Inclinação para Drenagem por Gravidade
Grau: A Geometria do Fluxo por Gravidade
Diferentemente dos tubos de abastecimento (que usam pressão de bomba), os tubos de drenagem-lixo-ventilação (DWV) dependem da gravidade. O tubo deve ter inclinação descendente a partir de cada dispositivo para o esgoto: e a inclinação deve ser controlada com precisão.
Grau é a relação de elevação (queda vertical) a percurso (distância horizontal), expressa em polegadas de queda por pé de percurso.
Graus padrão por tamanho do tubo:
- Tubos de 3 polegadas ou menores: 1/4 polegada por pé (2,08% de inclinação, 1,19 graus)
- Tubos de 4 polegadas ou maiores: 1/8 polegada por pé (1,04% de inclinação, 0,60 graus)
Por que não ser mais inclinado? Isto surpreende a maioria das pessoas. Se o tubo for muito inclinado, a água acelera e ultrapassa os resíduos sólidos. Os resíduos ficam para trás, secam e entopem o tubo. Um tubo corretamente inclinado mantém velocidade de auto-escarificação: rápida o suficiente para transportar resíduos, mas lenta o suficiente para que água e resíduos se movimentem juntos.
Por que não ser mais plano? Se o grau for muito pequeno, nem água nem resíduos têm velocidade suficiente. Os resíduos se assentam e acumulam até o tubo estar bloqueado.
O ponto ideal está na faixa estreita: entre cerca de 1 e 4 pés por segundo de velocidade de fluxo.
Calculando o Grau
Você está instalando um tubo de drenagem de 2 polegadas de uma pia de banheiro para o eixo principal. O percurso horizontal é de 14 pés.
Ângulos e Caminhos de Fluxo
Ajustes de Tubo: A Geometria Define o Fluxo
Cada mudança de direção exige um ajuste de tubo, e cada ajuste é definido por sua geometria.
Ângulos de encaixe padrão:
- Torneira de 90 graus (quarto curva): muda a direção em um ângulo reto
- Torneira de 45 graus (oitava curva): muda a direção em 45 graus
- Flexão de 22,5 graus (décima sexta curva): um pequeno ajuste
- Y (encontro Y): junta dois tubos em um ângulo de 45 graus
- T (encontro T): junta dois tubos em um ângulo de 90 graus
Encaixes DWV contra pressão: aqui é que a geometria importa mais:
- Encaixes DWV (drenagem-lixo-ventilação) usam curvas de longo alcance. Uma curva de longo alcance de 90 tem um raio gradual: sólidos e esgoto podem seguir a curva sem empilhar-se na virada. O raio interno geralmente é de 1,5 vezes o diâmetro do tubo.
- Encaixes de pressão (linhas de abastecimento) podem usar viradas de curto raio porque a água está sob pressão e será empurrada para a esquina, independentemente.
Na obra de DWV, uma torneira padrão de 90 graus é na verdade proibida para mudanças de direção horizontal para horizontal em drenagem. Você deve usar ou uma curva de longo alcance de 90 ou dois encaixes de 45 graus com uma peça curta de tubo entre eles.
Escolhendo o Encaixe Correto
Você precisa conectar uma drenagem horizontal do cozinha a um eixo vertical (que desce). Depois, no topo do eixo, você precisa mudar do vertical para o horizontal para correr até a linha principal de esgoto.
Trigonometria no Campo
Deslocamentos de Tubulações: Trigonometria e Encanamento
Quando uma tubulação precisa se deslocar lateralmente para contornar um obstáculo (uma viga, outra tubulação, dutos), o encanador cria um deslocamento usando dois encaixes de mesmo ângulo.
O deslocamento é uma saída em Z: a tubulação se inclina para um lado, segue diagonalmente (o percurso), e depois se inclina de volta na direção original.
A geometria é um triângulo retângulo:
- Deslocamento = a distância perpendicular que a tubulação se desvia lateralmente (o lado oposto do ângulo)
- Percurso = a distância diagonal da tubulação entre os dois encaixes (a hipotenusa)
- Espalhamento = a distância horizontal consumida pelo deslocamento (o lado adjacente)
A relação é: deslocamento = percurso x sen(ângulo). Reorganizada: percurso = deslocamento / sen(ângulo).
Para ângulos comuns dos encaixes, os encanadores memorizam multiplicadores:
- Encaixes de 45 graus: percurso = deslocamento x 1,414 (porque 1/sen(45) = √2 = 1,414)
- Encaixes de 22,5 graus: percurso = deslocamento x 2,613 (porque 1/sen(22,5) = 2,613)
- Encaixes de 60 graus: percurso = deslocamento x 1,155 (porque 1/sen(60) = 1,155)
O deslocamento de 45 graus é de longe o mais comum. Todo encanador tem 1,414 gravado na memória.
Calculando um Deslocamento
Você está executando uma tubulação de drenagem de 3 polegadas horizontalmente a 48 polegadas acima do chão. Uma viga de aço I cruza perpendicular à sua trilha e você precisa abaixar a tubulação 10 polegadas para passar por baixo, depois voltar a subir até a altura original.
Diâmetro, Área e Equação de Manning
Dimensionamento de Tubulações: Como a Geometria Determina a Capacidade
As tubulações de abastecimento são dimensionadas pela taxa de vazão (galores por minuto) e pressão. As tubulações de drenagem são dimensionadas por um sistema de unidades chamado Unidades de Descarga de Aparelhos Sanitários (UDAS).
Cada fixture sanitária é atribuído um valor UDAS com base na quantidade que pode descartar:
- Lavaatório (pia de banheiro): 1 UDAS
- Banheira: 2 UDAS
- Chuveiro: 2 UDAS
- Pia da cozinha: 2 UDAS
- Closet: 3-4 UDAS
- Máquina de lavar roupa: 2 UDAS
Os totais de UDAS correspondem a diâmetros mínimos de tubulação através de tabelas de códigos. Mais UDAS = mais potencial de vazão = tubo maior necessário.
A geometria subjacente: equação de Manning calcula a vazão em tubulações parcialmente preenchidas. Ele usa o raio hidráulico: uma propriedade geométrica definida como a área transversal do fluido dividida pela borda molhada (a parte da parede do tubo em contato com a água).
Uma tubulação meio cheia tem o melhor raio hidráulico para seu diâmetro. Essa é a condição de projeto para drenagem: as tubulações DWV são dimensionadas para correr aproximadamente meio cheias no fluxo máximo.
Raio Hidráulico
Considere uma tubulação de drenagem de 4 polegadas de diâmetro correndo exatamente meio cheia.