo, um lado soldvel e o outro com rosca e bucha de lato.

(a) (b) (c)

Figura 2: Conexes da linha soldvel (Fonte: Tigre)

As tubulaes e conexes roscveis geralmente so fornecidas na cor branca e

possuem paredes mais espessas. As conexes entre os tubos e peas so feitos atravs de roscas e do sistema ponta e bolsa. De acordo com Salgado (2010), este tipo de tubulao geralmente utilizada em instalaes provisrias, ou que necessite de diversas mudanas ou deslocamentos, facilitando a sua manuteno, devido ao sistema de rosqueamento.

Figura 3: Tubo PVC rgido roscvel (Fonte: Tigre)

Ambos tipos de tubos, soldveis e roscveis, so fornecidas no comprimento 3

ou 6 metros e possuem as seguintes dimenses comerciais: - PVC soldvel (mm): 20, 25, 32, 40, 50, 60, 75, 85 e 110. - PVC roscvel (polegadas): , , 1, 1 , 1 , 2, 2 , 3 e 4. Em geral, em edificaes residenciais, os dimetros das tubulaes no

ultrapassam os 50 mm. No Quadro 1, apresentado a equivalncia entre os tubos soldveis e roscveis.

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Quadro 1: Equivalncia dos dimetros entre tubos soldveis e roscveis

Dimetros nominais (DN) Milmetros (mm) Polegadas ()

20 25 32 1 40 1 50 1 60 2 75 2 85 3 110 4

De acordo com a fabricante Tigre, para efetuar a montagem dos tubos e peas

utilizando o PVC rgido soldvel, deve-se inicialmente lixar as superfcies a serem soldadas, atravs de uma lixa prpria para esta finalidade.

importante ressaltar a necessidade de utilizar o adesivo, para que o encaixe seja bastante justo, para estabelecer a soldagem.

Em seguida, deve-se limpar a regio lixada com uma soluo limpadora, para retirada de impurezas e gorduras. Por ltimo, aplica-se uniformemente o adesivo nas bolsas e nas pontas a serem soldadas, e encaixam-se as peas a serem soldadas com leves movimentos de rotao entre as peas, at que atinjam a posio correta. Segue abaixo, figuras ilustrativas presentes no quadro 1, mostrando cada etapa da instalao utilizando o PVC rgido soldvel (TIGRE, 2011; AMANCO, 2011).

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Quadro 2: Processo de montagem do PVC rgido soldvel

1) Lixar a superfcie a ser soldada.

2) Limpar a regio lixada com uma soluo limpadora.

3) Aplicar uniformemente o adesivo nas bolsas e nas pontas a serem soldadas.

4) Encaixe perfeito das peas, com leves movimento de rotao.

Fonte: Catlogo predial Amanco, 2011.

4.1.3. Tubos e conexes

Segue no quadro 3, alguns exemplos de peas utilizadas nas instalaes de gua fria da linha soldvel (SALGADO, 2010; TIGRE, 2011; AMANCO; 2011).

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Quadro 3: Conexes PVC rgido soldvel

Conexes para reservatrios

Adaptador para caixa dgua

Conexes soldveis para desvio de direo sem reduo

Joelho 90 soldvel

Joelho 45 soldvel

Curva 90 soldvel

Te soldvel

Conexes soldveis para reduo de dimetro

Bucha de reduo soldvel curta

Bucha de reduo soldvel longa

Joelho de reduo 90 soldvel

Te de reduo soldvel

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Conexes LR para ligao de aparelhos, equipamentos e registros

Luva soldvel e com bucha de lato

Luva soldvel e com rosca

Joelho 90 soldvel e com bucha de lato

Joelho 90 soldvel e com rosca

Te soldvel e com rosca

Te soldvel e com bucha de lato

Conexes para emendas de tubos

Luva soldvel

Fonte: Tigre, 2011.

4.2. CPVC Policloreto de vinila clorado

O CPVC desenvolvido pela empresa Tigre, e possui como principal objetivo a conduo da gua em instalaes prediais de gua quente (TIGRE, 2011). O Policloreto de Vinila Clorado capaz de suportar uma presso de servio de 60 m.c.a. e conduzir a gua a 80C (TIGRE, 2011).

De acordo com Salgado (2010), este produto vem substituindo cada vez mais o cobre em instalaes hidrulicas de gua quente, pois possui elevada capacidade de reter o calor, dispensando o uso de revestimento trmico, exceto em rea externas.

De acordo com o prmio PINI 2011, em que so apresentados os melhores fornecedores da construo civil, o CPVC da Tigre alcanou 54,56% na escolha dos tubos e conexes utilizados para a conduo de gua quente, seguido pelo PPR e Cobre.

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Figura 4: Tubo de CPVC Aquatherm (Fonte: Tigre)

A instalao do CPVC segue os mesmos moldes utilizados para a instalao do

PVC rgido soldvel, ou seja, aps lixadas e limpas, as peas so soldadas atravs de um adesivo especial (SALGADO, 2010).

De acordo com a Tigre, seus principais benefcios so: Facilidade de Instalao: Dispensas equipamentos especiais e

mo-de-obra especializada, j que as juntas so soldveis a frio. Bom isolamento trmico Durabilidade: No sofre ataque qumico das substancias da gua,

evitando oxidaes e incrustaes que comprometam a vazo do projeto. Segue abaixo, exemplos de conexes da fabricante Tigre, da linha Aquatherm.

Quadro 4: Conexes em CPVC Conexes soldveis para desvio de direo sem reduo

Joelho 90

Joelho 45

Curva 90

Te

Fonte: Tigre, 2011.

4.3. PEX

A tubulao PEX Polietileno Reticulado atualmente no Brasil, o que h de

mais moderno no setor de instalaes hidrulicas, pois se trata de uma tubulao flexvel que pode ser utilizada para diversas finalidades que logo sero citadas (EMMETI 2011; Hydro PEX, 2011).

Esta tecnologia foi primeiramente desenvolvida no continente Europeu, e desde ento vem se disseminando por todo o mundo para diversas aplicaes. O PEX possui

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uma histria de aproximadamente 30 anos no mercado Europeu, comprovando a durabilidade e desempenho do material (DESIGN GUIDE, 2006).

Inicialmente, este foi introduzido na Amrica do Norte em 1984 como um duto para aquecimento do piso, e mais recentemente passou a ser introduzido em sistemas hidrulicos residenciais para transporte de gua fria ou quente para consumo (DESIGN GUIDE, 2006).

O principal componente da composio do PEX (Polietileno Reticulado) um polmero de baixa densidade. O bom desempenho do PEX, cujo resultado decorre devido a alta tecnologia de fabricao do polmero, destaca-se principalmente na confiabilidade, durabilidade e segurana do material (DESIGN GUIDE, 2006; Hydro-PEX, 2011).

Ainda de acordo com o manual Design Guide (2006), a indstria do PEX altamente regulamentada por normas e especificaes que definem o controle de qualidade do material. Tambm se destaca na referencia utilizada, que ainda existem diversas oportunidades para difuso do uso de PEX nas edificaes, como o caso do desenvolvimento de Manifolds, que vem contribuindo para a utilizao de tubulaes flexveis.

No Brasil, a norma brasileira do PEX foi publicada em maio de 2011, com a finalidade de disseminar o uso do material nas instalaes hidrulicas predias, e no s nas industriais (Construo mercado, 2011). A NBR 15939/2011 dividida em trs partes: Os aspectos gerais do produto; os procedimentos para projeto; e por ltimo, os procedimentos para instalao (ABNT,2011).

Atualmente ele comercializado em duas verses, o PEX Monocamada, utilizado para instalaes de gua fria e o PEX multicamada, utilizado para instalaes de gua quente. O segundo mais fortemente utilizado pois, so fabricados com uma camada de alumnio em seu interior, que separada com o auxilio de um adesivo entres as partes de PEX e o alumnio, absorvendo a expanso trmica e evitando a formao de trincas no tubo (TIGRE, 2009).

Portanto, a diferena do tubo PEX multicamadas para as tubulaes tradicionalmente utilizadas nas instalaes de gua quente e gua fria se d atravs de sua composio (EMMETI, 2011).

4.3.1. Composio

A tubulao PEX multicamada composta por 5 camadas principais, conforme

apresentado pela figura 5. A primeira camada do tubo de polietileno reticulado, que efetua a proteo do tubo contra a ao corrosiva do fluido. A segunda camada um revestimento adesivo especial que garante a adeso entre as camadas do tubo.

Para compor a terceira camada utilizado o alumnio, esta camada garante a grande resistncia ao calor e a presso do fluido transportado, garante tambm a flexibilidade para a tubulao de PEX, sem que a haja a necessidade de utilizar conexes por todo o trajeto da tubulao, e por ltimo garante a resistncia mecnica da tubulao, controlando a dilatao e elevando a temperatura de trabalho para 95 C, com presso de 100 metros de coluna dgua. Na quarta camada utilizado novamente o adesivo especial. Por ltimo, na quinta camada, utilizado o polietileno reticulado, protegendo o tubo contra a ao de agentes externos, como por exemplo, a gua, o ar, o cimento, a terra ou qualquer outra substancia presente onde o tubo for instalado (EMMETI, 2011).

