21.13 : Exemplo de design: projetando um sistema de encanamento residencial

O projeto de sistemas de encanamento residencial exige uma avaliação cuidadosa da demanda de água, das taxas de fluxo e das dinâmicas de pressão para garantir tanto eficiência quanto confiabilidade. A natureza do fluxo de água dentro dos tubos é definida pelo seu número de Reynolds, que classifica o fluxo como laminar (suave) ou turbulento.

Este valor adimensional depende de fatores como a velocidade da água e o diâmetro do tubo. Os sistemas de encanamento residencial são projetados para atender a requisitos específicos de demanda de água e taxas de fluxo com base na ocupação e nas necessidades dos equipamentos.

Determinar a natureza do fluxo de água — laminar ou turbulento — requer o cálculo do número de Reynolds, que depende de variáveis como o diâmetro do tubo e a velocidade da água. Em ambientes residenciais, o fluxo é frequentemente turbulento, levando a uma maior perda de energia devido ao atrito, o que impacta na eficiência do sistema. As perdas de energia, ou perdas de carga, ocorrem à medida que a água se move pelos tubos. Essas perdas são classificadas como maiores ou menores. As perdas maiores, provenientes do atrito ao longo das paredes dos tubos, são calculadas usando a equação de Darcy-Weisbach.

A equação de Darcy-Weisbach requer um fator de atrito, que é obtido a partir do diagrama de Moody. Este diagrama considera a rugosidade do tubo e as características do fluxo, que afetam significativamente os níveis de atrito no fluxo turbulento. As perdas menores, por outro lado, são causadas por conexões, curvas e válvulas, cada uma das quais contribui com resistência ao fluxo. Cada conexão é atribuída a um coeficiente de perda que quantifica sua resistência e é considerado na perda de carga total.

Ao adicionar perdas maiores e menores, a perda de carga total pode ser determinada e gerida para manter uma pressão adequada, evitando potenciais vazamentos ou danos. Dispositivos de medição de fluxo, como medidores Venturi ou de orifício, garantem que o sistema de encanamento forneça as taxas de fluxo necessárias. Esses medidores medem as taxas de fluxo detectando diferenças de pressão nas restrições do tubo, confirmando que o fluxo de água atende às especificações de projeto e às necessidades da residência.