Instalações Hidráulicas e

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO DEA 07778 Instalações Hidráulicas e Sanitárias i Prediais i Curso: Engenharia Civil Prof. Diogo Costa Buarque diogo.buarque@gmail.com g 1

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO o UNIDADE I INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA o UNIDADE II INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE o UNIDADE III INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTOS SANITÁRIOS o UNIDADE IV INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAS PLUVIAIS o UNIDADE V INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS DE COMBATE A INCÊNDIO 3

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO UNIDADE I Instalações ações Prediais de Água Quente (IPAQ) Prof. Diogo Costa Buarque 4

Introdução - IPAQ Disponibilidade de água quente é frequente em hospitais, hotéis, restaurantes, t lavanderias...; Aumento das exigências de conforto na própria p residência; Fato corriqueiro e praticamente indispensável em qualquer prédio; Alimentar os pontos de utilização de água com a vazão (Q) e na temperatura (t) de projeto; Proporcionar garantia de fornecimento de água suficiente, sem ruído, com temperaturas adequadas e sob pressão necessária ao perfeito funcionamento das peças de utilização. 5

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. 6

Introdução - IPAQ A instalação pode ser dividida em: Instalações industriais: água atende exigências das operações inerentes aos processos empregados. Os dados de consumo, pressão e temperatura dependem da natureza, finalidade e produção dos equipamentos que serão alimentados; Instalações prediais: instalações que servem as peças de utilização, aparelhos sanitários ios ou equipamentos, visando higiene e conforto dos usuários. 7

Introdução - IPAQ Para a definição do sistema devem ser considerados principalmente os seguintes fatores: tipo e finalidade das edificações; tipo de projeto concebido; nível de conforto desejado; consumo provável de água quente; custo da energia consumida. NBR 7198/93 8

Introdução - IPAQ As condições estabelecidas por esta norma são bastante gerais (a norma tem apenas 6 páginas!). Por exemplo, enquanto a norma anterior (NBR 7198/82 da ABNT) estabelecia quantitativamente o consumo per capita de água quente de acordo com o tipo de prédio, a norma atual menciona apenas que o consumo de água quente deve levar em conta as condições climáticas e as características de utilização do sistema, sem fornecer dados quantitativos. 9

Condições gerais 10

Condições gerais da IPAQ Temperatura de fornecimento da água uso a que se destina: banho ou higiene: 35 a 50ºC; 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 se houver possibilidade de a água fornecida ao ponto de utilização para uso humano ultrapassar 40ºC. 11

Componentes de uma IPAQ Alimentação (água fria); Geradores de Água Quente; Barrilete; Sistema de distribuição; ib i Pontos de utilização; Sistema de retorno; Bombas de recirculação. Respiro, Válvula de segurança, Aquecedor, Dispositivo de recirculação 12

Componentes de uma IPAQ 1 Tubulação de água fria para alimentação do sistema de 2 água quente. 3 1 2 Aquecedores, que podem ser de passagem (instantâneos) ou de acumulação. 4 5 3 Dispositivos de segurança. 4 Tubulação de distribuição de água quente. 5 Pontos de utilização (chuveiros, duchas, pias, lavatórios). 13

Fontes de produção de água quente o o o o o Energia elétrica. Energia solar. Combustíveis sólidos (lenha). Combustíveis líquidos (óleo combustível). Combustíveis gasosos (gás natural ou gás liquefeito de petróleo). 14

Sistemas prediais de suprimento de água quente 15

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Individual Elétrico A gás combustível 16

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Individual 17

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). Facilidade de instalação. Ideal em ambientes pequenos e em ambientes localizados afastados das demais dependências do prédio. Desvantagens: Risco de choque. Vazões limitadas, sendo inadequado seu uso para abastecimento, por exemplo, de banheiras. 18

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 19

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 20

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado Aquecedor instantâneo a gás combustível Aquecedor de acumulação a gás combustível 21

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado Sistema de aquecimento e distribuição de água de um banheiro 22

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado Aquecedores instantâneos a gás: NBR 5899: Aquecedor de água a gás tipo instantâneo - terminologia NBR 8130: Aquecedor de água a gás tipo instantâneo - especificação 23

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 24

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 25

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 26

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 Tendo em vista obter-se uma temperatura adequada no ponto de utilização, o trajeto percorrido pela água quente deve ser o mais curto possível e as tubulações devidamente isoladas. 27

Sistemas prediais de suprimento de água quente Aquecimento de acumulação elétrico Aquecedores elétricos de acumulação: NBR 10674: Aparelhos eletrodomésticos de aquecimento de água não-instantâneo - especificação 28

