Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

1

Abastecimento de água e drenagem

de águas residuais

Redes e Instalações

Filipa Ferreira

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

2Índice da apresentação

Introdução

Regulamentação

Distribuição de água

Drenagem de águas residuais

•Aspectos gerais

•Interligação entre sistemas prediais e arquitectura

•Regras gerais de concepção

•Materiais e acessórios

•Implantação

•Dimensionamento hidráulico

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

3Introdução

4000 AC a 2500 AC

Cidades de Ur e Babilonia, na Mesopotâmia. Dispunham de sarjetas e colectores

em tijolo e asfalto. Por baixo das habitações havia uns reservatórios para dejectos

(“cesspools”, em terminologia anglo-saxónica).

As primeiras tubagens conhecidas tiveram origem nestas cidades.

Tês e curvas a 90º da rede da Babilónia.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

4ddd

Rua de Pompeia com zona central para

escoamento águas pluviais (anterior à erupção

do Vesúvio em 24/Ago/79 AD).

Boca da verdade (Roma) – antigo sumidouro da civilização romana.

Ruínas de uma latrina pública do século I, em

Ephessos, Turquia.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

5ddd

Visita em barco aos esgotos de Paris, em 1896

Medição de caudal com molinete no colector

pombalino da R. Augusta, Lisboa.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

6Introdução

Centre Pompidou (Paris)

As tubagens/infra-estruturas como elemento arquitectónico:

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

7Regulamentação

Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de. Distribuição de

Água – Decreto-Lei nº 207/94, de 6 de Agosto, e Decreto Regulamentar

nº 23/95, de 23 Agosto.

Curso de dimensionamento de redes de distribuição e drenagem de

águas residuais – LNEC, 28 e 29 de Abril de 1993, Processo

088/71/1060.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

8

Distribuição de água

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

9Distribuição de água

Aspectos gerais

A rede geral de distribuição alimenta, por meio de ramais de ligação (tubagem

que assegura o abastecimento predial de água, desde a rede pública até ao limite da propriedade a servir),

os diversos edifícios ou instalações a servir.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

10Distribuição de água

Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura

Localização de contadores

Localização de aparelhos sanitários e equipamentos

Necessidade de galerias verticais (para instalação de colunas), tectos falsos e calhas (para instalação de tubagens horizontais) – fácil acesso para manutenção!

Instalações complementares:

• depósitos de água

• instalações sobrepressoras

espaço, segurança, salubridade, manutenção, atenuação de ruído e vibrações

Localização bocas de incêncio (e portas corta-fogo, vias de fuga…)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

11Distribuição de água

Regras gerais de concepção

Existência rede pública: localização e pressão disponível

Economia de 1º investimento e de exploração

Conforto: acústico (purgar ar nos pontos altos; limitar velocidade máxima)

temperatura

assegurar necessidades de caudal e pressão;

Traçado (Art. 95º):

• O mais curto possível (reduzir perdas de carga, custos, etc.)

• Troços rectos, horizontais (i>0,5% favorecer a circulação de ar) e verticais, unidos por acessórios

• Canalização de água quente dist.>0,05 m da de água fria, instalada paralelamente e sempre acima desta

• Troços em derivação criar zonas passíveis de serem isoladas

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

12Distribuição de água

• Evitar traçados:

• muito expostos a choques mecânicos

• em zonas de difícil detecção/reparação de avarias

Instalação (Art. 96º):

• Tubagens não devem ficar:

• sob elementos de fundação

• embutidas em elementos estruturais

• embutidas em pavimentos (excepto se flexíveis e embainhadas)

• em sistemas de ventilação e chaminés

• Tubagens devem ficar:

• à vista, em galerias, caleiras, tectos falsos, embutidas…

• no exterior: em vala, em paredes ou caleiras

Prevenção contra corrosão (Art. 97º)

Isolamento térmico (Art. 98º)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

13Distribuição de água

Materiais …

Quadro 2A - Diâmetros da

tubagem (aço inoxidável)

D com e D int

[mm] [mm] [mm]