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Figura 5: Composio da tubulao PEX Multicamada (Fonte: Especificaes tcnicas TIGRE)

devido a sua composio de camadas, que possvel garantir um tubo mais

resistente e malevel, tornando a instalao, de acordo com a fabricante Emmeti, rpida, econmica e livre de vazamentos.

De acordo com a empresa Hydro-PEX (2011), alm das vantagens de flexibilidade, a empresa afirma que mesmo em trabalho contnuo as tubulaes podem ter uma vida til de at 100 anos. Bem como tambm, so capazes de suportar presses de at 12, 5 bar. Ainda de acordo com a Hydros PEX , a tubulao PEX capaz de suportar temperaturas que variam desde -100C 95C.

4.3.2. O sistema PEX ponto a ponto

O PEX possui uma peculiaridade no que se trata da sua instalao, de acordo

com a Hydro-Pex, esta pode ser feita de maneira convencional, ou ponto a ponto por intermdio de um quadro de distribuio, onde se destaca o grande diferencial deste sistema para os demais sistemas de instalaes hidrulicas.

A distribuio ponto a ponto segue o principio da uma instalao eltrica, os tubos podem ser levados individualmente atravs de condutes ou tubos bainhas, desde um quadro de distribuio at cada ponto de utilizao, sem a necessidade de conexes intermedirias (HYDRO-PEX, 2011; EMMETI, 2011).

A figura 6 representa esquematicamente uma instalao hidrulica de gua quente, indicada pela tubulao em vermelho, e gua fria, representada pela tubulao azul, utilizando o sistema PEX ponto a ponto.

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Figura 6: exemplo de instalao utilizando o Sistema PEX ponto a ponto (Fonte:

Catlogo Callefi, 2003)

Devido a sua caracterstica de ligao ponto a ponto sem o uso de conexes intermedirias, um sistema ideal para instalaes em edificaes com um sistema Drywall (gesso acartonado), e em ambientes em que necessrio efetuar manutenes e inspees frequentemente, como em hospitais, clnicas, hotis, restaurantes e at mesmo em edifcios (SALGADO, 2010).

4.3.3. Conexes e acessrios

Em alguns casos a instalao do PEX consiste inicialmente em deixar embutido

na alvenaria e nas paredes um tubo guia que receber o tubo PEX. Tambm existe a necessidade de posicionar no ambiente uma caixa de distribuio, onde geralmente localizam-se os distribuidores, de onde partiro as tubulaes PEX at o ponto de consumo (SALGADO, 2010).

Portanto, o sistema PEX composto pelos seguintes principais componentes (Catlogo Callefi, 2003).

Caixas de distribuio e distribuidores de gua quente e fria, dos quais partem as derivaes para as peas de utilizao.

Tubulaes PEX, podendo ser inseridas em tubos guias protetores. Conexes responsveis pela ligao entre o aparelho de utilizao e a tubulao.

No mercado possvel encontrar as tubulaes PEX com os seguintes dimetros

externos: 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 26 mm, 32 mm e 40 mm. (PEX BARBI, 2011; TIGRE, 2011; EMMETI, 2011; SALGADO, 2010).

Caixa de distribuio

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Tambm chamada de caixa de controle (Figura 7) por alguns fabricantes, ela o centro de controle de todas as ligaes da tubulao PEX, facilitando a manuteno, j que de fcil acesso (EMMETI, 2011). Esta pode ser fixada em paredes de gesso acartonado ou chumbada diretamente na alvenaria (EMMETI, 2011) e onde podem ficar localizados os distribuidores.

Figura 7: Caixa de controle ou distribuio (Fonte: Fabricante emmeti)

Distribuidores

Os distribuidores so responsveis pela distribuio da gua para cada ponto de

utilizao. Estes podem ser simples, ou com vlvulas independentes (EMMETI, 2011). Os distribuidores podem ser instalados na caixa de distribuio ou em shafts, no caso de construes verticais (EMMETI, 2011). Os distribuidores existentes atualmente no mercado brasileiro, podem possuir 2, 3, 4 e 5 pontos de sada (EMMETI, 2011; HYDRO PEX, 2011).

Figura 8: Distribuidores com registro ( Fonte: Emmeti)

Conexes

No mercado existem diversos tipos de conexes responsveis por efetuar a

ligao do tubo PEX com os distribuidores e as peas de utilizao. Os principais fabricantes atualmente so: a Pex Barbi; a Emmeti; a Tigre; a PEX do Brasil e a Astra.

Ainda existem no mercado dois tipos de conexes para efetuar o engate entre as peas e tubulaes, as conexes de roscar ou prensar, ambas garantindo uma conexo precisa, totalmente vedada e sem soldas ou termofuses (EMMETI,2011). - Conexes de roscar

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As conexes de roscar so principalmente utilizadas atravs de conectores ou

peas especiais para tal. Em instalaes utilizando o sistema ponto a ponto, em geral utilizam-se conectores e joelhos/cotovelos para efetuar a ligao entre o tubo e as peas de utilizao (PEX do Brasil, 2011).

A fabricante EMMETI e a PEX Barbi, possuem uma conexo monobloco ou

ix...Press (como denominado pelo fabricante e mostrado pela figura 11), respectivamente, como a principal pea deste sistema de roscar. Esta foi criada especialmente para a instalao ponto a ponto. Esta conexo responsvel pela ligao do tubo com as demais conexes necessrias. O monobloco possui uma estrutura resistente e a prova de vazamentos, que atravs de anis de vedao no espigo (sistema de dupla vedao) garantem a estanqueidade da ligao com o tubo (Emmeti, 2011).

Como pode ser observado pela figura 9, o primeiro ponto (1) indica a porca

externa. O segundo ponto (2) mostra a localizao do espigo interno. O terceiro ponto (3) representa o anel para vedao na conexo e o quinto ponto (5) os anis de dupla vedao interna. Por ltimo, o quarto ponto (4) indica anilha interna.

Figura 9: Monobloco (Fonte: Emmeti)

Uma vez acoplado o monobloca ao tubo PEX, a anilha se fecha sobre o tubo,

travando e vedando o sistema (EMMETI, 2011). Para efetuar a instalao utilizando o monobloco, basta encaixar o mesmo na

ponta do tubo e em seguida rosquear na conexo desejada. (EMMETI, 2011).

Figura 10: Monobloco ligado a um tubo e conexo (Fonte: Fabricante Emmeti).

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Este sistema semelhante na conexo da fabricante PEX Barbi, em que ao

inserir o tubo at o topo da conexo soltando a trava, o anel metlico aplica uma intensa fora de compresso que prende o tubo.

Figura 11: Conexo ix...pess (Fonte: Catlogo tcnico Barbi do Brasil, 2011)

- Conexes de prensar

De acordo com a fabricante Emmeti (2011), este sistema geralmente utilizado

para instalaes em larga escala. As conexes de prensar possuem uma luva, ou tambm chamada de anel por alguns fabricantes, que aps encaixado o tubo esta luva ajustada com o auxilio de uma prensa (Figura 12).

Figura 12: Sistema de prensar (Fonte: Catlogo tcnico Barbi do Brasil)

A utilizao deste sistema evita o uso de conexes em t, cotovelos nas curvas

ou emendas com luvas (EMMETI, 2011).

4.3.4. Montagem

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Como j mencionado anteriormente, a instalao ponto a ponto o que h de mais moderno em instalaes hidrulicas atualmente, pois permite que seja efetuado um controle independente para cada ponto de utilizao (EMMETI, 2011).

A instalao se d inicialmente com a chegada da tubulao principal na caixa de distribuio ou caixa de controle. Tal tubulao ligada a um distribuidor, que far a distribuio das tubulaes PEX ponto a ponto (EMMETI, 2011).

De acordo com os fabricantes j mencionados, a montagem do PEX, cujo procedimento varia em funo do tipo de conexo a se utilizar, segue a seguinte ordem.

Inicialmente, deve-se chanfrar o tubo com um calibrador (Figura 13) ou chanfrador, e em seguida inserir o mesmo na conexo e prens-lo ou no, em funo do tipo de conexo que se est sendo utilizada, para efetuar a ligao com o distribuidor.

Figura 13: Calibrador (Fonte: Manual tcnico Tigre, 2011)

As curvas do tubo devem ser feitas com o auxlio de um curvador (Figura 14)

para evitar que o tubo dobre ou amasse, permitindo que a passagem de gua no seja obstruda (EMMETI, 2011).

