Instalações de Água em Edifícios

As instalações de água em edifícios são sistemas essenciais que garantem o fornecimento de água potável, quente e fria, bem como a correta evacuação de esgoto. Compreender seu projeto, materiais e cálculo é fundamental para qualquer estudante ou profissional de arquitetura e engenharia. Este artigo oferece um resumo completo dos conceitos-chave para instalações hidráulicas em edificações, baseado nos módulos de "Instalações 1" da disciplina da Arq. Graciela La Spina da UBA FADU.

Conceitos Fundamentais das Instalações de Água em Edifícios

A água, como elemento vital, deve cumprir condições específicas para seu consumo humano. Estas incluem aspectos físicos como ser incolora, inodora e insípida, e químicos, evitando sais prejudiciais (magnésio) ou tóxicos (chumbo, arsênio, flúor), além de uma dureza controlada sem excesso de cálcio e magnésio. Microbiologicamente, deve estar livre de organismos patógenos e bactérias contaminantes.

Sistemas de Captação de Água

A captação da água para seu uso em edifícios pode provir de diversas fontes, cada uma com suas próprias características e tratamentos:

• Água pluvial: Proveniente da chuva, captada e armazenada.
• Água superficial: Obtida de rios, lagos ou represas.
• Água subterrânea: Extraída de poços profundos ou aquíferos.

Processo de Potabilização da Água

Antes de ser distribuída, a água deve ser potabilizada para assegurar sua qualidade. O processo de potabilização inclui várias etapas:

1. Captação: Captação inicial da água da fonte.
2. Filtros grossos: Para decantar partículas em suspensão.
3. Coagulação: Adição de sulfato de Alumínio para agrupar partículas.
4. Alcalinização: Adição de cal para evitar a corrosão em tubulações e remover turbidez.
5. Filtração: Uso de filtros de areia para eliminar agentes patógenos.
6. Cloração: Adição de cloro para a desinfecção final.

Uma vez completado este processo, a água é considerada potável e apta para o consumo.

O Nível Piezométrico e a Ligação Domiciliar

O nível piezométrico (NP) é a altura da coluna de água no nível da calçada, um dado crucial para o projeto da rede. A ligação domiciliar é o ponto de união entre a rede pública e a instalação interna do edifício. As condições para o fornecimento de água variam segundo o NP:

• Abastecimento Direto: Se não houver aparelhos a mais de 5 metros de altura.
• Tanque de Reserva (TR) Obrigatório: Se houver aparelhos a mais de 5 metros. O TR não deve superar em mais de 4 metros o NP Mínimo.
• TR e Tanque de Bombeamento Obrigatório: Se houver aparelhos acima do nível máximo.

A ligação domiciliar inclui elementos como o registro de gaveta, que permite interromper o fluxo de água para o imóvel.

Componentes Chave: Tanques de Reserva e Aparelhos

Os tanques de reserva são vitais para garantir um fornecimento constante de água nos edifícios. Existem diferentes tipos e considerações de projeto.

Projeto e Capacidade dos Tanques de Reserva

Os tanques podem ser de fibrocimento, plástico ou outros materiais, e são projetados com características específicas segundo sua capacidade:

• Tanques de Reserva até 4.000 litros: Incluem tampa de inspeção (0,25 x 0,25 m), boia mecânica, chanfro a 45° de 0,20 m, ventilação de ø 0,025 de latão com tela de bronze, e uma declividade mínima do fundo de 1:10.
• Tanques de Reserva + 4.000 litros: Podem requerer tampas submersas de 0,50 x 0,50 m e sistemas de ventilação mais complexos, embora os elementos básicos sejam similares aos tanques menores.

Cargas Mínimas sobre Aparelhos

A pressão da água é crucial para o correto funcionamento dos aparelhos. São estabelecidas cargas mínimas (CM) para assegurar uma vazão adequada:

• Abastecimento Direto: CM = 4 m.
• Ramal exclusivo para Aquecedor a Gás: CM = 2 m.
• Um único aparelho: CM = 0,50 m.
• Ramal não exclusivo com Aquecedor a Gás: CM = 4 m.

Estes valores asseguram que a água chegue com pressão suficiente a cada ponto de consumo.

Sistemas de Água Quente em Edifícios

O fornecimento de água quente é um serviço indispensável em qualquer edificação moderna. Existem dois métodos principais para aquecer a água:

Aquecimento Lento: O Aquecedor de Acumulação (Boiler)

Os aquecedores de acumulação (boilers) armazenam e aquecem uma quantidade predefinida de água. Suas características incluem:

• Vantagens: Não necessitam de pressão de água; permitem a abertura de várias torneiras ao mesmo tempo.
• Desvantagens: Requerem maior espaço, são mais caros, consomem mais energia por funcionamento constante e necessitam de um ramal exclusivo de água fria.