12 0.6 10.8

15 0.6 13.8

18 0.7 16.6

22 0.7 20.6

28 0.8 26.4

35 1.0 33.0

42 1.1 39.8

Ex.: Tubagens em aço inox

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

14Distribuição de água

… e acessórios

contadores (instalados em espaços adequados: logradouros, zona de entrada…)

torneiras e fluxómetros

criar zonas isoláveis para que a reparação de dispositivos/troços não inviabilize o abastecimento noutras zonas

válvulas

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

15Distribuição de água

Implantação

Rede convencional: Rede PEX:

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

16Distribuição de água

Dimensionamento

Constituição da rede – Anexo III:

Simbologia – Anexo II

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

17Distribuição de água

Dimensionamento hidráulico

Caudais instantâneos – Anexo IV:

Dispositivos de utilização Simbolo Qmín

[ - ] [ - ] [l/s]

Lavatório individual Lv 0.10

Lavatório colectivo LvC 0.05

Bidé Bd 0.10

Banheira Ba 0.25

Chuveiro individual Ch 0.15

Autoclismo de bacia de retrete Br 0.10

Mictório com torneira individual Mi 0.15

Pia lava-loiça Ll 0.20

Bebedouro B 0.10

Máquina de lavar loiça Ml 0.15

Máquina de lavar roupa Mr 0.20

Bacia de retrete com fluxómetro BrF 1.50

Mictório com fluxómetro MiF 0.50

Boca de rega D15 Br_15 0.30

Boca de rega D20 Br_20 0.45

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

18Distribuição de água

Coeficiente de simultaneidade – Anexo V Caudais de cálculo

(Art. 93º)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

19Distribuição de água

smVsm /0,2/5,0

Dimensionamento hidráulico (Art. 94º):

• caudais de cálculo

• velocidade (admitir inicialmente V=2m/s)

• rugosidade do material (Ks = 90 a 100 m1/3/s)

Quadro 3 - Caudais de dimensionamento e diâmetros

Troço Q a Q c D aprox D com D int V Material

[ - ] [l/s] [l/s] [mm] [mm] [mm] [m/s] [-]

F6.1.2 - F6.1.1 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 inox

F6.1.1.1 - F6.1.1 0.10 0.20 11 12 33 1.78 inox

F6.1.1 - F6.1 0.30 0.32 14 22 20.6 0.85 inox

F6.3 - F6.2 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 inox

F6.2 - F6.1 1.05 0.58 19 22 20.6 1.53 inox

F6.1 - F6 1.05 0.58 19 28 26.4 0.94 inox

F11 - F10 0.10 0.20 11 12 33 1.78 inox

F10 - F9 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 inox

F9 - F8 0.50 0.41 16 18 16.6 1.60 inox

F8 - F7 0.70 0.48 17 22 20.6 1.26 inox

F7.1 - F7 0.30 0.32 14 18 16.6 1.27 inox

F7 - F6 1.00 0.57 19 22 20.6 1.49 inox

F5.1.1 - F5 0.10 0.20 11 12 33 1.78 inox

F5.2 - F5.1 0.15 0.24 12 15 13.8 1.35 inox

F5.1 - F5 0.25 0.30 14 15 13.8 1.68 inox

F6 - F5 1.25 0.63 20 28 26.4 1.03 inox

F5 - F4 1.25 0.63 20 30 30 0.89 f. galv.

F4.3.1.1 - F4.3 5.00 1.28 29 45 38 0.81 f. galv.

F4.3.1 - F4.3 0.45 0.39 16 20 20 1.24 f. galv.

F4.3 - F4.2 5.45 1.34 29 45 38 0.84 f. galv.

F4.2.1 - F4.2 0.45 0.39 16 20 20 1.24 f. galv.

F4.2 - F4.1 5.90 1.39 30 45 38 0.87 f. galv.

F4.1.1 - F4.1 5.00 1.28 29 45 38 0.81 f. galv.

F4.1 - F4 10.90 1.91 35 50 38 0.98 f. galv.

F4 - F3 12.15 2.03 36 50 38 1.04 f. galv.

F3.1 - F3 0.45 0.39 16 20 20 1.24 f. galv.

F3 - F2 12.60 2.07 36 50 38 1.06 f. galv.