Figura 14: Curvador (Fonte: Manual tcnico Tigre, 2011)

Para efetuar a ligao do tubo com o ponto de utilizao, deve-se chanfrar

novamente a extremidade do tubo (EMMETI, 2011). No quadro 5 exemplificado algumas peas que podem ser encontrada

atualmente no mercado nacional (EMMETI, 2011; TIGRE, 2011).

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Quadro 5: Conexes e Tubos PEX Conexes Conexes

Tubo multicamada

T de prensar

Joelho 90 de roscar

T de roscar

Joelho 90 de prensar

Joelho 45 de prensar

Luva

Luva de reduo

Conexo fixa fmea

Conexo fixa macho

Joelho removvel

longo

Joelho removvel curto

Fonte: Emmeti, 2011; Tigre; 2011.

A utilizao de tubulaes PEX possui diversos benefcios de acordo com as especificaes tcnicas da fabricante TIGRE (2011):

Barreira de oxignio: devido a cama de alumnio no tubo multicamada. Forma estvel: Devido tambm a alma de alumnio. Baixa rugosidade: Proporciona baixa perda de carga ao longo da linha.

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Leveza: Material leve, facilita o transporte, e estocagem e instalao. Fornecimento em bobinas: facilita a instalao em grandes trechos sem a

necessidade de conexes. Menos perda de material na obra: os tubos podem ser cortados em qualquer

tamanho sem que sobre pequenos pedaos na obra. Baixa perda de calor: baixa condutividade trmica. Reduo de conexes: devido a sua flexibilidade, as conexes podem ser

eliminadas utilizando o prprio tubo para mudanas de direes. Alta resistncia qumica e corroso: suporta a agresso de guas cidas ou

alcalinas sem qualquer alterao. Pureza e atoxicidade: no transmite gosto ou odor a gua.

Alem de outros benefcios destacados por outros fabricantes, como por exemplo: ausncia do risco de vazamentos em conexes, devido a inexistncia de conexes intermedirias (HYDRO-PEX, 2011).

4.4. Tipos de registros e suas funes

Os registros tm por finalidade controlar a vazo de gua, posicionando o

mesmo desde totalmente aberto ou totalmente fechado (SALGADO, 2010). Segue abaixo os modelos de registros que sero considerados no projeto em questo.

4.4.1. Registro de presso

Os registros de presso (Figura 15) so utilizados quando necessrio controlar a vazo de gua que passar por uma determinada tubulao. Este comumente utilizado para o controle de gua nos chuveiros (SALGADO, 2010).

Figura 15: Registro de presso (Fonte: Docol, 2011)

4.4.2. Registro de gaveta

Este registro (figura 16) ideal para utilizao como um registro geral, ou seja, utilizado totalmente aberto, ou totalmente fechado, controlando o fluxo de gua que abastece as diversas peas (SALGADO, 2010).

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Figura 16: Registro de gaveta (Fonte: Docol, 2011)

4.5. Ligaes entre gua quente e gua fria

Para os aparelhos que recebero a contribuio de gua quente e gua fria, como

chuveiros, lavatrios e etc, para que a gua seja utilizada na temperatura desejada necessrio que a gua quente seja misturada com a gua fria. Esta mistura pode ser feita de duas maneiras, em funo do aparelho a ser instalado.

4.5.1. Chuveiro

Em geral, de acordo com Salgado (2010), para chuveiros e duchas utiliza-se uma conexo chamada de Misturador (Figura 17). Este misturador instalado entre dois registros para regulagem da entrada de gua quente e gua fria.

Figura 17: Misturador para chuveiro (Fonte: Docol, 2011)

4.5.2. Torneiras

No caso das torneiras, este misturador (Figura 18) fornecido em um Kit, que compreende a torneira o misturador e o registro.

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Figura 18: Kit misturador para torneira

4.6. Dimensionamento

Para melhor compreender os principais fatores utilizados no dimensionamento das instalaes de gua fria, deve-se inicialmente entender os termos mais utilizados nestes sistemas, como a vazo, a presso, a velocidade e a perda de carga (Salgado, 2010). Segue abaixo os conceitos relativos aos termos j mencionados de acordo com Julio Salgado (2010).

Vazo: A vazo representa a quantidade (volume) de gua que escoa em um determinado intervalo de tempo, como por exemplo, L/s ou m3/h so os mais comumente utilizados.

Presso: A presso pode ser compreendida como uma quantidade de fora (distribuio de peso) aplicada em uma determinada rea superficial, cujas principais unidades utilizadas para dimensionamento das instalaes prediais so kgf/cm2 , mca (metros de coluna dgua) e Pa (Pascal). Portanto, em instalaes hidrulicas, a presso hidrulica varia conforme a altura da tomada dgua que alimenta um determinado ponto, ou seja, a altura da caixa dgua.

Velocidade: A velocidade representa uma medida de quanto o lquido se movimento em um determinado intervalo de tempo, tendo sua unidade principalmente representada por m/s.

Perda de carga: A perda de carga representa a resistncia que um elemento (neste caso a gua) sofre ao se movimentar em um determinado meio, ou seja, para as instalaes hidrulicas, esta resistncia gerada pelo atrito da gua com a tubulao, curvas e conexes, influenciando diretamente nos resultados de presso nos pontos de consumo (torneiras, lavatrios e etc).

4.6.1. Materiais convencionais (PVC, CPVC, Cobre, etc)

As comisses de estudo desenvolveram, representadas pelos Comits Brasileiros e Organismos de Normalizao Setorial, a NBR 5626/98 Instalao predial de gua fria, que tem por principal objetivo estabelecer as exigncias e recomendaes para a elaborao de projetos e para a instalao e manuteno do sistema predial de gua fria (NBR 5626/98).

Encontram-se entre as principais recomendaes, a metodologia para dimensionamento do sistema de gua fria, estabelecendo valores limites e equaes para dimensionamento das tubulaes (NBR 5626/98).

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A NBR 5626/98 estabelece valores de vazo mnima nos pontos de utilizao, conforme representado pelo Quadro 6. Alm disso, ela tambm limita os valores de velocidade na tubulao e presso nos pontos de utilizao, conforme representado abaixo.

Quadro 6: Valores de velocidade e presso mxima e mnima.

Mxima Mnima

Presso (Kpa) 400 10*

Velocidade (m;s) 3 -

* Na caixa de descarga o valor mnimo de presso pode chegar at 5 Kpa.

A seguir sero tratados a respeito dos principais elementos para dimensionamento da rede predial de distribuio, conforme recomendado pela NBR 5626/98.

Estimativa das vazes

Para definir a estimativa das vazes, a Norma em questo determina, baseado nas experincias acumuladas nas observaes de sistemas semelhantes, que possvel ser adotado o Mtodo da demanda mais provvel (mtodo dos pesos).

O mtodo dos pesos estabelece um determinado peso relativo para cada ponto de consumo, baseado na vazo de projeto apresentado no Quadro 7.

Quadro 7: Vazo e peso relativos das peas de utilizao

Aparelho sanitrio Pea de utilizao Vazo de projeto (L/s) Peso relativo Bacia sanitria Caixa de descarga 0,15 0,3 Chuveiro ou ducha Misturador (gua fria) 0,20 0,4 Lavadora de pratos ou roupas

Registro de presso 0,30 1

Lavatrio Torneira ou misturador 0,15 0,3 Pia Torneira ou misturador 0,25 0,7 Tanque Torneira 0,25 0,7

Desta forma, para determinar a vazo de um trecho de tubulao, utiliza-se a expresso abaixo, em que P representa o somatrio dos pesos relativos as peas nos quais a tubulao em questo alimenta.

Onde,

Q = vazo estimada na seo considerada (L/s)

P = somatrio dos pesos de todas as peas de utilizao alimentadas pela tubulao considerada.

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Ainda possvel, dependendo do tipo de estabelecimento a se considerar, utilizar para dimensionamento da rede hidrulica o mtodo do consumo mximo possvel, em que ocorre o consumo simultneo de todos os aparelhos (AltoQi, 2011).

Clculo da perda de carga em tubulaes e conexes:

Para o clculo da perda de carga nas tubulaes, considera-se a perda de carga distribuda, que ir variar em funo do material utilizado na tubulao (rugosidade de sua superfcie interna), o comprimento, dimetro e vazo.

Em geral, a Norma recomenda que para determinao da perda de carga unitria, seja utilizada a equao universal, que possui uma maior preciso (Altoqi, 2011). Porm, caso no seja possvel, deve-se utilizar o mtodo emprico de Fair-Whipple-Hsiao, conforme representado abaixo.

- Para tubos rugosos (ao carbono, galvanizado ou no):

- Para tubos lisos (tubos de plstico, cobre ou liga de cobre):

De acordo com a AltoQi (2011), os mtodo emprico de Fair-Whipple-Hsiao

normalmente aplicado para tubulaes de pequenos dimetros, em geral variando at 100 mm.

