Instalações e Iluminação dos Edifícios 2ªParte by Ruben Vilas Boas

Universidade do Minho

Escola de Arquitectura

Instalações e Iluminação dos Edifícios

Docente: Dinis Leitão Data de entrega: 5 de Janeiro de 2012 Segunda Fase – Instalações eléctricas; -‐ Instalações Mecânicas aquecimento; -‐ Instalações Mecânicas ventilação; -‐ Sistema de segurança contra risco de Incêndios; Grupo de trabalho: Silva Nº55455

Nelson

Ruben Vilas Boas Nº55453 Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

Índice de Texto 1. Introdução ................................................................................................................. 6 2. Instalações eléctricas ................................................................................................ 7 2.1

Fundamentos teóricos ....................................................................................... 7

2.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final ................................. 8

2.2.1

Alimentação ............................................................................................... 8

2.2.2

Instalação ................................................................................................... 8

2.2.3

Vantagens Desvantagens ........................................................................... 8

2.2.4

Projecto adoptado ...................................................................................... 9

2.3

Conflitos / Alterações na Arquitectura .............................................................. 9

2.5 Iluminação artificial da Moradia ........................................................................... 10 2.6

Cálculos da iluminação artificial ...................................................................... 11

3. Instalações mecânicas de Aquecimento ................................................................. 14 3.1

Fundamentos teóricos ..................................................................................... 14

3.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final ............................... 14

4. Instalações mecânicas de Ventilação ...................................................................... 15 4.1

Fundamentos Teóricos ................................................................................... 15

4.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final ............................... 15

4.4

Conflitos /Soluções .......................................................................................... 16

5. 5.1

Sistema de segurança contra Incêndios .............................................................. 17 Fundamentos Teóricos ................................................................................... 17

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

Índice de Peças Desenhadas 1.

Projecto de Instalações eléctricas 1.1 Planta da cave ....................................................................................... 21 1.2 Planta do rés-‐do-‐chão ........................................................................... 22 1.3 Planta de 1º andar ................................................................................. 23 1.4 Planta de Sótão ...................................................................................... 24 1.5 Esquemas ............................................................................................... 25

Projecto de Instalações Mecânicas de Aquecimento 2.1 Planta da cave ........................................................................................ 27 2.2 Planta do rés-‐do-‐chão ............................................................................ 28 2.3 Planta de 1º andar .................................................................................. 29 2.4 Planta de Sótão ...................................................................................... 30

Projecto de Instalações Mecânicas de Ventilação 3.1 Planta da cave ........................................................................................ 32 3.2 Planta do rés-‐do-‐chão ............................................................................ 33 3.3 Planta de 1º andar .................................................................................. 34 3.4 Planta de Cobertura ............................................................................... 35

4. Projecto de Sistema de segurança contra risco de Incêndios 4.1 Planta do rés-‐do-‐chão ............................................................................ 37 4.2 Planta de 1º andar .................................................................................. 38

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

Simbologia

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

1. Introdução Com o objectivo de estabelecer uma aprendizagem e sensibilizar os alunos sobre as redes existentes em cada edifício a disciplina de Instalações e Iluminação de edifícios pretende sensibilizar os alunos, a quando, de um projecto de arquitectura a ter um outro olhar sobre aspectos que possam facilitar quando estes projectos de instalações forem pedidos. A primeira etapa do trabalho está constituída em duas partes, uma primeira parte escrita com apontamentos teóricos e contextualização de apoio à proposta, assim como a explicação da escolha efectuada pelo grupo, a qual está representada em desenhos na segunda parte do trabalho. Em escrito é apresentado uma memória descritiva e justificativa de todas as opções tomadas, também como, as considerações e justificações efectuadas, reconhecendo as condicionantes referentes a cada traçado dos diversos sistemas. Os cálculos e a escolha de materiais e as suas vantagens e desvantagens, são apresentados também como um parecer tecnológico e económico sobre as soluções em forma de texto e tabelas. Todos os conflitos encontrados na aplicação ao projecto são apresentados, assim como propostos de mudança da arquitectura. Em desenhos são apresentados todos os elementos necessários à compreensão das propostas à escala 1:100, tais como plantas, esquemas, tudo com a respectiva simbologia e elementos de compreensão. Foram também apresentados como modo de justificar devidos conflitos e alterações propostas, desenhos de pormenor para uma melhor compreensão. O trabalho é constituído também no seu decorrer de tabelas e figuras que ajudam à sua compreensão.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