F2.1 - F2 0.45 0.39 16 20 20 1.24 f. galv.

F2 - F1 13.05 2.12 37 50 38 1.08 f. galv.

F1 - Rede 13.05 2.12 37 50 38 1.08 f. galv.

Q1.1 - Q1 0.20 0.27 13 15 13.8 1.52 inox

Q4 - Q3 0.30 0.32 14 18 16.6 1.27 inox

Q3 - Q2 0.45 0.39 16 18 16.6 1.53 inox

Q2 - Q1 0.45 0.39 16 18 16.6 1.53 inox

Caudais de dimensionamento e diâmetros

V

QDAVQ

4.

Equação da continuidade Fórmula de Manning-Strickler2

3/8

3/53/2 4

DK

QJJRhAKQ

s

s

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

20Distribuição de água

Pressão (Art. 87º):

- regulamentar → 5 a 60 m.c.a (50 a 600 kPa)

- de conforto → 15 a 30 m.c.a (150 a 300 kPa)

Pmín = 100 + 40 n (kPa) (n = nº de pisos acima do solo incluindo piso térreo)

Pressão na rede pública ( 30 m.c.a)

LJHHH slocalizadacontínuastotal 2,1

acumrede HDesnívelPP Quadro 4 - Verificação da pressão no ponto F6.1.2

Troço Q c D com J L H total H acumu Desnível Pressão

[ - ] [l/s] [mm] [m/m] [m] [m] [m] [m] [m.c.a.] [kPa]

Rede - F1 2.12 50 0.173 2.00 0.41 0.41 1.00 28.59 280

F1 - F2 2.12 50 0.173 1.00 0.21 0.62 2.00 27.38 268

F2 - F3 2.07 50 0.166 9.00 1.80 2.42 2.00 25.58 251

F3 - F4 2.03 50 0.160 8.00 1.53 3.95 2.00 24.05 236

F4 - F5 0.63 30 0.055 2.00 0.13 4.08 2.00 23.92 234

F5 - F6 0.63 28 0.108 1.00 0.13 4.21 2.00 23.79 233

F6 - F6.1 0.58 28 0.091 5.00 0.55 4.76 7.50 17.74 174

F6.1 - F6.1.1 0.32 22 0.105 9.50 1.20 5.96 7.50 16.54 162

F6.1.1 - F6.1.2 0.27 15 0.621 9.50 7.08 13.04 7.50 9.46 93

Verificação da pressão

Qacum Dint

(x 9.8)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

21Distribuição de água

Instalações complementares

Reservatórios (Art. 108º):

• Armazenamento de água à pressão atmosférica

• Reserva destinada à alimentação das redes prediais

• Necessários quando a rede pública não oferece

garantias de caudal e pressão à operação da rede predial

• Entidade gestora autorização

definição de aspectos construtivos,

localização e dimensionamento

Instalações elevatórias e sobrepressoras (Art. 109º):

• Elevar água armazenada em reservatórios

• Aumentar a pressão disponível na rede pública

(caso esta seja insuficiente para garantir boas condições de

utilização do sistema)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

22Distribuição de água

Verificação, ensaios e desinfecção

Verificação (Art. 110º): com canalizações e acessórios à vista

Desinfecção do sistema (Art. 112º)

Ensaio de estanquidade (Art. 111º)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

23

Drenagem de águas residuais

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

24Drenagem de águas residuais

Aspectos gerais

Redes públicas: unitárias vs separativas.

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

25

Interligações entre os sistemas prediais e a arquitectura

Necessidade galerias verticais (para instalação de tubos de queda e colunas de ventilação)

e tectos falsos (para instalação de ramais de descarga - tubagens horizontais) – fácil acesso para manutenção

Localização de aparelhos sanitários e equipamentos (para traçado dos ramais de descarga/tubos de queda)

Instalações complementares:

• Instalações elevatórias

• Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras

espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações

Drenagem de águas residuais

Estudar a recolha de águas pluviais(tipo de cobertura, dimensões e declives das caleiras, localização de tubos de queda – não danificar elementos estruturais, estética da fachada)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

26

Regras gerais de concepção

Obrigatória a separação dos sistemas de drenagem doméstica e pluvial

(Art.198º), a montante das câmaras de ramal de ligação à rede pública.