Para determinao da perda de carga localizada, ou seja, uma perda de energia que ocorre durante a passagem da gua por conexes, como ts, joelhos, curvas, redues, alargamentos e demais dispositivos intercalados ao longo da tubulao, pode-se utilizar os comprimentos equivalentes desses tubos. O comprimento equivalente consiste em uma perda de carga produzida atravs de uma conexo equivalente a uma perda de carga igual que produziria um certo comprimento de encanamento com o mesmo dimetro (Porto, 2006).

Em casos em que no possvel determinar o comprimento equivalente, na impossibilidade de prever os tipos e nmeros de conexes que sero utilizadas, deve-se estimar uma porcentagem do comprimento real da tubulao para determinao do comprimento equivalente. Este valor pode estar entre 10% a 40% do comprimento real da tubulao.

De acordo com a Norma 5626/98, para determinao da perda de carga sofrida pelo registro de presso, deve-se utilizar a seguinte equao:

Onde,

h = Perda de carga no registro (KPa);

K = Coeficiente de perda de carga do registro;

Q = vazo estimada na seo considerada (l;s);

d = dimetro interno da tubulao (mm).

Determinao da presso disponvel

Para determinao da presso disponvel em sistemas indiretos de abastecimento (com reservatrio superior), deve-se tomar como presso inicial a encontrada na tomada

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dgua do sistema, ou seja, no incio do reservatrio. O dimensionamento deve ser efetuado a cada trecho (entre dois ns), tendo como ponto inicial sada do reservatrio e ponto final a pea de utilizao.

A presso residual deve ser obtida subtraindo da presso inicial, os valores de perda de carga das tubulaes e conexes existentes no trecho a ser considerado. Lembrando que deve-se somar a este valor resultante, o valor de desnvel do trecho a montante e jusante, para determinar o valor de presso residual.

Segue no Anexo 1 a rotina para dimensionamento da rede hidrulica, estabelecida pela NBR 5626/98.

Determinao da Perda de carga nos hidrmetros

A perda de carga nos hidrmetros pode ser determinada atravs da seguinte equao:

Onde,

h = perda de carga no hidrmetro, em quilopascal;

Q = vazo estimada do trecho a ser considerado em litros por segundo;

Q max = vazo mxima especificada para o hidrmetro, em metros cbicos por hora.

A vazo mxima especificada para o hidrmetro deve estar de acordo com a tabela apresentada pela NBR 5626, conforme mostra abaixo.

Quadro 8: Determinao da vazo do hidrmetro

Q max (m/s) Dimetro nominal DN

1,5 15 e 20

3 15 e 20

5 20

7 25

10 25

20 40

30 50

Fonte: NBR 5626/98

Determinao da perda de carga nos registros

A norma NBR 5626 preconiza que para registros de fechamento, as perdas de carga podem ser desconsideradas, pois quando totalmente abertos estes no produzem uma perda de carga significante no sistema. Porm, para registros de utilizao (presso) geram uma perda de carga considervel no sistema.

Desta forma, a perda de carga no registro deve ser determinada atravs da seguinte equao:

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Onde,

h = a perda de carga no registro, em quilopascal (Kpa);

K = representa o coeficiente de perda de carga do registro (valor determinado pela NBR 10071);

Q = a vazo do trecho a ser considerado, em litros por segundo (L/s) e;

d = representa o dimetro interno da tubulao da seo a ser considerada (m).

4.6.2. Sistema PEX ponto a ponto

Os critrios para dimensionamento de uma instalao hidrulica atravs do sistema PEX ponto a ponto podem variar em alguns aspectos, visto que este no utiliza conexes intermedirias, efetuando as curvas necessrias durante o lanamento com a prpria tubulao (Gnipper, 2009).

Porm, para determinao da vazo em cada trecho do sistema e da presso disponvel nas peas de utilizao, utilizam-se os mesmos critrios j mencionados anteriormente pelos mtodos determinados pela NBR 5626/98 (Gnipper, 2009).

Para facilitar a seleo das tubulaes, segundo a Pex do Brasil, o dimensionamento pode seguir o padro abaixo:

Abastecimento de at 2 pontos de consumo - 16 mm

Abastecimento de at 6 pontos de consumo - 20 mm

Abastecimento de mais de 6 pontos de consumo - 25 mm

Clculo da perda de carga em tubulaes e conexes

Para determinao da perda de carga nos tubos e conexes, deve-se somar o comprimento real (tubo) com o comprimento equivalente relativos as conexes, e em seguida multiplicado tais valores pela perda de carga unitria referente ao trecho em questo (NBR 5626/98).

Nos sistemas PEX, esta situao no alterada, ou seja, deve-se medir o comprimento de tubulao utilizado no trecho com o comprimento equivalente, e em seguida multiplicar pela perda de carga unitria. Porm, uma peculiaridade neste sistema, se da devido as curvaturas efetuadas pela prpria tubulao, em que a determinao da perda de carga localizada pode variar (Gnipper, 2009).

De acordo com Gnipper (2009), quando o raio de curvatura divido pelo dimetro (R/D) for menor do que 8, deve-se considerar o comprimento linear da curva e desconsiderar a perda de carga proveniente do desvio. Ainda, quando o raio de curvatura R pequeno, por exemplo, igual a 1 a 2 vezes o dimetro interno D do tubo, tem-se efetiva perda de carga localizada, com turbulncia local no fluxo devida repentina mudana de direo e at descolamento interno da camada limite, dependendo do valor da velocidade do escoamento. Neste caso, podem ser empregados valores de comprimentos equivalentes disponveis em diversas bibliografias que tratam do assunto para curvas de raio mdio (relao R/D = 1) e raio longo (relao R/D = 1,5 a 2).

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Porm, quando o raio de curvatura divido pelo dimetro for maior que 8, casos freqentes em sistema PEX, deve-se desconsiderar o comprimento linear da curva e desconsiderar a perda de carga proveniente do desvio, pois o escoamento no sofre microturbulncias localizadas decorrentes da mudana de direo, mas sim, perda de carga distribuda ao longo da curvatura por atrito contra as paredes do tubo e pela no linearidade das linhas de corrente. Neste caso, a mudana de direo deve ser desconsiderada no clculo da perda de carga e o comprimento do desenvolvimento da curva deve ser adicionado ao comprimento dos trechos retilneos adjacentes, ou seja, o trecho em curva deve ser considerado como se fosse reto (Gnipper, 2009).

Na situao intermediria, em que a relao raio/dimetro fica entre 2 e 8, h tanto contribuio de perda de carga localizada (quanto menor for R/D) quanto de perda de carga distribuda (quanto maior for R/D) (Gnipper, 2009).

Ainda de acordo com Gnipper (2009) a perda de carga na curvatura dever ser calculada atravs do dimensionamento do fator K que depende dos seguintes dados e se d conforme a equao apresentada abaixo:

- Dimetro do tubo em milmetros (D),

- ngulo da curvatura (a),

- Comprimento do arco em metros (Carc).

Figura 19: Calculo da perda de carga localizada na curvatura do PEX (Fonte: Gnipper, 2009).

Logo a perda de carga gerada na curva se dar pela multiplicao do K pela velocidade ao quadrado, dividido por 2 vezes a acelerao da gravidade, conforme a equao apresentada abaixo (Porto, 2006).

Apesar de no haverem conexes intermedirias na instalao ponto a ponto utilizando as tubulaes PEX, necessrio considerar na perda de carga localizada as conexes extremas, ou seja, as conexes presentes na caixa de distribuio e as conexes que faro a ligao com a pea de utilizao, como os cotovelos (EMMETI, TIGRE).

Segue no quadro 9, o valor do comprimento equivalente em metros de tubulao apresentados pelos fabricantes TIGRE e EMMETI.

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Quadro 9: Perda de carga nas conexes Conexes 16 mm 20 mm 25 mm 32 mm

Tigre 0,37 0,29 0,26 0,26 Joelho 90

Emmeti* 0,76 0,94 0,94 1,35

Tigre 0,14 0,11 0,1 0,09 Reduo

Emmeti* - - - -

Tigre 0,44 0,34 0,31 0,26 Derivao do T

Emmeti* 0,66 0,82 0,82 1,17

Tigre 0,1 0,08 0,08 0,07 Passagem do T

Emmeti* 0,25 0,31 0,321 0,45

Tigre 0,39 0,31 0,28 0,23 T com entrada de gua na derivao Emmeti* 0,66 0,82 0,82 1,17

Tigre - - - - Conector

Emmeti* 0,56 0,69 0,69 0,99

Tigre - - - - Monobloco

Emmeti* 0,40 0,50 0,50 0,72

*calculo efetuado atravs da planilha de clculo da EMMETI em funo da vazo do sistema e temperatura. Valores dados para uma vazo de 1080 l/h a 20C.

4.6.3. Expresso geral das perdas localizadas

Como j mencionado anteriormente, de acordo com Rodrigo de Melo Porto (2006), as perdas de carga localizadas podem ser expressas de acordo com a equao representada abaixo.

