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Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Civil Disciplina ECV5317 – Instalações I INSTALAÇÕES PREDIAIS DE GÁS COMBUSTÍVEL Prof. Enedir Ghisi, PhD Eng. Vinicius Luis Rocha Florianópolis, Março de 2013 UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 2 Sumário 6. Instalações prediais de gás combustível............................................................................................. 3 6.1. Terminologia ................................................................................................................................ 3 6.2. Informações gerais ....................................................................................................................... 4 6.2.1. Exigência legal de projeto ..................................................................................................... 4 6.2.2. Responsabilidade técnica ..................................................................................................... 4 6.3. Tipos de gases ............................................................................................................................. 4 6.3.1. Gás liquefeito de petróleo (GLP) .......................................................................................... 4 6.3.2. Gás natural (GN) .................................................................................................................. 5 6.4. Abastecimento dos gases ............................................................................................................ 6 6.4.1. Gás liquefeito de petróleo (GLP) .......................................................................................... 6 6.4.2. Gás natural (GN) .................................................................................................................. 7 6.5. Sistemas de distribuição dos gases ............................................................................................. 7 6.5.1. Instalações em GLP ............................................................................................................. 7 6.5.1.1. Requisitos de projeto ......................................................................................................... 9 6.5.1.2. Central de gás ................................................................................................................. 10 6.5.2. Instalações para uso alternativo de GN e GLP .................................................................. 17 6.5.2.1 Requisitos de projeto ........................................................................................................ 18 6.6. Dimensionamento da tubulação ................................................................................................ 18 6.7. Referências bibliográficas .......................................................................................................... 26 UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 3 6. Instalações prediais de gás combustível Normas pertinentes sobre a utilização de gás combustível em sistemas prediais: • Norma de segurança contra incêndios (NSCI) - Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina (CBMSC, 1994); • Instrução Normativa 008/DAT/CBMSC – Instalações de Gás Combustível (CBMSC, 2009); • NBR 13103 - Adequação de ambientes residenciais para instalação de aparelhos que utilizam gás combustível (ABNT, 2000a); • NBR 13523 - Central predial de gás liquefeito de petróleo (ABNT, 1995); • NBR 13932 - Instalações internas de gás liquefeito de petróleo (GLP) - Projeto e execução (ABNT, 1997a); • NBR 13933 – Instalações internas de gás natural (GN) - Projeto e execução (ABNT, 1997b); • NBR 14024 - Centrais prediais e industriais de gás liquefeito de petróleo (GLP) - Sistema de abastecimento a granel (ABNT, 2000b); • NBR 14570 - Instalações internas para uso alternativo dos gases GN e GLP - Projeto e execução (ABNT, 2000c). 6.1. Terminologia Reproduz-se a seguir algumas das definições utilizadas nas normas e bibliografia técnica especializada da área: • Abrigo de medidores: construção destinada à proteção de um ou mais medidores com seus complementos; • Alta pressão: toda pressão acima de 392 kPa (4 kgf/cm²); • Aparelho técnico de queima ou aparelho de utilização de gás: equipamento que utiliza gás combustível para produção de energia, aquecimento, cocção de alimentos, secagem de roupas e iluminação, dentre outras finalidades; • Baixa pressão: toda pressão abaixo de 5 kPa (0,05 kgf/cm²); • Central de gás: área devidamente delimitada (ou local) que contém os recipientes transportáveis ou estacionário(s) e acessórios destinados ao armazenamento de gás liquefeito de petróleo para consumo da própria instalação; • Consumidor: pessoa física ou jurídica responsável pelo consumo de gás; • Densidade relativa do gás: relação entre a densidade absoluta do gás e a densidade absoluta do ar seco, na mesma pressão e temperatura; • Economia: é a propriedade, servindo de habitação ou ocupação para qualquer finalidade, podendo ser utilizada independentemente das demais; • Fator de simultaneidade (F): coeficiente de minoração aplicado à potência computada para obtenção da potência adotada; • Média pressão: toda pressão compreendida entre 5 kPa (0,05 kgf/cm²) e 392 kPa (4 kgf/cm²) para GLP ou toda pressão compreendida entre 5 kPa (0,05 kgf/cm²) e 35 kPa (0,35 kgf/cm²) para GN; • Perda de carga: perda de pressão do gás devida ao atrito ou obstrução em tubos, válvulas, conexões, reguladores e queimadores; • Poder calorífico: é a quantidade de calor que desprende na combustão (queima) de um determinado corpo por unidade de peso (kg) ou volume (m³); • Potência adotada (A): potência utilizada para dimensionamento do trecho em questão; • Potência computada (C): somatória das potências máximas dos aparelhos de utilização de gás, que potencialmente podem ser instalados a jusante do trecho considerado; • Potência nominal do aparelho de utilização de gás: quantidade de calor contida no combustível consumido na unidade de tempo, pelo aparelho de utilização de gás, com todos os queimadores acesos e devidamente regulados, indicada pelo fabricante do aparelho; • Purga: limpeza total de tubulação ou parte de um equipamento, de forma que todo material nele contido seja removido. É também a expulsão do ar contido no mesmo, tendo em vista a admissão de