2. Instalações eléctricas

2.1

Fundamentos teóricos

Na rede eléctrica temos como base estabelecer um traçado de distribuição de sistemas eléctricos que respeite todo o regulamento mas também que satisfaça o carácter tecnológico e económico. Ao estabelecer o traçado de distribuição temos de ter em conta múltiplos elementos como localização dos contadores, dispositivos, electrodomésticos, segurança e a própria arquitectura da casa para que tudo conjugados possam usufruir de uma habitação mais ergonómica e em função das necessidades pretendidas. Estes níveis de conforto, são obtidos a partir de uma eficiente conjugação da luz artificial com os seus adequados níveis de iluminância assim como a potência da luminárias e a sua perspicaz localização. Também tem que se garantir que a luz não encandeie nem ofusque. Porem a iluminação artificial não deverá ser utilizada para o conforto integral na habitação, sendo necessária a eminência de luz natural com visto criar uma solução muito mais sustentável. A morfologia da habitação tem um importante papel na hora de traçar o desenho. Estas questões são fundamentais no processo de trabalho, e consistem na métrica na relação de espaços, nas cores das suas paredes e do seu tecto, a natureza das funções que vão ser executadas nesse espaço, os móveis, etc. Todos estes factores vão influenciar o desenho desta rede.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

2.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final

2.2.1 Alimentação A instalação será alimentada a partir da rede pública de baixa tensão, a partir de um armário de passeio, que será implantado a entrada da Moradia a Noroeste e que servirá como contador de energia despendida, com possibilidade de corte pelas entidades. 2.2.2 Instalação A instalação será feita de forma embebida no chão, paredes e tetos em tubo anelado, que possui uma resistência elevada para prevenir danos e esforços mecânicos possivelmente causados pelos elementos envolventes. Os condutores apenas devem ser colocados ou enfiados depois de terminados todos os trabalhos de construção civil que os possam danificar o seu estado. As tubagens eléctricas não devem ser instaladas sobre canalizações de água ou aquecimento, devendo de existir um espaçamento mínimo de 3 cm das outras canalizações. Na proximidade de zonas quente e de fluidos ou de canalizações que possam causar aquecimento ou arrefecimento excessivos nas canalizações eléctricas, estas também deverão ser estudadas de modo que não se encontrem. Em termos de segurança espaços como caleiras ou coretes não deverão ser utilizadas em simultâneo por canalizações eléctricas e não eléctricas ao mesmo tempo. 2.2.3 Vantagens Desvantagens Vantagens

• • • • •

Económico Elevada resistência Resistente a corrosões Facilidade de instalação Facilidade em reparações Desvantagens

• Resistência quando exposto ao ambiente exterior Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