Em que K representa o coeficiente adimencional, cujo valor varia em funo da

geometria da pea a se considerar, do nmero de Reynolds, da rugosidade da pea, e em muitos casos em funo da distribuio da vazo (Ramificaes). O V representa a velocidade mdia de escoamento na pea em questo em (m/s).

importante ressaltar, que a partir de um nmero de Reynolds acima de 105, o coeficiente K mantm seu valor constante, j que torna-se independente deste (PORTO, 2006). por este motivo, que possvel resumir os valores de K para determinadas conexes em um valor constante apresentado atravs de tabelas.

No quadro 10, de acordo Rodrigo de Melo Porto (2006), so apresentados os valores do coeficiente K para algumas singularidades.

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Quadro 10: Valor do coeficiente K para algumas singularidades

Acessrio Coeficiente K

Tomada d'gua 0,5

Registro de gaveta 0,15

T passagem direta 0,9

T, sada lateral 2,0

Curva 90 0,4

Curva 45 0,4

Joelho 90 0,9

Registro de presso 10

Fonte: Porto, 2006

Alargamentos e Estreitamentos

O alargamento ou estreitamento pode ser dar na tubulao de maneira brusca ou gradual. No caso de um alargamento brusco, ocorre uma desacelerao do lquido entre as sees de maior dimetro e a seo de menor dimetro, gerando uma perda de carga localizada na linha da tubulao (Porto, 2006).

O estreitamento brusco o lquido comporta-se semelhantemente ao alargamento, ou seja, inicialmente o fluido se afasta do limite slido, na forma de uma contrao do jato, e em seguida se expande para preencher toda a regio de menor dimetro, gerando tambm uma perda de carga no sistema (Porto, 2006).

Segue no quadro 11, os valores do coeficiente de perda de carga localizada de uma estreitamento brusco, em relao a velocidade no trecho de menor dimetro.

Quadro 11: Coeficiente de perda de carga em alargamentos e estreitamento

A2/A1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

K 0,50 0,46 0,41 0,36 0,30 0,24 0,18 0,12 0,06 0,02 0,0

Fonte: Porto, 2006

Na passagem de um reservatrio para uma tubulao o coeficiente K ir variar em funo do tipo de entrada na tubulao, ou seja, de 0,25 a 0,8. (Porto, 2006).

Cotovelos e curvas

A perda de carga localizada nestas conexes ocorrem devido a mudana de direo do escoamento, pois o escoamento tende a conservar seu movimento retilneo, porm impedidos devido a barreira slida que encontra (Porto, 2006).

Os valores do coeficiente K so determinados em funo do ngulo , em graus, de acordo com as equaes abaixo.

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Registro de gaveta

Tais dispositivos so comumente utilizados para regular a vazo transportada. Quando totalmente abertos, estes dispositivos no produzem interferncias substanciais no escoamento, porm, quando parcialmente fechadas, podem produzir perdas de carga localizadas considerveis no sistema (Porto, 2006). Segue abaixo, uma tabela para os valores do coeficiente K para registros de gaveta parcialmente fechados, em que a representa a altura do fechamento e D o dimetro da tubulao.

Quadro 12: Coeficiente de perda de carga em registro de gaveta

a/D 0 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8

K 0,15 0,26 0,81 2,06 5,52 17 97,8

Outros dispositivos

No quadro 13, de acordo com a tabela apresenta pelo autor Rodrigo de Melo Porto (2006), do valor do coeficiente K dos demais dispositivos. Vale lembrar que tais valores no so universais, podendo variar em funo do dimetro das peas.

Quadro 13: Coeficiente de perda de carga em diversos dispositivos

Acessrio K Acessrio K

Cotovelo de 90 raio curto 0,9 Vlvula de gaveta aberta 0,2

Cotovelo de 90 raio longo 0,6 Vlvula de ngulo aberta 5

Cotovelo de 45 0,4 Vlvula de globo aberta 10

Curva 90, r/D =1 0,4 Vlvula de p com crivo 10

Curva de 45 0,2 Vlvula de reteno 3

Te de passagem direta 0,9 Curva de retorno 2,2

Te de sada lateral 2,0 Vlvula bia 6

4.7. AltoQi Hydros V4 R11

O AltoQi Hydros um programa para projeto de instalaes hidrulicas e

sanitrias prediais que permite o lanamento da tubulao do projeto como um

todo, englobando seus vrios pavimentos e permitindo a visualizao

tridimensional do conjunto. Possui um ambiente de CAD integrado, no qual objetos

grficos representam tubos e conexes. Ao mesmo tempo em que se desenha o

projeto, inserem-se elementos que possuem informaes para dimensionamento. O

Cadastro de Peas agrupa dados de simbologia, dimensionamento e listagem de

materiais (AltoQi)

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De acordo com a empresa AltoQi (2011) o dimensionamento da rede hidrulica baseado nas normas NBR 5626/98 e NBR 7198/93, alm disso o programa tambm capaz de gerar detalhes isomtricos em qualquer ambiente da planta. O AltoQi Hydros tambm possui um ambiente de CAD integrado, independente de ferramentas externas

O dimensionamento vai sendo executado a medida que o desenho e as informaes so adicionadas, bem como em funo da rede a qual se esta lanando (AltoQi, 2011). Com base nas conectividades e nos sentidos de fluxo, o programa pesquisa todo o projeto e detecta a vazo total em cada tubo. O programa apresenta o resultado do dimensionamento e indica os tubos que possuem dimetros menores do que o calculado. possvel atribuir todos os dimetros de uma vez ou verificar cada um deles (AltoQi, 2011).

Com relao ao clculo de presso e perda de carga, baseado nas informaes extradas a partir do pagina de internet da empresa AltoQi, o AltoQi Hydros define, para cada ponto pertencente ao projeto hidrulico, qual a ligao com o reservatrio que o alimenta e todo o caminho que a gua far de um ponto a outro. Esse recurso permite ao programa definir a presso disponvel e calcular as perdas de carga em todo o percurso. Com isto, pode-se solicitar ao programa qual a presso em qualquer trecho de tubulao, sem a necessidade de qualquer informao adicional, ou que detecte todos os pontos com presso insuficiente.

4.8. Dimensionamento econmico Mtodo PNL2000

O mtodo PNL2000 um mtodo utilizado para efetuar o dimensionamento

econmico das redes de abastecimento. Ele tem como objetivo a obteno da soluo que apresente o custo mnimo de investimento, com materiais e a operao do sistema de abastecimento de gua, ou seja, tal mtodo esta baseado nas tcnicas de otimizao econmica.

Ele utiliza o modelo matemtico da programao no linear, e sua metodologia se divide em duas etapas. Na primeira etapa faz-se um pr - dimensionamento do sistema, em que os dimetros e vazes dos trechos so variveis a serem determinadas no processo de otimizao.

Com os resultados da primeira etapa, executa-se uma segunda etapa, na qual se realiza um ajuste da primeira soluo obtida, ajustando os dimetros resultantes para o valor mais prximo do comercial existente no mercado.

O modelo de programao no linear utilizado, pode ser formulado e processado atravs da ferramenta Solver da planilha eletrnica Excel da Microsoft.

4.8.1. Primeira etapa

Na primeira etapa determina-se a funo objetivo, que representar o custo total do sistema e as restries do mesmo, como por exemplo, as velocidades que no devem ultrapassar um determinado valor.

Se obtm como resposta do processo de otimizao da primeira etapa, os valores de dimetros e dos demais valores determinados como variveis do sistema, apresentando o custo timo do sistema. Porm, tais valores devem ser ajustados, como por exemplos dimetros, j que estes raramente corresponderam aos valores comerciais existentes no mercado.

40

4.8.2. Segunda etapa

Nesta etapa, aproximam-se os valores de dimetro obtidos para os valores mais prximo comercial, existente no mercado. Caso aps os ajustes dos dimetros ocorrer um desequilbrio hidrulico, como por exemplo, um valor de presso mnimo de um trecho no for atendido, executa-se um novo ajuste, diagnosticando quais restries no foram atendimento e determinando novas variveis do sistema.

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5. Metodologia

Para dar incio ao projeto e alcanar o objetivo do trabalho, foi necessrio definir a edificao em que o lanamento hidrulico seria efetuado e sua concepo geral. Alm disso, foram definidos os critrios para clculo, expresses para clculo da perda de carga para os diferentes materiais, e determinado os parmetros de clculo utilizados para atingir cada objetivo deste trabalho.

5.1. Concepo e Local para lanamento das redes hidrulicas

utilizando os materiais convencionais

Para auxiliar na elaborao para o lanamento e critrios do projeto, foi utilizado

as Normas vigentes da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), referentes ao lanamento de redes de gua Quente e gua Fria, NBR 7198/93 e a NBR 5626/98, respectivamente. Para a instalao ponto a ponto, foi utilizada como norma de referncia a NBR 15939/2011 que trata a respeito dos projetos utilizando o PEX , alm disso, tambm baseou-se em recomendaes especificadas pelos prprios fabricantes e limitaes de velocidade e presso mnima nas peas de utilizao especificadas pela NBR 5626/98.

