Instalações Hidráulicas e

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO

SANTO

SANTO

DEA 07778

DEA 07778

Instalações Hidráulicas e

S

i á i

P di i

Sanitárias Prediais

Prof. Diogo Costa Buarque

diogo.buarque@gmail.com

1

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

UNIDADE I

INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA

o

UNIDADE I – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA

o

UNIDADE II – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA

o

UNIDADE II

INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA

QUENTE

Õ

o

UNIDADE III – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTOS

SANITÁRIOS

o

UNIDADE IV – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO

SANTO

SANTO

UNIDADE I

UNIDADE I

Instalações Prediais de Água

sta ações

ed a s de gua

Quente (IPAQ)

Prof. Diogo Costa Buarque

Introdução - IPAQ

 Disponibilidade de água quente é frequente em hospitais,

h téi t t l d i

hotéis, restaurantes, lavanderias...;

 Aumento das exigências de conforto na própria residência;g p p ;  Fato corriqueiro e praticamente indispensável em qualquer

prédio; prédio;

 Alimentar os pontos de utilização de água com a vazão (Q) p ç g (Q)

e na temperatura (t) de projeto;

 Proporcionar garantia de fornecimento de água suficiente  Proporcionar garantia de fornecimento de água suficiente,

Introdução - IPAQ

o A água quente é aquela que se apresenta com temperatura superior

à temperatura ambiente.

o Grande importância, principalmente, nas regiões de clima frio e

utilizada para nossos cuidados pessoais e tarefas domésticas.

Introdução - IPAQ

A instalação pode ser dividida em:

 Instalações industriais: água atende exigências das

operações inerentes aos processos empregados. Os dados p ç p p g de consumo, pressão e temperatura dependem da natureza, finalidade e produção dos equipamentos que serão

alimentados; alimentados;

 Instalações prediais: instalações que servem as peças de

tili ação apa elhos sanitá ios o eq ipamentos isando utilização, aparelhos sanitários ou equipamentos, visando higiene e conforto dos usuários.

Introdução - IPAQ

Para a definição do sistema devem ser considerados principalmente os seguintes fatores:

os seguintes fatores:

 tipo e finalidade das edificações;

 tipo de projeto concebido;  tipo de projeto concebido;  nível de conforto desejado;

 consumo provável de água quente;

d d

 custo da energia consumida.

NBR 7198/93

Introdução - IPAQ

As condições estabelecidas por esta As condições estabelecidas por esta norma são bastante gerais (a norma tem apenas 6 páginas!).

P l t

Por exemplo, enquanto a norma anterior (NBR 7198/82 da ABNT) estabelecia quantitativamente o consumo perp capitap de águag quente de acordo com o tipo de prédio, a norma atual menciona apenas que o consumo de água quente deve levar em conta as q

condições climáticas e as características de utilização do sistema, sem fornecer dados quantitativos.

Condições gerais

Condições gerais da IPAQ

 Temperatura de fornecimento da água – uso a que se

d ti destina:



banho ou higiene: 35 a 50ºC;

banho ou higiene: 35 a 50 C;



lavagem de utensílios com gordura: 60 a 70ºC;



lavanderias: 75 a 85ºC;



hospitais: 100ºC ou mais

 NBR 7198/93  a instalação de misturadores é obrigatória  NBR 7198/93  a instalação de misturadores é obrigatória

se houver possibilidade de a água fornecida ao ponto de utilização para uso humano ultrapassar 40ºC.

Componentes de uma IPAQ

Alimentação (água fria); Geradores de Água Quente; Barrilete; Si t d di t ib i ã Sistema de distribuição; Pontos de utilização; Sistema de retorno; Sistema de retorno; Bombas de recirculação.

Respiro, Válvula de segurança, Aquecedor, Dispositivo de

recirculação

recirculação

Componentes de uma IPAQ

1 – Tubulação de água fria

para alimentação do sistema de água quente

2 água quente.

2 – Aquecedores, que podem

1 2

3

q , q p

ser de passagem (instantâneos) ou de acumulação. 1 3 – Dispositivos de segurança. 4 5 4 – Tubulação de distribuição de água quente. 5 – Pontos de utilização

Fontes de produção de água quente

o

Energia elétrica.

o

Energia solar.

g

o

Combustíveis sólidos (lenha).

Combustíveis líquidos (óleo combustível)

o

Combustíveis líquidos (óleo combustível).

o

Combustíveis gasosos (gás natural ou gás

liquefeito de petróleo).