2.2.4 Projecto adoptado Quanto ao desenvolvimento da rede em si, ela desenha-‐se da seguinte forma: depois das tubagens chegarem ao quadro geral do rés-‐do-‐chão, as canalizações desenvolvem-‐ se pelo tecto, chão e paredes conforme a necessidade. Existirão caixas de derivação, que serão, as que vão alimentar as diversas divisões da habitação. Cada piso apresenta um quadro eléctrico que faz a distribuição dos cabos dentro do mesmo piso, e, ao entrar em cada compartimento, encontram as referidas caixas de derivação. Depois de entrar pelo contador através da rede pública, a tubagem chega a um caixa de admissão, ao entrar na casa seguindo daí para o quadro eléctrico geral. Nos esquemas, em anexo, podemos ver as caixas com ligação a cada quadro e as divisões/equipamentos que essas caixas servem. No quadro geral, diferenciamos disjuntores para equipamentos específicos como esquentador, intercomunicador, fogão e vitrocerâmica, exaustor, grupo de bombagem e outros electrodomésticos. Neste quadro tem também três disjuntores com ligação aos outros três quadros eléctricos dos outros pisos. Em todos estes quadros diferenciamos as tomadas e iluminação e as divisões que estas servem. Deixamos também dois disjuntores para possível futura colocação de sistemas de ar condicionado e aquecimento eléctrico. A iluminação exterior é através de pontos de iluminação automáticos com sensores de movimento e que também podem ser ligados através de um interruptor no interior da habitação. Temos também duas tomadas exteriores, que têm uma tampa de protecção contra águas e sujidades. No quadro eléctrico o disjuntor referente a iluminação exterior incorpora um temporizador que corta a passagem de corrente nas horas desejadas. O trajecto desde o contador até ao quadro geral de todos o aparelhos, equipamentos, electrodomésticos e tomadas apresentam a existência do fio terra, fio este que esta ligado à terra, através de um espigão de ferro enterrado no solo a uma medida superior aos 0,80m de profundidade de modo a que se necessário efectue a descarga de energia em alguma imediação do terreno sem causar dano em equipamentos e também em algum habitante.

2.3

Conflitos / Alterações na Arquitectura

Sabendo que as tubagens que incluem os cabos eléctricos têm diâmetros reduzidos, sendo que não constituem problemas de difícil resolução. No entanto, alguns problemas surgiram, relacionados nomeadamente com a arquitectura do projecto. Esses problemas foram o facto de as tubagens da rede terem de passar na estrutura de madeira. Tentamos considerar a arquitectura e a sua funcionalidade da casa na colocação de dispositivos, tomadas e luminárias. Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

2.5 Iluminação artificial da Moradia A iluminação é um dos factores de maior consumo de energia eléctrica. Como a iluminação é a maior despesa da energia eléctrica, a chave da redução dos custos é diminuir a quantidade de electricidade para determinado nível de iluminação. É oportuno a escolha e a meditação sobre o tipo de equipamentos adequados a um conforto visual e que eficientemente combata os desnecessários consumos acarretados por esta fracção dos sistemas eléctricos. Devido à sua variabilidade ao longo do dia e ao longo do ano, a iluminação natural pode não ser suficiente ou mesmo adequada nos períodos do dia. Assim, os espaços interiores devem dispor de dispositivos de iluminação artificial adequados de modo a suplementarem a iluminação natura. A iluminação artificial não deve ser uma alternativa à iluminação natural, mas sim, um modo complementa-‐la. Devido à variação das características da iluminação natural, a iluminação dos espaços interiores pode ser obtida com luz natural, artificial ou com a combinação de ambas.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

2.6

Cálculos da iluminação artificial

No âmbito da iluminação artificial foi pedido aos grupos de trabalho que efectuassem cálculos de luminância para uma divisão da moradia, de modo a calcular o numero de luminárias que seria necessárias para proporcionar a luz recomendada. O compartimento escolhido pelo grupo trata-‐se de um dos quarto iguais do 1º andar. Seguindo os passos descriminados: • Altura útil (hu) O primeiro passo é calcular a altura útil (hu), ou seja, a medida que vai desde o plano de trabalho até ao foco luminoso, como explica a figura a baixo. Como os focos escolhidos se encontram a embebidos no tecto, temos que a altura útil é de 1,68m hu = 1,68m • Coeficientes de reflexão de tecto e paredes Seguidamente, foi necessário determinar os coeficientes de reflexão do tecto e das paredes, consoante o seu material de revestimento. Posto isto, tem-‐se que: Tecto de madeira de pinho = 42% Parede de gesso cartonado branco = 88% Chão de madeira de pinho = 42% • Intensidade de iluminação (E) A intensidade de iluminação é, também, um valor tabelado que se determina consoante a função que a divisão vai ter. sendo a divisão em estudo um quarto e podendo ser considerado como zona de estudo, logo, a intensidade de iluminação recomendada é entre 300 e 500lux. E=300 -‐ 500 lux Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

