Água Quente: Objetivos de Projeto
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- Derek Câmara Paranhos
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1 Água Quente: Objetivos de Projeto FINALIDADE DO USO E TEMPERATURA ADEQUADA Hospitais e laboratórios : 100 C ou mais Lavanderias : 75 a 85 C Cozinhas : 60 a 70 C Uso pessoal e banhos : 35 a 50 C MODALIDADES DE FORNECIMENTO DE ÁGUA QUENTE INDIVIDUAL: se produz água quente para um único aparelho, ou, no máximo, para aparelhos do mesmo ambiente. CENTRAL PRIVADO: Se produz água quente para todos os aparelhos de uma unidade residencial (casa, apartamento). CENTRAL COLETIVA: Se produz água quente para todos os aparelhos ou unidades da edificação.
2 Água Quente: Materiais MATERIAIS UTILIZÁVEIS COBRE: Durável e caro. Mão de obra especializada. Requer isolamento. FERRO: Durável e caro. Mão de obra especializada. Requer isolamento. CPVC: Fácil de Trabalhar, pouco durável,temperatura máxima de 80 o C
3 Água Quente: Cuidados na Instalaçã ISOLAMENTO TÉRMICO A tubulação de água quente deve ser totalmente solada contra perda de calor. Diâmetro do tubo - mm 15 a a a 100 Paredes planas Espessura do isolamento - mm
4 Água Quente: Cuidados na Instalaçã DILATAÇÃO - Deve-se evitar a aderência da tubulação com a estrutura. - Em trechos longos e retilíneos deve-se usar cavaletes, liras ou juntas de dilatação especiais que permitem a dilatação.
5 PRUMADA Água Quente: Cuidados na Instalaçã - A alimentação de água dos aquecedores deve ser feita com uma prumada exclusiva. Golpes de aríete são extremamente prejudiciais. PRESSÃO - A pressão estática não deve ultrapassar 40mca. - Nos pontos de consumo, as pressões da água fria e água quente devem estar praticamente equilibradas.
6 Água Quente:Consumo Diário AVALIAÇÃO DO CONSUMO DIÁRIO O consumo diário de água quente pode ser feito com auxílio da tabela da Norma: Tipo de Ocupação Residência Casa popular ou rural Apartamento Consumo (litros/dia) 45 por pessoa 36 por pessoa 60 por pessoa
7 OBSERVAÇÕES: Água Quente:Consumo Diário - No caso de apartamento ou casa com central privada, considerar 2 pessoas p dormitório + empregados. - é indispensável que o acumulador (depósito de água quente) tenha pelo men capacidade igual à da banheira, ( de 150 a 180 litros). - No caso de apartamentos com central coletiva, considerar 2 pessoas por dormitóri mais empregados, mais 150 litros por máquina de lavar roupa e mais 180 litros p banheira instalada. EXEMPLO: Residência com 3 dormitórios, mais empregada banheira instalada. CD = (3dorm. x 2pessoas + empregada) x 45 litros = 300litros/dia Acumulador com 150 litros, no mínimo, por causa da banheira.
