Case Pressurização

Sistema de pressurização para um edifício de 113 metros de altura

O Desafio

Nosso desafio neste projeto foi viabilizar técnica e economicamente a substituição do reservatório superior em área para venda. Para isso, deveríamos prever um sistema de abastecimento por reservatório inferior, alimentando diretamente os pontos de consumo do edifício.

Devido à presença de um aeroporto na cidade, as edificações possuem uma cota de altura máxima. Na primeira versão do estudo, a altura total do edifício, com reservatório superior,  era de 113 metros. O número de pavimentos para venda era de 31 unidades.

Nossa preocupação era viabilizar um sistema de pressurização que atenda os parâmetros de vazão de altura manométrica exigidos para um projeto deste porte.

Ficha técnica

Tipologia Edifício residencial vertical
Área 18.193,44 m²
Antes do estudo:
Nº de pavimentos tipo 30
Nº de apartamentos 60
Após o estudo:
Nº de pavimentos tipo 31
Nº de apartamentos 62
Zenith

Situação Atual

O sistema com a situação atual seria o convencional onde a água vem da rede pública até uma cisterna no pavimento térreo. Da cisterna uma bomba de recalque levaria a água para um reservatório superior e os pontos de consumo seriam abastecidos através da gravidade.

O programa de necessidades do projeto prevê que os apartamentos sejam abastecidos também com água quente, através de um aquecedor de passagem à gás instalado no interior dos apartamentos. Por conta disso, os apartamentos de cobertura deveriam ser pressurizados para que o cliente tenha o mesmo conforto que os apartamentos dos andares inferiores.

Para o combate à incêndio o sistema funcionaria também da mesma forma. Os mangotinhos mais desfavoráveis deveriam prever pressurização que atendam as vazões exigidas pela legislação, e nos demais andares seriam abastecidos por gravidade.

Como a altura do edifício é elevada, o sistema deve prever válvulas redutoras de pressão para que as pressões  não excedam o máximo exigido por norma e legislação.

Os parâmetros devem obedecer o que preconiza a NBR 5626 para o sistema de abastecimento de água fria, a NBR 7198 para o sistema de água quente e a Instrução Normativa IN007 do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina. Todas as normas vigentes no período do estudo.

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bombas-de-recalque
bombas-mangotinhos
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Dimensionamento e especificação de materiais (sistema por gravidade)

Aqui relacionamos os principais materiais que farão diferença na análise de viabilidade econômica e que serão substituídos para viabilizar o funcionamento do sistema ascendente.

Nesta etapa fizemos o dimensionamento dos sistemas para especificarmos exatamente qual os modelos de equipamentos e tipos de materiais que seriam utilizados no projeto, a fim de fazer um comparativo de custo entre os dois sistemas (convencional e pressurização ascendente).

Para o recalque, que levaria a água da cisterna até o reservatório superior, o sistema deveria prever dois conjuntos de motobombas (principal+reserva) de aproximadamente 10cv de potência. Como a pressão manométrica deste projeto é muito alta (maior que 120 m.c.a), então necessitaríamos de tubulações em PPR PN20 de Ø63mm. O projeto necessita que seja previsto válvulas de alivio para o recalque, pois em uma eventual falha no sistema esta válvula o protegeria.

Para o sistema de consumo, foi previsto a tubulação PVC marrom com diâmetro de Ø85mm, escolhido para que a velocidade da prumada não ultrapasse o recomendado pelos fabricantes das Válvulas Redutoras de Pressão (VRP). O modelo da VRP é escolhido através da vazão de trabalho, como precisamos de 4 estações de redução, a VRP escolhida foi da proporcional de Ø3″.

pressurizao-da-cobertura
tubulao-de-consumo
tubulao-de-recalque

A ideia é que o usuário tenha conforto total, independente da simultaneidade de pontos utilizados nos apartamentos. Tomando esta premissa para o dimensionamento, vimos a necessidade da pressurização dos quatros últimos andares. O pressurizador especificado para atender esta demanda é um de 3cv com comando por inversor de frequência.

Para o sistema de combate à incêndio, os mangotinhos mais desfavoráveis necessitariam de um conjunto de motobombas (principal+reserva) de 12,5cv. Como a IN007 de SC limita uma pressão máxima de 100 m.c.a. na rede de hidrantes e mangotinhos, uma estação redutora de pressão foi prevista no projeto.

Viabilidade técnica

Nesta situação, a gravidade está contra o sistema. Ela faz com que os pressurizadores sejam maiores para tender os parâmetros exigidos. Como o estudo prevê a substituição do pavimento de caixa d’água por um de apartamentos, o abastecimento de água deverá ser feito diretamente da cisterna por um sistema de pressurização.