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Individual

Elétrico

A gás combustível

Elétrico

A gás combustível

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Individual

A alimentação de água fria, tanto para o aquecedor a gás como para o que utiliza eletricidade, no caso do sistema individual, é feita juntamente com os demais aparelhos, não necessitando de uma coluna individual.

Vantagens:

Menores custos (não é necessária rede de água quente) Menores custos (não é necessária rede de água quente). Facilidade de instalação.

Ideal em ambientes pequenos e em ambientes localizados afastados das demais dependências do prédio.

Desvantagens:

Risco de choque. Risco de choque.

Vazões limitadas, sendo inadequado seu uso para abastecimento, por exemplo, de banheiras.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Aquecedor instantâneo a gás combustível

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistema de aquecimento e distribuição de água de distribuição de água de um banheiro

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

O abastecimento de água fria, para o aquecedor de acumulação deve ser feito através de uma coluna exclusiva independentemente das demais do edifício

de uma coluna exclusiva, independentemente das demais do edifício

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Aquecimento de acumulação elétrico

Aquecedores elétricos de acumulação: NBR 10674 A lh NBR 10674: Aparelhos eletrodomésticos de aquecimento de água nãoinstantâneo -especificação especificação 28

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Aquecimento de acumulação elétrico

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Representação isométrica

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central privado

Q d d j i t l ã d d d á t

Aplicabilidade:

Quando se deseja a instalação de uma rede de água quente. Quando se dispõem de espaço físico para a instalação de

um aquecedor de acumulação e do volume mínimo de ar no ambiente através da previsão de uma ventilação

no ambiente, através da previsão de uma ventilação permanente, que neste caso varia de 6 a 16 m3_.

Em apartamentos onde o trajeto a ser percorrido pela tubulação de água quente é muito longo utiliza-se o aquecedor de

água quente é muito longo, utiliza-se o aquecedor de

passagem ao invés do de acumulação, é o caso de suítes em residências de alto padrão.

Quando se utiliza aquecedor instantâneo o atendimento de mais Quando se utiliza aquecedor instantâneo, o atendimento de mais

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central coletivo

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central coletivo

Quando a distribuição é

ascendente, tem-se um barrilete inferior que alimenta as colunas. As colunas de subida terminam a céu aberto, em altura superior ao reservatório de água fria.

reservatório de água fria.

Na distribuição descendente, um barrilete superior alimenta as colunas que abastecem os colunas que abastecem os

pontos de utilização. A coluna de subida, também dando para a atmosfera, garante o

ilíb i d õ equilíbrio de pressões e escoamento do ar.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central coletivo

Como o nome indica, é uma combinação dos dois anteriores, do que resulta uma

economia no número de colunas. Este tipo de distribuição é o mais utilizado, pois as colunas , p abastecem os pontos de

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistema Central coletivo

Onde não se torna necessário o rateio do energético

Aplicabilidade:

Onde não se torna necessário o rateio do energético

consumido para o aquecimento da água, e evidentemente se deseja a instalação de uma rede de água quente.

Quando não se dispõe de espaço físico para a instalação de um

Q p p ç p ç

aquecedor no interior do apartamento, e se deseja uma rede de distribuição de água quente.

Este sistema é muito utilizado, pois possibilita uma redução no traçado

d d d l d

da rede no interior do apartamento, pois as colunas de

abastecimento são localizadas próximas aos pontos de consumo. Neste tipo de sistema não existe uma limitação no volume dos

ambientes sanitários ambientes sanitários.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

No aproveitamento da energia solar, devem-se preconizar a sua captação, a conversão de calor, a transferência e o armazenamento para utilização nos períodos em que a mesma não se encontra

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

A implantação deste sistema de aquecimento de água exige altos investimentos iniciais (comparativamente a outros

i t ) f t tit i i i l b tá l sistemas), fato que se constitui no principal obstáculo para a difusão do seu emprego por parte dos usuários.

Contudo, qualquer análise em longo prazo demonstra a ô

viabilidade econômica deste sistema.

Os coletores (painéis ou captadores) solares, dispositivos através dos quais a radiação solar é captada, convertida em calor e transferida para um fluído circulante, tal

como a água, constituem o elemento vital do sistema de aquecimento solar.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

Cobertura transparente, constituída da uma ou mais placas, em geral, de vidro piano;

Placa absorvedora normalmente Placa absorvedora, normalmente metálica e pintada de preto fosco (ou de material seletivo de radiação), apresentando, em geral, uma grelha de tubos de cobre;

de tubos de cobre;

Isolamento térmico, comumente uma camada de lã de vidro colocada no fundo e nas laterais do coletor, a fim d d i á i d d de reduzir ao máximo as perdas de calor;

Caixa do coletor, elemento estrutural freqüentemente de chapas/perfis deq p p alumínio, com função de abrigar e proteger os componentes internos

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

Sistema de aquecimento solar é composto de quatro partes:

 Reservatório de água fria.Reservatório de água fria.  Reservatório de água quente.  Coletores solar.

