PHD 313 HIDRÁULICA E EQUIPAMENTOS HIDRÁULICOS

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA POLITÉCNICA PHD 313 HIDRÁULICA E EQUIPAMENTOS HIDRÁULICOS Aula 12: Instalações de Água Quente Prof. Miguel Gukovas Prof. Rodolfo S Martins Prof. Ronan Cleber Contrera PHD 313/11/1

2 Objetivos da aula Sistemas de produção de água quente Dimensionamento das tubulações PHD 313/11/2

3 Sistemas de Água Quente Fonte de Energia: Elétrica Gás GN ou GLP Misto solar Outros (lenha, óleo, etc.) Tipo de Aquecedores: Passagem Acumulação Localização: Locais (dentro de um apartamento ou residência) Centrais (comum para todo um edifício) PHD 313/11/3

4 Sistemas Prediais Individuais de Água Quente (de Passagem ou Acumulação) Edifício Alto PHD 313/11/4

5 Sistemas Prediais Coletivos de Água Edifício Alto RESERVATÓRIO SUPERIOR Quente BARRILETE SUPERIOR VENTOSAS BARRILETE INFERIOR VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO GERADOR DE ÁGUA QUENTE BOMBAS DE RECIRCULAÇÃO PHD 313/11/5

6 Sistemas Prediais de Água Quente Elementos Constituintes 1. Alimentação (com água fria) 2. Gerador de Água Quente 3. Barrilete 4. Colunas de distribuição 5. Pontos de utilização 6. Tubulação de retorno 7. Bomba de recirculação Projeto: Norma ABNT - NBR7198/93 PHD 313/11/6

7 Elementos / Componentes do Sistema Passagem Acumulação PHD 313/11/7

8 Instalação de Aquecedor de Passagem a Gás Ht = altura total disponível (valor padrão: 210 cm), H = altura mínima antes do 1o desvio (mín. 90 cm), D = diâmetro do duto, V = desenvolvimento vertical da chaminé (mín. 75 cm), B = altura da válvula de bloqueio ao piso, L = trecho horizontal da chaminé Fonte: PHD 313/11/8

9 Aquecedores de Passagem Aquecedores instantâneos (ou de passagem) a gás: a água vai sendo aquecida à medida que passa pela fonte de aquecimento, percorrendo uma serpentina. PHD 313/11/9

10 Aquecedores de Acumulação Aquecedor de acumulação elétrico PHD 313/11/10

11 Aquecedores de Acumulação regulador de tiragem conexão para entrada de água fria tubo de tiragem revestimento externo isolamento térmico deflector do tubo de tiragem tambor interno válvula termostática queimador dreno tripé Aquecedor de acumulação a gás PHD 313/11/11

12 Válvula de Purga (Ventosa para Expulsão de Ar) PHD 313/11/12

13 Reservatório de Água Quente Dimensionado para atender ao pico de consumo PHD 313/11/13

14 Equação da Mistura Água Consumida = Água Quente + Água Fria V. T V. T V. C C Q Q F T F V Q V C T T C Q T T F F Na qual: T Q é a temperatura da água quente V Q é o volume ou vazão de água quente na temperatura de aquecimento T F é a temperatura da água fria V F é o volume ou vazão de água fria T C é a temperatura da água consumida V C é o volume ou vazão de água consumida PHD 313/11/14

15 Material da Tubulação Materiais: - Aço; - Cobre (classe E); - Plástico: - Polipropileno (PPR) - CPVC PHD 313/11/15

16 Dimensionamento da Tubulação Determinação do Consumo Diário de Água: CD CDPC. P Consumo Per Capita de Água Quente Na qual: C D é o consumo diário de água quente (l/dia); C DPC é o consumo diário per capita (l/dia) P é a população (prédio ou apartamento). Alojamento Provisório Casa Popular ou Rural Residência Apartamento Quartel Escola Internato Hotel (s/ cozinha e s/ lavanderia) Hospital Restaurante e similares Lavanderia 24 per capita 36 per capita 45 per capita 60 per capita 45 per capita 45 per capita 36 por hóspede 125 por leito 12 p/ refeição 15 p/ kg roupa seca Maior Pressão PHD 313/11/16

17 Dimensionamento dos Componentes Sub-ramais: Pontos de utilização: Banheira Bidê Chuveiro Lavatório Pia de Cozinha Lavadora de Roupa ref. (pol) 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 3/4 Vazão (l/s) 0,30 0,06 0,12 0,12 0,25 0,30 Peso 1,0 0,1 0,5 0,5 0,7 1,0 Q 0, 3 P Pressões máximas e mínimas: PE max = 400kPa (40 mh 2 0) PD min = 5kPa (0,5 mh 2 0) Velocidade máxima: V max = 3,0 m/s PHD 313/11/17

18 Aquecimento Solar Os aquecedores solares são eficientes quando há Sol e o reservatório de água quente está bem dimensionado com relação ao consumo. Em dias nublados ou chuvosos ou quando se usa mais água quente que o previsto, o aquecimento deve ser complementado com o que se acostumou chamar de apoio elétrico. PHD 313/11/18

19 Esquema Hidráulico PHD 313/11/19

20 Esquema Hidráulico Fonte: PHD 313/11/20

21 PHD 313/11/21

22 PHD 313/11/22

23 Coletor Solar PHD 313/11/23

24 Modelos de Coletores PHD 313/11/24

25 Tanque de Armazenamento PHD 313/11/25

26 Volume de Reservatório PHD 313/11/26

27 Instalação PHD 313/11/27

28 Instalação PHD 313/11/28

29 Dimensionamento Quantidade de Calor absorvida por um coletor solar na unidade de Tempo [kcal/h] Quantidade de Calor absorvida no coletor por m² e por dia [kcal/m²] Energia Absorvida pelo Coletor [Kcal] Q IA q Q / A t E c IA t cos c c - eficiência do coletor solar A área do coletor solar [m²] I intensidade de radiação solar [kcal/m²/h] PHD 313/11/29

30 Insolação Diária Média PHD 313/11/30

31 Insolação Diária Média OBS: 1 W.h = 0,859 kcal PHD 313/11/31

32 Trajetória do Sol e Desvio do Norte PHD 313/11/32

33 Posicionamento do Painel Solar PHD 313/11/33

34 Exemplo Um pequeno hotel, com 20 apartamentos para até 3 pessoas pretende substituir o sistema de aquecimento de água, elétrico, por outro solar. Calcule qual deve ser o volume do tanque de água quente, a área do coletor solar e a economia em R$, de energia elétrica a ser obtida sabendo-se que: Potência específica da radiação solar: 700 W/m² 8 horas por dia Consumo de água quente em hoteis, a 45 C : 60 L/hosp./dia Temperatura de Aquecimento: 65 C Eficiência do coletor solar: 57,3% Temperatura da água natural: 18 C PHD 313/11/34