Dimensionamento dos Aquecedores
De acordo com a NBR 7198 o projetista deve-se coletar informações necessárias referente aos usuários a fim de garantir o correto fornecimento de água quente ao sistema.
Considera-se como fatores importantes:
- quantidade de pessoas que residem da edificação; - quantidade de quartos;
- existência de banheiras e sua quantidade; - utilização de máquinas de lavar louça;
- necessidade de água quente na cozinha e tanque; - quantos empregados trabalham no local;
- temperatura máxima de aquecimento em 70o C;
- utilização de misturadores caso a água no ponto de utilização ultrapasse 40o C; - dilatação dos tubos devido a alta temperatura;
- tubulação de água fria que chega até as peças de utilização deve ser executada com tubulações que resistam a temperaturas de até 70o C.
Exemplo: Uma instituição de ensino com sistema de água quente para vestiário
esportivo com 10 duchas.
Conhecer a vazão (Q) unitária e total das duchas.
Realiza-se a escolha do aquecedor conforme modelos disponíveis no mercado. Para tal opta-se em utilizar um aquecedor com vazão de 16 litros/minuto. Desta forma efetua-se uma correlação entre a vazão total pela vazão de um aquecedor.
Para o cálculo de um aquecedor de acumulação considera-se:
- a quantidade de pessoas que irão residir no imóvel. Caso não seja possível diagnosticar a quantidade de pessoas, adota-se 2 (duas) pessoas por dormitório e 1 (uma) por dormitório de empregada;
- quais os pontos a serem abastecidos por água quente, como: banheira, lavatório, chuveiro, pia da cozinha, tanque, máquina de lavar roupas, etc;
- para o volume de água utilizado em uma banheira, adota-se os critérios estabelecidos pelo fabricante, ou considera-se a metade da capacidade total da banheira;
- adota-se um período médio de tempo de 10 minutos para o banho de uma pessoa, tempo necessário para o aquecedor recuperar a temperatura de água e atingir os seus níveis desejados.
- a quantidade utilizada em média de água por pessoa para aquecedores a gás de 40 litros/dia; aquecedores elétricos 45 litros/dia e aquecedor solar 50 litros/dia.
- calcula-se o volume do aquecedor que pode variar de 50 até 1000 litros, ou adota-se os volumes comerciais conhecidos (150, 175, 200, 250 e 300) litros.
Exemplo de aquecedor de acumulação a gás
Determina-se o provável número de pessoas que utilizarão o sistema de água quente. Edificação com 2 (dois) dormitórios e 1 (um) dormitório de empregados.
Calcula-se o volume total de água quente que será utilizado pelos moradores.
Calcula-se o consumo de água da banheira.
Soma-se o consumo diário total de água na edificação.
Adota-se o sistema de água quente com o boiler mais próximo do valor encontrado.
Exemplo de aquecedor de acumulação elétrico
Determina-se o provável número de pessoas que utilizarão o sistema de água quente. Edificação com 3 (três) dormitórios e 2 (duas) banheiras.
Verifica-se o consumo médio por pessoa para um aquecedor a gás.
Calcula-se o volume total de água quente que será utilizado pelos moradores.
Calcula-se o consumo de água da banheira.
Soma-se o consumo diário total de água na edificação.
Exemplo de aquecedor de acumulação a gás
Determina-se o provável número de pessoas que utilizarão o sistema de água quente. Edificação com 2 (dois) dormitórios, 1 (um) dormitório de empregados e 1 (uma) banheira.
Verifica-se o consumo médio por pessoa para um aquecedor a gás.
Calcula-se o volume total de água quente que será utilizado pelos moradores.
Calcula-se o consumo de água da banheira.
Soma-se o consumo diário total de água na edificação.
Adota-se o sistema de água quente com o boiler mais próximo do valor encontrado.
Dimensionamento das Tubulações de Água Quente
Para efetuar o cálculo de tubulações de água quente é preciso saber:
• Quantidade de aparelhos sanitários e peças que esta tubulação irá atender;
• Quantidade de água (vazão) que cada peça necessita para funcionar perfeitamente;
• A somatória dos pesos das peças de utilização.