gás combustível, de forma a evitar uma combinação indesejada; • Rede de alimentação: trecho da instalação predial situado entre a central de gás e o regulador de primeiro estágio ou regulador de estágio único; UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 4 • Rede de distribuição: tubulação com seus acessórios, situada dentro do limite da propriedade dos consumidores, destinada ao fornecimento de gás, constituída pelas redes de alimentação primária e secundária; • Rede primária: trecho da instalação situado entre o regulador de primeiro estágio e o regulador de segundo estágio (opera no valor máximo de 150 kPa); • Rede secundária: trecho da instalação situado entre o regulador de segundo estágio ou estágio único e os aparelhos de utilização (opera no valor máximo de 5 kPa); • Rede de distribuição interna: conjunto de tubulações e acessórios situada dentro do limite da propriedade dos consumidores, após o regulador de primeiro estágio ou regulador de estágio único, para GLP, e após o regulador de pressão ou na inexistência deste após o limite da propriedade dos consumidores, para GN; • Registro de corte de fornecimento: dispositivo destinado a interromper o fornecimento de gás para uma economia; • Registro geral de corte: dispositivo destinado a interromper o fornecimento de gás para toda a edificação; • Regulador de primeiro estágio: dispositivo destinado a reduzir a pressão do gás, antes de sua entrada na rede primária, para o valor de no máximo 150 kPa (1,50 kgf/cm²); • Regulador de segundo estágio ou regulador de estágio único: dispositivo destinado a reduzir a pressão do gás, antes de sua entrada na rede secundária, para um valor adequado ao funcionamento do aparelho de utilização de gás abaixo de 5 kPa (0,05 kgf/cm²); • Tubo-luva: tubo no interior do qual a tubulação de gás é montada e cuja finalidade é não permitir o confinamento de gás em locais não ventilados. 6.2. Informações gerais 6.2.1. Exigência legal de projeto De acordo com a norma de segurança contra incêndios do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina (CBMSC, 1994) o sistema de gás de uma edificação deverá fazer parte do Projeto de Prevenção Contra Incêndios, constando dos seguintes elementos: • Planta de locação, planta baixa e cortes; • Detalhes construtivos das canalizações e do abrigo dos medidores da central de gás; • Esquema isométrico (em escala ou cotado); • Planilha de dimensionamento das canalizações; • Planilha de dimensionamento da central de gás. A Resolução no 41/CAT/CCB/04 (CBMSC, 2004) prevê a possibilidade da aplicação de normas diversas a NSCI desde que os sistemas consignados em projeto confiram maior grau de segurança contra incêndios para a edificação. A mesma resolução estabelece a não obrigatoriedade de atendimento do projeto por uma única norma, ou seja, determinados aspectos podem ser amparados por normas distintas (desde que oficialmente reconhecidas). 6.2.2. Responsabilidade técnica Segundo as normas NBR 13932 (ABNT, 1997a) e NBR 14570 (ABNT, 2000c) o projeto e a execução da rede interna de gás devem ser elaborados por profissionais com registro no respectivo órgão de classe, acompanhado da devida Anotação de Responsabilidade Técnica (ART). 6.3. Tipos de gases 6.3.1. Gás liquefeito de petróleo (GLP) O gás liquefeito de petróleo é o último produto resultante do refino do petróleo, pois é o mais leve de todos. É uma mistura de dois hidrocarbonetos denominados propano (C3H8) e butano (C4H10). Em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), se apresenta no estado gasoso; e quando mantido em pressão, encontra-se no estado líquido, o que facilita sua armazenagem e utilização (LIQUIGAS, 2006). O GLP é um combustível de alto poder calorífico (≅ 24000 kcal/m³) e sua combustão é uma das mais limpas (ABNT, 1997a; ULTRAGAZ, 2006). Por ser um gás inodoro, é adicionado um composto a base UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 5 de enxofre na sua mistura para caracterizar seu cheiro e dessa forma detectar facilmente vazamentos. Não é tóxico, mas se inalado em grande quantidade tem efeito anestésico (FDE, 2004). Todo combustível é inflamável e, portanto, potencialmente perigoso. Assim como a gasolina, o álcool ou o querosene, o GLP também pega fogo com facilidade ao entrar em contato com chamas, brasas ou faíscas. Se houver um grande vazamento em um ambiente não ventilado, o gás se acumulará no ambiente. Assim, qualquer chama ou faísca provocará uma explosão e, conseqüentemente, incêndio. 6.3.2. Gás natural (GN) O gás natural é um hidrocarboneto combustível gasoso, essencialmente metano (CH4), cuja produção pode ser associada ou não a produção de petróleo. Além do metano, outros hidrocarbonetos fazem parte do GN, tais como: etano, propano, dentre outros. Por ser mais leve que o ar, ele se dissipa, podendo se acumular nas partes altas dos ambientes (FDE, 2004; COMPAGAS, 2006a). O poder calorífico do GN (≅ 9230 kcal/m³) é menor quando comparado ao GLP, entretanto sua utilização vem crescendo em diversos setores devido ao seu baixo custo de produção (ABNT, 1997b; COMPAGAS, 2006b). De acordo com Santos (2002), além do preço do GN quando comparado com o preço de outros combustíveis, um fator preponderante para sua escolha é a característica de gerar a menor taxa de emissão de CO2 dentre os combustíveis fósseis, contribuindo para a redução do efeito estufa. A Figura 6.1 mostra percentuais de aumento de emissão de CO2 em relação ao GN para diversos combustíveis. Figura 6.1. Aumento da emissão de CO2 em relação ao GN para a mesma geração de energia Fonte: adaptado de COMPAGAS (2006b) Em relação à viabilidade econômica do uso do GN em substituição ao GLP, além dos preços unitários praticados pelos fornecedores, deve-se analisar o custo das quantidades equivalentes dos gases para gerar a mesma energia. O potencial energético de 1 kg de GLP equivale ao potencial de 1,23 m³ de GN (COMGAS, 2007). Em Santa Catarina, 13 kg de GLP custam em média R$ 35,00 (R$ 2,69/kg) e 1-m³ de GN para residências R$ 2,30 (SCGAS,.2007). Sendo assim, 1,23 m³ de GN custam R$.2,83, valor superior ao custo de 1 kg de GLP. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 6 6.4. Abastecimento dos gases 6.4.1. Gás liquefeito de petróleo (GLP) O GLP pode ser comercializado em recipientes transportáveis (geralmente de 2 a 90 kg) ou a granel através do abastecimento de recipientes estacionários (acima de 90 kg) ou tanques. A comercialização a granel ocorre em estabelecimentos com maior demanda de GLP, como indústrias, empresas e grandes condomínios. Para esta modalidade de abastecimento exige-se área de segurança e fácil acesso para caminhões tanque. Na Tabela 6.1 são apresentados os recipientes transportáveis mais encontrados no comércio, bem como suas respectivas indicações de utilização. Para serem seguros, os recipientes transportáveis de gás (botijões e cilindros) precisam ser fabricados de acordo com rigorosas normas técnicas. Um recipiente de GLP não deve ser aceito se apresentar pintura danificada, ferrugem, partes soltas ou outros danos. Neste caso, deve-se solicitar a imediata substituição por outro em boas condições de uso. Cabe às empresas engarrafadoras manter seus recipientes em boas condições de utilização e com a devida manutenção. Tabela 6.1. - Capacidade de carga e indicação de uso de recipientes transportáveis de GLP Recipiente Dimensões (mm) Indicação de uso / observação Tipo Capacidade de carga (kg) Diâmetro Altura P2 2 212 239 Fogareiros, lampiões, soldas, laboratórios / não adaptável a regulador de pressão P5 5 272 333 Fogões residenciais P13 13 360 460 Fogões residenciais P20 20 309 885 Específico para empilhadeiras / deve ser usado na horizontal, porque o consumo se dá na fase líquida P45 45 380 1280 Centrais de gás (edifícios residenciais e comerciais, restaurantes, bares, lavanderias, hospitais, escolas) P90 90 555 1213 Centrais de gás (edifícios residenciais e comerciais, restaurantes, bares, lavanderias, hospitais, escolas) Fonte: ULTRAGAZ (2006) e LIQUIGÁS (2006). A Figura 6.2 ilustra os recipientes transportáveis de GLP apresentados na Tabela 6.1. Os recipientes do tipo P2, P5 e P13 são normalmente conhecidos como botijões e os recipientes P20, P45 e P90 como cilindros. (a) P2 (b) P5 (c) P13 (d) P20 (e) P45 (f) P90 Figura 6.2. Recipientes transportáveis de GLP Fonte: adaptado de ULTRAGAZ (2006) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 7 6.4.2. Gás natural (GN) O gás natural chega ao local de consumo de forma canalizada através da rede de distribuição da concessionária (no caso de Santa Catarina, a SCGÁS). Deste modo, elimina-se a necessidade de estocagem e reabastecimento, permitindo um fornecimento contínuo e propiciando a liberação de área nas edificações. Nos locais de consumo, o GN é conduzido ao fogão e aos demais equipamentos pela rede interna da edificação. 6.5. Sistemas de distribuição dos gases 6.5.1. Instalações em GLP Nas residências unifamiliares não é necessário central de gás, assim como em edificações onde a capacidade de armazenamento de GLP é menor ou igual a 90 kg (CBMSC, 1994). Os botijões ou cilindros devem ser instalados em abrigos próprios (de alvenaria ou concreto), fora da edificação, em locais ventilados e de fácil acesso. Caso possuam porta, ela deverá ter área de ventilação. A Figura_6.3 apresenta um esquema típico para instalação de botijões de 13 kg. Figura 6.3. Esquema típico de instalação de botijões P13 Fonte: adaptado de FDE (2004) Para conduzir o GLP dos recipientes até os aparelhos de queima são utilizadas mangueiras flexíveis normalizadas (fixadas com braçadeiras metálicas), além de outros dispositivos auxiliares como mostra a Figura 6.4. As mangueiras flexíveis devem ser feitas em PVC transparente e possuir uma tarja amarela na qual deverão estar gravados o prazo de sua validade (5 anos a partir da data de fabricação), a inscrição NBR_8613, a pressão de utilização e a marca de conformidade do INMETRO (FDE, 2004; MINASGAS, 2007). Além disso, as mangueiras devem ter comprimento de 0,80 m e deve-se evitar sua utilização em locais onde a temperatura seja superior a 50°C (ABNT, 1997a). O regulador de pressão deve ser fabricado de acordo com os requisitos de construção e funcionamento estabelecidos pela NBR 8473 (ABNT, 2005). Em seu corpo devem estar gravados a inscrição NBR 8473 e o prazo de sua validade (5 anos a partir da data de fabricação). Expirado este prazo é recomendada a sua substituição. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 8 Figura 6.4. Dispositivos utilizados em botijões Fonte: adaptado de FDE (2004) e LIGUIGÁS (2006) As finalidades dos dispositivos apresentados na Figura 6.4 são: • Cone-borboleta: abrir a válvula do recipiente e deixar passar o gás para o regulador (nos botijões P13, a válvula que permite a saída do gás fecha automaticamente sempre que o cone-borboleta for desconectado); • Regulador de pressão: reduzir a pressão com a qual o gás sai do recipiente até o nível necessário para alimentação dos queimadores; • Registro: bloquear o fluxo de gás do recipiente para o fogão (deve permanecer fechado sempre que o gás não estiver sendo usado). As edificações onde a capacidade de armazenamento de GLP é maior que 90 kg devem dispor de central de gás, independentemente do número de pavimentos ou da área construída total (CBMSC,.1994). Além da central de gás é necessária uma rede interna de distribuição. Esta rede pode ser projetada com prumadas individuais (maior custo de implantação) como mostra a Figura 6.5 ou coletivas (menor agilidade na leitura “in-loco” dos medidores) como mostra a Figura 6.6, sendo permitida a leitura remota ou à distância dos medidores. Figura 6.5. Exemplo de rede interna de distribuição de GLP com prumadas individuais UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 9 Figura 6.6. Exemplo de rede interna de distribuição de GLP com prumada coletiva A Figura 6.7 mostra os principais dispositivos utilizados nas redes de distribuição de GLP. Os elementos identificados no desenho, estão acomodados em um abrigo exclusivo para instalações de gás e correspondem à seguinte relação: • 1: indicação do sentido de abastecimento da prumada; • 2: prumada coletiva; • 3: registro de corte de fornecimento; • 4: regulador de 2o estágio; • 5: medidor; • 6: indicação do sentido de abastecimento da economia. Figura 6.7. Dispositivos utilizados nas redes internas de distribuição de GLP 6.5.1.1. Requisitos de projeto A rede de distribuição pode ser embutida, enterrada ou aparente e deve atender a uma série de requisitos dispostos na NSCI (CBMSC, 1994) e na NBR 13932 (ABNT, 1997a). Alguns desses requisitos são apresentados a seguir: • As tubulações não devem passar no interior de: dutos de lixo, ar condicionado, águas pluviais, reservatórios de água, incineradores de lixo, poços de elevadores, compartimentos