Distribuição de tubos de abastecimento de água no apartamento: esquemas comuns e opções de implementação

A água é um elemento chave para a subsistência de cada casa. E uma distribuição competente dos tubos de abastecimento de água no apartamento permite garantir o fornecimento ininterrupto de água a todos os pontos de captação – instalações sanitárias e equipamentos.

O projeto do sistema baseia-se no cálculo hidráulico, na determinação das prováveis perdas de pressão e na escolha do diâmetro dos tubos. O próprio esquema de distribuição também desempenha um papel importante – coletor ou sequencial. Concorde que, à primeira vista, tudo parece complicado e confuso. No entanto, não é assim.

Nós ajudaremos a entender as nuances da organização da rede interna de abastecimento de água, indicaremos os princípios e esquemas de localização da tubulação principal. Após estudar o material, você conseguirá lidar com o projeto e a distribuição dos tubos de abastecimento de água por conta própria.

Projeto do sistema de abastecimento de água no apartamento

A preparação de um projeto correto de distribuição de água permitirá evitar problemas tanto na fase de instalação dos tubos quanto mais tarde, ao usar os equipamentos que consomem água.

É necessário definir precisamente a lista de aparelhos sanitários e equipamentos domésticos fixos que consomem água, cuja instalação será realizada no apartamento. Em seguida, desenhar a planta do apartamento em escala, indicar nela as posições dos aparelhos que necessitam de conexão ao sistema de água.

Resta determinar o esquema de distribuição da tubulação, que considere no plano todos os equipamentos fixos consumidores de água. Além dos consumidores de água, no esquema são indicados os equipamentos que fazem parte do sistema de abastecimento de água (hidrômetros, bombas etc.), a extensão dos trechos da tubulação e os diâmetros dos tubos.

As tubulações de água são mais práticas de serem conduzidas pelas paredes – em rasgos ou sobre a superfície. Se necessário, é possível revestir a tubulação superficial com uma caixa de plástico, drywall (+)

Idealmente, o esquema deve considerar as posições e características (tamanho, tipo) de adaptadores, conexões, luvas etc. No entanto, isso é viável apenas para um encanador. É mais simples preparar um projeto sem esses 'detalhes', ir com ele a uma loja de materiais de encanamento e mostrar o projeto ao vendedor. Ele ajudará a escolher os componentes 'pequenos' necessários.

Mas antes de ir buscar tubos e conexões, é necessário realizar um cálculo hidráulico do projeto do sistema de abastecimento de água. Isso permitirá garantir que não haja queda significativa de pressão no sistema de distribuição projetado e sua capacidade de fornecer água a todos os consumidores quando estiverem em operação simultânea.

Cálculo hidráulico do abastecimento de água do apartamento

O cálculo hidráulico do encanamento refere-se ao cálculo de três parâmetros:

• vazão de água em trechos individuais do duto;
• velocidade do fluxo de água no duto;
• diâmetro dos tubos no qual a queda de pressão será aceitável.

Se, considerando as perdas por movimento ao longo do duto, a pressão estiver abaixo do normal, será necessário instalar uma bomba booster na alimentação de água.

As comunicações de água construídas em conexões roscadas e T são mais fáceis de montar e esconder da vista. No entanto, o último aparelho consumidor de água pode não ter pressão suficiente (+).

É possível determinar a vazão normativa de água para um determinado equipamento sanitário a partir de sua ficha técnica ou, em formato generalizado, conforme a SP 30.13330.2012 (anexo A1).

As informações sobre a vazão normativa do referido anexo, aplicáveis a equipamentos sanitários domésticos, estão indicadas na tabela da imagem.

Quanto mais equipamentos estiverem conectados à rede de água e mais frequentemente forem usados simultaneamente, maior
será o risco de pressão insuficiente. Isso é especialmente verdadeiro para tubulações em série (+).

Como no apartamento os aparelhos sanitários fazem parte do circuito de uma única rede de água e pressupõe-se o uso simultâneo, as vazões são somadas.

Por exemplo, na rede de abastecimento do apartamento há uma pia, um chuveiro e um vaso sanitário, cujo funcionamento simultâneo é perfeitamente possível. Somamos as maiores vazões por segundo dos dois primeiros aparelhos: 0,15+0,2=0,35 l/s.

