O projeto dos sistemas prediais de á gua quente devem ser projetados de forma a garantir que a á gua

(1)

Estrutura Estrutura FundaFundaçções ões Superestrutura

Superestrutura

Verticais

DivisDivisóórias de esparias de espaçços internosos internos HorizontaisHorizontais Escadas

Escadas

Verticais

DivisDivisóórias de esparias de espaçços externosos externos HorizontaisHorizontais Escadas

Escadas

EnvoltEnvoltóória externaria externa Sob o nSob o níível do solovel do solo Sobre o n

Sobre o níível do solovel do solo

Suprimento de

Suprimento de ááguagua

Sistema de disposição de água Controle térmico e ventilação

ServiServiçços os Suprimento de energia (elétrica e gás) Telecomunicações

Transporte mecanizado

Segurança - incêndio, pessoal e patrimonial Automação

O projeto dos sistemas prediais de

á

gua quente devem

ser projetados de forma a garantir que a

á

gua chegue

gua

chegue

em todos os pontos de consumo

, sempre que

necess

á

rio, na temperatura, quantidade e qualidade

rio, na

temperatura, quantidade e qualidade

adequadas ao uso.

9

9 Qualidade da

Qualidade da

á

gua

9

9 Quantidade de

Quantidade de

á

gua (controle)

9

9 Disponibilidade de

Disponibilidade de

á

gua

9

9 Adequabilidade

Adequabilidade

do uso da

á

gua

9

(2)

1.

1. CLASSIFICAÇ

CLASSIFICA

Ç

ÃO DOS SISTEMAS

9

9 sistema individual;

sistema individual;

9

9 sistema central privado;

sistema central privado;

9

9 sistema central coletivo.

_{sistema central coletivo.}

1.1

1.1 Sistema individual

Sistema individual

Consiste na alimenta

ç

ão de um ponto de utiliza

ão de

um ponto de utiliza

ç

ão

,

sem a necessidade de uma rede de

á

gua quente.

a.

Gera

ç

ão e

Reserva

ç

ão

9

9 Fontes energ

Fontes energ

é

ticas:

g

á

s combust

í

vel e eletricidade.

9

9 Aquecedores a eletricidade

Aquecedores a eletricidade

-

a resistência el

é

trica

é

acionada automaticamente pelo pr

ó

prio fluxo de

á

gua.

9

9 Aquecedores a g

Aquecedores a g

á

s combust

í

vel

-

possuem um

queimador

que

é

acionado por uma chama piloto,

quando da passagem do fluxo de

á

gua.

b.

Distribui

ç

ão

O Equipamento gerador de

á

gua quente

é

situado

no pr

(3)

1.2

1.2 SISTEMA CENTRAL PRIVADOSISTEMA CENTRAL PRIVADO

Consiste de um equipamento respons

Consiste de um equipamento responsáável pelo aquecimento vel pelo aquecimento da

da áágua e de uma rede de tubulaçgua e de uma rede de tubulações, que distribuem a ões, que distribuem a ááguagua aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesma aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesma unidade como, por exemplo, um apartamento.

unidade como, por exemplo, um apartamento.

a.

Gera

ç

ão e

Reserva

ç

ão

9

9 Fontes energ

Fontes energ

é

ticas:

g

á

s combust

í

vel, eletricidade,

ó

leo combust

í

vel, lenha e energia solar.

Classifica

Classificaçção dos Equipamentos de Aquecimentoão dos Equipamentos de Aquecimento segundo o Princ

segundo o Princíípio de Funcionamentopio de Funcionamento

9

9 Aquecedores

Aquecedores

instantâneos ou

de passagem

-

a

á

gua

vai sendo aquecida

à

medida que passa pela fonte

de aquecimento, sem requerer

reserva

ç

ão

.

9

9 Aquecedores de acumula

Aquecedores de acumula

ç

ão

-

existe a

reserva

(4)

Entrada de gás

Válvula de água e gás Queimador

Capa externa

Câmara de combustão

Serpentina

Regulador de tiragem Produtos de combustão

Entrada de água fria Saída de água quente

Sistema Central Privado

-

aquecedor a g

á

s combust

í

vel

de passagem.