de equipamento elétrico, dormitórios, locais de captação de ar para sistemas de ventilação, UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 10 subsolos ou porões com pé direito inferior a 1,20 m entre pisos, ao longo de qualquer tipo de forro falso (exceto quando utilizado tubo-luva) e em qualquer vazio ou parede de tijolos vazados (exceto shafts privativos para gás); • Toda tubulação aparente deve ser pintada de amarelo conforme o padrão 5Y8/12 do sistema Munsell (em conformidade com a NBR 13932) ou pintada na cor de alumínio (em conformidade com a NSCI); • As tubulações aparentes devem ter um afastamento mínimo de: 0,30 m de tubos de eletricidade, 0,50 m de condutores de eletricidade e 2,00 m de pára-raios e de outros dispositivos de aterramento; • Deve possuir um registro geral de corte instalado em local de fácil acesso e devidamente identificado; • A ligação dos aparelhos à rede secundária deve ser feita por conexões rígidas, interpondo-se um registro entre cada aparelho e a rede, de modo a permitir isolar-se ou retirar-se o aparelho de gás sem interrupção do abastecimento dos demais pontos de consumo; • Os medidores, os registros de corte de fornecimento e os reguladores devem ser instalados em abrigos exclusivos, situados em áreas de servidão comum e de fácil acesso; • Os abrigos para medidores não devem ser instalados em escadas e patamares, antecâmaras, saídas de emergência e em ambientes destinados a outros fins. 6.5.1.2. Central de gás A central de gás pode ser composta por recipientes transportáveis (cilindros P45 e P90) dispostos em 2 baterias (uma ativa e outra de reserva) ou por recipientes estacionários. Normalmente, o local destinado à sua instalação é sobre a superfície do terreno, porém a NBR 13523 prevê a possibilidade de centrais de gás aterradas ou subterrâneas para recipientes estacionários. As principais especificações da NSCI para projeto da edificação da central de gás composta por cilindros são: • Apresentar conjunto para controle e manobra, instalado em abrigo exclusivo junto à parede externa da central de gás; • Teto em concreto com 10 cm de espessura, com declive para escoamento de água pluvial; • Paredes de vedação do tipo corta-fogo (proibido o uso de tijolos furados); • Porta com veneziana para ventilação, de eixo vertical pivotante, com abertura no sentido do fluxo de saída e dimensões de 0,90 x 1,70 m; • Aberturas nas paredes laterais e frontais do abrigo para ventilação, posicionadas a cada metro linear ao nível do piso e do teto, nas dimensões de 15 x 10 cm, devidamente protegidas por telas quebra-chamas; • Piso em concreto com espessura de no mínimo 5 cm; • Os recipientes devem ser dispostos sobre estrado de madeira tipo grade; • Altura mínima de 1,80 m (medida na parte mais baixa do teto) e largura mínima de 0,90 m. A principal finalidade do conjunto para controle e manobra é possibilitar a interrupção do fornecimento de gás para o interior da edificação, através do fechamento de uma válvula de fecho rápido, em caso de incêndio. Além disso é possível controlar a pressão na rede primária por meio de um manômetro e executar testes de entanqueidade na tubulação. A Figura 6.8 apresenta o detalhe de um conjunto para controle e manobra elaborado de acordo com os requisitos da NSCI. As peças identificadas no desenho correspondem à relação: • 1: tubo coletor de ∅ 3/4”; • 2: cotovelo 90º - 3/4”; • 3: bucha de redução - 3/4” x 3/8”; • 4: niple duplo de redução - 3/4” x 1/4”; • 5: regulador de 1o estágio; • 6: válvula de esfera (fecho rápido) - 3/4”; • 7: niple duplo - 3/4”; • 8: bujão - 1/2”; • 9: tê de redução - 3/4” x 1/2”; • 10: união - 3/4”; • 11: niple duplo de redução - 3/4” x 1”; • 12: luva de redução - 1” x ∅ do item 13; • 13: tubo da rede primária. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 11 Figura 6.8. Detalhe do conjunto para controle e manobra de acordo com a NSCI (1994) Fonte: adaptado de Oliveira e Coelho Neto (2006) A Figura 6.9 ilustra uma central de gás projetada de acordo com as especificações da NSCI. Na planta, pode ser visto o posicionamento dos cilindros, dos extintores, das aberturas para ventilação e do conjunto de controle e manobra (identificado pela sigla CCM). Os demais elementos contidos no desenho são identificados por números e obedecem a seguinte correspondência: • 1: cilindro removível P45 ou P90; • 2: registro de corte rápido (válvula de esfera); • 3: gambiarra (tubulação de interligação dos cilindros); • 4: tubo de aço ∅ 3/4”; • 5: tredolet; • 6: pig tail (em cobre ou borracha). Figura 6.9. Modelo de central de gás de acordo com a NSCI (1994) Fonte: adaptado de Oliveira e Coelho Neto (2006) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 12 Os dispositivos e acessórios comumente utilizados na rede interna de interligação dos cilindros da central de gás são apresentados na Figura 6.10. A válvula de esfera, conhecida também por registro de corte, serve para controlar o fluxo de gás na tubulação. Figura 6.10. Dispositivos e acessórios utilizados na interligação dos cilindros da central de gás Fonte: adaptado de FDE (2004) A Figura 6.11 mostra a vista externa da central de gás de um edifício residencial localizado em Florianópolis. O projeto e a execução da edificação atendeu as especificações da NSCI (1994). Na parede externa estão fixados os abrigos dos extintores e do conjunto para controle e manobra. A porta possui veneziana para ventilação, eixo vertical pivotante, dimensões de 0,90 x 1,70 m e abre-se para fora, ou seja, no sentido do fluxo de saída. A sinalização de segurança atende a NSCI, mas seria considerada insuficiente caso a central tivesse sido projetada pela NBR 13523, porque faltam os seguintes avisos: perigo, inflamável e proibido fumar. Figura 6.11. Vista externa da central de gás de um edifício residencial em Florianópolis UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 13 Alunos que atuarão em outros estados do país deverão verificar a legislação local do Corpo de Bombeiros no tocante ao projeto da central de gás. Um padrão de abrigo muito utilizado em outros estados brasileiros agrupa os cilindros em linha conforme mostra a Figura 6.12, onde podem ser vistos, também, trechos das redes primária e secundária de distribuição. Figura 6.12. Modelo de central de gás com cilindros agrupados em linha Fonte: adaptado de FDE (2004) A central de GLP deve obedecer a um afastamento mínimo da projeção