TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS AULA 03. Elaboração: Roberta Fontenelly Engenheira Civil 2017

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1 TÉCNICO EM EDIFICAÇÕES INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS AULA 03 Elaboração: Roberta Fontenelly Engenheira Civil 2017

2 Sumário 1 INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE DEFINIÇÕES Sistemas de Aquecimento Condições Gerais AQUECEDORES Componentes do Sistema de Água Quente Aquededor de Passagem Aquecedor de Acumulação Aquecedores à Gás Aquecedor Elétrico de Acumulação Aquecedor Solar de Acumulação MATERIAIS DIMENSIONAMENTO ATIVIDADE APÊNDICE... 20

3 3 1 INSTALAÇÕES DE ÁGUA QUENTE DEFINIÇÕES A norma técnica NBR 7198/93 Projeto e execução de instalações prediais de água quente, se aplica às instalações prediais de água quente para consumo humano e temperatura máxima de 70 C. O sistema de água quente é composto por tubos, reservatórios, aquecedores, peças de utilização, equipamentos e outros componentes, destinados à conduzir água quente da fonte de abastecimento aos pontos de utilização. O tipo de sistema de aquecimento empregado, por exemplo a gás ou solar, é definido pelo usuário, porém fica a cargo do projetista avaliar a melhor solução. Devem ser avaliados fatores como disponibilidade do equipamento e mão de obra na região, investimento inicial com projeto e custos de instalação, e também o espaço disponível instalação do equipamento. 1.1 Sistemas de Aquecimento Sistema Individual Abastece somente um ponto de consumo, por exemplo uma torneira de pia de cozinha, mediante instalação de aparelho apenas para aquele ponto. Fontes energéticas: gás combustível e eletricidade; Não há reservatório, permite apenas aquecedores instantâneos; O equipamento é situado no ponto de utilização. Vantagens: baixo custo, facilidade de instalação. Desvantagens: risco de choque, vazões limitadas.

4 4 Sistema central privado Abastece vários pontos de consumo em uma única residência, por um sistema semelhante ao de distribuição de água fria. Fontes energéticas: gás combustível, eletricidade e energia solar; Permite aquecedores instantâneos e de acumulação; A distribuição é feita por ramais que conduzem a água aquecida desde o equipamento até os diversos pontos de consumo. Sistema central coletivo Abastece vários pontos de consumo de várias unidades, por exemplo um edifício de apartamentos, um hospital, um hotel, etc. Fontes energéticas: gás combustível, eletricidade e energia solar; Apenas aquecedores de acumulação; Muito utilizado em edifícios de apartamentos onde o espaço físico não permite aquecedores internos aos ambientes, e em outros tipos de edificações onde o rateio energético consumido não é necessário.

5 5 1.2 Condições Gerais Temperatura de Fornecimento: o Banho ou higiene: 35 à 50 C; o Lavagem de utensílios com gordura: 60 à 70 C. O projeto deve garantir que a água chegue em todos os pontos de consumo, na temperatura, quantidade e qualidade adequadas para uso; As condições de projeto devem obedecer ao disposto na NBR 7198/93; A instalação de misturadores é obrigatória se houver possibilidade de da água fornecida ultrapassar 40 C em ponto de utilização para uso humano. Canalizações de água quente não poderão ser superdimensionadas, para não trabalharem como reservatórios, ocasionando uma demora excessiva na chegada da água até os pontos de consumo e seu resfriamento; As tubulações de água fria que alimentam os misturadores, não podem ser conectadas ao barrilete, a tubulação sai direto da caixa d água. Misturador Item instalado entre os registros de pressão de água fria e quente.

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7 7 2 AQUECEDORES Existem dois tipos de aquecedores para os pontos de consumo de uma residência: de passagem (ou instantâneo), que aquecem a água apenas no momento do consumo; acumulação, em que a água quente fica armazenada em reservatório (boiler). 2.1 Componentes do Sistema de Água Quente 1. Tubulação de água fria para alimentação do sistema de água quente; 2. Aquecedor; 3. Dispositivo de segurança; 4. Tubulação de distribuição de água quente; 5. Pontos de utilização (chuveiros, duchas, pias, bidês, lavatórios)

8 8 2.2 Aquededor de Passagem Também conhecidos como instantâneos, os aquecedores de passagem são aparelhos compostos por uma unidade de aquecimento onde um queimador permite a combustão, que pode ser por GN (gás natural) ou GLP (gás liquefeito de petróleo, butijão). Ocorre então a troca de calor com a água por um sistema interno de serpentinas. Não há necessidade de reservatório, pois a água que passa é consumida de imediato. Como o sistema é acionado apenas no momento do consumo, pelo fluxo de água, a água não está imediatamente quente, porém o consumo de energia é menor. 2.3 Aquecedor de Acumulação Esse aparelho é constituído basicamente por um reservatório de água e uma unidade de aquecimento, que mantém todo o volume de água reservado aquecido e pronto para consumo. A água pode ser aquecida por sistema elétrico, a gás ou solar, e a troca de calor existem diversos modelos, podendo ser do tipo serpentina, placas, aletas, etc., dependendo do fabricante. A água fria sai da caixa d água, passa pelo sistema de aquecimento e fica armazenada no boiler.