 Distribuição de água quente  Distribuição de água quente.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

Sistema de aquecimento solar é composto de quatro partes:

 Reservatório de água fria.Reservatório de água fria.  Reservatório de água quente.  Coletores solar.

 Distribuição de água quente  Distribuição de água quente.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

A água vinda do reservatório de água fria circula sob os coletores, os quais são orientados para receber a maior incidência de raios solares.

Para maximizar a coleta dos raios solares, os coletores devem estar orientados para o norte, com inclinação correspondente a latitude do local mais 5 a 10

do local mais 5 a 10.

O sistema de aquecimento solar sofre influência da meteorologia. Em dias nublados e de chuvas, a eficiência do sistema é reduzida. dias nublados e de chuvas, a eficiência do sistema é reduzida. Este problema é resolvido através da instalação de um sistema misto, por exemplo, solar e elétrico. Em dias sem sol, o aquecimento é realizado por um boiler.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

A utilização de coletores solares em edifícios residenciais, com a finalidade de complementar a um sistema convencional de aquecimento de água (sistema de pré-convencional de aquecimento de água (sistema de pré aquecimento da água), pode ser realizada de maneira relativamente simples.

Os aquecedores solares devem ter desempenho térmico conforme NBR 10185, verificável pela NBR 10184; e ser instalados conforme NBR 12269.

NBR 10185: Reservatórios térmicos para líquidos destinados a sistemas de energia solar – Determinação do desempenho térmico – Método de ensaio

NBR 10184 C l t l l lí id D t i ã d di t té i Mét d d i NBR 10184: Coletores solares planos líquidos – Determinação do rendimento térmico – Método de ensaio NBR 12269: Execução de instalações de sistemas de energia solar que utilizam coletores solares planos para aquecimento de água - Procedimento

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Coletores Solar

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Aquecimento por Acumulação a lenha

Forno à lenha com uma serpentina localizada p dentro do forno.

A água aquecida retorna a um reservatório com um reservatório com isolamento térmico.

Sistemas prediais de suprimento de água quente

Fabricantes - aquecedores

 ARKSOL Aquecimento Solar  Bosch - (Passagem a gás)

 Cumulus - (Solar, gás, elétrico passagem e acumulação)

á

 Equibrás Aquecedores de Passagem da Izumy Tecnologia  Junkers - (Passagem a gás)

 KDT - (Passagem Elétrico)  Komeco (Passagem a gás)  Komeco - (Passagem a gás)  Nordike - (Passagem a gás)  Pantho Aquecimento Solar

 Rinnai Equip Ltda - (Aquecedores a gás)

 Rinnai Equip Ltda (Aquecedores a gás)

 Sakura - (Passagem a gás)

 Solágua - Aquecedores solar e elétrico  Solar Fort / UNIPAC - (Solar)

 Transen Solar

 Tecno Sol - Aquecedores Solares

 SOLARSOL Ind. de Aquecedor Solar Ltda.  LORENZETTI Aquecedores a gás

 LORENZETTI - Aquecedores a gás.

Recirculação de água quente

Tanto por convecção, quanto por radiação e condução, o sistema predial Tanto por convecção, quanto por radiação e condução, o sistema predial de água quente transmite calor ao seu entorno, normalmente à temperatura mais baixa.

Assim, ao se deixar de promover, de alguma forma, o reaquecimento da água e esta permanecer sem movimentação no interior das tubulações (isto é, se não houver demanda de água quente) durante um certo período de tempo, pode ocorrer uma queda na sua temperatura a um nível tal que se torna relativamente fria e, portanto, incompatível com o desempenho esperado do sistema.

O suprimento de água quente pode vir a resultar insatisfatório, igualmente, se o traçado da rede for bastante extenso.

Recirculação de água quente

Recirculação de água quente

Recirculação de água quente

Recirculação de água quente

Vantagens

A água permanece sempre em movimento, retornando ao aquecedor sempre que baixar a temperatura;

aquecedor sempre que baixar a temperatura;

A água permanecerá mais ou menos quente próximo ao ponto de consumo, não havendo demora ao

atendimento; atendimento;

Menor consumo de água; Maior consumo de energia.

Recirculação de água quente

Não esquecer !!

Válvulas de gaveta nas extremidades de cada coluna de retorno

q

retorno.