vertical do corpo da edificação, levando-se em consideração a quantidade de gás, de acordo com os dados da Tabela_6.2. Deve-se respeitar simultaneamente os afastamentos mínimos preconizados na NBR 13523 e na IN008, a seguir relacionados: • 1,50 m de aberturas como ralos, poços, canaletas e outras em nível inferior aos recipientes; • 3,00 m de qualquer fonte de ignição, material de fácil combustão e estacionamento de veículos, de outras edificações, vias públicas, aparelhos de ar condicionado e aberturas de edificações ; • 3,00 m de linhas de eletricidade (medida em projeção horizontal); • 6,00 m de qualquer depósito de materiais inflamáveis; • 15,00 m de depósitos de hidrogênio. Tabela 6.2. - Afastamento mínimo da central de GLP em relação à projeção vertical do corpo da edificação Quantidade de GLP Afastamento mínimo (m) Recipiente em central Recipiente de superfície Recipiente enterrado ou aterrado Até 1000 kg 0 1,5 3,0 Acima de 1000 kg a 2750 kg 1,5 3,0 3,0 Acima de 2750 kg a 4000 kg 3,0 7,5 3,0 Acima de 4000 kg a 60000 kg 7,5 15,0 15,0 Acima de 60000 kg 15,0 22,5 15,0 Fonte: IN008/CBMSC (2009) Recipiente de superfície: instalado diretamente sobre o solo ou sobre suportes rentes ao chão. A central com este tipo de recipiente deve ter os mesmos assentados em base ou suportes estáveis, de material incombustível. Recipiente aterrado: recoberto de terra compactada, com no mínimo 30cm de espessura. Recipiente enterrado: instalado a uma profundidade mínima de 30cm (entre o topo do recipiente e o nível do solo. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 14 Observação: os afastamentos preconizados na NBR 13523 são inferiores aos da NSCI, não sendo aceitos pelo Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina. Além dos afastamentos mencionados anteriormente, a central de gás não poderá ser instalada em fossos de iluminação e ventilação, garagens e subsolos, cota negativa (levando em consideração o logradouro público) e local de difícil acesso (CBMSC, 1994). A proteção contra incêndios da central de gás deverá ser feita por extintores de pó químico em função da capacidade de armazenamento de GLP e do número de capacidades extintoras (CE), conforme indicado na Tabela 6.3. Tabela 6.3. - Número de capacidades extintoras em função da quantidade de GLP Quantidade de GLP Total de CE Até 360 kg 01 De 361 kg até 720 kg 02 De 721 kg até 1080 kg 03 Acima de 1080 kg para cada 360 kg de GLP excedente, acrescentar 01 CE Fonte: CBMSC (1994) A condição mínima para que se constitua uma “CE”, obedece a critérios de tipo e quantidade de agente extintor: • Espuma: capacidade extintora igual a 10 litros; • Gás Carbônico (CO2): capacidade extintora igual a 4kg; • Pó Químico: capacidade extintora igual a 4 kg (à base de bicarbonato de sódio); • Água pressurizada: capacidade extintora igual a 10 litros. A NBR 13523 apresenta quantidades diferenciadas de agente extintor para a proteção contra incêndios da central de gás em relação a NSCI, como mostra a Tabela 6.4. Caso o projetista opte pela utilização das duas normas, deverá comparar as quantidades obtidas para o agente extintor e adotar o valor que confira maior grau de segurança contra incêndios (CBMSC, 2004). Tabela 6.4. - Número de capacidades extintoras em função da quantidade de GLP Quantidade de GLP Quantidade e capacidade de extintores Até 270 kg 2 x 4 kg De 271 kg até 1800 kg 2 x 6 kg Acima de 1800 kg 2 x 12 kg Fonte: ABNT (1995) O número de cilindros de GLP da central de gás pode ser determinado através das seguintes etapas: 1o Verificar a potência nominal de cada aparelho de utilização de gás através das Tabelas 6.5. e 6.6. Caso o fabricante forneça a potência nominal do aparelho, ela deverá ser utilizada e registrada em projeto. Tabela 6.5. - Potência nominal dos aparelhos de utilização pela NBR 13932 e NBR 13933 Aparelho Tipo Potência nominal (kcal/h) Fogão 4 bocas Com forno 7000 Fogão 4 bocas Sem forno 5000 Fogão 6 bocas Com forno 11000 Fogão 6 bocas Sem forno 8000 Forno de parede - 3000 Aquecedor de acumulação 50 L - 75 L 7500 Aquecedor de acumulação 100 L - 150 L 9000 Aquecedor de acumulação 200 L - 300 L 15000 Aquecedor de passagem 6 L/min 9000 Aquecedor de passagem 8 L/min 12000 Aquecedor de passagem 10 L/min 14700 Aquecedor de passagem 15 L/min 22000 Aquecedor de passagem 25 L/min 38000 Aquecedor de passagem 30 L/min 45000 Secadora de roupa - 6000 Fonte: adaptado de ABNT (1997a) e ABNT (1997b) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 15 Tabela 6.6. - Potência nominal dos aparelhos de utilização pela IN008 do CBMSC Aparelho de utilização Tipo Capacidade nominal kW Kcal/h Kcal/min Fogão 4 bocas Com forno 8,1 7000 117 Fogão 4 bocas Sem forno 5,8 5000 84 Fogão 6 bocas Com forno 12,8 11000 184 Fogão 6 bocas Sem forno 9,3 8000 134 Forno de parede - 3,5 3000 50 Aquecedor acumulação 50 L – 75 L 8,7 7500 125 Aquecedor acumulação 100 L – 150 L 10,5 9000 150 Aquecedor acumulação 200 L - 300 L 17,4 15000 250 Aquecedor passagem 6 L/min 10,5 9000 150 Aquecedor passagem 8 L/min 14,0 12000 200 Aquecedor passagem 10 L/min 17,1 14700 245 Aquecedor passagem 15 L/min 26,5 22800 380 Aquecedor passagem 20 L/min 28,7 24700 410 Lenhos (Lareira) Infravermelho 6,1 5200 87 Lenhos (Lareira) C/Labaredas 8,5 7300 122 Aquecedor de ambientes - 6,63 5700 95 Secadora de roupa - 7,0 6000 100 Fogão 4 queimadores Semi-Industrial 16,3 14000 234 Fogão 6 queimadores Semi-Industrial 18,9 16250 270 Fogão industrial com: queimador duplo 10,0 8600 144 queimador simples - 3,9 3360 56 chapa - 6,2 5330 89 banho maria - 3,9 3360 56 forno - 4,8 8 4130 69 Kit Compact Sem forno cada queimador - 1,4 1200 20 Máquina de lavar louça - 13,0 11200 187 Churrasqueira 5 queimadores 9,8 8400 140 Churrasqueira 4 queimadores 7,8 6700 112 Churrasqueira 3 queimadores 5,9 5100 85 Churrasqueira 2 queimadores* 3,9 3360 56 * Nesta linha, na IN008 consta “5 queimadores”, mas pelos valores indicados, parece ser “2 queimadores”. 2o Determinar a potência computada (C) em função do número e da potência nominal dos aparelhos. 3o Calcular o consumo de GLP por meio da equação 6.1. PCI CCg = (6.1) Onde: Cg é o consumo de GLP (kg/h); C é a potência computada (kcal/h); PCI é o poder calorífico inferior do GLP (kcal/kg). Observação: o poder calorífico do GLP pode variar de 11000 kcal/kg a 11800 kcal/kg em função dos teores de butano e de propano do gás (MACINTYRE, 1996). 4o Determinar o número de cilindros de GLP através da Tabela 6.7. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 16 Tabela 6.7. - Número de cilindros de gás (P45) em função do consumo de GLP pela NSCI Cg S NC Cg S NC Cg S NC Cg S NC 2 100% 2+2 16 53% 8+8 30 36% 11+11 70 23% 17+17 3 100% 3+3 17 52% 9+9 32 35% 11+11 75 22% 17+17 4 95% 4+4 18 50% 9+9 34 34% 12+12 80 21% 17+17 5 83% 4+4 19 49% 9+9 36 32% 12+12 85 20% 17+17 6 80% 5+5 20 47% 9+9 38 31% 12+12 90 19% 18+18 7 77% 5+5 21 46% 10+10 40 30% 12+12 95 19% 18+18 8 73% 6+6 22 45% 10+10 42 29% 13+13 100 18% 18+18 9 70% 6+6 23 44% 10+10 44 28% 13+13 105 18% 19+19 10 64% 6+6 24 43% 10+10 46 28% 13+13 110 17% 19+19 11 63% 7+7 25 41% 10+10 48 27% 13+13 115 17% 20+20 12 61% 7+7 26 40% 10+10 50 27% 14+14 120 17% 20+20 13 59% 8+8 27 39% 10+10 55 26% 15+15 125 16% 20+20 14 57% 8+8 28 38% 11+11 60 25% 15+15 130 16% 21+21 15 55% 8+8 29 37% 11+11 65 24% 16+16 135 16% 22+22 Onde: Cg é o consumo de GLP (kg/h), S é o fator de simultaneidade e NC é o número de cilindros de 45 kg de GLP. Exercício 6.1. Determinar a quantidade de cilindros de GLP para a central de gás de um edifício de 10 pavimentos, sendo 2 apartamentos por pavimento, com os seguintes aparelhos por economia: 1 fogão de 4 bocas com forno e 1 aquecedor de passagem de 25 l/min. Adotar cilindros P45. Determinar também o afastamento mínimo da central em relação à edificação. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 17 Exercício 6.2. Determinar o número de capacidades extintoras necessárias para a proteção contra incêndios da central de gás dimensionada no exercício 6.1. Adotar os parâmetros da NSCI (1994). 6.5.2. Instalações para uso alternativo de GN e GLP Face aos investimentos na extensão das redes de distribuição de GN, é apropriado tecnicamente projetar as instalações prediais de distribuição de gás para uso alternativo de GN ou GLP. Desse modo, os consumidores podem optar pela utilização do gás combustível mais conveniente. O projeto da rede de distribuição interna é semelhante ao das instalações para uso exclusivo de GLP. Além da central de gás, cujos requisitos foram descritos no item 6.5.1.2, é necessária a previsão de um ramal para interligação com a rede de distribuição da concessionária de GN. A Figura 6.13 ilustra uma rede de distribuição para uso alternativo de GN ou GLP. Figura 6.13. Exemplo de rede de distribuição interna de GN / GLP com prumada coletiva UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 18 6.5.2.1 Requisitos de projeto Devem ser atendidos os requisitos apresentados no item 6.5.1.1 e na NBR 14570 (ABNT, 2000c). O projetista deve atentar para: • A instalação de gás deve ser provida de válvulas de fechamento manual em cada ponto em que sejam necessárias para a segurança, a operação e manutenção; • As tubulações não podem ser consideradas como elementos estruturais e não devem passar por pontos que as sujeitem a tensões inerentes à estrutura da edificação; • É proibida a utilização de tubulações de gás como aterramento elétrico; • As tubulações devem ser envoltas em revestimento maciço quando embutidas em paredes; • Deve-se garantir que o consumidor final fique com uma planta (projeto como construído) da tubulação. 6.6. Dimensionamento da tubulação O dimensionamento da tubulação de gás e a especificação dos reguladores de pressão devem manter a pressão, nos pontos de utilização, tão próxima quanto possível da pressão nominal estabelecida pelas normas brasileiras para os respectivos aparelhos de utilização de gás ou, na falta destes, da pressão nominal informada pelo fabricante. Deve ser garantida a vazão necessária para suprir a instalação levando-se em conta a perda de carga máxima admitida para permitir um perfeito funcionamento dos aparelhos de utilização de gás. A pressão máxima para condução do gás na rede interna deve ser definida em função da norma técnica utilizada para dimensionamento: a) Dimensionamento pela NBR 13932 ou pela NBR 14570 • 150 kPa (≅ 1,50 kgf/cm²) para redes primárias; • 5 kPa (≅ 0,05 kgf/cm²) para redes secundárias. b) Dimensionamento pela NBR 13933 (para gás natural) • 35 kPa (≅ 0,35 kgf/cm²) para média pressão; • 5 kPa (≅ 0,05 kgf/cm²) para baixa pressão. As normas brasileiras estabelecem uma série de requisitos para dimensionamento da rede interna de distribuição de gás. Entretanto, observou-se durante a elaboração desta apostila, a inexistência de padronização na apresentação desses requisitos. Assim sendo, elaborou-se um resumo das condições preconizadas nas normas atualmente vigentes conforme apresenta a Tabela 6.8. Tabela 6.8. - Condições exigidas no dimensionamento da rede interna de distribuição de gás Indicador Condições GLP (NBR 13932) GN (NBR 13933) GLP (NBR 14570) GN (NBR 14570) Perda de carga máxima na rede primária 15 kPa na rede primária - 15 kPa na rede primária - Perda de carga máxima na rede interna - 0,19 kPa (20 mmca) - 10% Pressão inicial de cálculo - - 2,74 kPa (280 mmca) 1,96 kPa (200 mmca) Pressão nominal para aparelho de modelo doméstico 2,8 kPa 2 kPa - - Pressão final mínima no ponto de utilização 2,6 kPa - 2,6 kPa - DN mínimo na rede interna 15 mm (1/2”) - 15 mm (1/2”) - Fonte: ABNT (1997a), ABNT (1997b) e ABNT (2000c) A NBR.13932 e a NBR 13933 não estabelecem valores da pressão inicial de cálculo para o dimensionamento das instalações de GLP e GN. Sendo assim, a pressão inicial deverá ser definida em função da disposição dos reguladores de pressão na rede interna, devendo-se respeitar as pressões máximas para condução do gás na rede e os demais requisitos da Tabela 6.8. Nos exemplos da NBR 13932, os trechos das redes internas de distribuição são dimensionados com as seguintes pressões iniciais: a) Trechos em baixa pressão (após o regulador de 2o estágio) : 2,8 kPa; b) Trechos em média pressão (após o regulador de 1o estágio): 150 kPa. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 19 Salienta-se, porém, que os trechos dimensionados em baixa pressão nos exemplos da NBR 13932, poderiam ter pressão inicial de até 5 kPa, desde que a pressão final nos pontos de utilização estivesse compreendida entre 2,6 kPa e 2,8 kPa. Já nos exemplos da NBR 13933, as redes internas são dimensionadas considerando uma pressão inicial de 1,96 kPa (200 mmca) e a perda de carga nas tubulações é sempre inferior a 0,19 kPa (20 mmca). Quando a rede de distribuição é dimensionada para uso alternativo de GN ou GLP deve-se atentar para as exigências da NBR 14570. As tubulações deverão ser dimensionadas em baixa pressão, tanto para GN quanto para GLP, e deverá ser adotado o maior diâmetro de tubulação calculado. Nos exemplos de dimensionamento desta norma, as pressões iniciais de cálculo são iguais a 2,80 kPa para GLP e 1,96 kPa para GN, porém, no texto da norma é estabelecida uma pressão inicial ligeiramente inferior para o GLP, igual a 2,74.kPa. Essa diferença pode ser, possivelmente, oriunda da conversão das unidades de pressão. Entretanto, é importante ressaltar que boa parte dos reguladores de 2o estágio, comercializados atualmente, são dimensionados para uma pressão de saída de 2,80 kPa. A seguir é sugerido um roteiro de dimensionamento da tubulação baseado nas fórmulas da NBR 13932, NBR 13933 e NBR 14570. 1o Verificar a potência nominal de cada aparelho de utilização de gás através da Tabela 6.5. Caso o fabricante forneça a potência nominal do aparelho, ela poderá ser utilizada. 2o Apurar a potência computada (C) em cada trecho através do somatório das potências nominais dos aparelhos por ele supridos. 3o Encontrar o fator de simultaneidade (F) em função da potência computada (C). Cabe ao projetista verificar as condições prováveis da utilização dos equipamentos e possíveis expansões de utilizações para decidir sobre qual valor será utilizado no fator de simultaneidade, sendo permitido o valor encontrado através do gráfico da Figura 6.14 ou o calculado pelas equações 6.2 a 6.5. C < 350 F = 100 (6.2) 350 < C < 9612 F = 100 / [1 + 0,001 (C - 349)0,8712] (6.3) 9612 < C < 20000 F = 100 / [1 + 0,4705 (C - 1055)0,19931] (6.4) C > 20000 F = 23 (6.5) Onde: C é a potência computada (kcal/min); F é o fator de simultaneidade (%). Observação: para um único equipamento o fator de simultaneidade deve ser igual a 100% 4o Calcular a potência adotada (A) através da equação 6.6. A = C x F / 100 (6.6) Onde: A é a potência adotada (kcal/h); C é a potência computada (kcal/h); F é o fator de simultaneidade (%). UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 20 Figura 6.14. Fator de simultaneidade em função da potência computada Fonte: ABNT (1997a), ABNT (1997b) e ABNT (2000c) 5o Determinar a vazão de gás (Q) por meio da equação 6.7. Q = A / PCI (6.7) Onde: Q é a vazão de gás (m³/h); A é a potência adotada (kcal/h); PCI é o poder calorífico inferior do gás (kcal/m³). O poder calorífico do gás deve ser adotado em função dos seguintes usos para as instalações internas: • Uso exclusivo de gás liquefeito de petróleo: PCIGLP = 24000 kcal/m³ (ABNT, 1997a); • Uso exclusivo de gás natural: PCIGN = 9230 kcal/m³ (ABNT, 1997b); • Uso alternativo de GN ou GLP: PCIGLP = 24000 kcal/m³, PCIGN = 8600 kcal/m³ (ABNT, 2000c). 6o Adotar um diâmetro interno inicial (D) para determinar o comprimento equivalente total (L). O comprimento equivalente total deve ser calculado somando-se os trechos retos da tubulação e os comprimentos equivalentes de conexões e registros conforme valores fornecidos pelos fabricantes. Na falta destes dados, pode-se utilizar valores consagrados internacionalmente, desde que se garanta que a perda de carga localizada real não ultrapasse o valor utilizado no cálculo. As Tabelas 6.9 e 6.10 apresentam os comprimentos equivalentes para diferentes conexões em função do diâmetro nominal para tubos de cobre e aço, respectivamente. Nestas tabelas são apresentados ainda os diâmetros internos dos tubos. Na rede de distribuição interna são admitidos tubos de cobre rígido, sem costura, com espessura mínima de 0,8 mm para baixa pressão e classes A ou I para média pressão. São admitidos também tubos de aço, com ou sem costura, preto ou galvanizado, das classes normal ou média. Caso forem UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 21 utilizados tubos de aço preto, quando na montagem, deverão receber tratamento superficial anticorrosivo (ABNT, 1997a; ABNT, 1997b; ABNT, 2000c). Os tubos de cobre de classe A ou I também podem ser utilizados para baixa pressão, visto que os tubos da classe E somente apresentam espessura de parede superior a 0,8 mm para diâmetros maiores que 35 mm. As conexões para tubos de aço, acopladas por rosqueamento, podem ter roscas cônicas (sistema NPT - padrão americano) ou do tipo macho cônica e fêmea paralela (sistema BSP - padrão internacional). As conexões com rosca BSP devem ser acopladas em tubos de aço de classe média e as conexões com rosca NPT devem ser acopladas em tubos de aço de classe normal (ABNT, 1997a; ABNT, 1997b; ABNT, 2000c). Tabela 6.9. - Perda de carga em conexões – comprimento equivalente para tubos de cobre (m) Diâmetro nominal (mm) Diâmetro interno (mm) Tipo de conexão Classe A Classe I Cotovelo 90o Curva 45o Tê passagem direta Tê passagem lateral 15 13,4 13,0 1,1 0,4 0,7 2,3 22 20,2 19,8 1,2 0,5 0,8 2,4 28 26,2 25,6 1,5 0,7 0,9 3,1 35 32,8 32,2 2,0 1,0 1,5 4,6 42 39,8 39,2 3,2 1,0 2,2 7,3 54 51,6 51,0 3,4 1,3 2,3 7,6 66 64,3 63,7 3,7 1,7 2,4 7,8 79 76,4 75,6 3,9 1,8 2,5 8,0 104 101,8 100,8 4,3 1,9 2,6 8,3 Fonte: ELUMA (2006) Os valores apresentados na Tabela 6.10 foram determinados através de ensaios efetuados pelo Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos, estado de São Paulo, em maio de 1976. Tabela 6.10. - Perda de carga em conexões– comprimento equivalente para tubos de aço (m) Diâmetro nominal (pol) Diâmetro interno mínimo (mm) Tipo de conexão Classe Normal Classe Média Cotovelo 90o Cotovelo 45o Tê fluxo direto Tê fluxo lateral Tê 45o fluxo direto Tê 45o fluxo em ângulo Válvula de esfera 1/2 15,8 15,7 0,47 0,22 0,08 0,69 0,09 0,44 0,10 3/4 20,9 21,2 0,70 0,32 0,12 1,03 0,13 0,66 0,20 1 26,6 26,6 0,94 0,43 0,17 1,37 0,18 0,88 0,30 1.1/4 35,0 35,3 1,17 0,54 0,21 1,71 0,22 1,10 0,40 1.1/2 40,8 41,2 1,41 0,65 0,25 2,06 0,27 1,31 0,70 2 52,3 52,2 1,88 0,86 0,33 2,74 0,36 1,75 0,80 2.1/2 62,4 67,8 2,35 1,08 0,41 3,43 0,44 2,19 0,90 3 77,7 79,9 2,82 1,30 0,50 4,11 0,55 2,70 0,90 4 102,3 104,1 3,76 1,73 0,66 5,49 0,76 3,51 1,00 5 127,9 128,5 4,70 2,16 0,83 6,86 - - - 6 154,1 153,5 5,64 2,59 0,99 8,23 - - - Fonte: TUPY (2006) 7o Verificar a perda de carga. A verificação da perda de carga nas redes de distribuição de GLP pode ser realizada através das equações 6.8 e 6.9. → Rede de GLP em média pressão (até 150 kPa) 82,4 82,1 g 5 abs 2 abs 2 D )QxLxdx10x67,4( PBPA =− (6.8) UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 22 Onde: PAabs é a pressão absoluta inicial na saída do regulador de 1o estágio em média pressão (kPa); PBabs é a pressão absoluta na entrada do regulador de 2o estágio no ponto mais crítico do trecho (kPa); dg é a densidade relativa do GLP (adota-se 1,8); L é o comprimento equivalente total (m); Q é a vazão de gás (m³/h); D é o diâmetro interno do tubo (mm). → Rede de GLP em baixa pressão (até 5 kPa) 82,4 82,1 g D )QxLxdx2273( PBPA =− (6.9) Onde: PA é a pressão inicial na saída do regulador de 2o estágio ou estágio único em baixa pressão (kPa); PB é a pressão na entrada do aparelho de utilização no ponto mais crítico do trecho (kPa); dg é a densidade relativa do GLP (adota-se 1,8); L é o comprimento equivalente total (m); Q é a vazão de gás (m³/h); D é o diâmetro interno do tubo (mm). Nas redes de distribuição de GN a verificação da perda de carga é efetuada por meio da equação 6.10. 