8 Água Quente:Consumo Diário TABELAS ÚTEIS NA AVALIAÇÃO DE PICOS E NA ESCOLHA DO AQUECEDOR ADEQUADO Tipo de Edifício Residências Apartamentos Hotéis Edifícios escritórios Fábricas Restaurantes 3 a classe 2 a classe 1 a classe de Consumo diário 60 C Litros \ pessoa \ dia 60 2,5 6,3 1,9 3,2 5,6 Consumo nas horas de pico - l/h 1\7 1\5 1\3 Duraçã o do pico - h Capacid. reservat em função do CD. 1\5 1\5 2\5 1\10 Capacid. Aquecim. em função do CD. 1\7 1\6 1\8 1\10
9 Água Quente:Dimensionam. Boilers PARA AQUECEDORES ELÉTRICOS DE ACUMULAÇÃO (BOILERS) A NORMA RECOMENDA OS VALORES DA TABELA ABAIXO: Consumo Diário 70 C Capacidade do Reservatório - l Potência [kw] 0,75 0,75 1,0
10 Água Quente:Dimensionam. Caldeira PARA AQUECIMENTO COM CALDEIRA A ÓLEO OU GÁS PROCEDE-SE DA SEGUINTE FORMA: a) calcula-se o Consumo Diário - CD b) Considerando que t 2 -t 1 = 50 C, onde: t 2 = temperatura no reservatório t 1 = temperatura natural calcula-se a capacidade teórica do reservatório ( V ), usando uma fração do CD: Grandes residências: V = 1/3 CD Apartamentos de 5 pessoas: V = 1/5 CD Grandes apartamentos: V = 1/7 CD c) toma-se para o reservatório um volume real ( VR) = 1,33 V d) Com CD e V entra-se no gráfico:
11 Água Quente:Abaco Caldeiras a óleo
12 Água Quente: Exemplo (elétrico) EXEMPLO: Dimensionar o sistema de produção de água quente para prédio de 12 pavimentos, com 4 apartamentos de 3 dormitórios por pavimento. CONSUMO DIÁRIO: CD = 12 pav. x 4 apart. x 3 dorm. x 2 pess. x 60litros = litros. NO SISTEMA ELÉTRICO: Consumo de pico CP = 1/7 CD = 17280/7 = 2468 litros/hora Capacidade do reservatório - VR = CD/5 = 17280/5 = 3456litros Capacidade de aquecimentos = CC/7 = 17280/7 = 2468litros/h Energia necessária: Q = m x c x (t 2 -t 1 ) = 2468 x 1 x (65-15) = Kcal Potência: P = Q/t = Kcal/ 1hora = Kcal Energia elétrica (860Kcal = 1KWh): E = Kcal/860KWh = 143,5 KWh Potência elétrica: P = E/t : 143,5KWH/1hora = 143,5KW
13 Água Quente: Exemplo (Óleo) NO SISTEMA A ÓLEO OU GÁS: CD = litros Volume teórico do reservatório: V = 1/5 CD = 17280/5 = 3456litros Volume real: VR = 1,33xV = 1,33 x 3456 = 4596 litros Pelo gráfico: Água aquecida por hora = 1650litros Capacidade da Caldeira = 82000kcal.
14 PODERES CALORÍFICOS: Óleo: 10000Kcal/ Kg Gás de rua: 4200Kcal/m 3 GLP: 11000Kcal/Kg Eletricidade: 860Kcal/KWh CONSUMO DE ÓLEO: Água Quente: Exemplo (Óleo) O poder calorífico do óleo é de 10000Kcal/ Kg e o rendimento das caldeiras em torno de 85%. Assim: Óleo = 82000/(10000 x 0,8) = 10,25 Kg
15 FONTES DE ENERGIA Formas de Aquecimento 1 Combustão de: sólidos ( madeira, carvão...); líquidos ( óleo, querosene, álcool...) e gases ( gás de rua, GLP...) 2 Eletricidade 3 Energia Solar FORMAS DE AQUECIMENTO AQUECIMENTO DIRETO O calor é transferido diretamente da fonte de calor para a água que será aquecida
16 AQUECIMENTO INDIRETO Neste caso a fonte de calor aquece um fluido intermediário. É utilizado na modalidade de aquecimento central coletivo. Formas de Aquecimento
17 Água Quente: Sistemas de distribuiçã DISTRIBUIÇÃO ASCENDENTE: com, ou sem retorno; com, ou sem bombeamento.
18 Água Quente: Sistemas de distribuiçã DISTRIBUIÇÃO DESCENDENTE: com, ou sem retorno; com, ou sem bombeamento. DISTRIBUIÇÃO MISTA: descendente e ascendente conjugadas. As colunas de distribuição descendentes podem ser utilizadas para fazer o retorno.