Aquecimento Instantâneo: O Aquecedor de Passagem

Os aquecedores de passagem aquecem a água sob demanda, apenas quando uma torneira é aberta. Suas propriedades são:

• Vantagens: São econômicos, aquecem rapidamente e entregam quantidade ilimitada de água quente, gastando combustível apenas quando em uso. Capacidades comuns são 10, 12, 14 e 18 litros/minuto.
• Desvantagens: Necessitam de pressão de água (lembrar das cargas mínimas), só é possível usar um aparelho por vez, a distância máxima entre aquecedor de passagem e aparelho é de 12 metros, e em dias muito frios, a temperatura desejada pode não ser alcançada.

Materiais para Tubulações de Água Fria e Quente

A escolha dos materiais para as tubulações é crucial para a durabilidade, eficiência e segurança da instalação. São utilizados tanto materiais metálicos quanto plásticos.

Tubulações Metálicas

Embora alguns materiais estejam em desuso, outros se mantêm vigentes:

• Chumbo: Em desuso por sua falta de resistência mecânica e toxicidade.
• Ferro galvanizado: Em desuso devido às incrustações internas.
• Latão (Hidrobronz): Liga de cobre e zinco, liso e não se corrói. Vem em rolos ou barras. Dilata 1,5 mm/metro e não é usado aparente, mas sim embutido. As uniões são realizadas com peças especiais e solda (estanho, chumbo ou prata). É importante não emendar tubulações de distintos metais.
• Aço inoxidável: Pode ser colocado aparente, é imune à corrosão, tem baixo coeficiente de dilatação (0,16 mm/metro), não necessita de proteção anticorrosiva e tem boa longevidade. É um material caro e as uniões são realizadas com uma ferramenta especial que aplica pressão para vedar com um anel de vedação (O'ring) mediante bomba hidráulica.

Tubulações Plásticas

Os materiais plásticos ganharam popularidade por sua facilidade de instalação e resistência:

• Polipropileno (PP): É um polímero econômico e fácil de instalar. As uniões são feitas rosqueando o tubo com uma tarraxa e vedando com cânhamo ou teflon. Não necessita de pessoal especializado.
• Polipropileno Copolímero Random (PPR): Conhecido por marcas como Aquasystem, Polisud (azuis) ou IPS (verdes). É econômico, fácil de instalar, atóxico, não é atacado por correntes elétricas, resiste ao impacto, absorve vibrações e a ausência de corrosão interna impede a formação de incrustações. As uniões são realizadas por termofusão, um processo que requer limpar, marcar, aquecer e unir tubo e acessório sem pressa, mas sem pausa.
• Polietileno reticulado: Outro material plástico utilizado, especialmente em sistemas de água fria e quente, por sua flexibilidade e resistência a altas temperaturas.

Projeto e Cálculo de Colunas de Distribuição e Coletor

O projeto das instalações de água implica um projeto cuidadoso das colunas de distribuição (ramais que descem dos tanques) e do coletor (a tubulação principal que as distribui).

Projeto de Instalações e Colunas de Distribuição

O projeto busca minimizar o percurso horizontal e maximizar o vertical. As colunas de distribuição se deslocam por contrapiso da laje de cobertura ou lastro da laje de cobertura, nunca pela laje. Em lajes de cobertura inacessíveis, podem ir aparentes com proteção. As tubulações de distribuição vão por paredes e, em pavimento térreo, não é conveniente que vão por contrapisos. Para contornar portas, são passadas sobre o dintel. A altura das tubulações de distribuição é de 0,30 a 0,40 m do NPF (Nível do Piso Finalizado), e as tubulações de água fria devem ir por baixo das de água quente.

Cálculo da Reserva Total Diária (RTD)

A RTD é a quantidade de água necessária para um dia, e seu cálculo varia segundo o tipo de edificação:

• Consumo dos Aparelhos: Para cálculos básicos são usados valores padrão: Vaso Sanitário (VS) 350 lts, Mictório (M°) 250 lts, Pia de Cozinha (PC), Tanque (T), Chuveiro (Ch), Máquina de Lavar Roupa (MLR) 150 lts.
• Caso Residencial: Uma residência padrão (banheiro principal, banheiro de serviço ou lavabo, PC, T e MLL ou MLR) é estimada em 850 litros.
  • Exemplo Residência com Excesso: Para uma residência com dois banheiros principais e dois banheiros de serviço, parte-se de 850 lts + 50% do aparelho que mais consome (175 lts por cada banheiro principal ou de serviço adicional), chegando a 1.200 litros.
• Caso Outros Destinos (Ex. Restaurante): Somam-se os consumos individuais de cada aparelho. Por exemplo, um restaurante com 5 Vasos Sanitários, 5 Lavatórios, 5 Mictórios, 2 Pias de Cozinha, 2 Tanques e um banheiro principal totalizaria 4.700 litros.