8,4 8,08,1 D )LxSxQx2029(PBPA =− (6.10) Onde: PA é a pressão de entrada de cada trecho (kPa); PB é a pressão de saída de cada trecho (kPa); S é a densidade relativa do GN (adota-se 0,6); L é o comprimento equivalente total (m); Q é a vazão de gás (m³/h); D é o diâmetro interno do tubo (mm). 8o Adicionar a perda ou ganho de carga devido ao peso da coluna de gás. A inclusão da perda de carga devida ao peso da coluna de GLP nos trechos verticais de tubulação é calculada pela equação 6.11. )1d(xHx10x318,1z g2 −=∆ − (6.11) Onde: ∆z é a perda de pressão (kPa); H é a altura do trecho vertical (m); dg é a densidade relativa do GLP (adotar 1,8); Nas redes de distribuição de GN deve-se considerar um ganho de pressão nos trechos verticais de tubulação ascendente e uma perda de pressão nos trechos verticais descendentes, ambos calculados pela equação 6.12. Hx005,0z =∆ (6.12) Onde: ∆z é a perda ou ganho de pressão (kPa); H é a altura do trecho vertical (m); UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 23 9o Conferir diâmetros. Caso a rede de distribuição seja projetada para uso alternativo de GN ou GLP, após finalizar o dimensionamento, é necessário conferir os diâmetros calculados, devendo-se adotar os maiores diâmetros encontrados para as tubulações. A NSCI apresenta tabelas para dimensionamento da tubulação da rede secundária. Inicialmente, verifica-se a potência nominal dos aparelhos de utilização de gás, apura-se as potências computadas nos trechos da rede e os comprimentos da tubulação. Em seguida, com o auxílio de uma tabela presente na norma, levanta-se a potência adotada para cada trecho da tubulação e em posse destes valores e dos comprimentos anteriormente apurados, determina-se o diâmetro das tubulações com o auxílio de uma segunda tabela (CBMSC, 1994). A NSCI não faz menção ao cálculo da perda de carga, ao ganho ou perda de carga devido ao peso da coluna de gás, a densidade relativa do gás e nem ao tipo de material utilizado. Exercício 6.3. Dimensionar as tubulações de distribuição de GLP para a rede esquematizada abaixo (edificação residencial). Adotar tubos de cobre classe I e regulador de pressão de 2,8kPa no abrigo. Trech o Potência computada (kcal/h) Fator simult. (%) Potência adotada (kcal/h) Vazão (m³/h) Comp. tubos (m) Comp. equiv. (m) Comp. total (m) ∆z (kPa) Pressão inicial (kPa) ∆P (kPa) Pressão final (kPa) ∅ (mm) AB BB’ BC CC’ CD UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 24 Continuação exercício 6.3 Exercício 6.4. Dimensionar as tubulações de distribuição de gás da rede esquematizada no exercício 6.3 considerando uso alternativo de GN. Adotar tubos de cobre classe I. Trech o Potência computada (kcal/h) Fator simult. (%) Potência adotada (kcal/h) Vazão (m³/h) Comp. tubos (m) Comp. equiv. (m) Comp. total (m) ∆z (kPa) Pressão inicial (kPa) ∆P (kPa) Pressão final (kPa) ∅ (mm) AB BB’ BC CC’ CD UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 25 Exercício 6.5. Dimensionar a rede de distribuição de GLP de um edifício de 10 pavimentos, sendo 4 apartamentos por pavimento, com os seguintes aparelhos por economia: 1 fogão de 6 bocas com forno e 1 aquecedor de passagem de 6 l/min. Adotar tubos de aço galvanizado classe normal. Considerar um regulador de estágio único de 5 kPa no ponto A, e regulador de 2,8 kPa junto ao medidor de cada apartamento. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 26 Continuação exercício 6.5 Trecho Potência computada (kcal/h) Fator simult. (%) Potência adotada (kcal/h) Vazão (m³/h) Comp. tubos (m) Comp. equiv. (m) Comp. total (m) ∆z (kPa) Pressão inicial (kPa) ∆P (kPa) Pressão final (kPa) ∅ (mm) AB BC CD DE EF FG GH HI IJ JK XY YZ YY’ Observações: 1. A NBR 13103 (ABNT, 2000a) e a NBR 13523 (ABNT, 1995) encontravam-se em revisão até a 1a edição desta apostila; 2. A NBR 13523 (ABNT, 1995) não inclui parâmetros para dimensionamento das centrais de gás. 6.7. Referências bibliográficas ABNT. NBR 8473: Regulador de baixa pressão para gás liquefeito de petróleo (GLP) com capacidade até 4 kg/h. Rio de Janeiro, 2005. ABNT. NBR 8613: Mangueiras de PVC plastificado para instalações domésticas de gás liquefeito de petróleo (GLP). Rio de Janeiro, 1999. ABNT. NBR 13103: Adequação de ambientes residenciais para instalação de aparelhos que utilizam gás combustível. Rio de Janeiro, 2000a. ABNT. NBR 13523: Central predial de gás liquefeito de petróleo. Rio de Janeiro, 1995. ABNT. NBR 13932: Instalações internas de gás liquefeito de petróleo (GLP) - Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1997a. UFSC / Depto de Engenharia Civil / ECV 5317 – Instalações I Prof. Enedir Ghisi / Eng. Vinicius Luis Rocha 27 ABNT. NBR 13933: Instalações internas de gás natural (GN) - Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1997b. ABNT. NBR 14024: Centrais prediais e industriais de gás liquefeito de petróleo (GLP) - Sistema de abastecimento a granel. Rio de Janeiro, 2000b. ABNT. NBR 14570: Instalações internas para uso alternativo dos gases GN e GLP - Projeto e execução. Rio de Janeiro, 2000c. CBMSC. Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina: Norma de segurança contra incêndios (NSCI). Florianópolis, 1994. CBMSC. Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina: Resolução no 41/CAT/CCB/04. Florianópolis, 2004. CBMSC. Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina: Instrução Normativa 008/DAT/CBMSC, 2009. COMPAGAS. Regulamento para instalações prediais de gás. Disponível em: <http://www.compagas.com.br>. Acesso em: novembro de 2006a. COMPAGAS. Disponível em: <http://www.compagas.com.br>. 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