ENGENHARIA DE PRODUÇÃO INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS Prof. Jorge Marques Aula 9 Instalações Hidráulicas Conceitos elementares Água Fria - introdução Fontes Consultadas MACINTYRE, A. J. Instalações Hidráulicas BORGES, Manual de Instalações Prediais Hidráulico-Sanitário e de Gás. Ilha, M. S. O. Gonçalves, O. M. – Sistemas Prediais de Água Fria. Texto Técnico – POLI-USP.

Conceitos Preliminares

Pressão: Princípio de Pascal A pressão exercida em qualquer ponto de um líquido em forma estática, se transmite integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais. Devido serem os fluidos praticamente incompressíveis, a força mecânica desenvolvida em um fluido sob pressão pode ser transmitida.

Teorema de Stevin A diferença de pressão entre dois pontos, situados em alturas diferentes, no interior de um líquido homogêneo em equilíbrio, é a pressão hidrostática exercida pela coluna líquida entre os dois pontos. Uma coseqüência imediata do teorema de Stevin é que pontos situados num mesmo plano horizontal, no interior de um mesmo líquido homogêneo em equilíbrio, apresentam a mesma pressão.

Vasos Comunicantes Colocando-se um líquido em recipientes de formas e capacidades diferentes, cujas bases são ligadas entre si, observa-se que, quando o equilíbrio é estabelecido, a altura do líquido é a mesma em todos eles.

Definições Pressão Estática É a pressão exercida em um ponto, em fluidos estáticos, que é transmitida integralmente em todas as direções e produz a mesma força em áreas iguais. Pressão Dinâmica É a pressão exercida por um fluido em movimento paralelo à sua corrente, expressa por ρv²/2 Pressão total É a pressão resultante da somatória das pressões estáticas e dinâmicas exercidas por um fluido que se encontra em movimento.

Da Equação da Continuidade 1     Os termos apresentam a energia do fluido em alturas representativas.

Altura Manométrica  

Altura Manométrica  

Altura Manométrica A altura representativa da pressão manométrica é dada por: 𝐻= ℎ 𝑟 + ℎ 𝑠 +𝐽 Onde: 𝐻 = altura manométrica, em mca (metro coluna d’água). ℎ 𝑟 e ℎ 𝑠 são as cotas geométricas de altura de recalque (ou descarga) e sucção (ou aspiração), respectivamente. 𝐽= Perda de carga, em mca

Equivalência de pressão do mca Questão: Qual a pressão correspondente 1 mca? Solução: 𝑝=𝜌𝑔𝐻 𝜌 á𝑔𝑢𝑎 = 1000 kg/m³ 𝑔 = 9,8 m/s² Logo; 1 mca ≡ 1000kg/m³ . 9,8m/s² . 1m = 9800 N/m2 = 9,8kPa 1 mca ≡ 9,8kPa

Equivalência de pressão do mca Em termos absolutos, a pressão atmosférica média equivale a 101,3 kPa. Então, 1 ATM ≡ 10,33 mca

Elementos do Sistema Predial de Água Fria Fornecimento: rede pública ou fontes privadas. Abastecimento com sistema elevatório ou usando a pressão da rede. Distribuição por barriletes e ramais.

Ilustração de um sistema de água fria predial

Classificação dos sistemas Abastecimento direto: sem reservatório, os ramais de distribuição recebem a água diretamente da rede pública. Quando a pressão é insuficiente é necessário instalar uma bomba conectada diretamente à rede de abastecimento. É um sistema que requer continuidade de vazão e pressão da rede pública e, portanto, com riscos de faltar água.

Classificação dos sistemas Abastecimento indireto: a rede de abastecimento alimenta um ou mais reservatórios e deste é feita a distribuição aos usuários. Pode ser do tipo: RS: com reservatório superior alimentado diretamente com a pressão da rede pública (ou com auxílio de bomba). Distribuição por gravidade. RI: com reservatório inferior e distribuição por meio de bomba RI/RS: reservatórios inferior (reserva) e superior. Do RI é bombeado ao RS e distribui por gravidade.

Escolha do Sistema Suprimento da rede pública, Continuamente disponível, com vazão maior ou igual ao consumo e na pressão necessária de elevação ao ponto de consumo mais alto  pode ser sistema direto sem bomba. Continuamente disponível, a vazão é satisfatória, mas a pressão é insuficiente para elevar até o ponto de consumo mais alto  pode ser sistema direto com bomba. Continuidade não confiável  sistema indireto

Escolha do Sistema Suprimento da rede pública, Sistema indireto: Com RI, se a estrutura predial não comportar R$ suficiente. RI implica necessariamente em bombeamento. Recomenda-se RI em situações em que a pressão é insuficiente para elevar ao RS. Isso evita possível problema de cavitação devido a falta de continuidade do fornecimento.

Escolha do Sistema Abastecimento próprio: Sistema indireto Com R$ Com RI + RS se a estrutura não comportar RS necessário.

Exercícios Determine os sistemas possíveis e o mais adequado para cada uma das situações abaixo: Rede fornece vazão de 600 litros/hora, à pressão de 400 kPa. A vazão máxima de consumo é 5 litros/minuto e a altura máxima é 30 metros. Vazão e pressão da rede são 300 litros/hora e 200 kPa respectivamente. O consumo máximo é 6 litros/minuto e a altura máxima 60 metros.

Dimensionamento do Consumo Fonte: Ilha & Gonçalves