Sistemas prediais de suprimento de água quente Aquecimento de acumulação elétrico 29

Sistemas prediais de suprimento de água quente Representação isométrica 30

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 31

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 32

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central privado 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 permanente, que neste caso varia de 6 a 16 m 3. Em apartamentos onde o trajeto a ser percorrido pela tubulação 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 de um ponto de utilização simultâneo, torna-se precário. 33

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central coletivo 34

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central coletivo 35

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. Na distribuição descendente, um barrilete superior alimenta as colunas que abastecem os pontos de utilização. A coluna de subida, também dando para a atmosfera, garante o equilíbrio i de pressões e escoamento do ar. 36

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 abastecem os pontos de consumo na subida e na descida. 37

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistema Central coletivo 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 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 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. 38

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 disponível. 39

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 sistemas), fato que se constitui i no principal i obstáculo para a difusão do seu emprego por parte dos usuários. Contudo, qualquer análise em longo prazo demonstra a 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. 40

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 metálica e pintada de preto fosco (ou de material seletivo de radiação), apresentando, em geral, uma grelha de tubos de cobre; Isolamento térmico, comumente uma camada de lã de vidro colocada no fundo e nas laterais do coletor, a fim dereduzir ao máximo as perdas de calor; Caixa do coletor, elemento estrutural freqüentemente de chapas/perfis p de alumínio, com função de abrigar e proteger os componentes internos contra as intempéries. 41

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar 42

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 quente. Coletores solar. Distribuição de água quente. 43

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 quente. Coletores solar. Distribuição de água quente. 44

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. O sistema de aquecimento solar sofre influência da meteorologia. Em 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. NBR 15569: Sistema de aquecimento solar de água em circuito direto Projeto e instalação 45

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- 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: 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 46

Sistemas prediais de suprimento de água quente Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar 47

Sistemas prediais de suprimento de água quente Coletores Solar 48

Sistemas prediais de suprimento de água quente Aquecimento por Acumulação a lenha Forno à lenha com uma serpentina localizada dentro do forno. A água aquecida retorna a um reservatório com isolamento térmico. 49

Sistemas prediais de suprimento de água quente Fabricantes - aquecedores ARKSOL Aquecimento Solar Bosch - (Passagem a gás) Cumulus - (Solar, gás, elétrico passagem e acumulação) Equibrás Aquecedores de Passagem da Izumy Tecnologia Junkers - (Passagem a gás) KDT - (Passagem Elétrico) Komeco - (Passagem a gás) Nordike - (Passagem a gás) Pantho Aquecimento Solar 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. 50

Recirculação de água quente 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. Sistema central privado é menos problemático => extensão da rede pequena e diâmetros pequenos 51

Recirculação de água quente 52

Recirculação de água quente Válvula de balanceamento: Através do princípio da perda de carga, proporcionam um perfeito balanceamento do sistema, uma vez que a seleção adequada de diâmetros torna-se impossível, face ao limitado número de diâmetros comerciais. 53

Recirculação de água quente 54

Recirculação de água quente Vantagens A água permanece sempre em movimento, retornando ao aquecedor sempre que baixar a temperatura; A água permanecerá mais ou menos quente próximo ao ponto de consumo, não havendo demora ao atendimento; Menor consumo de água; Maior consumo de energia. 55

Recirculação de água quente Não esquecer!! Válvulas de gaveta nas extremidades de cada coluna de retorno. Válvula de retenção a montante de cada válvula de gaveta (evitar a inversão do escoamento). Bomba de recirculação na tubulação principal, i 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 negativa (sucção da bomba). 56

Materiais das tubulações - IPAQ Custo Mão-de-obra Vida útil CPVC PEX POLIPROPILENO COBRE Condut. Térmica Coef. Dilatação Limit. Temperatura 57

Materiais das tubulações - IPAQ o Cobre o Polipropileno o CPVC o PEX 58

Materiais das tubulações - IPAQ COBRE Custo elevado, longa vida útil, resiste altas temperaturas, alta condutividade térmica, juntas soldadas, mão de obra especializada. Envoltas em material isolante, tal como a lã de vidro. As tubulações de água quente podem 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 Em alguns casos o seu uso é obrigatório (altas temperaturas), por ser o único material resistente. 59