Válvula de retenção a montante de cada válvula de gaveta (evitar a inversão do escoamento).

B b d i l ã t b l ã i i l i t Bomba de recirculação na tubulação principal, no sistema de distribuição ou no sistema de retorno de água quente. Na tubulação de retorno, temperatura mais baixa (mais fácil instalação).

No entanto, risco maior de arraste de ar devido à pressão p negativa (sucção da bomba).

Materiais das tubulações - IPAQ

Custo

Mão-de-obra Vida útil

CPVC PEX COBRE POLIPROPILENO PEX COBRE Condut. Térmica Coef. Dilatação Dilatação

Materiais das tubulações - IPAQ

o

Cobre

o

Polipropileno

o

CPVC

o

PEX

Materiais das tubulações - IPAQ

COBRE

 Custo elevado, longa vida útil, resiste

altas temperaturas, alta condutividade térmica, juntas soldadas, mão de obra, j , especializada.

 Envoltas em material isolante, tal,

como a lã de vidro.

 As tubulações de água quente podemç g q p ser isoladas com polietileno expandido sendo que as canalizações aparentes devem ainda ser envolvidas por um material aluminizado

Tubulação de cobre revestida com polietileno expandido material aluminizado.

4. Aplique a chama sobre a conexão, para aquecer o tubo e a bolsa da conexão, até que a solda derreta quando colocada na união do tubo com a conexão.

Materiais das tubulações - IPAQ

1. Corte o tubo no esquadro. Escarie o furo e tire as rebarbas.

2. Use palha de aço ou mesmo uma escova de fio para limpar a bolsa da conexão e a ponta do tubo.

5.Retire a chama e alimente com a alimente com a solda um ou dois pontos, até ver a solda correr em volta da união. A quantidade correta de solda é correta de solda é aproximadamente igual ao diâmetro da conexão: 28 mm de solda para uma conexão de

3. Com o pincel, aplique o fluxo para solda na ponta do tubo e na bolsa da conexão, de 28 mm. Esta

aplicação é feita para conexões sem anel de

solda. 6. Remova o excesso de solda e fluxo com um pano seco enquanto a solda modo que a parte a ser soldada fique

revestida pelo fluxo. Deve-se evitar excesso.

ainda permitir, deixando um filete em volta da união.

Materiais das tubulações - IPAQ

PPR (Polipropileno Copolímero Random tipo 3) da Amanco

Os Tubos e Conexões Amanco PPR atendem à norma européia ISO Os Tubos e Conexões Amanco PPR atendem à norma européia ISO 15874: Sistemas de tubulações de plástico para instalações de água quente e fria - Polipropileno (PP), que atende as especificações exigidas pela NBR 7198

exigidas pela NBR 7198.

Como utilizam a tecnologia da termofusão, dispensam o uso de adesivo plástico e lixa, deixando o ambiente da obra mais limpo.

Material de última geração com grande resistência cor verde Material de última geração, com grande resistência – cor verde

Materiais das tubulações - IPAQ

Materiais das tubulações - IPAQ

CPVC – Policloreto de vinila clorado

 Maior percentual de cloro, menor custo, longa vida útil, baixa condutividade

térmica, dispensa isolamento térmico.

 A junta é feita através de soldagem química a frio, com a utilização dej g q , ç

adesivo próprio para este fim.

Linha Aquatherm da Tigre – cor bege _{pressão de serviço Aquatherm x} A partir de 1988 – tubos e conexões de

CPVC (policloreto de vinila clorado) – dispensam o uso de isolante térmico,

p ç q

temperatura

p

devido a baixa condutividade térmica do material (9,6 x 10-5 cm2 x s x ºC).

6,0 kgf/cm2 (60 m.c.a) no transporte de, g ( ) p água a 80ºC;

Materiais das tubulações - IPAQ

Materiais das tubulações - IPAQ

PEX – Polietileno Reticulado – Tigre

R i t lá ti it tili d i t l õ d

Resina termoplástica muito utilizada em instalações de gesso acartonado, sendo conduzindo dentro de um outro tubo guia. - Flexibilidade

Ausência de fissuras - Ausência de fissuras por fadiga

Materiais das tubulações - IPAQ

Materiais das tubulações - IPAQ

Materiais das tubulações - IPAQ

EM GERAL, O CUSTO SEGUE A SEGUINTE ORDEM...

Misturador

O misturador é instalado entre os registros de pressão de água f i e ág q ente

Misturador

Dilatação térmica (e)

 T d t i i tã j it f it d dil t ã té i  Todos os materiais estão sujeitos aos efeitos da dilatação térmica,

expandindo-se quando aquecidos e contraindo-se quando resfriados.