19 USO DA ENERGIA SOLAR Água Quente: Energia Solar Anualmente chegam KWh de energia enviados pelo Sol. Isto equivale a toneladas de carvão, que é a reserva total de carvão disponível. A humanidade consome aproximadamente KWh por ano, ou seja, 1/10000 da energia que o Sol envia. O Sol envia por hora a energia que a humanidade consome por ano. EQUILIBRIO ENERGÉTICO TERRESTRE Evidentemente deve haver uma troca de energia entre a Terra e o espaço, e esta troca deve satisfazer a seguinte equação, sob pena de haver um superaquecimento gradual da superfície terrestre: ENERGIA RECEBIDA = ENERGIA CEDIDA
20 Água Quente: Energia Solar ENERGIA RECEBIDA = energia enviada pelo Sol + energia gerada pela queima de combustíveis fósseis ENERGIA CEDIDA = Energia devolvida ao espaço + energia acumulada na formação de novos fósseis. CARACTERÍSTICAS DA ENERGIA SOLAR. A energia solar, apesar da quantidade fabulosa, tem aproveitamento muito limitado por causa das seguintes características:
21 DESVANTAGENS: Água Quente: Energia Solar - Forma disseminada, - Disponibilidade descontínua ( dia e noite, inverno e verão). - Variações casuais (céu nublado ou claro). VANTAGENS: - não é poluidora. - é auto-suficiente. - é completamente silenciosa - é uma fonte alternativa de energia. - geralmente disponível no local do consumo.
22 Água Quente: geração a partir do so Um sistema de suprimento de água quente à base de energia solar se compõ de três elementos: Coletores de energia (placas coletoras), acumulador d energia ( reservatório de água quente) e rede de distribuição.
23 Água Quente: Coletores CONSTRUÇÃO: ORIENTAÇÃO: deve ser orientado para o norte verdadeiro. INCLINAÇÃO: a inclinação deve ser igual a latitude do local + 5 a 10 NÍVEL: para que a circulação natural ocorra, deve haver um desnível de 60cm, ou mais, entre a saída do coletor e o fundo do reservatório de água quente
24 LIGAÇÃO EM PARALELO: Usando mais coletores, aumenta o volume de água quente, porém não aumenta a temperatura. Água Quente: Coletores LIGAÇÃO EM SÉRIE: Usando mais coletores, aumenta a temperatura da água, porém não aumenta o volume. Nesta ligação a circulação deve ser forçada. LIGAÇÃO SÉRIE-PARALELO :
25 Água Quente: Cálculo ÁREA: A área necessária de coletores é calculada pela fórmula: S = área dos coletores - m 2 Q I R S = Q = calor necessário - Kcal/dia I = intensidade de radiação solar - KWh/m 2 x dia o Kcalxh/m 2 (ver Mapa de Irradiação) R = rendimento dos coletores - geralmente = 50% EXEMPLO: Quantos m 2 de placa coletora são necessários para suprir uma família de 6 pessoas com água quente?
26 Água Quente: Cálculo SOLUÇÃO: Consumo diário: CD = 6 pessoas x 45 litros = 270litros Calor necessário para elevar a água de 20 C para 60 C: Q = m x c x ( t 2 -t 1 ) = 270 x 1 x (60-20) = Kcal. Insolação média Florianópolis (do mapa): 4500Wh/m2 por dia. Área = Q/I/R= 10800Kcal/(4,5KWh/m 2 )/0,5/(860Kcal/Kwh)=5,58 m 2 Isto equivale então a aproximadamente 0,9 m 2 de coletor por pessoa. VOLUME DO RESERVATÓRIO No aquecimento solar adota-se um reservatório com volume igual ao consumo diário, portanto maior que nos demais sistemas, devido à intermitência da insolação.
27 Água Quente: Mapa Irradiação
28 Água Quente: Mapa Irradiação
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