Existência rede pública : conhecer características dos colectores públicos (diâmetros, profundidades e localização)

Economia

Conforto: evitar ruído,

entupimentos

desforragem dos sifões

Drenagem de águas residuais

Evitar acumulação de água em zonas de circulação e na cobertura

Manter distância > 1 m entre rede água e de esgotos

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

27Drenagem de águas residuais

Proteger edifícios de infiltrações rebaixamento de nível freático e ligação

águas colectadas a sistema predial de águas pluviais

Caves (Art. 205º) – elevar águas residuais acima do arruamento para evitar o

funcionamento em carga e inundações das caves

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

28Drenagem de águas residuais

Materiais …

Quadro 2 - Diâmetros da

tubagem (PVC rígido)

D com e D int

[mm] [mm] [mm]

40 1.8 38.2

50 1.8 48.2

63 1.8 61.2

75 1.8 73.2

90 1.8 88.2

110 2.2 107.8

125 2.5 122.5

140 3.5 136.5

160 3.5 156.5

Ex.: Tubagens em aço inox

PVC rígido

ferro fundido

ferro galvanizado

aço inox

grês

etc….

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

29Drenagem de águas residuais

… e acessórios

Câmaras de inspecção (Art. 261º)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

30Drenagem de águas residuais

Sifões (Art. 253º a 256º)

Ralos (Art. 257º a 260º)

Sumidouros

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

31Drenagem de águas residuais

Principais componentes

Ramal de descarga

• transporta as águas residuais dos aparelhos sanitários para o tubo de queda ou colector predial

Tubo de queda

• recebe a descarga dos pisos mais elevados e drena para o colector predial

• ventila as redes pública e predial

Colectores prediais

• recebe a descarga dos tubos de queda e ramais de descarga e transporta-as para jusante, até ao ramal público

Ramal de ventilação

• assegura o fecho hídrico do sifões, se necessário

Colunas de ventilação

• completa a ventilação feita pelos tubos de queda

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

32Drenagem de águas residuais

Implantação

Traçado (Art. 217º e 249º):

• Troços rectilíneos

• Separar ramais de água de sabão

e de águas de retrete

• Ligações a tubos de queda através

de forquilhas

• Ligações a colectores prediais

através de câmaras de inspecção (afastamento máximo de 15 m)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

33

Dimensionamento hidráulico

Drenagem de águas residuais

Simbologia – Anexo XIII

Caudais de descarga – Anexo XIV:

Dispositivos de Simbolo Caudal Ramal Sifão

utilização descarga descarga Dmin

[ - ] [ - ] [l/min] [mm] [mm]

Bacia de retrete BR 90 90 (a)

Banheira Ba 60 40 30

Bidé B 30 40 30

Chuveiro Ch 30 40 30

Lavatório L 30 40 30

Máquina de lavar loiça ML 60 50 40

Máquina de lavar roupa MR 60 50 40

Mictório de espaldar Me 90 75 60

Mictório suspenso Ms 60 50 (a)

Pia lava-loiça LL 30 50 40

Tanque T 60 50 30

(a) incorporado no aparelho

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

34Drenagem de águas residuais

Coeficiente de simultaneidade – Anexo XV Caudais de cálculo

(Art. 213º)

Nota (redes pluviais):

• Áreas a drenar

• Coeficiente de escoamento

• Precipitação

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

35Drenagem de águas residuais

Dimensionamento hidráulico (Art. 214º e 246º):

• declives: 1 a 4%

• dimensionamento a meia secção para águas residuais (e a secção cheia

para águas pluviais)

Nota: os ramais de descarga individuais podem ser dimensionados a secção

cheia se forem respeitadas as distâncias máximas do Anexo XVI.

• rugosidade do material (Ks = 90 a 100 m1/3/s)

Ramais de descarga e colectores prediais

• colectores prediais 100 mm

( diâm. afluentes)

A secção não pode diminuir para jusante!