Materiais das tubulações - IPAQ 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. 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 solda um ou dois pontos, até ver a solda correr em volta da união. A quantidade correta de solda é aproximadamente igual ao diâmetro da conexão: 28 mm de solda para uma conexão de 28 mm. Esta aplicação é feita para conexões sem anel de solda. 3. Com o pincel, aplique o fluxo para solda na ponta do tubo e na bolsa da conexão, de modo que a parte a ser soldada fique revestida pelo fluxo. Deve-se evitar excesso. 6. Remova o excesso de solda e fluxo com um pano seco enquanto a solda ainda permitir, deixando um filete em volta da união. 60

Materiais das tubulações - IPAQ PPR (Polipropileno Copolímero Random tipo 3) da Amanco 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. 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 61

Materiais das tubulações - IPAQ 62

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 de adesivo próprio para este fim. Linha Aquatherm da Tigre cor bege A partir de 1988 tubos e conexões de CPVC (policloreto de vinila clorado) dispensam o uso de isolante térmico, 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 água a 80ºC; 24,0 kgf/cm2 (240 m.c.a) no transporte de água a 20ºC pressão de serviço Aquatherm x temperatura 63

Materiais das tubulações - IPAQ 64

Materiais das tubulações - IPAQ PEX Polietileno Reticulado Tigre Resina termoplástica ti muito utilizada em instalações de gesso acartonado, sendo conduzindo dentro de um outro tubo guia. - Flexibilidade - Ausência de fissuras por fadiga - Vida útil prolongada 65

Materiais das tubulações - IPAQ 66

Materiais das tubulações - IPAQ 67

Materiais das tubulações - IPAQ Multicamada

Materiais das tubulações - IPAQ 69

Materiais das tubulações - IPAQ EM GERAL, O CUSTO SEGUE A SEGUINTE ORDEM... 70

Misturador O misturador é instalado entre os registros de pressão de água fi fria e água quente. 71

Misturador 72

Dilatação térmica (e) Todos os materiais i estão sujeitos aos efeitos da dilatação térmica, expandindo-se quando aquecidos e contraindo-se quando resfriados. 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. Liras evitar a formação de sifões. 73

Dilatação térmica (e) e Lp. C. T Onde: Lp é o comprimento do tubo em m 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/mc) com 30 m de extensão submetida a uma variação de 55 C. Calcular a variação de comprimento. Solução e = (30 m) x (1,7 x 10-5 m/mc) x ( 55 C) = 0,028 m 3 cm Para CPVC (C = 6,12 x 10-5 m/mc) e = (30 m) x (6,12 x 10-5 m/mc) x ( 55 C) = 0,10 m 10 cm 74

Juntas de expansão / liras Em PPR 75

Juntas de expansão / liras Em PPR Lc >= 10 x Diâm. 76

Juntas de expansão / liras Tubulações de PPR T fluido = 70 C, T montagem = 20 C L = 3,0 m (=3.000 mm) C = 0,15 mm/m C De = 32 mm 77

Juntas de expansão / liras Em CPVC L/5 Comprimento desenvolvido (L) L 3. E. DE. e S E: módulo de elasticidade em Pa DE: diâmetro externo do tubo em m e: expansão térmica em m S: tensão admissível em Pa 78

Juntas de expansão / liras Exemplo: 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. e e Lp. C. T 20.(6,12.10 5 e 0, 05508m ).(70 25) L L 3. E. DE. e S 9 3 2,055.10 0,022 0,05508 6 5,408.10 L 1, 119m m 79

Proteção contra a corrosão CORROSÃO GALVÂNICA: contato direto entre dois metais pode 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 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; Um contato galvânico éaquelequeseestabelecenaregiãode mistura da água quente (cobre) com a água fria (aço-carbono galvanizado). O aço sofrerá corrosão a uma taxa mais alta que aquela que sofreria sem a presença do contato galvânico. 80

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 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, provocando a corrosão do ferro (fenômenos elétricos). ESCOAMENTO CORROSÃO ESCOAMENTO TUB. COBRE ERRADO TUB. AÇO GALV. TUB. COBRE ACEITÁVEL TUB. AÇO GALV. Para embutir as canalizações de aço galvanizado na alvenaria deve-se prever algum tipo deproteção contra corrosão externa dos tubos. Recomenda-se que a tubulação seja instalada de modo a ficar em contato com material homogêneo, de preferência alcalino, como, por exemplo, o material propiciado pelas argamassas, desde que apresentem baixos teores de cloretos, freqüentes nos aditivos de pega e endurecimento. 81

