Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Unidade Curitiba MEMORIAL DE CÁLCULO DE HIDRANTES BLOCO “M” UNIDADE APUCARANA – APUCARANA- PR AGOSTO/2014 0 Sumário 1 DADOS..................................................................................................................... 2 2 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DO RESERVATÓRIO (NPT 022) ................. 3 3 CLASSIFICAÇÕES PARA HIDRANTES .................................................................. 3 3.1 Classificação quanto ao tipo de sistema ............................................................. 3 3.2 Características do tipo de sistema adotado ........................................................ 4 3.3 Componentes do sistema adotado ..................................................................... 4 4 DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES ................................................................... 4 4.1 Fórmulas e critérios utilizados: ........................................................................... 4 4.1.1 Vazão mínima:.............................................................................................. 4 4.2 Equações utilizadas:........................................................................................... 5 4.2.1 Perdas de Carga – Hazen-Willians (c=100 – FG) ......................................... 5 4.2.2 Perdas de Carga – Fair-Wiple-Hsiao ............................................................ 5 4.2.3 Perda de Carga em Mangueiras (D=1.1/2”) .................................................. 5 4.2.4 Pressão disponível nos esguichos – Pd ....................................................... 5 4.2.5 Perda de carga na saída de tubos – Pcsaída ............................................... 5 5 DIMENSIONAMENTO DO HIDRANTE MAIS DESFAVORÁVEL H-01 .................... 6 5.1 Sucção ( D=2.1/2”) – Qd...................................................................................... 6 5.2 Recalque ( D=2.1/2”) – Qd ................................................................................. 6 5.3 Equação das coordenadas da curva para H-01 .................................................. 7 Equação Geral – HD 02 ......................................................................................... 7 6 CÁLCULO DA PRESSÃO NO HIDRANTE MAIS FAVORÁVEL ............................... 7 7 CÁLCULO DO RETORNO PARA TESTES.............................................................. 8 7.1 Sucção ( D=2.1/2”) ............................................................................................. 8 7.2 Recalque ( D=2.1/2”) .......................................................................................... 9 7.3 Recalque ( D=1.1/4”) .......................................................................................... 9 7.4 Equação das coordenadas do retorno para teste ............................................... 9 Equação Geral – Retorno para teste .................................................................... 