(5)

Aquecedor de Passagem à Gás

Aquecedores de acumula

ç

ão

–

NBR 7198/93

9

9 a entrada de a entrada de áágua fria deve ser feita em uma gua fria deve ser feita em uma cota superior aocota superior ao aquecedor

aquecedoro que, associado a uma ventilao que, associado a uma ventilaçção permanenteão permanente (respiro

(respiro) evita o esvaziamento do mesmo em caso de falta ) evita o esvaziamento do mesmo em caso de falta d

d´´ááguaguano reservatno reservatóório ou no caso de manutenrio ou no caso de manutençção dos ão dos aquecedores;

aquecedores; 9

9 deve ser previsto um deve ser previsto um dispositivo que evite o retorno da ádispositivo que evite o retorno da águaguado do aquecedor em dire

aquecedor em direçção ão ààcoluna, evitando assim maiores perdascoluna, evitando assim maiores perdas de energia, como por exemplo, o

de energia, como por exemplo, o sifão tésifão térmico, que reduz as rmico, que reduz as perdas

perdas, não as eliminando por completo., não as eliminando por completo.

b.

b. DistribuiDistribuiççãoão

Constitu

Constituíída por ramais que conduzem a da por ramais que conduzem a áágua aquecida desdegua aquecida desde o equipamento de aquecimento at

o equipamento de aquecimento atéé os diversos pontos de os diversos pontos de consumo.

(6)

b. Distribuição

Constitu

Constituíída por ramais que conduzem a da por ramais que conduzem a áágua aquecida desde o equipamentogua aquecida desde o equipamento de aquecimento at

de aquecimento atééos diversos pontos de consumo.os diversos pontos de consumo.

Aquecedor de acumulação a gás

1 - coluna de água fria 2 - saída de água quente 3 - entrada para retorno 4 - dreno

5 - entrada de gás 6 - saída de gases

1.3

1.3 SISTEMA CENTRAL COLETIVOSISTEMA CENTRAL COLETIVO

Consiste de um equipamento, respons

Consiste de um equipamento, responsáável pelo aquecimento vel pelo aquecimento da

da áágua e de umagua e de umarede de tubularede de tubulações que distribuem a ções que distribuem a ááguagua aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de uma unidade

uma unidade como, por exemplo, edifcomo, por exemplo, edifíício de apartamentos.cio de apartamentos.

a.

a. GeraGeraçção e ão e ReservaReservaççãoão

9

9 fontes energéfontes energéticas:ticas: ggáás combusts combustíível, eletricidade,vel, eletricidade, ó

óleo combustleo combustíível, dentre outros;vel, dentre outros;

9

9 uma vez que o equipamento de gerauma vez que o equipamento de geraçção de ão de áágua quentegua quente abastece v

abastece váárias unidades, estrias unidades, estáá implimplíícita a cita a reservareservaççãoãododo volume a ser aquecido.

volume a ser aquecido.

b.

b. DistribuiDistribuiççãoão

Quanto ao tipo de distribui

Quanto ao tipo de distribuiçção o sistema central coletivo pode ão o sistema central coletivo pode ser classificado em

(7)

Sistema Central Coletivo

Sistema Central Coletivo -- caldeira a gácaldeira a gás combustís combustível. vel. Entrada de

água fria Retorno Válvula de alívio

Saída de água quente Termômetro _Termostato

Alimentação de gás

Lã de vidro _dreno

Combinação do sistema de passagem a gás com reservatórios de acumulação.

Aquecedor a g

á

s do tipo conjugado

(8)

Combinação do sistema de passagem a gás com reservatórios de acumulação.

Aquecedor a g

á

s do tipo conjugado

Distribuição descendente

≈ Respiro

Respiro

≈

(9)

SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Distribuição Mista

SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR

É um sistema convencional assistido por coletores solares, ou seja é um sistema de pré-aquecimento da água.

Os coletores solares devem ser instalados fazendo um ângulo do qual resulte a

máxima incidência normal sobre o plano dos tubos coletores voltados para o

norte e fazendo um ângulo de (latitude + 10o) com o plano horizontal.

(10)

Aquecedor Vertical

Aquecedor Horizontal

Coletores Solar

(11)

PEX – Polietileno reticulado

(12)

PEX

(13)

PEX

(14)

PPR - Polipropileno

(15)

Cobre

Solda – Filete de estanho

(16)

Um conjunto de tubulações interligando os pontos mais distantes da rede ao equipamento de aquecimento

A recirculação pode ser natural ou forçada:

NATURAL - utiliza-se a carga hidrostática gerada pela diferença de temperaturas, consequentemente de densidade, das redes de distribuição e de retorno;

TERMOSSIFÃO

água aquecida escoa por convecção térmica

FORÇADA - a carga hidrostática necessária é obtida através da interposição de uma bomba, adequada à temperatura de serviço do sistema.

SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO DE ÁGUA QUENTE

SISTEMA INDIVIDUAL

SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE

≈

Respiro

válvula de balanceamento

dispositivo de recirculação

(17)

Sistema central coletivo -distribuição mista com recirculação

≈ Respiro

válvula de balanceamento dispositivo de

recirculação

Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predial de Água Quente

1.Determinação do consumo diário de água

CD= C . P

onde:

CD - consumo diário de água quente (l/dia);

C - consumo diário per capita (l/pes/dia);

P - população do edifício.

E s t i m a t i v a d e c o n s u m o d e á g u a q u e n t e e m e d i f i c i o s .

E D I F Í C I O C O N S U M O (l/ d i a )

A l o j a m e n t o p r o v i s ó r i o 2 4 “ p e r c a p i t a ”

C a s a p o p u l a r o u r u r a l 3 6 “ p e r c a p i t a ”

R e s i d ê n c i a 4 5 “ p e r c a p i t a ”

A p a r t a m e n t o 6 0 “ p e r c a p i t a ”

Q u a r t e l 4 5 “ p e r c a p i t a ”

E s c o l a i n t e r n a t o 4 5 “ p e r c a p i t a ”

H o t e l ( s / c o z i n h a e s / l a v a n d e r i a ) 3 6 p o r h ó s p e d e

H o s p i t a l 1 2 5 p o r l e i t o

R e s t a u r a n t e e s i m i l a r e s 1 2 p o r r e f e i ç ã o

(18)

2.Dimensionamento do aquecedor de acumulação

Q

cedido

Q

recebido

m1. c1. (Ti1- Tf)

=

AQ

m2. c2. (Tf-Ti2)

AF

c1= c2(mesmo líquido)

m1 . Ti1 + m2 . Ti2 = (m1 + m2) . Tf

VAQ TAQ VAF TAF TMIST

onde: TAQ- temperatura da água quente (no aquecedor = 70oC);

VAQ- volume de água quente - consumo diário a 70oC (incógnita);

TAF- temperatura da água fria (no inverno) 17oC;

VAF- volume de água fria;

TMIST- temperatura da água morna (42oC);

VMIST- volume de água morna utilizada - (consumo diário).

Mas:

VAF =VMIST - VAQ e VMIST= m1 + m2 Então:

70. VAQ + 17 (VMIST - VAQ) = 42 . VMIST ou:

VAQ= 0,47 VMIST

VMIST

3. Distribuição

O dimensionamento do sistema de distribuição de água quente é feito de maneira análoga ao sistema de água fria, ou seja, considera-se regime permanente em conduto forçado, onde faz-se se um balanceamento entre o diâmetro da tubulação, a

vazão de projeto esperada e as pressõesnecessárias para o funcionamento adequado dos aparelhos e equipamentos sanitários, tendo em vista a carga disponível.

3.1 Vazão

Para uma mesmo nível de satisfação do usuário, a vazão unitária de água quente apresenta-se variável em função de sua temperatura, apresenta-sendo tanto mais alta aquela, quanto menor for esta, ou seja:

) ( ) ( AF AQ AF MIST MIST AQ T T T T q q − − ⋅ =

onde: qAQ = vazão de água quente (l/s);

TMIST= temperatura de mistura (água morna) (oC);

TAF = temperatura da água fria (oC);

TAQ = temperatura da água quente (oC);

qMIST= vazão de mistura (água morna) (l/s).

qAF. TAF+ qAQ . TAQ= qmist. Tmist

(19)

A determinação da vazão de projeto em cada trecho do sistema pode ser feita de duas maneiras:

supor o funcionamento simultâneo de todos os pontos que compõem o sistema (vazão

máxima de projeto), o que se constitui, na maioria dos casos, numa abordagem

inadequada, uma vez que a probabilidade de que isto ocorra é bastante reduzida, conduzindo a sistemas anti-econômicos;

incorporar à vazão máxima de projeto fatores que representem a probabilidade de ocorrência de uso simultâneode diferentes pontos do sistema (vazão máxima provável).

métodos empíricos

métodos probabilísticos

∑

⋅

= qr nipi

Q PT onde: qr- vazão de referência (l/s);

ni- número de aparelhos sanitários do tipo “i” ligados a jusante do trecho “T”; pi- peso atribuído ao aparelho sanitário do tipo “i”, onde:

2 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = qr qi pi

∑

⋅ = nipi

Q

PT 0 ,3

onde: qi- vazão unitária do tipo “i”.