A escolha da concepo de projeto baseou-se na situao atual da construo civil no Estado de Santa Catarina, em que grande parte das edificaes so de alvenaria, utilizando o material PVC rgido soldvel nas instalaes hidrulicas de gua fria e o CPVC para as instalaes de gua quente. Alm disso, em edificaes multifamiliares, no Estado de Santa Catarina, de acordo com a Lei Complementar Numero 171, obrigatria a instalao de dispositivo hidrulico de medio individualizada. Portanto para este projeto, foi considerado na instalao tais dispositivos de controle do consumo de gua para cada unidade residencial.

5.1.1. A edificao

Para efetuar o projeto de instalaes hidrulicas, utilizou-se uma edificao

multifamiliar com um pavimento Trreo, trs pavimentos Tipo e um pavimento Cobertura em que ser lanado o reservatrio superior.

A edificao conta com um sistema de medio individualizada, que deriva de uma nica coluna hidrulica localizada no Shaft da edificao.

O sistema de aquecimento da gua utilizado se deu atravs de aquecedores de passagem gs que esto localizados na rea de servio, devido as condies de ventilao necessrias.

Pavimento Cobertura: No pavimento Cobertura, como j descrito anteriormente no item 5.1.1, foi

lanado o reservatrio superior de gua fria potvel. Este pavimento possui uma rea igual a 341,25 m.

O reservatrio fica elevado a partir do piso da cobertura 5 metros, e a tomada dgua se da a partir da 5,5 metros de elevao, logo esta possui uma cota igual a 17,5m.

Segue abaixo (Figura 20), a planta do pavimento cobertura.

42

Figura 20: Planta baixa do pavimento cobertura

Pavimento Tipo: O pavimento Tipo constitudo por quatro apartamentos com 70 m cada um.

Este possui um Shaft no corredor para passagem das principais colunas (tubulaes) que compe o sistema.

Cada apartamento possui dois quartos, uma sala de estar/jantar e 3 ambientes midos.

Segue abaixo (Figura 21) a planta arquitetnica do pavimento Tipo.

43

Figura 21: Planta baixa do pavimento Tipo

Pavimento Trreo:

A garagem e a central de gs ficam localizados no pavimento Trreo. A edificao conta com 11 vagas de garagem. Este pavimento possui 474,70 m.

Segue abaixo (Figura 22) a planta arquitetnica do pavimento Trreo.

44

Figura 22: Planta baixa do pavimento Trreo

5.2. Lanamento utilizando os materiais convencionais

Optou-se por utilizar para o lanamento hidrulico as tubulaes de PVC rgido

soldvel para gua fria e o CPVC para gua quente. Com j mencionado anteriormente, o sistema de aquecimento centralizado

atravs do um aquecedor de passagem gs localizado na rea de servio, devido as recomendaes de ventilao. O modelo utilizado possui uma vazo igual a 20,0 L/min e uma presso mnima de 2 m.c.a., para atender aos seguintes pontos de demanda: Chuveiro + Pia de cozinha + Lavatrio.

No apndice B e C, possvel visualizar o lanamento efetuado em planta baixa e em viso isomtrica, respectivamente, do projeto utilizando os materiais convencionais.

5.2.1. Pavimento Cobertura

O lanamento da rede de gua fria inicia com uma tomada dgua a uma

elevao de 5,5 m com relao ao piso deste pavimento, cujo escoamento se d em direo a coluna AF-1, que levar o escoamento para os ambientes dos pavimentos Tipo 3,2 e 1.

Optou-se por efetuar a distribuio atravs de uma nica coluna derivando para os demais pavimentos, com o intudo de economizar material e efetuar a medio individualizada.

45

No apndice A visualiza-se o lanamento em planta baixa do barrilete na cobertura.

5.2.2. Pavimentos Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3

Este foi efetuado da maneira convencional, partindo de uma coluna de gua fria

principal, derivando para os ramais que levam a gua at cada apartamento em questo. Na entrada do ramal, a gua passa por um registro geral e um hidrmetro para medio individualizada. Em seguida a instalao direcionada pelo piso, elevando at aos pontos de utilizao.

O aquecedor de passagem esta localizado na rea de servio e elevado do piso. A tubulao de gua fria passa pelo aquecedor aquecendo a gua e em seguida iniciado o lanamento da rede de gua quente, utilizando o material CPVC.

No pavimento Tipo 3 foi necessrio efetuar o lanamento de um pressurizador no sistema para atender a demanda de presso em diversas peas da rede d egua quente e do aquecedor de passagem a gs. O modelo selecionado foi o PL-9 da Lorezentti, cuja presso mxima igual a 9 m.c.a. No sistema em questo, este acrescer 3 metros de coluna dgua.

5.3. Lanamento utilizando tubulaes PEX

Em muitos projetos, o lanamento utilizando as tubulaes PEX podem ser

iniciados a partir da coluna de gua principal, atravs de um colar de tomada, por exemplo, porm, neste caso, a concepo de projeto utilizada se deu com a tubulao de PVC e CPVC chegando at a primeira caixa de distribuio na cozinha e rea de servio, e a partir desta iniciado o lanamento com a tubulao de PEX ponto a ponto.

No apndice D e E, possvel visualizar o lanamento efetuado em planta baixa e em viso isomtrica, respectivamente, do projeto utilizando o sistema PEX ponto a ponto.

5.3.1. Cobertura

A concepo utilizada para lanamento do pavimento cobertura para a rede de

PEX, se deu de maneira idntica a utilizada para o lanamento utilizando os materiais convencionais. Iniciou-se o lanamento utilizando uma tubulao de PVC rgido soldvel, com uma tomada dgua a 5,5 m com relao ao piso deste pavimento, indo em direo a coluna AF- 1, que distribuir a gua para os apartamentos localizados nos pavimentos Tipo 1, 2 e 3.

No apndice 1 visualiza-se o lanamento em planta baixa do barrilete na cobertura.

5.3.2. Pavimentos Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3

Nos pavimentos tipos, o sentido do escoamento nos ramais a partir da coluna se deu inicialmente utilizando o material PVC rgido soldvel chegando at a rea de servio/cozinha na primeira caixa de distribuio. A partir deste ponto, a rede de gua fria foi direcionada para o banheiro e peas de utilizao com o material PEX multicamadas (Figura 23).

46

A rede de gua quente, iniciou-se a partir do aquecedor de passagem a gs, com a utilizao do material CPVC, at a primeira caixa de distribuio localizada na rea de servio. A partir desta todo o lanamento ser efetuado utilizando a tubulao PEX.

Figura 23: Transio da rede de PVC rgido soldvel e CPVC para o PEX

5.4. Dimensionamento utilizando o coeficiente K para determinao

das perdas de carga localizadas

Com o intuito de padronizar a perda de carga gerada nas conexes ou curvas do

sistema, j que na instalao ponto a ponto o comprimento equivalente variava consideravelmente em funo do fabricante, foi efetuado o dimensionamento da rede hidrulica convencional e ponto a ponto utilizando o coeficiente K para determinao da perda de carga localizada, levando sempre em considerao o valor do dimetro interno.

Alm disso, o dimensionamento foi efetuado para dois apartamentos do tipo 1 , 2 e 3, um com a situao de presso mais desfavorvel, e o apartamento com situao de presso mais favorvel, conforme mostra a figura 24.

47

Figura 24: Situao mais desfavorvel e situao mais favorvel

Optou-se por efetuar o dimensionamento para o apartamento com situao mais

favorvel, com o intuito de verificar a necessidade de insero de um pressurizador no sistema do apartamento Tipo 3.

5.5. Dimensionamento do sistema ponto a ponto

O dimensionamento do sistema ponto a ponto se deu inicialmente da maneira convencional, ou seja, separando a rede em ns (trechos de tubos. Tais trechos foram divididos em funo da vazo que ali escoava, ou seja, preferencialmente a cada mudana na vazo do trecho que escoava, foi determinado um novo trecho.

J para a instalao utilizando o PEX, os trechos foram separados em funo do inicio e trmino de cada tubulao de PEX, geralmente representado pela caixa de distribuio e pontos de demanda.

Cada trecho foi nomeado por nmeros reais, indicando o ponto a jusante e a montante em seqncia, sempre respeitando o sentido do fluxo da tubulao.

Para organizao dos dados e dimensionamento do sistema foi utilizada uma planilha de clculo do Microsoft Excel.

48

Devido a grande variao entre os modelos de peas fabricadas pelos diversos fabricantes de PEX e consideraes de comprimento equivalente a respeito de cada pea, optou-se por efetuar o dimensionamento da rede de PEX, utilizando o coeficiente de comprimento equivalente das peas (K). Segue abaixo as consideraes efetuadas para determinao de cada coluna da planilha de clculo.

5.5.1. Somatrio dos pesos

Foi determinado somando todos os pesos relativos atendidos pelo trecho em

questo.