Em relação ao vaso sanitário, a tabela fornece a vazão máxima de água por segundo para descarga, não para enchimento da caixa. Portanto, é necessário converter a vazão média horária deste equipamento sanitário em segundos: 4:3600=0,0011 l/s. A vazão total por segundo para os três aparelhos será: 0,35+0,0011= 0,3511 l/s.

Cálculo do diâmetro dos tubos de água

A seção transversal do tubo de água, mais precisamente a área da seção, é determinada pela fórmula:

S=π·r²,

onde:

• S – área da seção transversal do tubo, m²;
• π – número 'pi' com valor arredondado de 3,14;
• r – raio da seção interna, m.

Em geral, para tubos de aço, o valor do raio é igual à metade do valor do seu diâmetro nominal (DN). Para tubos de plástico, o diâmetro externo nominal e o diâmetro interno geralmente diferem por um passo. Por exemplo, em um tubo de polipropileno de 40 mm, o diâmetro interno corresponde aproximadamente a 32 mm.

Apenas com a fórmula de cálculo da área da seção transversal dos tubos, não será possível calcular os parâmetros de vazão necessários do sistema de água.

É necessário utilizar mais uma fórmula:

Q=V·S,

onde:

• Q – vazão de água, m³;
• V – velocidade do fluxo de água, m/s;
• S – área da seção transversal do tubo, m².

As normas para sistemas internos de água limitam a faixa de velocidade da água entre 0,7-1,5 m/s. Se a água se mover a uma velocidade maior, os tubos de água farão bastante barulho. Vamos determinar a seção interna da tubulação, considerando a maior velocidade permitida para a água.

Quanto maior a velocidade do líquido nos tubos de água, maior é a resistência ao seu movimento. Além disso,
em caso de queda de pressão em uma tubulação de 16 mm devido à seção insuficiente, a bomba de reforço não ajudará (+)

Primeiro, convertemos a vazão de água calculada, usando os dados acima para pia, vaso sanitário e chuveiro, em metros cúbicos por segundo: 0,3511·0,001= 0,0003511 m³/s.

Agora será possível calcular a área mínima da seção transversal da tubulação, aplicando a segunda fórmula e inserindo o valor máximo permitido para a velocidade da água: S=0,0003511:1,5=0,000234 m².

Determinamos o raio da seção interna do sistema de água pela primeira fórmula: r²=0,000234:3,14=0,00007452. Calculamos a raiz do valor obtido e obtemos: r=0,00863 m. Consequentemente, em milímetros, o raio da seção interna será 8,63 mm.

Multiplicando o valor obtido do raio por dois, encontramos o diâmetro necessário do tubo para o sistema de água: 8,63·2=17,26 mm. Ou seja, o DN ideal da tubulação será 20 mm (arredondamento para cima).

Cálculo das perdas de pressão do abastecimento de água

A fórmula para determinar a perda de carga em uma tubulação de determinado comprimento é a seguinte:

H=iL·(1+K),

onde:

• H – valor da perda de carga, m;
• i – declividade hidráulica dos tubos da rede de água do apartamento;
• L – comprimento dos tubos de água, m;
• K – coeficiente relacionado à finalidade da rede de água.

Para tubulações de água para uso doméstico e potável, o coeficiente K é igual a 0,3.

Em geral, a maior dificuldade com esta fórmula surge em relação ao parâmetro pouco compreendido 'declividade hidráulica'. Entende-se por isso a resistência ao movimento da água exercida pelo tubo.

Parâmetros que influenciam a declividade hidráulica:

1. Velocidade do movimento da água. Quanto maior a velocidade, maior a resistência hidráulica da tubulação.
2. Diâmetro do tubo condutor de água. Quanto menor ele for, maior será o valor da resistência hidráulica.
3. Grau de lisura das paredes internas do tubo. Esta característica depende do material do tubo (tubo de PEAD é mais liso que o de aço) e do tempo de serviço (depósitos de calcário, ferrugem).

A maneira mais conveniente de calcular a declividade hidráulica é a tabela de F.A. Chevelev. Utilizando-a, você conseguirá determinar relativamente rápido a declividade hidráulica considerando o diâmetro, o material da tubulação e a velocidade da água.