õ ã é

 Na maioria das instalações embutidas essa movimentação é absorvida

pelo traçado da tubulação devido ao grande número de conexões utilizadas.

 Evitar o uso de trechos longos retilíneos entre pontos fixos.

 Onde isto não for possível recomenda-se a utilização da Juntas de Expansão (Ex: Aquatherm) ou podem ser executadas liras ou mudanças de direção.

Dilatação térmica (e)

T

C

Lp

e



Lp

.

C

.



T

e

.

.



C é o coeficiente de expansão térmica, em m/m.o_C

T é a variação de temperatura em o_C

Exemplo:

Seja uma canalização de cobre (C = 1 7 x 10-5 _{m/m C) com 30 m de extensão}

Seja uma canalização de cobre (C = 1,7 x 10 5 _{m/mC) com 30 m de extensão}

submetida a uma variação de 55 C. Calcular a variação de comprimento.

Soluçãoç e = (30 m) x (1,7 x 10-5 _{m/mC) x ( 55 C) = 0,028 m  3 cm} Para CPVC (C = 6 12 x 10-5 _m/mC) Para CPVC (C = 6,12 x 10 5 _m/mC) e = (30 m) x (6,12 x 10-5 _{m/mC) x ( 55 C) = 0,10 m  10 cm} 74

Juntas de expansão / liras

Juntas de expansão / liras

Em PPR

Lc >= 10 x Diâm.

Juntas de expansão / liras

Juntas de expansão / liras





3

E

DE















S

e

DE

E

L

3

.

.

.

S: tensão admissível em Pa L/5

Juntas de expansão / liras

Exemplo:

Calcular o comprimento da lira para um tubo de CPVC de 20 m de Calcular o comprimento da lira para um tubo de CPVC de 20 m de comprimento com um tubo de 22 mm de diâmetro para um aumento de temperatura de 25ºC para 70ºC.





T

C

Lp

e



.

.



)

25

70

).(

10

.

12

,

6

.(

20





e















S

e

DE

E

L

3

.

.

.

m

e



0

,

05508

















_

_

_



10

408

5

05508

,

0

022

,

0

10

.

055

,

2

3

L

_







5

,

408

.

10

m

L



1

19

m

L



1

,

19

Proteção contra a corrosão

CORROSÃO GALVÂNICA: contato direto entre dois metais pode acelerar a corrosão de um deles A diferença no potencial elétrico entre acelerar a corrosão de um deles. A diferença no potencial elétrico entre metais diversos produz uma corrente elétrica fluirá através de um eletrólito interligando-os.

A camada de zinco em tubos de aço-carbono galvanizados evita em A camada de zinco em tubos de aço-carbono galvanizados evita, em larga extensão, a ocorrência de corrosão. No entanto, para um bom desempenho deve-se levar em conta as seguintes recomendações:

 Os tubos devem ser instalados de modo a não entrarem em

contato com tubos e conexões de cobre e suas ligas;

 É aceitável a instalação de componentes de pequenas

dimensões, como registros de latão ou bronze (ligas de cobre), instalados em tubulações de aço-carbono galvanizado;ç ç g ;

 Um contato galvânico é aquele que se estabelece na região de

mistura da água quente (cobre) com a água fria (aço-carbono

l d ) f á ã l

galvanizado). O aço sofrerá corrosão a uma taxa mais alta que aquela que sofreria sem a presença do contato galvânico.

Proteção contra a corrosão

Quando um tubo de cobre é colocado antes de um tubo de aço galvanizado no sentido do escoamento da água ocorrerá a aço galvanizado, no sentido do escoamento da água, ocorrerá a corrosão do tubo de aço galvanizado. Os fragmentos da canalização de cobre são arrastados pela corrente líquida, são depositados nas reentrâncias do tubo de aço galvanizado, depositados nas reentrâncias do tubo de aço galvanizado, provocando a corrosão do ferro (fenômenos elétricos).

ESCOAMENTO

TUB. COBRE TUB. AÇO GALV. ACEITÁVEL

ESCOAMENTO

TUB. COBRE TUB. AÇO GALV. CORROSÃO

ERRADO

Para embutir as canalizações de aço galvanizado na alvenaria deve-se prever algum tipo de proteção contra corrosão externa dos

ACEITÁVEL ERRADO

p g p p ç

tubos. Recomenda-se que a tubulação seja instalada de modo a ficar em contato com material homogêneo, de preferência alcalino, como,

Dimensionamento do sistema de água quente

 Segue o mesmo procedimento descrito para água fria.