5.5.2. Vazo

A vazo trecho a trecho foi determinada utilizando a seguinte equao

determinada pela NBR 5626/98.

Conhecendo o valor da somatria dos pesos, este foi inserido na frmula e ento extrado o valor da vazo.

5.5.3. Dimetro

Para determinao do dimetro final, inicialmente adotou-se um dimetro inicial

baseado nas recomendaes dos fabricantes para o nmero de peas a atender. Porm, caso o valor de dimetro inserido no atendesse aos critrios limitantes de velocidade ou presso, este era aumentado para um valor comercial logo acima, at que o sistema resultasse em uma situao ideal de dimensionamento, ou seja, atendendo a todos os requisitos de presso e velocidade.

5.5.4. Velocidade

A velocidade foi determinada a partir dos valores de vazo e dimetro utilizados. Seu resultado foi obtido atravs da frmula indicada abaixo, recomendada pela NBR 5626/98.

5.5.5. Comprimento

Corresponde ao valor de comprimento da tubulao do trecho considerado. No sistema PEX ponto a ponto, foram considerados como perdas de carga

distribuda, as curvas que possuram uma relao de R/D maiores do que oito. Estas curvaturas podem ser localizadas principalmente na tubulao que percorre o piso.

5.5.6. Perda de carga unitria

Foi utilizado para definir a perda de carga unitria do sistema o mtodo emprico

de Fair-Whipple-Hsiao para tubos lisos.

49

5.5.7. Coeficiente K

As perdas de carga localizadas foram determinadas a partir dos valores do coeficiente K, conforme j apresentado pelo quadro 13.

As curvaturas do sistema PEX, cujo raio pelo dimetro ficou entre 4 e 8 foram determinadas tambm utilizando o coeficiente K. Por esta razo, a planilha de clculo apresenta uma coluna voltada para os resultados destes elementos.

Para determinao da perda de carga nos distribuidores, considerou-se este como sendo um Te de passagem direta e lateral.

5.5.8. Perda de carga total

A perda de carga total se deu pela soma entre a multiplicao da perda de carga

unitria (J) com o comprimento total. Neste valor resultante, foi ainda acrescido a perda de carga calculada atravs do coeficiente K de algumas conexes em especfico, visto que, o valor do comprimento equivalente de tais conexes no era padronizado em funo do fabricante.

5.5.9. Cota a montante e cota a jusante

A cota a montante corresponde a cota da conexo a montante do trecho considerado, cuja unidade se d em metros.

A cota a jusante corresponde a cota da conexo a jusante do trecho a ser considerado, tambm em metros.

5.5.10. Desnvel

O desnvel corresponde a subtrao da altura do trecho a montante pela altura definida no trecho a jusante.

5.5.11. Presso a montante e a jusante

A presso do primeiro trecho a montante inicia-se em zero, j que para o

dimensionamento do sistema foi considerado que o reservatrio estar vazio, indo a favor da segurana. As presses dos demais trechos a montante, corresponderam a presso a jusante do ltimo trecho ligado ao trecho atual.

A presso a jusante de um trecho em especfico se deu pela soma da presso do

trecho a montante pelo desnvel do trecho em questo, subtrado da perda de carga.

Pjusante = Pmontante + Desnvel Perda de carga total

5.6. Dimensionamento do sistema Convencional

O dimensionamento do sistema se deu tambm separando a rede em ns (trechos de tubos), representados principalmente pelos trechos com mudana nas vazoes.

Cada trecho foi nomeado por nmeros reais, indicando o ponto a jusante e a montante em seqncia, sempre respeitando o sentido do fluxo da tubulao.

Para organizao dos dados e dimensionamento do sistema foi utilizada uma planilha de clculo do Microsoft Excell.

50

5.6.1. Somatrio dos pesos

Foi determinado somando todos os pesos relativos atendidos pelo trecho em

questo.

5.6.2. Vazo

A vazo trecho a trecho foi determinada utilizando a seguinte equao

determinada pela NBR 5626/98.

Conhecendo o valor da somatria dos pesos, este foi inserido na frmula e ento extrado o valor da vazo.

5.6.3. Dimetro

Para determinao do dimetro final, inicialmente adotou-se um dimetro inicial

baseado nas recomendaes dos fabricantes para o nmero de peas a atender. Porm, caso o valor de dimetro inserido no atendesse aos critrios limitantes de velocidade ou presso, este era aumentado para um valor comercial logo acima, at que o sistema resultasse em uma situao ideal de dimensionamento, ou seja, atendendo a todos os requisitos de presso e velocidade.

5.6.4. Velocidade

A velocidade foi determinada a partir dos valores de vazo e dimetro utilizados. Seu

resultado foi obtido atravs da frmula indicada abaixo, recomendada pela NBR 5626/98.

5.6.5. Comprimento

Corresponde ao valor de comprimento da tubulao do trecho considerado.

5.6.6. Perda de carga unitria

Foi utilizado para definir a perda de carga unitria do sistema o mtodo emprico de Fair-Whipple-Hsiao para tubos lisos.

5.6.7. Coeficiente K

As perdas de carga localizadas foram determinadas a partir dos valores do coeficiente K, conforme j apresentado pelo quadro 13. As curvaturas do sistema PEX, cujo raio pelo dimetro ficou entre 4 e 8 foram determinadas tambm utilizando o coeficiente K. Por esta razo, a planilha de clculo apresenta uma coluna voltada para os resultados destes elementos.

Para determinao da perda de carga nos distribuidores, considerou-se este como sendo um Te de passagem direta e lateral.

51

5.6.8. Perda de carga total

A perda de carga total se deu pela soma entre a multiplicao da perda de carga

unitria (J) com o comprimento total. Neste valor resultante, foi ainda acrescido a perda de carga calculada atravs do coeficiente K de algumas conexes em especfico, visto que, o valor do comprimento equivalente de tais conexes no era padronizado em funo do fabricante.

5.6.9. Cota a montante e cota a jusante

A cota a montante corresponde a cota da conexo a montante do trecho considerado, cuja unidade se d em metros.

A cota a jusante corresponde a cota da conexo a jusante do trecho a ser considerado, tambm em metros.

5.6.10. Desnvel

O desnvel corresponde a subtrao da altura do trecho a montante pela altura definida no trecho a jusante.

5.6.11. Presso a montante e a jusante

A presso do primeiro trecho a montante inicia-se em zero, j que para o dimensionamento do sistema foi considerado que o reservatrio estar vazio, indo a favor da segurana. As presses dos demais trechos a montante, corresponderam a presso a jusante do ltimo trecho ligado ao trecho atual. A presso a jusante de um trecho em especfico se deu pela soma da presso do trecho a montante pelo desnvel do trecho em questo, subtrado da perda de carga.

Pjusante = Pmontante + Desnvel Perda de carga total

5.7. Ferramentas para lanamento das redes hidrulicas

Para o lanamento das redes de gua quente e fria, empregando os materiais

PVC rgido soldvel e CPVC, foi utilizado o software Hydros V4 Reviso 11, desenvolvido para empresa AltoQi Tecnologia aplicada Engenharia.

O lanamento hidrulico pelo material PEX, foi desenvolvido manualmente por intermdio do programa AutoCad 2008.

J o dimensionamento de ambas as redes, foi efetuado com o auxilio da Ferramenta computacional Microsoft Office Excel 2003.

5.8. Comparao econmica

A comparao econmica entre os diferentes materiais, foi efetuada aps a

finalizao do lanamento hidrulico e pr-dimensionamento da rede de ambos os materiais em todos os pavimentos. Desta forma, foi levantado o comprimento total de

52

tubulao utilizada e seu respectivo dimetro, bem como as conexes utilizadas no lanamento hidrulico.

importante ressaltar que a comparao econmica se deu utilizando a ferramenta Solver da planilha eletrnica Microsoft Excel. Efetuou-se uma adaptao do mtodo para dimensionamento econmico de redes de abastecimento o mtodo PNL 2000.

Na primeira etapa de otimizao, foi considerado como variveis os dimetros e altura da tomada dgua. Para as equaes de restries, foram restringidos os valores mximos de dimetro dos trechos, o valor limite para a velocidade, ou seja, no ultrapassando 3 m/s, a presso mnima em cada n sendo igual a 1 mca, e a altura mxima do reservatrio.

J na segunda etapa, efetuou-se os ajustes dos dimetros em funo dos valores comerciais mais prximos.

5.8.1. Custos e Curvas

Para determinao das curvas do sistema, foi necessrio efetuar uma pesquisa dos preos de cada conexo considerada para os clculos dos custos totais. Utilizou-se como referencia para a pesquisa dos preos dos materiais PVC rgido soldvel e CPVC as cotaes apresentadas pela pagina da internet da revista Construo Mercado (2011).

Tais curvas foram geradas em funo do comprimento do trecho e dimetro correspondente para os tubos. J para as conexes, o custo do sistema se d em funo da quantidade presente no trecho e dimetro da mesma.