Se o número de aparelhos consumidores de água exceder 7 unidades e o comprimento da tubulação for superior a 25 m,
será necessário construir uma linha principal no coletor (grelha) ou usar um tubo de 20 mm (+)

No entanto, os dados da tabela de Chevelev estão um pouco desatualizados – os equipamentos sanitários modernos funcionam com pressão excessiva mais alta do que os aparelhos do século passado. Hoje, a pressão excessiva normal na tubulação do apartamento deve ser de pelo menos 0,3 kgf/m.

Vamos calcular, como exemplo, a perda de pressão em um sistema de água feito de tubo plástico de 20 mm de diâmetro, com comprimento total de 23 m e velocidade máxima da água de 1,5 m/s.

O valor da declividade hidráulica para a tubulação com esses parâmetros será 232,7, considerando seu comprimento de 1000 m (1000i). Para encontrar o valor de i, usado na fórmula de cálculo da queda de pressão, é necessário dividir por 1000, ou seja, 232,7:1000=0,2327.

Considerando o valor do coeficiente de 0,3 (tubulação de uso doméstico e potável), calculamos a fórmula: H=0,2327·23·(1+0,3)=6,95 m.

Ou seja, a pressão excessiva no último aparelho sanitário (terminal) de 0,5 atmosferas será alcançada se na rede de água do apartamento for mantida uma pressão igual a 0,5+0,695=1,195 kgf/cm².

Como a pressão na tubulação principal geralmente não é inferior a 2,5 atmosferas, a condição de funcionamento do sistema de água considerado no exemplo está plenamente satisfeita.

Esquemas de distribuição do abastecimento de água

A escolha do esquema ideal de conexão dos equipamentos sanitários consumidores de água depende do número de consumidores, da fase de reforma em que o apartamento se encontra e das possibilidades financeiras do seu proprietário.

Atualmente, dois métodos de distribuição de água para os consumidores internos do apartamento são mais comuns:

1. Sequencial. Dos tubos de subida que fornecem água, é derivado um único tubo do tipo principal, alimentando alternadamente os aparelhos sanitários e domésticos.
2. Coletor. Através de um distribuidor de água, chamado de "grelha", o líquido chega aos consumidores no apartamento por tubos individuais.

Frequentemente, nos sistemas de água do apartamento, ambos os tipos de distribuição são combinados, o que é conveniente e vantajoso. Vejamos esses esquemas com mais detalhes.

Distribuição sequencial do sistema de água

Ao planejar a construção de um sistema de abastecimento de água de apartamento com tês (sequencial), é importante não errar no diâmetro dos tubos. Escolher corretamente a seção da tubulação principal permitirá, inclusive, o cálculo das perdas de pressão da água.

As seções da tubulação que conectam os equipamentos sanitários à tubulação principal são conectadas a ela através de tês ou tomadas de água (+)

Este método de construção do abastecimento de água em apartamentos foi amplamente utilizado no passado soviético pelos seguintes motivos – pequena área das habitações, simplicidade e baixo custo de execução dos trabalhos.

As desvantagens da tubulação sequencial se manifestam em uma diminuição significativa da pressão da água no último equipamento sanitário conectado a ela. Nos sistemas de água quente (AQS), a água esfria consideravelmente, sendo necessário drená-la e esperar até que o líquido na temperatura necessária chegue ao consumidor pelo tubo.

No entanto, para uma pequena extensão do sistema de encanamento, a escolha do esquema de alimentação com tês se justifica pelo seu custo relativamente baixo.

Abastecimento de água por coletor no apartamento

A tubulação principal por coletor difere da tubulação sequencial pela admissibilidade do uso de tubos de menor seção sem perda de pressão. Não é necessária uma bomba de reforço para o encanamento no coletor.

O princípio da distribuição por coletor lembra o sistema de aquecimento 'piso aquecido' — os fluxos de água são distribuídos por vários ramos de tubulação de pequena extensão (+)

Para apartamentos de grande área, essa distribuição de água em leque é ideal.

Em primeiro lugar, os volumes de fornecimento de água em cada tubulação individual permitem uma regulagem precisa. Mecanismos especiais no 'pente' do coletor são ajustados para fornecer o volume necessário de líquido.