10 8 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 10 1 1 DADOS Dados da Empresa Contratante: Empresa contratante: UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná Endereço do local: Avenida Sete de Setembro, 3165, Centro Cidade/UF: Curitiba – Paraná, Brasil Fone: (41) 3310-4473 Dados do Projeto: Obra: UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná Endereço do local: Rua Marcílio Dias, 635 Cidade/UF: Apucarana – Paraná, Brasil Características da Edificação: Área total construída: 2.277,96 m² 2 2 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DO RESERVATÓRIO (NPT 022) V=0,93 X C X A^1/2 V= Volume do Reservatório (m³) A= Área de Risco (m²) C= Conforme tabela 4- NPT 022 Fonte: NPT 22- Sistemas de Hidrantes e Mangotinhos para combate a incêndio. V= 0,93 X 0,38 X (2.277,96)1/2 V= Volume do Reservatório 17 m³ RTI = V/3 RTI (RESERVA TOTAL DE INCÊNDIO) RTI = 17/3 RTI = 6,00 m³ 3 CLASSIFICAÇÕES PARA HIDRANTES 3.1 Classificação quanto ao tipo de sistema Fonte: NPT 22- Sistemas de Hidrantes e Mangotinhos para combate a incêndio. Conforme tabela acima quanto ao tipo de sistema se classifica em: E-1 Tipo 2 3 3.2 Características do tipo de sistema adotado Fonte: NPT 22- Sistemas de Hidrantes e Mangotinhos para combate a incêndio. 3.3 Componentes do sistema adotado Fonte: NPT 22- Sistemas de Hidrantes e Mangotinhos para combate a incêndio. 4 DIMENSIONAMENTO DE HIDRANTES 4.1 Fórmulas e critérios utilizados: 4.1.1 Vazão mínima: A vazão mínima de descarga no hidrante mais desfavorável será de 180 l/min, sendo portanto, o sistema de proteção contra incêndios dimensionado de forma a 4 proporcionar a vazão requerida pelo risco de incêndio predominante, em dois hidrantes em uso simultâneo e em condições mais desfavoráveis – 360 l/min. Pressão mínima (na entrada do esguicho) = 30 m.c.a 4.2 Equações utilizadas: 4.2.1 Perdas de Carga – Hazen-Willians (c=100 – FG) J = 0,0012 Q1,85 / D4,87 J6” = 21,816 Q1,85 J4” = 157,158 Q1,85 J3” = 637,951 Q1,85 J2.1/2” = 1.491,24 Q1,85 J2” = 4.595,703 Q1,85 Onde J=m/m; Q=m3/s e D=m 4.2.2 Perdas de Carga – Fair-Wiple-Hsiao J = (Q / D4,88 x 0,0020)1,879 J2” = 4.501,246 Q1,879 J1.1/2” = 17.167,625 Q1,879 J1.1/4” = 39.436,47 Q1,879 J1” = 132.349,450 Q1,879 J3/4” = 504.777,04 Q1,879 Onde J=m/m; Q=m3/s e D=m 4.2.3 Perda de Carga em Mangueiras (D=1.1/2”) J = 23.166,67 x Q2 x L Onde J=m/m; Q=m3/s e D=m 4.2.4 Pressão disponível nos esguichos – Pd Pd = Em conformidade com a curva de funcionamento do esguicho selecionado 4.2.5 Perda de carga na saída de tubos – Pcsaída Pcsaída = 0,0826 x Q2 x D-4 Onde Pcsaída=m; Q=m3/s e D=m 5 5 DIMENSIONAMENTO DO HIDRANTE MAIS DESFAVORÁVEL H-01 5.1 Sucção ( D=3”) – Qd Qtidade 01 01 02 01 01 01 01 - Descrição Flange Luva Braçadeira Cotovelo 90º Adaptador flange Adaptador macho Registro de gaveta Tubulação TOTAL Ceq.(unitária) Ceq.(total) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 3,76 3,76 0,05 0,05 0,01 0,01 0,50 0,50 1,35 5,71m 5.2 Recalque ( D=2.1/2”) – Qd Qtidade 01 03 01 01 01 01 03 - Descrição Niple duplo T lateral T direto Pressostato Registro de gaveta VRH Cotovelo 90º Tubulação TOTAL Ceq.(unitária) Ceq.(total) 0,01 0,01 3,43 10,29 0,41 0,41 2,00 2,00 0,40 0,40 17 17 2,35 7,05 38,225 75,385m Pressão disponível – Pd (CAC 1.1/2” – Reunidas) Pd = 21mca – 150 LPM Pd = 30mca – 180 LPM Pd = 35mca – 200 LPM Calculo de Qs O tipo de sistema requerido é o tipo 2 e mangueira 2 Qs=180LPM Pd= 30m.c.a Então Qs= 180LPM Calculo de Qd Sendo 2 hidrantes ligados ao mesmo tempo: 6 Qd= 360LPM 5.3 Equação das coordenadas da curva para H-01 Hm = Pcs + Pcr + Pcm + Pd + Dg Hm = Altura manométrica (m) Pcs = Perda de carga na sucção Pcr = Perda de carga no recalque Pcm = Perda de carga em mangueira Pd = Pressão disponível Dg = Desnível geométrico Perda de carga na mangueira – Pcm Pcm = (23.166,67 x Qs2 x 30) Pcm = 6,26 mca Perda de carga no recalque – Pcr Pcr = (75,39x 1.491,24 Qd1,85) Pcr = 8,72 mca Perda de carga na sucção – Pcs Pcs = (5,71 x 1.491,24 Qd1,85) Pcs = 0,66 mca Desnível geométrico – Dg Dg = -3,23 m Equação Geral – HD 01 Hm = Pcs + Pcr + Pcm + Pd + Dg Hm = 0,66 + 8,72 + 6,26 + 30 – 3,23 = 42,40 Qd = 360 LPM = 21,6 m3/h BOMBA SELECIONADA: ‘MARCA: KSB BOMBA = 32-160.1 (3500 rpm) ROTOR = 162 mm POTÊNCIA =6,5 CV 6 CÁLCULO DA PRESSÃO NO HIDRANTE MAIS FAVORÁVEL 5.2 Recalque ( D=2.1/2”) – Qd Qtidade Descrição 01 Niple duplo Ceq.