Dimensionamento do sistema de água quente Principais premissas Segue o mesmo procedimento descrito para água fria. A perda de cargacomágua quente é menor do queaperda 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 ocasionandoumademoraexcessivanachegadadaáguaatéos pontos de consumo e o seu resfriamento. A única canalização que pode funcionar com uma certa folga éa canalização que conduz a água fria desde o reservatório superior até o sistema de aquecimento. 82

Dimensionamento do sistema de água quente Principais premissas As tubulações de água fria, que alimentam misturadores, não podem estar conectadas a barrilete, colunas de distribuição e ramais que alimentam válvulas de descarga; Deve ser permitida tubulação única, desde que não alimente 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 aquecedores deve ser executada em aço galvanizado. 83

Dimensionamento do sistema de água quente 1. Determinação do Consumo Diário de AQ CD C.NP CD consumo diário (L/dia) C consumo diário io per capita (L/dia) NP número de pessoas a serem atendidas 84

Dimensionamento do sistema de água quente 1. Determinação do Consumo Diário de AQ Prédio Alojamento provisório de obra Consumo Água morna (litros/dia) 24 por pessoa Casa popular ou rural 36 por pessoa Residência Apartamento Quartel Escola (internato) Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) Hospital Restaurantes e similares 45 por pessoa 60 por pessoa 45 por pessoa 45 por pessoa 36 por hóspede 125 por leito 12 por refeição Lavanderia a a 15 por kg de roupa seca 85

Dimensionamento do sistema de água quente 2. População a ser atendida Tipo de edifício População escritório 1 pessoa / 3m 2 loja 1 pessoa / 3m 2 hotel 1 pessoa / 15m 2 hospital 1 pessoa / 15m 2 Apartamento/ residência P = 2 N ds + N de ou 5 pessoas por unidade Nds = número de dormitórios sociais Nde = número de dormitórios de serviço 86

Dimensionamento do sistema de água quente 3. Mistura AQ + AF Volume de água reservado. Equação de mistura de um líquido em temperaturas diversas: V MIST x T MIST = V AQ x T AQ + V AF x T AF Valores usuais Equação de continuidade: id d V MIST = V AQ + V AF 87

Dimensionamento do sistema de água quente 3. Mistura AQ + AF: Exemplo T AQ = 70ºC T AF = 17ºC T MIST = água morna usual: 42ºC V MIST x T MIST = V AQ x T AQ + V AF x T AF V MIST x 42 = V AQ x 70 + V AF x 17 V MIST = V AQ + V AF V AF = V MIST -V AQ V MIST x 42 = V AQ x 70 + (V MIST -V AQ ) x 17 V AQ = 0,47 V MIST Para apartamentos: 60 litros por pessoa por dia V AQ = 28,2 litros/pessoa V AF = 31,8 litros/pessoa 88

Dimensionamento do sistema de água quente 3. Mistura AQ + AF: Exemplo Balanço da mistura de água quente e fria Usos Consumo aproximado de água morna (litros) Temperatura da mistura (ºC) Quantidade aproximada em litros para a mistura Quente Fria 70ºC 17ºC 1 Chuveiro 30 38 12 18 2 Barba, lavagem das mãos e rosto 10 38 4 6 3 Lavagem (cozinha) 20 52 13 7 Totais 60 42 29 31 22/07/2013 89 89

Dimensionamento do sistema de água quente 4. Distribuição 4.1 Vazão Vazão Máxima Possível (funcionamento simultâneo) Vazão Máxima Provável (métodos empiricos ou probabilísticos) Mesmo método adotado para instalação de água fria (NBR 5626): Q 0, 30 P 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. 90

Dimensionamento do sistema de água quente 4. Distribuição Vazões Mínimas e Pesos das Peças de Utilização (NBR 5626/1998) Peça de Utilização Vazão (l/s) Peso Banheira 0,30 1,0 Bidê 0,10 0,1 Chuveiro 0,20 0,4 Lavatório 015 0,15 03 0,3 Pia de Cozinha 0,25 0,7 Pia de Tanque 0,25 0,7 Lavadora de Roupa 0,30 1,0 91

Dimensionamento do sistema de água quente 4. Distribuição 4.2 Pressão A pressão estática máxima nos pontos de utilização não deve 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. As pressões dinâmicas mínimas devem ser: Aquecedor a gás 2,0 m.c.a. Aquecedor elétrico 05 0,5 mca m.c.a. Verificar especificações Chuveiro 1,0 m.c.a. 4.3 Velocidade dos aquecedores 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 92