Isso é especialmente conveniente para gerenciar o AQS – a qualquer momento é possível reduzir o fornecimento de água quente a um ponto de consumo específico. Porém, os esquemas de encanamento por coletores têm arquitetura complexa e necessitam de maior quantidade de tubos para construção.

Tubos para o sistema de água do apartamento

É o material dos tubos de água que determina as formas possíveis de sua instalação. No uso doméstico, são utilizados tubos de quatro tipos principais: aço, cobre, metal-plástico e tubos flexíveis, chamados de conexões sanitárias.

Tubos de aço são os mais resistentes e, portanto, confiáveis. Por isso, nos apartamentos, toda a tubulação relacionada às colunas de água é feita apenas de aço. A maior resistência à ferrugem é apresentada pelos tubos de aço galvanizados.

O encanamento de cobre é mais confiável do que o de aço ou plástico. Mas apenas com uma construção profissional.
A soldagem dos segmentos de tubulações de cobre – não é tarefa para amadores.

A montagem do sistema de água é feita por soldagem e conexões de luva, bem como com o uso de press-fit para tubos de aço. Para tubos galvanizados, a soldagem não é aplicável, pois destruirá a camada protetora.

Os tubos de cobre são caracterizados por alta confiabilidade e durabilidade, mas são os mais caros. Os tubos de cobre têm alta transferência de calor, sendo obrigatório o isolamento térmico. A conexão de tubos de cobre é feita por soldagem capilar e uniões roscadas e press-fit.

Apesar de toda a conveniência dos tubos de plástico como canalizações de água, eles têm limitações operacionais – trabalham com água a temperaturas abaixo de 95°C e pressão não superior a 10 atmosferas. A montagem de segmentos de PVC na construção da rede de água é feita com o uso de conexões especiais.

Os tubos metaloplásticos são os mais comuns. Eles são adequados para tubulações internas nos cômodos do apartamento. A principal desvantagem do metaloplástico para água é a baixa resistência a danos mecânicos. Tais tubos são instalados apenas embutidos nas paredes, não podem ser colocados expostos.

A mangueira flexível de conexão sanitária é revestida por uma trança metálica. Graças à trança, ela é capaz de suportar alta pressão, mas é vulnerável a danos externos.

Este tipo de conexão é utilizado dentro de um único cômodo, por exemplo, para conectar à fonte de água a pia, a máquina de lavar louça ou roupa, o aquecedor de água.

Conexões de tubos metálicos com niples

A fixação dos trechos de tubos por este método é feita por conexão roscada. As seções de tubo a serem conectadas devem ter rosca interna (um segmento) e rosca interna (o segundo segmento). Os diâmetros das roscas são indicados em polegadas. As roscas são feitas com diâmetros de 1/2, 3/4, uma polegada, uma e meia, duas polegadas, etc.

A montagem das canalizações de água sem chaves especiais será especialmente difícil. Uma chave de gás, aparentemente simples,
permite apertar a porca e segurar o tubo, e realizar esses trabalhos com uma só mão.

Distinguem-se roscas de tubo e roscas de fixação. A primeira é cortada nos tubos, a segunda nas luvas e outros elementos de fixação (acessórios).

Para unir duas seções fixas de tubulação, são usadas conexões destacáveis – uniões. Em um segmento de tubo, é feita uma rosca longa – suficiente para enroscar completamente a luva e aproximá-la do segundo segmento com rosca curta cortada.

Resta desenroscar a luva da união do primeiro tubo para a rosca curta do segundo, que está sendo conectado ao primeiro.

A ordem de montagem da união é a seguinte:

1. Para vedar a rosca curta, enrola-se um cordão de linho, pincelado com tinta a óleo (por exemplo, zarcão). Pode-se fazer a vedação com fita de PTFE.
2. No segmento de tubo com rosca longa, enrosca-se uma contraporca. Ela é necessária para fixar a luva.
3. A luva é enroscada na rosca longa até a contraporca.
4. Alinhando os tubos a serem conectados, enroscamos a luva no segmento com rosca curta. Resta vedar com um cordão de linho a parte da rosca longa entre a contraporca e a luva, apertar a contraporca contra a luva de modo que o vedante fique no chanfro da contraporca.