(unitária) Ceq.(total) 0,01 0,01 7 02 02 01 01 01 03 - TPL TPD Pressostato Registro de gaveta VRH Cotovelo 90º Tubulação 3,43 0,41 2 0,40 17 2,35 - TOTAL 6,86 0,82 2 0,40 17 7,05 41,825 75,965 m Hm = Pcs + Pcr + Pcm + Pd + Dg Hm = (L x 1.491,24 Q1,85) + (L x 1.491,24 Q1,85) + (23.166,67 x Q2 x L) + Pd + Dg Hm =(5,71 x 1.491,24 Qd1,85)+ (75,39 x 1491,24 Q1,85) +(23.166,67 x Qs2 x 30)+Pd +Dg Hm = 8.514,98 Q1,85 + 112.424,58 Q1,85 + 695.000 Q2 + Pd + (-15,10) Q = 180 LPM (10,8 m³/h) Hm = 0,18 + 2,44 + 6,26 + 30 – 6,83 Hm = 32,05 mca Q = 200 LPM (12,0 m³/h) Hm = 0,22 + 2,96 + 7,72 + 37,5 – 6,83 Hm = 41,58 mca Q = 220 LPM (13,2 m³/h) Hm = 0,27 + 3,53 + 9,34 + 42,5 – 6,83 Hm = 48,81 mca Conforme verificado na curva de funcionamento da bomba, o hidrante mais favorável apresentou as seguintes características de vazão e pressão: Q = 12,8 m³/h Q = 213,33 LPM Hm = 44 mca 7 CÁLCULO DO RETORNO PARA TESTES 7.1 Sucção ( D=3”) - Qd Qtidade 01 01 01 01 01 01 Descrição Flanges Cotovelo 90º Adaptador Flange Adaptador Macho Registro de gaveta Luva Ceq.(unitária) Ceq.(total) 0,01 0,01 3,76 3,76 0,05 0,05 0,01 0,01 0,50 0,50 0,01 0,01 8 02 - Braçadeira Tubulação 0,01 - TOTAL 0,02 1,35 5,71m 7.2 Recalque ( D=2.1/2”) - Qd Qtidade 01 01 01 01 01 01 - Descrição Cotovelo 90º VRH Registro de Gaveta Pressostato Niple duplo T lateral Tubulação TOTAL Ceq.(unitária) Ceq.(total) 2,35 2,35 17 17 0,40 0,40 3 3 0,01 0,01 3,43 3,43 1,80 26,99 7.3 Recalque ( D=1.1/4”) Qtidade 01 01 - Descrição Cotovelo 90º Registro de gaveta Tubulação TOTAL J (unitária) 1,17 0,20 - J(total) 1,17 0,20 3,39 4,76 m 7.4 Equação das coordenadas do retorno para teste Hm = Pcs + Pcr + Pc(saída) + Dg Hm = Altura manométrica (m) Pcs = Perda de carga na sucção Pcr = Perda de carga no recalque Pcsaída = Perda de carga na saída das tubulações Dg = Desnível geométrico Perda de carga na sucção – Pcs Pcs = (5,71 x 1.491,24 Q1,85) Perda de carga no recalque (2.1/2”) – Pcr Pcr = (26,99 x 1.491,24 Q1,85) Perda de carga no recalque (1.1/4”) – Pcr Pcr = (4,76 x 39.436,47 Q1,879) 9 Perda de carga na saída – Pc(saída) Pcr = (704.102,84 x Q2) Desnível geométrico – Dg Dg = 1,29 m Equação Geral – Retorno para teste Hm = Pcs + Pcr (2.1/2”) + Pcsaída + Dg Hm = (5,71 x 1.491,24 Q1,85) + (26,99 x 1.491,24 Q1,85) + (4,76 x 39.436,47 Q1,879) + (704.102,84 x Q2) + 1,29 Para Q = 180 LPM = 10,8 m3/h encontra-se Hm = 35,21 mca Para Q = 200 LPM = 12 m3/h encontra-se Hm = 44,15 mca Para Q = 220 LPM = 13,2 m³/h encontra-se Hm = 50,82 mca Conforme verificado na curva de funcionamento da bomba, o retorno apresentou as seguintes características de vazão e pressão: Q = 13 m³/h Q = 216,67 LPM Hm = 44 mca 8 CONCLUSÕES Com os cálculos dos sistemas de hidrantes mais favorável, mais desfavorável e retorno para testes, lançou-se sobre a curva da moto-bomba escolhida, onde se obteve: BOMBA SELECIONADA: ‘ MARCA: KSB BOMBA = 32-160.1 (3500 rpm) ROTOR = 162 mm POTÊNCIA =6,5 CV _________________________________ Resp. Técnico CIBELE CORNEJO JACINTO- ENGENHEIRA CIVIL CREA 130850/D 10