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.1 Sub-ramais Peças de Utilização Diâmetro (mm) Canalização que liga o ramal à peça de utilização do aparelho sanitário; Banheira 15 Bidê 15 Chuveiro 15 Lavatório 15 São pré-dimensionados em função do ponto de utilização que atendem; Pia de cozinha 15 Pia de despejo 20 Lavadora de roupas 20 93

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.2 Ramais e colunas de distribuição Segue o mesmo procedimento adotado para canalizações de água fria. Barrilete / coluna / ramal Pesos Perda de carga unitária Diferença de cotas Sobe (-) Pressão disponível Comprimentos Perda de carga Pressão disponível residual Trecho Vazão Diâmetro Velocidade Conexões Unitário Acumulado Real Equivalente Total Tubos e Total Desce(+) Registros 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) Pressão requerida no ponto de utilização Planilha adaptada da NBR 5626 94

Dimensionamento do sistema de água quente 5.2 Ramais e colunas de distribuição 1) Preparar o esquema isométrico i 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 4 Preencher com a soma dos pesos acumulados; Coluna 5 - Calcular a vazão estimada para cada trecho Q 0, 3 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: V < 3,0 m/s e V< 14 x (D) 0,5 ; Coluna 8 Determinar a perda de carga unitária; Coluna 9 - Determinar a diferença de cotas entre entrada e saída de cada trecho, considerando positiva quando a entrada tem cota superior à saída e negativa em caso contrário; P 95

Vazões em função da soma dos pesos, e diâmetros INTERNOS indicados para v < 3,0 m/s. 22/07/2013 96 96

Dimensionamento do sistema de água quente 5.2 Ramais e colunas de distribuição 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. 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 comprimento total (coluna 13): Coluna 17: Pressão disponível residual, dada pela diferença entre pressão disponível (coluna 10) e perda de carga total (coluna 16). 97

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento Coluna 18: Pressão requerida noponto deutilização: 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 descarga (0,5 mca) e válvula de descarga é 15 kpa (1,50 mca) 5.3 Perdas de Carga Tubos A norma brasileira não fixa uma equação de perda de carga, sendo muitas 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 ferro fundido (água fria): plástico (água fria): (água quente): J 20,2 10 6 Q D 1,88 1,75 1,75 Q 6 6 Q J 8,6910 4,88 J 6,92 10 4,75 4,75 D D D 98

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 53 5.3 Perdas de Carga Conexões NBR 5626 99

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 54 5.4 Aquecedores No dimensionamento dos aquecedores deve-se considerar: Volume do reservatório, se houver; 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 100

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.4.1 Aquecedores a gás Aquecimento central privado a gás 25.000 Água Morna Água Morna Aquecimento central coletivo a gás 101

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.4.2 Aquecedores elétricos de acumulação - JMS 102

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.4.3 Aquecedores elétricos de acumulação - Morganti 103

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação Consumo Diário a 70C (litros) Capacidade do Aquecedor (litros) Potência (kw) 60 50 0,75 95 75 0,75 130 100 1,0 200 150 125 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 55 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 20,00 104

Dimensionamento do sistema de água quente 5. Dimensionamento 5.4.3 Aquecedores elétricos de acumulação - Exemplo Retornando ao problema proposto anteriormente (proporção da mistura água quente água fria): T AQ = 70ºC V AQ = 0,47 V MIST T AF = 17ºC 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 P= 2 Nds + Nde = 2. 3 +1 = 7 pessoas x 28,2 litros Consumo AQ = 197,4 litros/dia = 197,4 litros/dia Aquecedor elétrico (Boiler) Capacidade = 150 litros Potência = 1,25 kw 105

Dimensionamento do sistema de água quente 6. Aquecimento elétrico 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 2 P I R ( amp ) ( ohms ) 2 watts J s A energia dissipada, expressa em watts x hora é: E P t Wh Js / s J Esta energia vem a ser a quantidade de calor Q transferida para a água.

Dimensionamento do sistema de água quente 6. Aquecimento elétrico Quantidade de calor (Q) transferida para a água: Q = m c (tf ti) Onde: Q = quantidade de calor, J (ou cal) m = massa de água, kg tf, ti = temperatura a 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 1C (c = 1,0 kcal/kgc) A relação entre Watts h e cal é 1,0 w h = 860 cal, ou 1,0 kwh = 860 kcal 107

Dimensionamento do sistema de água quente 7. Aquecimento solar Área da superfície coletora dos painéis solares - A A V 176,6 I 0,219 tm t f t m 0,634 Onde: A = área dos coletores (m 2 ). 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). 108

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 Científicos S. A. (LTC), 4 Edição, 596p.