 A d d á t é d d d

 A perda de carga com água quente é menor do que a perda de

carga com água fria, devido a diminuição da viscosidade de líquido.

 As canalizações de água quente não poderão ser superdimensionadas para não funcionarem como reservatórios ocasionando uma demora excessiva na chegada da água até os pontos de consumo e o seu resfriamento.

p

 A única canalização que pode funcionar com uma certa folga é a

canalização que conduz a água fria desde o reservatório superior até o sistema de aquecimento

superior até o sistema de aquecimento.

Dimensionamento do sistema de água quente

 As tubulações de água fria, que alimentam misturadores, não

podem estar conectadas a barrilete, colunas de distribuição e ramais que alimentam válvulas de descarga;

ramais que alimentam válvulas de descarga;

 Deve ser permitida tubulação única, desde que não alimente válvulas de descarga contanto que seja impossibilitado o válvulas de descarga, contanto que seja impossibilitado o retorno de água quente para a tubulação de água fria.

 A tubulação do sistema de alimentação de água fria para os  A tubulação do sistema de alimentação de água fria para os

Dimensionamento do sistema de água quente

NP

.

C

CD



 CD – consumo diário (L/dia)

C on mo diá io pe pit (L/di )

 C – consumo diário per capita (L/dia)

 NP – número de pessoas a serem atendidas

Dimensionamento do sistema de água quente

Consumo Água morna Prédio Consumo Água morna _(litros/dia)

Alojamento provisório de obra 24 por pessoa

C l l 36

Casa popular ou rural 36 por pessoa

Residência 45 por pessoa

Apartamento 60 por pessoa Apartamento 60 por pessoa

Quartel 45 por pessoa

Escola (internato) 45 por pessoa Escola (internato) 45 por pessoa Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) 36 por hóspede

Hospitalp 125 por leitop

Dimensionamento do sistema de água quente

Tipo de edifício

Tipo de edifício PopulaçãoPopulação

escritório 1 pessoa / 3m2 escritório 1 pessoa / 3m2 loja 1 pessoa / 3m2 hotel 1 pessoa / 15m2 hospital 1 pessoa / 15m2 Apartamento/ residência P = 2 N_ds + N_de ou 5 pessoas por p p unidade

Nds = número de dormitórios sociais Nde = número de dormitórios de serviço Nde = número de dormitórios de serviço

Dimensionamento do sistema de água quente

Volume de água reservado Volume de água reservado.

Equação de mistura de um líquido em temperaturas diversas:

V

x T

= V

x T

+ V

x T

Valores usuais

E ã d ti id d Equação de continuidade:

Dimensionamento do sistema de água quente

T_AQ = 70ºC

T_AF = 17ºC

T_MIST = água morna  usual: 42ºC

V x 42 = V x 70 + V x 17

V

x T

= V

x T

+ V

x T

Para apartamentos: 60 litros por pessoa por dia

V_AQ = 28,2 litros/pessoa V_AF = 31,8 litros/pessoa

Dimensionamento do sistema de água quente

B l d i t d á t f i

3. Mistura AQ + AF: Exemplo

Balanço da mistura de água quente e fria Consumo

aproximado Temperatura

Quantidade aproximada em

litros para a Usos aproximado de água

morna (litros) Temperatura da mistura (ºC) litros para a mistura Quente 70ºC 17ºCFria 70ºC 17ºC 1 Chuveiro 30 38 12 18

Dimensionamento do sistema de água quente

4.1 Vazão

• Vazão Máxima Possível (funcionamento simultâneo)

• Vazão Máxima Provável (métodos empiricos ou probabilísticos)

Q = vazão, l/s

Mesmo método adotado para instalação de água fria (NBR 5626):

P

Q

 30

0

,



Q vazão, l/s

0,30 = coeficiente de descarga, l/s

P = soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas pela tubulação considerada, adimensional.

adimensional.

Dimensionamento do sistema de água quente

Peça de Utilização Vazão (l/s) Peso

Vazões Mínimas e Pesos das Peças de Utilização (NBR 5626/1998)

Banheira 0,30 1,0 Bidê 0,10 0,1 Chuveiro 0,20 0,4 Lavatório 0 15 0 3 Lavatório 0,15 0,3 Pia de Cozinha 0,25 0,7 Pia de Tanque 0,25 0,7

Dimensionamento do sistema de água quente

4.2 Pressão

 A pressão estática máxima nos pontos de utilização não deve

ultrapassar 400 kPa (40 mca) ultrapassar 400 kPa (40 mca).