9 9 Essa é a grande vantagem desse sistema: água quente para consumo imediato ou posterior, porém precisa de energia constantemente afim de manter a temperatura da água no boiler. Passagem Aquecedores à Gás

10 10 Acumulação

11 Aquecedor Elétrico de Acumulação

12 Aquecedor Solar de Acumulação

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14 14 3 MATERIAIS Tubos: Os tubos, conexões, registros e demais componentes da tubulações devem estar em conformidade com as normas da ABNT. A certificação normalmente se encontra nas embalagens e fichas técnicas dos produtos. Dilatação térmica As tubulações devem permitir que as dilatações térmicas possam ocorrer por meio de juntas de expansão ou outro dispositivo ou mesmo através do seu traçado, possibilitando a livre movimentação e suportar os esforços mecânicos que venham a surgir. Isolamento térmico As tubulações devem ser providas de isolamento térmico, por meio de materiais apropriados que envolvam os tubos, as conexões e os registros, de modo a racionalizar o consumo de energia. Cobre Custo elevado, longa vida útil, resiste a altas temperaturas, alta condutividade térmica, juntas soldadas; Envoltas em material isolante, ex.: lã de vidro.

15 15 PPR Polipropileno Copolímero Random tipo 3 Utilizam tecnologia de termofusão, e dispensam o uso de adesivo plástico e lixa; Material com grande resistência; Atendem à norma europeia ISO e a NBR CPVC Policloreto de Vinila Clorado Maior percentual de cobre, menor custo, longa vida útil; Juntas feitas por soldagem química a frio, com adesivo próprio para esse fim.

16 16 PEX Polietileno Reticulado Tubo de resina termoplástica, que é conduzido dentro de outro tubo guia; Grande vantagem: ausência de fissuras por fadiga. 4 DIMENSIONAMENTO Volume para aquecedores de acumulação Podemos determinar seu volume mínimo pela equação das misturas de líquidos: V AQ. T AQ + V AF. T AF = V mist. T mist (1) Onde: V AQ é o volume de água quente no aquecedor V AF é o volume de água fria a ser misturada V mist é o volume de água no final da mistura (utilização) T AQ é a temperatura da água no aquecedor, usual 70 C T AF é a temperatura da água fria, usual 15 C T mist é a temperatura da água final da mistura (utilização), usual 40 C O objetivo é determinar os volumes 1, 2 e 3. V3 é determinado pelo consumo diário per capita da residência (tabela 1). No caso de um apartamento com 5 pessoas:

17 17 V mist = 5 pessoas x 60 = 300 litros diários de água quente Sabemos que V AQ + V AF = V mist, isolando V2 temos: V AF = V mist V AQ (2) Manipulando as equações (1) e (2) acima, temos: V AQ T AQ + (V mist V AQ )T AF = V mist T mist V AQ V mist. 15 V AQ. 15 = V mist. 40 V AQ. 55 = V mist. 25 V AQ = V mist V AQ = 0,454. V mist Consumo de Energia Elétrica Q = V. c. T Onde: Q quantidade de calor, em kcal V volume de água, em L c calor específico da água, 1 cal/g C T = T 1 T 2 ; variação de temperatura Para converter calor em energia: 1kWh = 860 kcal Tempo de aquecimento t = Q P

18 18 Onde t tempo em horas Q energia em kwh P potência da resistência do aquecedor em W Tubulações Para as vazões de projeto nas tubulações, pode-se empregar o Método dos Pesos: Q = 0,3 ΣP Q em L/s ΣP soma dos pesos relativos das peças de utilização(tabela 2) Algumas observações: Velocidade máxima da água deve ser de 3 m/s; A pressão máxima nos pontos de utilização é de 40 mca, e a mínima é de 10 mca nos pontos de utilização; A perda de carga pode ser calculada pela expressão de Fair-Whipple-Hsiao, para tubos de cobre: J = Q 1,75. d 4,75 Onde: J perda de carga unitária, em kpa/m Q vazão na seção, em L/s d diâmetro interno do tubo, em mm

19 19 5 ATIVIDADE 03 Realizar os seguintes itens para o projeto: a) Desenhos no AutoCad: Locar o aquecedor na cobertura; Traçado das tubulações de água quente, desde o aquecedor até os pontos de consumo de água quente; b) Determinar o volume para aquecedor tipo acumulação (escolha do aquecedor a critério do aluno); c) Determinar o gasto energético; d) Determinar os diâmetros das tubulações pelo método dos pesos utilizando a Planilha A.1 da norma.

20 20 6 APÊNDICE Tabela 01: população a ser atendida Tabela 02: estimativa de consumo de água quente

21 21 Resumo da Tabela A.1 da norma

22 22 Planilha A.1 da NBR 5626/98.

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