Cálculo da Ligação Domiciliar

Para dimensionar a ligação domiciliar, são necessários os seguintes dados:

• Vazão: RTD (litros) / Tempo de enchimento do TR (segundos, usualmente 1 a 4 horas).
• Pressão Disponível (PD): PNV (Pressão no Nível da Calçada, dado da empresa) - H (altura de entrada ao TR). Com estes dados, consulta-se a Tabela 1 de diâmetros de tubulação para encontrar o adequado. Por exemplo, se a RTD é 3600 litros e se deseja encher em 1 hora (3600 segundos), a vazão é 1. Se a PNV é 12m e a H de entrada ao tanque é 5m, a PD é 7 metros.

Cálculo das Colunas de Distribuição e Coletor

O dimensionamento de colunas de distribuição e coletores é realizado mediante tabelas específicas:

• Cálculo das Colunas de Distribuição (Tabela N° 2 e 3): É atribuída uma seção (em cm²) a cada tipo de aparelho ou conjunto deles (ex. um banheiro principal, PC, T = 0,62 cm²). Em seguida, com a seção total de uma coluna de distribuição, busca-se na Tabela 3 o diâmetro de tubulação correspondente. Por exemplo, uma coluna de distribuição de 1,62 cm² (soma de 2 Vasos Sanitários, 2 Lavatórios, 1 DAM) corresponde a um diâmetro de 0,013m.
• Cálculo do Coletor (Tabela N° 4):
  • Para 2 Colunas de Distribuição: A soma das seções de ambas as colunas de distribuição determina o diâmetro do coletor. Ex: SC1 (0,62 cm²) + SC2 (0,36 cm²) = 0,98 cm², que na Tabela 4 dá um diâmetro de 0,013 m.
  • Para mais de 2 Colunas de Distribuição: Utiliza-se a fórmula: Seção da Coluna de Distribuição Maior + (Semissoma das seções das colunas de distribuição restantes). Com o resultado, busca-se o diâmetro na Tabela 4. Ex: SCM1 (1,62 cm²) + (SC2 (0,62 cm²) + SC3 (0,36 cm²))/2 = 2,11 cm², resultando em um diâmetro de 0,019 m.

É importante destacar que o Ferro Fundido e o PVC só são usados em tubulações de esgoto sanitário e pluvial, não para água potável.

Sistemas de Esgoto: Primário e Secundário

Embora o foco principal seja o fornecimento de água, é crucial entender como as águas usadas são descartadas.

Sistema Primário de Esgoto

O sistema primário se encarrega das águas com dejetos fecais. Inclui aparelhos como:

• Vaso Sanitário (VS)
• Mictório (M°)
• Ralo Sifonado Aberto (RSA)

Sistema Secundário de Esgoto

O sistema secundário coleta águas cinzas, sem dejetos fecais. Os aparelhos conectados são:

• Pia de Cozinha (PC) com sifão
• Lavatório (L°)
• Banheira (Bñ)
• Bidê (Bidê)
• Tanque (T) ou Máquina de Lavar Roupa (MLR)

Descarga dos Aparelhos

A descarga dos aparelhos primários, como os vasos sanitários, é realizada acumulando água em pequenos depósitos (caixa acoplada) ou utilizando dispositivos manuais de fechamento automático (válvulas de descarga tipo Diógenes). Estes sistemas asseguram a descarga suficiente para a limpeza e arraste de dejetos.

Perguntas Frequentes sobre Instalações de Água em Edifícios (FAQ)

Quais são as condições que a água deve cumprir para consumo humano em um edifício?

A água deve ser incolora, inodora, insípida, livre de sais prejudiciais ou tóxicos (magnésio, chumbo, arsênio, flúor), com dureza controlada e, microbiologicamente, sem patógenos nem bactérias contaminantes.

O que é o nível piezométrico e como ele influencia na instalação de um tanque de reserva?

O nível piezométrico é a altura da coluna de água no nível da calçada. Se houver aparelhos a mais de 5 metros de altura ou se o NP mínimo for menor que 8 metros (e o TR não superar em mais de 4 metros o NP), um tanque de reserva é obrigatório para assegurar a pressão adequada.

Qual é a diferença entre um aquecedor de acumulação (boiler) e um aquecedor de passagem para água quente?

Um aquecedor de acumulação (boiler) aquece e acumula água, o que lhe permite fornecer a várias torneiras simultaneamente sem depender da pressão, mas consome mais energia. Um aquecedor de passagem aquece a água instantaneamente sob demanda, é mais econômico em uso, mas requer boa pressão e geralmente só abastece um aparelho por vez.

Que materiais são os mais recomendados para as tubulações de água potável na atualidade?

Para água fria e quente, são recomendados materiais plásticos como o Polipropileno Copolímero Random (PPR), por sua resistência à corrosão, facilidade de instalação (termofusão) e baixo custo. O aço inoxidável também é excelente por sua durabilidade e imunidade à corrosão, embora seja mais caro.