 Pressões maiores, deve ser instalada válvula redutora de pressão.  As pressões dinâmicas mínimas não devem ser inferiores a 5 kPa

(0,5 mca) no sistema de distribuição. (0,5 mca) no sistema de distribuição.

 As pressões dinâmicas mínimas devem ser:

 Aquecedor a gás – 2,0 m.c.a.

 Aquecedor elétrico – 0 5 m c a Verificar especificações  Aquecedor elétrico 0,5 m.c.a.

 Chuveiro – 1,0 m.c.a.

Verificar especificações dos aquecedores

4.3 Velocidade

 A NBR 7198/93 recomenda que as velocidades devem ser inferiores

a 3 m/s. É recomendado fazer ainda a verificação por 14(D)0,5

Dimensionamento do sistema de água quente

Peças de Utilização Diâmetro (mm)

5. Dimensionamento

5.1 Sub-ramais Peças de Utilização Diâmetro (mm)

Banheira 15

Canalização que liga o

Bidê 15

Chuveiro 15

 Canalização que liga o

ramal à peça de utilização do aparelho sanitário; Lavatório 15 sanitário;  São pré-dimensionados Pia de cozinha 15 Pia de despejo 20  São pré-dimensionados em função do ponto de utilização que atendem;

Dimensionamento do sistema de água quente

5.2 Ramais e colunas de distribuição

Segue o mesmo procedimento adotado para canalizações de água fria.

Diferença de cotas Sobe (-) Desce(+)

Comprimentos Perda de carga

Pressão disponível residual Pressão requerida no ponto de tili ã Real Equivalente Total Tubos

Conexões e R i t Total Diâmetro Velocidade Perda de carga unitária Pressão disponível Barrilete / coluna / ramal Trecho Pesos Vazão Unitário Acumulado ( ) P P (l/s) (mm) (m/s) (m/m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) utilização Registros Planilha adaptada da NBR 5626p 94

Dimensionamento do sistema de água quente

5.2 Ramais e colunas de distribuição

1) P i ét i d d d ó 1) Preparar o esquema isométrico da rede e numerar cada nó;

Coluna 2 - Introduzir na planilha a identificação de cada trecho; Coluna 3 - Determinar a soma dos pesos de cada trecho da rede Coluna 3 Determinar a soma dos pesos de cada trecho da rede Coluna 4 –Preencher com a soma dos pesos acumulados;

Coluna 5 - Calcular a vazão estimada para cada trecho  Q  30,  P

Coluna 6 - Determinar diâmetro dos condutos em cada trecho 

nomograma de pesos e vazões (NOMOGRAMA EM ANEXO);

Coluna 7 - Calcular a velocidade da água em cada trecho:g

 V < 3,0 m/s e V< 14 x (D)0,5_;

Coluna 8 – Determinar a perda de carga unitária;

C l 9 D t i dif d t t t d íd d

Coluna 9 - Determinar a diferença de cotas entre entrada e saída de

Vazões em função da soma dos pesos, e diâmetros INTERNOS indicados para

v < 3,0 m/s.

22/07/2013 96

Dimensionamento do sistema de água quente

5.2 Ramais e colunas de distribuição

C l 10 D t i ã di í l íd d d t h

Coluna 10 - Determinar a pressão disponível na saída de cada trecho,

somando ou subtraindo a pressão residual na sua entrada. Esta é dada pela soma da pressão residual na entrada do trecho com a diferença de cota entre entrada e saída

cota entre entrada e saída.

Coluna 11 - Comprimento real de canalização no trecho. Coluna 12 -: Comprimento equivalente em cada trecho. Coluna 13: Soma de Lreal e Lequiv;

Coluna 14: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

comprimento real;

Coluna 15: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

comprimento equivalente (coluna 12);

Coluna 16: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e Coluna 16: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

Dimensionamento do sistema de água quente

C l 18 P ã id t d tili ã E l t

Coluna 18: Pressão requerida no ponto de utilização: Em qualquer ponto

da rede predial de distribuição, a pressão da água em condições dinâmicas (com escoamento) deve ser superior a 5,0 kPa (0,5 mca). Nos pontos de utilização a pressão mínima é 1 0 mca exceto caixa de Nos pontos de utilização, a pressão mínima é 1,0 mca, exceto caixa de descarga (0,5 mca) e válvula de descarga é 15 kPa (1,50 mca)

5.3 Perdas de Carga

A norma brasileira não fixa uma equação de perda de carga, sendo muitas

Tubos

vezes utilizadas as equações de perda de carga de água fria, uma vez que os resultados ficam a favor da segurança.