A água que vem da rede pública abastece um reservatório inferior e um sistema de bombas e tanques de pressão fornecerá água para os pontos de consumo. Como não temos mais reservatório superior, todo o volume de água capaz de atender a edificação deveria ser disposto no pavimento térreo, ou seja, precisamos de mais espaço para a cisterna.

Como o edifício tem 113 metros de altura, os pressurizadores precisam ter potência para vencer esta altura e para que os apartamentos dos primeiros andares não fiquem com pressões acima de norma o projeto prevê válvulas reguladoras de pressão para cada dois pavimentos.

O sistema hidráulico preventivo parte do mesmo princípio, a água reservada na RTI será levada aos mangotinhos através de um sistema individual de pressurização, especial para incêndio. Uma válvula reguladora de pressão fará com que o sistema não supere a pressão máxima exigida na IN007 do CBMSC.

As pressões máximas e os parâmetros exigidos pelas normas e legislações também devem ser atendidas neste sistema.

viabilidade-tcnica
conjunto-de-pressurizao-para-sistema-de-combate–incndio
conjunto-pressurizador-para-rea-comum
sistema-de-pressurizao-em-srie

Dimensionamento e especificação de materiais (sistema pressurizado)

Metodologia similar ao sistema por gravidade, o sistema pressurizador também foi dimensionado a fim de especificar quais os materiais e equipamentos que viabilizariam tecnicamente o projeto.

Para isso, determinamos os parâmetros de vazão e altura manométrica que o projeto exige e contamos com a consultoria de uma empresa especializada em sistemas pressurizados para a especificação dos equipamentos e materiais.

Para atender o consumo, foi especificado um sistema de pressurização da Bahri. O sistema contempla um conjunto de 4 motobombas, sendo uma delas reserva. A potência total dos kit pressurizador foi de 30cv. O sistema ainda vem com um barrilete com todas as válvulas e registros, tanque de pressão de 50L e é comandado por quadro eletrônico com inversor de frequência.

Como a prumada trabalharia com pressões superiores à 150 m.c.a., a tubulação até as válvulas redutoras de pressão deve ser de PPR PN25. Por questão de estudo, optamos por utilizar o diâmetro de Ø90mm.

O sistema também prevê pressurização individual para os usos das áreas comuns (SAP 1cv da Schneider) e conjunto válvulas reguladoras de ação direta (principal e reserva) para cada pavimento.

Para o sistema de combate à incêndio também foi utilizado um conjunto da Bahri, onde a potência total é de 30cv. Similar o sistema por gravidade, válvulas redutoras de pressão também foram previstas.

tanque-de-presso
tubulao-ppr-pn25-para-prumada
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Estudo do espaço ocupado

Para viabilizar tecnicamente, deveríamos ter espaço para a instalação da solução, portanto, realizamos um estudo do espaço que utilizaríamos para instalar o sistema.

Como também precisávamos propor um local para cisterna e casa de máquinas no sistema convencional, sugerimos um a instalação entre a circulação de carros e as vagas de garagem.

Com o novo reservatório inferior junto com a casa de máquinas, o sistema de pressurização ocupou quase o dobro do espaço o que gerou a perda duas vagas de garagem.

espao-ncessrio-do-sistema-por-gravidade
espao-ncessrio-do-sistema-pressurizado

Sistema por gravidade

ITEM QTD UND CUSTO TOTAL
Bomba de recalque 10CV (principal+reserva) 2 Unidade R$5.500,00 R$11.00,00
Tubulação PPR Ø63mm – PN20 com conexões (recalque) 190 Metros  R$35,00 R$6.650,00
Tubulação PVC marrom Ø85mm com conexões (consumo) 150 Metros   R$60,00   R$9.000,00
Pressurizador para os 4 últimos pav. 3CV-VFD VME 9330 1 Unidade R$10.000,00 R$10.000,00
Estação redutora de pressão 3″ (21º,14º,7º e lazer) 4 Unidade R$10.000,00 R$40.000,00
Conjunto de bombas para sistema hidraulico preventivo 12,5CV (principal+reserva) 2 Unidade R$7.500,00 R$15.000,00
Estação redutora de pressão 2.1/2″ 1 Tax: R$8.000,00 R$8.000,00
TOTAL R$99.650,000