Para formar a união, é conveniente usar chaves de tubo especiais – sistema Volevach e de duas alavancas.

É melhor montar o complexo do coletor de água completamente com elementos metálicos. Assim,
o nó de distribuição será o mais confiável e seus segmentos certamente não se afrouxarão.

Além das luvas, os tubos metálicos podem ser conectados com acessórios de pressão destinados a tubos de cobre ou aço. Os acessórios de pressão se parecem externamente com luvas comuns, mas possuem um equipamento adicional – anéis de vedação. Estes são usados para cravar os tubos (são necessários alicates especiais) conectados pela união de pressão.

As conexões soldadas são as mais resistentes, porém apenas um especialista é capaz de executá-las com qualidade. Lembramos que os tubos galvanizados não podem ser soldados, pois a camada de zinco se desprende.

A soldagem capilar, utilizada na construção da união em tubulação de cobre, é realizada com um maçarico que desenvolve temperatura de 150^°C. A solda derrete em uma folga de 0,4 mm (no máximo!) entre o acessório e o tubo, unindo firmemente os segmentos do encanamento. Observamos que esse tipo de soldagem é feito apenas por um profissional, um não especialista não consegue realizá-lo.

As formas de conectar tubos de cobre são apresentadas na seguinte seleção de fotos:

Nuances da montagem de tubos metaloplásticos

A instalação é realizada com ferramentas especiais: tesoura corta-tubos, calibrador, mandris para curvatura de tubos (internos e externos), ferramenta de pressão e chaves de boca.

A conexão de tubos de metaloplástico geralmente é feita com conexões de compressão ou prensagem. O princípio de montagem das uniões através de conexões de compressão é bastante simples, baseado em uma conexão roscada. A montagem com conexões de prensagem é mais complexa; vamos examiná-la em detalhes.

A confiabilidade da montagem de encanamentos com tubos de plástico está amplamente relacionada às conexões, à qualidade de sua fabricação e instalação nas comunicações. Escolher conexões baseando-se apenas no preço é um erro (+)

A estrutura das conexões de prensagem usadas na montagem de tubulações de metaloplástico inclui um nipple interno e uma manga de compressão. No centro da conexão de prensagem, há um anel de plástico dielétrico.

Antes de iniciar a montagem, o tubo é cortado, e o local do corte assume uma forma oval. Para restaurar a forma circular da extremidade do tubo de metaloplástico, é usado uma ferramenta especial – o calibrador.

Externamente, ele se parece com uma pirâmide infantil de várias camadas, mas com anéis fixos. Para alinhar a extremidade cortada do tubo até um determinado raio, o calibrador é parafusado para dentro do tubo usando uma alça.

Para montar uma conexão de compressão, é necessário instalar sequencialmente no tubo uma porca com anel partido, inserir cuidadosamente o nipple no tubo até o fundo, em seguida apertar a porca.

Para fazer uma conexão com fitting de prensagem, um anel de compressão é colocado no tubo, em seguida o nipple é inserido e, com a ajuda de alicates de pressão, a manga é comprimida.

A fixação do tubo de metal-plástico nas superfícies é feita com clipes especiais, previamente fixados no chão ou nas paredes.

Como os tubos de metal-plástico se dobram bem, não é necessário cortá-los e instalar o encaixe na área de curvatura. Para dar a esses tubos uma forma curva, são usados mandris flexíveis internos ou externos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Montagem do encanamento de tubos de metal-plástico executada por um mestre encanador:

Instrução prática em vídeo para instalação de acoplamentos para tubos de metal-plástico, montagem de uniões e seções intermediárias do encanamento:

Vídeo tutorial sobre soldagem capilar de tubos de cobre para a linha principal de encanamento:

Regras para escolha de tubos de polipropileno para encanamento:

Construir um sistema de encanamento funcional em um apartamento é impossível sem atenção aos detalhes em cada etapa – projeto, execução do cálculo hidráulico ou montagem do esquema de distribuição escolhido. No entanto, confiar em soluções padrão ou construir um encanamento eficiente para os próximos anos – a decisão é sua.

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