Tubos de aço galvanizado e Tubos de cobre ou Tubos de cobre ou latão

88 , 4 88 , 1 6

10

2

,

20

D

Q

J





ferro fundido (água fria):

75 , 4 75 , 1 6

10

69

,

8

D

Q

J





plástico (água fria):

75 , 4 75 , 1 6

10

92

,

6

D

Q

J





D

_D

_D

Dimensionamento do sistema de água quente

5 3 P d d C

5. Dimensionamento 5.3 Perdas de Carga

Dimensionamento do sistema de água quente

5 4 Aquecedores

5. Dimensionamento

 No dimensionamento dos aquecedores deve-se considerar:

 Volume do reservatório, se houver;

T d i t d á d tó i h

5.4 Aquecedores

 Tempo de aquecimento da água do reservatório, se houver;  Produção de água quente (litros/hora), se houver.

5.4.1 Aquecedores a gás em aço inoxidável - JMS 5.4.1 Aquecedores a gás em aço inoxidável JMS

Dimensionamento do sistema de água quente

Aquecimento central privado a gás

5.4.1 Aquecedores a gás

Dimensionamento do sistema de água quente

5.4.2 Aquecedores elétricos de acumulação - JMS

Dimensionamento do sistema de água quente

Dimensionamento do sistema de água quente

Consumo Diário a 70C (litros) Capacidade do Aquecedor (litros) Potência (kW)

5. Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação

60 50 0,75 95 75 0,75 130 100 1,0 200 150 1 25 200 150 1,25 260 200 1,50 330 250 2,0 430 300 2,5 570 400 3,0 700 500 4,0 850 600 4,5 1150 750 5 5 1150 750 5,5 1500 1000 7,0 1900 1250 8,5 2300 1500 10,0 2900 1750 12,0 3300 2000 14,0 4200 2500 17,0 5000 3000 20 0 5000 3000 20,0 104

Dimensionamento do sistema de água quente

 Retornando ao problema proposto anteriormente (proporção da mistura 5.4.3 Aquecedores elétricos de acumulação - Exemplo

 Retornando ao problema proposto anteriormente (proporção da mistura

água quente – água fria):

V_AQ = 0,47 V_MIST T_TAQ _{AF = 17ºC}= 70ºC T_MIST = 42ºC

 Para apartamentos: 60 litros por pessoa por dia

V_AQ = 28,2 litros V_AF = 31,8 litros

 Consumo por apartamento de 3 dormitórios sociais e 1 de serviço

T_MIST 42 C

 Consumo por apartamento de 3 dormitórios sociais e 1 de serviço

P= 2 Nds + Nde = 2 . 3 +1 = 7 pessoas x 28,2 litros = 197,4 litros/dia

 Consumo AQ = 197 4 litros/dia  Consumo AQ = 197,4 litros/dia

Dimensionamento do sistema de água quente

 O aquecimento por energia elétrica ocorre pelo calor dissipado com a

passagem de uma corrente de intensidade I (ampére) em um condutor de resistência R (ohm).

 Potência = taxa de dissipação de energia elétrica em um resistor

















I

R

amp

ohms

watts

J

P

(

)

(

)

 A energia dissipada, expressa em watts x hora é:













s

watts

ohms

amp

R

I

P

(

)

(

)

J

s

Js

Wh

t

P

E









/



Dimensionamento do sistema de água quente

Quantidade de calor (Q) transferida para a água:

Onde:

Q = m·c·(tf – ti)

Onde:

Q = quantidade de calor, J (ou cal) m = massa de água, kg

tf ti tempe at a final e inicial C tf, ti = temperatura final e inicial, C c = calor específico da água, kcal/kg·C

c é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água em 1C (c = 1 0 kcal/kg C)

Dimensionamento do sistema de água quente

Área da superfície coletora dos painéis solares - A







0

,

219

0

,

634



6

,

176















tm

I

t

t

V

A



0

,

219

0

,

634



6

,

176



I





tm



A = área dos coletores (m2_).

V = Volume de consumo de água misturada (l/dia). I = insolação (h/dia).

tm = temperatura média do ar (°C).

tf = temperatura desejada para a água quente (°C).

BIBLIOGRAFIA

 NBR 7198. 1993. Projeto e execução de instalações prediais de água quente.

 NBR 5626. 1998. Instalação Predial de Água Fria.

 CREDER, Hélio. 2006. Instalações Hidráulicas e Sanitárias.

Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. (LTC), 6° Edição, 423p.

 MACINTYRE, Archibald Joseph. 2010. Instalações

Hidráulicas Prediais e Industriais Editora Livros Técnicos e Hidráulicas Prediais e Industriais. Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. (LTC), 4° Edição, 596p.