Portanto, foi definido um grfico do custo em funo do dimetro do elemento. A equao resultante da curva de tendncia, representar o custo do elemento em funo do dimetro em questo.

Segue abaixo as curvas dos tubos e conexes considerados para determinao do custo total do projeto, sendo representado pelo eixo X o dimetro (mm) e no eixo Y dos grficos apresentados o custo (R$/m) das tubulaes e das conexes (R$/unidade).

Importante ressaltar que os dimetros apresentados no grfico, se referem aos dimetros internos considerados de cada material.

PVC rgido soldvel

Grfico 1: Tubo de PVC rgido soldvel

Tubo de PVC

05

1015202530354045

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Grfico 2: Joelho 90 soldvel de PVC

53

Joelho 90 PVC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Grfico 3: Curva 90 soldvel de PVC

Curva 90 PVC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Grfico 4: Curva 45 soldvel de PVC

Curva 45 PVC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Grfico 5: T soldvel de PVC

54

Te PVC

05

1015202530354045

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Cloreto de Polivinila Clorado CPVC

Grfico 6: Tubo de CPVC

Tubo de CPVC

05

1015202530354045

0 10 20 30 40 50

`

Grfico 7: Joelho 90 CPVC

Joelho 90 CPVC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60

Grfico 8: Joelho 45 CPVC

55

Joelho 45 CPVC

05

1015202530354045

0 10 20 30 40 50 60

Grfico 9: Curva 90 CPVC

Curva 90 CPVC

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60

Grfico 10: Te CPVC

Te CPVC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60

PEX

Grfico 11: Tubo PEX Multicamada

56

Tubo PEX

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Grfico 12: Conector PEX

Grfico 13: Joelho Cotovelo PEX

Grfico 14: Te PEX

57

5.8.2. Funo objetivo

A equao que representa o custo total do sistema de instalao hidrulica, compreende o custo com as tubulaes e conexes utilizadas, todas em funo do dimetro. E expressa pela seguinte equao:

C(Di) = Li x P(Di) + SNi x P(Di) Onde, C (Di) = custo do sistema em funo dos dimetros Di; Li = comprimento da tubulao no trecho considerado; P(Di) = preo unitrio da conexo, ou por metro de tubulao; SNi = somatrio da quantidade de conexes do trecho considerado.

5.8.3. Restries

As restries estabelecidas foram: dos dimetros mximos e mnimos em cada trecho; as presses mnimas em cada conexo, ou seja, mnima de 1 mca; as velocidades no ultrapassando o valor mximo determinado em norma igual a 3 m;s; por ltimo a altura do reservatrio.

5.8.4. Processo de otimizao Primeira etapa

Na primeira etapa, os valores estabelecidos para variao foram os dimetros e a altura de tomada dgua. Neste foram impostas as restries j mencionadas.

Desta forma, a ferramenta localizou uma soluo com variao dos dimetros e altura do reservatrio.

5.8.5. Processo de otimizao Segunda etapa

Para a segunda etapa, foi necessrio atribuir novamente os dimetros determinados pelo clculo da ferramenta Solver para os dimetros mais prximo comercialmente e verificado se as restries continuavam sendo atendidas.

importante ressaltar considerou-se no clculo e custos o valor dos dimetros internos das tubulaes.

58

5.9. Comparao entre as perdas de carga nos trechos, presso nos

pontos de utilizao.

A comparao entre as perdas de cargas foi efetuada aps lanamento,

dimensionamento da tubulao e otimizao dos custos com a instalao utilizando a ferramenta Solver, a partir de um valor de elevao estabelecido para o reservatrio superior.

Atravs da planilha de clculo, em que so apresentadas as perdas de carga trecho a trecho, foi possvel verificar as perdas de carga do sistema, bem como a presso nas peas de utilizao.

A partir das planilhas com os resultados finais de ambas as redes, comparou-se os valores resultantes.

59

6. Resultados e Discusses

6.1. Otimizao econmica

Os resultados referentes ao dimensionamento econmico para a instalao utilizando os materiais convencionais, por intermdio da adaptao feita do mtodo PNL 2000, pode ser verificada atravs dos quadros 14 e 15.

Este foi dividido pelo custo com o material antes e depois da aplicao do mtodo e pelo custo referente a cada pavimento Tipo.

importante ressaltar que no foram considerados nos custos dos sistemas as seguintes conexes: luvas e conectores intermedirios. O pressurizador localizado nos apartamentos do pavimento Tipo 3 e o valor do aquecedor de passagem a gs tambm no foram considerados, visto que estes seriam utilizados em ambos os sistemas. J o preo das peas com reduo foi adotado o valor com o lado de maior dimetro.

6.1.1. Materiais convencionais

Quadro 14: Resultado dos custos antes da aplicao do mtodo de dimensionamento econmico Pavimento Ap. mais favorveis (R$) Ap. mais desfavorveis (R$) Tipo 3 + Cobertura 732,12 863,00 Tipo 2 497,94 522,24 Tipo 1 454,71 508,08 Custo Total da edificao 7156,18 Quadro 15: Resultado dos custos aps a aplicao do mtodo de dimensionamento econmico Pavimento Ap. mais favorveis (R$) Ap. mais desfavorveis (R$) Tipo 3 + Cobertura 629,43 657,04 Tipo 2 436,65 490,92 Tipo 1 401,84 474,39 Custo Total da edificao 6180,54

Verifica-se por intermdio do resultado apresentado, que com a utilizao do mtodo empregado, o custo com os materiais reduziu por volta de 13,6 % no custo das instalaes de tubos e conexes com relao ao pr dimensionamento efetuado.

Este diminuio foi observada, principalmente na diminuio dos dimetros das tubulaes nos pavimentos Tipo, consequentemente, diminuindo tambm o valor dos tubos e conexes empregados.

60

6.1.2. PEX ponto a ponto

Quadro 16: Resultado dos custos antes da aplicao do mtodo de dimensionamento econmico

Pavimento Ap. mais favorveis (R$) Ap. mais desfavorveis (R$) Tipo 3 + Cobertura 903,3 1003,52 Tipo 2 557,21 663,08 Tipo 1 530,79 644,60 Custo Total da edificao 8605,00 Quadro 17: Resultado dos custos aps a aplicao do mtodo de dimensionamento econmico Pavimento Ap. mais favorveis (R$) Ap. mais desfavorveis (R$) Tipo 3 + Cobertura 786,38 866,88 Tipo 2 565,41 655,54 Tipo 1 509,42 563,64 Custo Total da edificao 7894,54

Para os custos da rede utilizando o material PEX, verifica-se por intermdio do resultado apresentado, que com a utilizao do mtodo empregado, o custo com os materiais reduziram em torno de 8,2 % no custo das instalaes de tubos e conexes com relao ao pr dimensionamento efetuado, semelhantemente ao resultado apresentado para a rede utilizando os materiais convencionais.

6.2. Desempenho hidrulico

De acordo com a metodologia aplicada, o dimensionamento da rede utilizando ambos materiais se deu por intermdio da utilizao do coeficiente de perda de carga K. segue abaixo os resultados de presso em cada pea de utilizao.

6.2.1. Regio mais favorvel

Os quadros abaixo resumem as presses resultantes em cada pea de utilizao, utilizando os materiais convencionais e o PEX multicamada dos pavimentos Tipo da regio mais favorvel da edificao.

61

Quadro 18: Desempenho hidrulico regies mais favorveis

REDE DE GUA FRIA TIPO 3 Presso (mca) Pea de utilizao/Instalao PVC e CPVC PEX

Mquina de lavar loua 4,36 3,10 Pia 4,18 1,09

Tanque 1,22 1,74 Mquina de lavar roupa 1,03 3,14

Lavatrio 3,18 2,70 Vaso Sanitrio (Caixa acoplada) 3,45 3,08

Chuveiro 2,54 1,20

REDE DE GUA FRIA TIPO 2 Presso (mca) Pea de utilizao/Instalao PVC e CPVC PEX

Mquina de lavar loua 5,89 1,35 Pia 6,14 3,28

Tanque 3,16 3,93 Mquina de lavar roupa 2,76 2,73

Lavatrio 5,38 4,89 Vaso Sanitrio (Caixa acoplada) 5,66 5,26

Chuveiro 4,74 3,39

REDE DE GUA FRIA TIPO 1 Presso (mca) Pea de utilizao/Instalao PVC e CPVC PEX

Mquina de lavar loua 6,13 1,96 Pia 6,38 3,89

Tanque 3,79 4,54 Mquina de lavar roupa 3,38 3,34

Lavatrio 5,62 5,50 Vaso Sanitrio (Caixa acoplada) 5,90 5,87

Chuveiro 4,28 1,36

Analisando os dados referentes as presses resultantes nos pontos de utilizao de gua fria, verificou-se que na maioria das situaes o desempenho hidrulico da r