• Escolha do tipo de luminária, lâmpadas e sistema de iluminação Consoante o sistema de iluminação, neste caso directa, escolheu-‐se uma luminária tipo PL-‐T/4p equipada com uma lâmpada fluorescente compacta de 42 Watts. • Cálculo da proporção e Índice de local (K) O cálculo da proporção do local dá-‐se através da expressão:

Em que: Comprimento (C) = 4,02m Largura (L) = 2,82m Altura útil (hu) = 1,68m Proporção do local = 0,99

O índice de local é, também um valor tabelado, tendo que:

Índice do local (K) = H • Coeficiente de utilização (µ) O cálculo do coeficiente de utilização dá-‐se pela expressão:

Sendo também um valor tabelado: µ =0,31 • Factor de depreciação (d) Valor também tabelado, sendo que é uma lâmpada com reflector incorporado – bom: d=1,25 Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

• Fluxo luminoso a instalar (φt) Este fluxo determina-‐se pela expressão:

Sendo que este valor é dado pelo próprio tipo de luminária, o valor determinado é de: =4685,63 • Número de lâmpadas Este cálculo é dado pela expressão: Em que: N -‐ número de lâmpadas = 4685,63 lumens = 2700 lumens N= 1,74 lâmpadas • Número de luminárias Visto que o número de lâmpadas é 3, o número de luminárias é: Número de luminárias=2 Porem o grupo optou por colocar 3 luminárias sendo as 2 situadas por cima da zona de trabalho de menor intensidade de modo a não ser tão forte e provocar incandescência e ofuscação.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

3. Instalações mecânicas de Aquecimento

3.1

Fundamentos teóricos

As instalações mecânicas de aquecimento têm como função a criação de um ambiente ergonómico e de conforto em termos de bem-‐estar no interior. Com o aquecimento estão inerentes vários modos, através de radiadores, bombas de calor e até com pisos radiantes. Situados em cada espaço da habitação, os radiadores ou ventiloconvectores foram a opção do grupo, pois respondia em termos económicos a melhor solução, visto que o piso radiante no nosso caso em estudo não se adequava visto certas partes das lajes da habitação ser feitas em estrutura de madeira.

3.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final

A rede de instalações mecânicas de aquecimento, não cria grandes dificuldades no que diz respeito ao seu planeamento. Visto a rede de abastecimento dos ventiloconvectores ser feita através de tubagem em Pex, o que facilita visto este desenvolver-‐se pelo chão da habitação subindo por paredes para os níveis superiores e consecutivamente pelos pisos. A água é aquecida no sistema termoacumulador (caldeira), que se localiza no espaço ao lado da lavandaria. Os ventiloconvectores encontram-‐se em todos os locais da casa, sendo eles a cozinha, as salas de jantar e de estar, quartos, instalações sanitárias e corredores. Sendo os das instalações sanitárias diferenciados e servirem de suporte de toalhas. O funcionamento dos ventiloconvectores baseia-‐se na recepção da água quente passa pelo radiador e sai na outra ponta, percorrendo assim num sistema fechado todos os ventiloconvectores aquecendo o ar que se desloca por entre ele aquecendo o ambiente das divisões da habitação. Após percorrer todo o circuito, a agua volta a entrar no sistema de aquecimento e sucessivamente repete todo o ciclo.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

4. Instalações mecânicas de Ventilação

4.1

Fundamentos Teóricos

A existência de uma rede de ventilação é indispensável em qualquer que seja o projecto, pois ela garante o nível de qualidade de ar interior desejado. Não só deve ter um papel importante na deslocação de massas de ar, assim como, também tem que conseguir manter a humidade dentro de níveis desejáveis, não provocando correntes de ar desagradáveis e prevenindo o aparecimento de manchas feitas pela permanência de humidade que provoca a criação de fungos. No que diz respeito a este exercício, apenas é necessária a ventilação simples de espaços que tenham tendência a fazer acumulação de fumos, vapores e humidade, ou seja, as instalações sanitárias. Para as instalações sanitárias criaram-‐se duas condutas principais que se encontram ambas nas paredes respectivas.