Sistema pressurizado

ITEM QTD UND CUSTO TOTAL
Sistema de pressurização Bahri 30CV com quadro de comando especial e tanques de pressão (3 principais+reserva) 1 Unidade R$55.000,00 R$55.000,00
Tubulação PPR Ø90mm – PN25 com conexões (recalque e consumo) 190 Metros  R$180,00 R$34.200,00
Sistema de pressurização das áreas comuns SAP-30 1CV 1 Unidade   R$3.000,00   R$3.000,00
Válvulas redutoras de pressão 1,1/2 com conexões (principal+reserva) 32 Unidade R$1.500,00 R$48.000,00
Sistema de bombas para rede de mangotinhos 30cv (principal+reserva) 1 Unidade R$45.000,00 R$45.000,00
Estação redutora de pressão 2.1/2″ 1 Unidade R$8.000,00 R$8.000,00
TOTAL R$193.200,000

Viabilidade financeira

Somados todos os custos, tiramos a diferença para analisar o real custo da implantação da solução.

O sistema por gravidade custará em torno de R$ 100.000,00. Enquanto a solução por pressurização terá um custo em torno de R$ 193.000,00.

Uma diferença de R$ 93.000,00, sendo este valor, o quanto custaria mais caso fosse adotada da nova tecnologia.

ITEM CUSTO TOTAL
SISTEMA POR GRAVIDADE R$99.650,00
SISTEMA POR PRESSURIZAÇÃO R$193.200,00
DIFERENÇA ENTRE SISTEMAS R$93.550,00
ITEM QTD CUSTO UN CUSTO TOTAL

CUSTO ADICIONAL DA IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA

  1 R$93.550,00 R$93.550,00
CUSTO DE OBRA DO PAVIMENTO ADICIONAL (CUB SETEMBRO) 378,00 m² R$18.170,00 R$686.826,00
TOTAL R$780.376,00  

Custos totais

Como a construtora construirá um pavimento a mais do que o previsto inicialmente, os custos desta obra foi levado em conta para a análise de retorno ao investimento. Somando com o de implantação do sistema, o custo total ficou em torno de R$ 780.000,00.

Valor geral da venda

Para o cálculo do valor de venda, foram descontadas as duas vagas que foram perdidas devido ao espaço ocupado pela cisterna, e também mais quatro vagas extras que seriam vendidas e que agora são obrigadas a incorporar com o valor dos dois apartamentos adicionais a venda.

Cada vaga seria vendida a R$ 40.000,00, gerando um desconto total R$ 240.000,00.

Os apartamentos serão vendidos por R$ 850.000,00 cada gerando R$1.700.000,00 em vendas.

Descontando os impostos e corretagem o VGV liquido final ficou em torno de R$ 1.280.000,00.

ITEM QTD VALOR DE VENDA UN VALOR DE VENDA TOTAL
Venda apartamentos adicionais 2 +R$850.000,00 +R$1.700.000,00
Perda de vagas de garagem com a área técnica 2  -R$40.000,00  -R$80.000,00
vagas extras que deixam de ser vendidas (considerando duas vagas por apartamento) 4 -R$40.000,00  -R$160.000,00
VGV Bruto R$1.460.000,00
Impostos e corretagem (12%) R$45.000,00  -R$175.200,00
VGV Liquido R$1.284.800,000

Análise do retorno sobre o investimento

Com isso chegamos à conclusão que para substituir o pavimento do reservatório por um pavimento de apartamentos, o investimento total deve ser em torno de R$ 780.000,00.

Com este investimento a construtora tem um retorno líquido de aproximadamente R$ 500.000,00.

Sabendo que tecnicamente a solução é viável e que também traz retorno financeiro, podemos dizer que em breve, devemos ter o primeiro empreendimento desta altura abastecido por reservatório inferior em Santa Catarina. Ø º

ITEM TOTAL
VGV LÍQUIDO ADICIONAL R$1.284.800,00
INVESTIMENTO R$780.376,00
RETORNO R$504.424,00
RETORNO REF. AO INVESTIMENTO 64,6%
grundfos

Funcionamento e manutenção

Visitamos um empreendimento com o sistema em funcionamento. O empreendimento contém 4 blocos de edifícios com 27 pavimentos cada.

Cada torre têm seu próprio sistema onde as bombas abastecem 100 apartamentos com moradores.

Foram colhidos relatos sobre eventuais problemas e foi constatado que, em 6 anos de funcionamento, a manutenção foi para reposição de dois rolamentos que se desgastaram e começaram a produzir ruído. Um dos moradores não sabia que a edificação não possuía reservatório superior e nunca sentiu efeitos do funcionamento das bombas.

O conforto de também foi questionado e descobriu-se que, mesmo com mais pontos em simultaneidade, os usuários não sentiam alteração do funcionamento.