O referido numero esta diretamente relacionado ao peso das peças de utilização. Estes pesos possuem uma relação direta com os diâmetros mínimos necessários para as peças funcionarem perfeitamente.
A somatória dos pesos das peças é convertida em diâmetro de tubulação utilizando a tabela abaixo:
Tabela – Diâmetro da tubulação em função dos pesos
0 0,6 2,9 8,2 18 35 Soma dos
pesos
15 mm 22 mm 28 mm 35 mm 42 mm Ø soldável (mm)
½” ¾” 1” 1.¼” 1. ½” Ø roscável
(pol.)
Calcula-se a vazão trecho a trecho, sendo esta correspondente a somatória dos pesos de todas as peças alimentadas pela tubulação.
Conforme a tabela “Diâmetro da tubulação em função dos pesos” encontra-se a tubulação com os pesos compreendidos entre os valores ..., portando a tubulação possui um diâmetro de ... (soldável) e ... para (roscável).
Como mostra a tabela “Diâmetro da tubulação em função dos pesos” os valores
de pesos de cada aparelho estão compreendidos entre ..., portanto o tubo deve ter um Ø ...(soldável) ou Ø ... (roscável).
Pesos relativos nos pontos de utilização identificados em função do aparelho sanitário e da peça de utilização
Aparelho sanitário Volume (litros) Peso Relativo
Banheira Volume/2 1,0
Máquina de lavar roupa 150 0,3
Pia de cozinha 50 0,1
Aparelho sanitário Peça de utilização Vazão (litros/minuto)
Lavatório Misturador 12
Chuveiro Elétrico Registro de pressão 6
Lavatório Torneira ou misturador 9
Pia de cozinha Torneira ou misturador 15
Aparelho sanitário Peça de utilização Peso Relativo
Lavatório Torneira ou misturador 0,3
Chuveiro ou ducha Misturador 0,4
Bidê Misturador 0,1
Pia de cozinha Torneira ou misturador 0,7
Banheira Misturador 1,0
Dimensionamento de juntas de expansão e liras.
As juntas de expansão ou liras são calculadas com intuito de se evitar patologias decorrentes da dilatação das tubulações.
Para tal calcula-se inicialmente a variação do comprimento da tubulação em função da dilatação térmica do material.
e = 0,06 X ∆t X L
e – expansão térmica (mm);
∆t – diferença entre a maior e a menor temperatura da tubulação (o C);
Para as tubulações de água quente considera-se ∆t a diferença entre maior temperatura que o aquecedor poderá fornecer e a mínima temperatura que a tubulação atingirá.
Exemplo: Adotando temperatura máxima fornecida pelo aquecedor de 68o C; temperatura mínima que a tubulação vai atingir 20o C e comprimento da tubulação 43 metros.
Calcula-se o número de juntas de expansão, adotando a equação N = (e/90), onde N – número de juntas de expansão;
e – expansão térmica (deslocamento em mm); 90 – comprimento do pistão (mm).
Posicionamento inicial do pistão é calculado através da equação:
P = [(Tmax.–Tamb.)/(Tmax.–Tmin.)] x 90
Dimensionamento das liras conforme comprimento total das tubulações.
Exemplo: Dimensionar o comprimento total da lira para um tubo de comprimento 43 metros e 22mm de diâmetro para uma variação de temperatura de 25o C para 70 o C. Calcula-se inicialmente a expansão térmica pela equação:
e = Lp x C x ∆T onde: e – expansão térmica;
Lp – comprimento do tubo (m);
C – coeficiente de expansão térmica (m/m x oC); ∆T – variação de temperatura (oC).
Calcula-se o comprimento da lira através da equação:
L = √[(3 x E x DE x e)/5]
onde: E – módulo de elasticidade (Pa) do material para determinadas temperaturas; DE – diâmetro externo do tubo (m);
e – expansão térmica (m); S – tensão admissível (Pa)
Para encontrar o comprimento da Lira (CL) adota-se a equação CL = L/5