4.2

Sistema adoptado e apreciação técnico-‐económica final

Nas instalações sanitárias foi proposto a implementação de duas condutas verticais principais que se estão no interior das duas paredes laterais da habitação. A ventilação das instalações sanitárias que se encontram no piso do rés-‐do-‐chão é feita através de mecanismo de extracção colocado no tecto, mecanismo este ligado à conduta principal. O grupo decidiu colocar este mecanismo na parede. Na casa de banho do rés-‐do-‐chão o extractor esta colocado no teto da casa de banho e é ligado por uma outra conduta a conduta principal que também faz a extracção da cave e do 2º piso. Apenas a casa de banho do 2º piso do lado voltado a norte, a ventilação é feita por um extractor na parede que conduz as extracções para a segunda conduta principal, que se encontra na parede oposta à de onde se encontra a primeira. A ventilação na cozinha é feita através do exaustor, que se encontra por cima do da vitrocerâmica, e este efectua a extracção pela chaminé já existente.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

4.4

Conflitos /Soluções

Não sendo um problema de difícil resolução propriamente, encontrou-‐se apenas a situação em que teve que ser feita uma alteração na instalação do extractor mecânico visto que as paredes do quarto de banho do r/c não possuem paredes estruturalmente estáveis de modo a segurar o extractor e a própria conduta esta será feita pelo teto.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

5. Sistema de segurança contra Incêndios

5.1

Fundamentos Teóricos

O edifício, para cumprir as normas de segurança de edifícios contra riscos de incêndio é necessário corresponder as características do mesmo para o tipo de risco a que a edificação pertence, tratando-‐se de um edifício de habitação unifamiliar, este esta inerente no risco de Incêndio Tipo I. Ao tratar-‐se de um edifício de tipo de risco I, o proprietário fica responsável pela manutenção das condições de segurança, sendo o mais importante garantir os princípios mínimos, de modo, a prevenir futuros problemas. A intervenção do grupo em termos deste sistema consiste apenas em assinalar as saídas devidamente e a disposição de três extintores na casa. Um deles encontra-‐se na cozinha dentro do armário perto do fogão, outro encontra-‐se na divisão do sistema de aquecimento de água para aquecimento e o terceiro posiciona-‐se na casa das máquinas.

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

Peças Desenhadas

Mestrado Integrado em Arquitectura 2011 2012

Ca n

IntC

C13

C14

Q1 Qp

C11

C10

C12

C15

Ca n

IntC

Ca1 CF

Q1 Qp

IntC

Ca2

Ca n

IntC

C19 C17

Q3 C21

C20

C16

C18

Ca n

IntC

Q1 Qp

Q1 - R/C Quadro Geral (Q1)

Q1 - R/C Exterior

Tomadas Exterior

Tomadas Garagem

Garagem

( C8 e C9 )

( C10 a C11 )

( C16 a C21 )

(-)

( C2 )

Exaustor

Grupo de Bombagem

Tomadas Cozinha

Cozinha

(-)

( C4 )

( C1 )

InterComunicador ( IntC )

( CF )

Electro-

Tomadas Inst.

(Quadro Geral)

Esquentador

( C1 e C5 )

( C5 )

( C1, C5 a C7 )

Ar Aquecimento Condicionado

(-)

Tomadas ( C1, C5 a C7 )

Q2 - Cave Q2

Q3 Q2 - Cave

Tomadas Inst. ( C15 )

Electro( C13 )

Tomadas Inst.

Tomadas ( C15 )

( C11 a C14 )

Grupo de Ar Aquecimento Bombagem Condicionado ( C10 )

(-)

Ar Aquecimento Condicionado

Tomadas (-)

(-)

( C18, C19 )

Tomadas ( C18, C19 ) ( C16, C17, C20, C21 )

Ar Aquecimento Condicionado (-)

(-)

( C16, C17, C20, C21 )

C1 14, 12 C2 19 C3 C4 Bomba C5 17, 18, 24 C6 11 C7 10 C8 Ext. N, 16 C9 Ext. S CF IntC InterCom 13 Exaustor C10 Bomba C11 4 C12 3 C13 6 C14 7 2 C15 1 C16 22 S C17 22 N C18 23 S C19 23 N C20 21 C21 20 24