Diâmetros mínimos (Art. 215º e 247º):

• ramais de descarga Anexo XIV

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

36Drenagem de águas residuais

Diâm. Caudal [l/min]

Inclinação

[mm] 1% 2% 3% 4%

Ramais de descarga

40 19 26 32 37

50 35 49 60 69

63 65 92 113 131

75 105 149 182 210

90 173 245 300 346

110 295 418 512 591

125 415 587 719 831

Colectores prediais

110 295 418 512 591

125 415 587 719 831

140 554 784 960 1109

160 798 1129 1382 1596

200 1425 2015 2468 2850

250 2552 3609 4420 5104

315 4647 6572 8049 9295

NOTA: Caudais calculados admitindo escoa-

mento a meia secção, pela fórmula de

Manning-Strickler (K = 120 m1/3/s).

Dimensionamento de ramais de descarga e colectores prediais

Fórmula de Manning-Strickler: JRhAKQ s 3/2

4,0n

6,1

6,0

n1n DiK

Q 063,6sen

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

37Drenagem de águas residuais

Tubos de queda

Diâmetro do tubo Taxa de

de queda ocupação

[mm] [ - ]

D = 50 1/3

50 < D 75 1/4

75 < D 100 1/5

100 < D 125 1/6

D > 125 1/7

Taxa de ocupação (Art. 229º e Anexo XVII):

• não exceder 1/3 em sistemas com ventilação secundária

• em sistemas sem ventilação secundária:

(evitar a formação de “tampões” de ar)

Diâmetros mínimos (Art. 232º):

• tubo de queda 50 mm

( diâm. afluentes)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

38Drenagem de águas residuais

Dimensionamento hidráulico (Art. 231º):

• diâmetro constante em toda a extensão do tubo de queda

• (D em mm; Qc em l/min)8/58/3

4205,4

occ txQD

Diâm. Caudal [l/min]

Taxa de ocupação

[mm] 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7

50 103 64 44 33 25

63 191 118 82 60 47

75 305 189 130 96 74

90 495 307 211 156 121

110 846 524 361 266 206

125 1189 736 508 375 290

140 1609 996 687 507 392

160 2297 1422 980 724 560

200 4165 2579 1778 1312 1015

250 7552 4675 3223 2379 1840

Dimensionamento de tubos de queda

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

39Drenagem de águas residuais

Traçado (Art. 231º):

• vertical, preferencialmente

• se necessário, mudanças de direcção através de

curvas de concordância

Bocas de limpeza (Art. 235º):

• diâmetro Dtubo queda

• localização:

– nas mudanças de direcção

– na mais alta inserção dos ramais no tubo de queda

– de 3 em 3 pisos

– na parte inferior do tubo, se não existir uma câmara de inspecção

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

40Drenagem de águas residuais

Ventilação

Primária: assegurar sempre (prolongamento dos tubos de queda até à sua abertura

para a atmosfera)

(Anexo XX)

Secundária: através de colunas ou ramais de ventilação, quando necessário

(Q>700 L/min e Htubo queda>35 m)

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

41Drenagem de águas residuais

Ventilação (Art. 203º): a ventilação da rede de águas residuais deve

ser independente doutros sistemas de ventilação

Ramais de ventilação

Art. 221º e 222º:

• implantação no ramal de descarga:

• não podem ser interceptados pelas linhas

piezométricas

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

42

Instalações complementares

Drenagem de águas residuais

Instalações elevatórias (Art. 262º):

• assegurar fácil inspecção e manutenção

• minimizar ruídos, vibrações e odores

• com ventilação secundária

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

43

espaço, manutenção, atenuação de ruído e vibrações

Drenagem de águas residuais

Câmaras retentoras de sólidos ou de gorduras (Art. 263º e 266º):

• separar gorduras, hidrocarbonetos e sólidos

• não é permitida a introdução de águas residuais provenientes de

bacias de retrete e urinóis

• dotadas de ventilação e sifão

Abastecimento de água e drenagem de águas residuais

44Distribuição de água

Regras de exploração e ensaios

Ensaio de estanquidade (Art. 269º)

• com ar, fumo ou água

• exemplo:

Ensaio de eficiência (Art. 270º e Anexo XXII)

• comportamento dos sifões quanto a fenómenos de auto-sifonagem

e sifonagem induzida