O valor adotado tradicionalmente para a vazão de referência, “qr”, é igual a 0,3 l/s. Daí tem-se que:

2

3 , 0 ⎟_⎠

⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = Qi pi e

Vazões unitárias e Pesos atribuídos aos pontos de utilização.

P o n t o d e u t i l i z a ç ã o V a z ã o (l/ s ) P e s o B i c a d e b a n h e i r a 0 , 3 0 1 , 0

B i d ê 0 , 0 6 0 , 1

C h u v e i r o 0 , 1 2 0 , 5

M á q u i n a d e l a v a r r o u p a s 0 , 3 0 1 , 0 T o r n e i r a o u m i s t u r a d o r ( A Q ) l a v a t ó r i o 0 , 1 2 0 , 5 T o r n e i r a o u m i s t u r a d o r ( A Q ) p i a d e c o z i n h a 0 , 2 5 0 , 7

3.2 Velocidade

A NBR 7198/93 recomenda a utilização do seguinte valor:

VMÁX= 3,0 m/s

3.3 Pressão

A NBR 7198/93 recomenda os seguintes valores máximo e mínimo para a pressão:

PRESSÃO ESTÁTICA MÁXIMA: 400 KPa (40 m.c.a.)

PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA NAS TUBULAÇÕES:5KPa (0,5 m.c.a.)

4. Dimensionamento

4.1 Sub-ramais P o n t o d e u t i l i z a ç ã o D i â m e t r o R e f . ( p o l )

B a n h e i r a 1 / 2

B i d ê 1 / 2

C h u v e i r o 1 / 2

L a v a t ó r i o 1 / 2

M á q u i n a d e l a v a r r o u p a s 3 / 4

(20)

4.2 Ramais, colunas e barriletes

A determinação das vazões de projeto dos ramais, colunas e barriletes pode ser feita de duas formas:

soma das vazões de todos os aparelhos ligados ao ramal (vazão máxima possível);

incorporação de fatores de simultaneidade à vazão máxima possível, obtendo-se a vazão máxima provável ou então, simplesmente, soma das vazões dos aparelhos

ligados ao ramal e que se julga estarem em funcionamento simultâneo.

Conhecendo-se as vazões de projeto nos diferentes trechos do sistema, pode-se efetuar o

pré-dimensionamentodos mesmos, uma vez que pela pela equação da continuidade:

Qp= Amín. Vmáx

Qp Amín=

Vmáx ou

V

Q

D

máx p

mín = _π

4

onde:

Qp- vazão de projeto (m3_/s);

Amín- área mínima da seção transversal do tubo (m2);

Vmáx- limite superior admitido para a velocidade média (m/s);

Dmín- diâmetro interno mínimo (m).

Adota-se, para cada trecho, a bitola comercial imediatamente superior, cujo diâmetro interno real seja maior ou igual ao valor de DMÍNcalculado.

4.3 Perda de carga

4.4 Verificação das pressões mínimas necessárias

Fórmulas de Fair Whipple-Hsiao

As fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno diâmetro, variando entre 15 mm e 50 mm, são dadas por:

Para tubos de cobre, água quente

onde: Q- vazão, m3_/s;

J- perda de carga unitária, m/m;

D- diâmetro do tubo, m. 75 , 4 751 , 1 0007 , 0 D Q J = 2,714 0,571

D

J

63,281

Q

=

⋅

ou

Na seqüência passa-se à verificação das pressões mínimas necessárias ao longo do sistema predial de água quente, em especial aquelas referentes aos pontos de utilização.

(21)

A pressão dinâmica disponível a jusante em um trecho qualquer é obtida através da

seguinte expressão:

PJUSANTE= PMONTANTE ±Desnível - Perda de carga

onde: PJUSANTE = pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado;

PMONTANTE= pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado;

Desnível = diferença de cotas geométricas dos pontos que definem o trecho.

DESNÍVEL positivo DESNÍVEL negativo

5.Isolamento Térmico

A tubulação de água quente deve ser isolada com material de baixa condutibilidade térmica. Empregam-se os seguintes materiais:

poliuretano expandido em calha;

lã de rocha em calha;

lã de vidro em calha;

silicato de cálcio hidratado com fibras de amianto;