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Aula - Instalacoes Prediais de Agua Quente

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Instalações Prediais I 
Profa. M.Sc. Maria Letícia C. L. Beinichis 
Curso – Arquitetura e Urbanismo 
Instalações Prediais de Água Quente 
 
1. Conceitos gerais 
2. Elementos da instalação de água quente; 
3. Dimensionamento; 
4. Materiais, equipamentos e aparelhos. 
Conteúdo Programático 
1 – Conceitos Gerais 
Curso – Arquitetura e Urbanismo 
Normas e Conceitos 
 
A Norma Brasileira que fixa as 
exigências técnicas mínimas 
quanto à higiene, segurança, 
economia e ao conforto dos 
usuários, as instalações 
prediais de água quente é a 
NBR 7198/93 – Instalações 
Prediais de Água Quente. A 
norma aplica-se a instalações 
de água quente para uso 
humano com temperatura de 
no máximo 70oC. 
A norma preconiza para água quente as mesmas condições gerais da água fria, ou seja, 
que as instalações devem ser projetadas e executadas de modo a garantir o 
fornecimento de água e preservar a potabilidade, acrescentando proporcionar o nível de 
conforto adequado e racionalizar o consumo de energia. 
Normas e Conceitos 
 
Algumas definições importantes: 
 
Aquecedor - Aparelho destinado a aquecer a água. 
Aquecedor de acumulação – Aparelho que se compõe de um reservatório dentro do 
qual a água acumulada é aquecida. 
Aquecedor instantâneo (de passagem) – Aparelho que não exige reservatório, 
aquecendo a água quando de sua passagem por ele. 
Dispositivo anti-retorno – Dispositivo destinado a impedir o retorno de fluidos 
para a rede de distribuição. 
Dispositivo de pressurização – Dispositivo destinado a manter sob pressão a rede de 
distribuição predial, composto de tubulação, reservatórios, equipamentos e 
instalação elevatória. 
Normas e Conceitos 
 
Algumas definições importantes 
 
Isolamento acústico – Procedimento para reduzir a transmissão de ruídos da 
instalação. 
Isolamento térmico – Procedimento para reduzir as perdas de calor nas instalações. 
Misturador – Dispositivo que mistura água quente e fria. 
Reservatório de água quente – Reservatório destinado a acumular a água quente a 
ser distribuída. 
Dilatação térmica – Variação nas dimensões de uma tubulação, devida às alterações 
de temperatura. 
Dispositivo de recirculação – Dispositivo destinado a manter a água quente em 
circulação, a fim de equalizar sua temperatura. 
Normas e Conceitos 
 
São condições específicas das instalações de água quente (NBR 7198/93) 
1. Aquecedores 
Devem ser alimentados pelo reservatório superior de água fria ou por dispositivo de 
pressurização; 
O projetista deverá especificar o tipo de aquecedor – instantâneo (ou de passagem) ou 
de acumulação, com o volume, temperaturas máxima e mínima de operação, fonte de 
calor e potência; 
Para os aquecedores de acumulação deve-se observar cuidadosamente as características 
do sistema, como frequência de utilização, volume de armazenamento e capacidade de 
recuperação. 
Normas e Conceitos 
 
São condições específicas das instalações de água quente (NBR 7198/93) 
 
1. Aquecedores 
A instalação hidráulica do aquecedor deve ser independente, nunca acoplada à coluna 
que tenha válvula de descarga ou de forma direta da rede pública. A entrada de água fria 
deve partir sempre em nível superior ao do aquecedor, para evitar que o mesmo se 
esvazie no caso de falta d’água. 
Não devem ser colocadas válvulas de retenção na entrada de água fria dos aquecedores, 
mas utilizam-se respiros ou válvulas de segurança na saída da água quente. 
 
Normas e Conceitos 
 
São condições específicas das instalações de água quente (NBR 7198/93) 
 
2. Estimativa de consumo de água quente – levar em consideração as condições 
climáticas e as características de utilização do sistema predial de água quente. 
3. Temperatura da água 
É obrigatória a instalação de misturadores quando houver possibilidade de a água quente 
fornecida no ponto de utilização ultrapassar 40oC. 
4. Pressão de serviço (Ps) – Não deve ultrapassar 400 kPa nos pontos de utilização. 
5. Velocidade da água – Não deve ser superior a 3 m/s. 
6. Vazão de projeto – nos pontos de utilização a vazão deve ser estabelecida a partir das 
características do aparelho sanitário e das necessidades do usuário deste aparelho. 
7. Tubulações 
Observar o tipo de material escolhido, podendo ser necessário o isolamento térmico e 
acústico da instalação. 
Levar em consideração no projeto o efeito da dilatação e contração térmica da tubulação, 
bem como as perdas de carga, com respectiva junta de expansão ou outro dispositivo. 
As tubulações de água fria, que alimentam misturadores, não podem estar conectadas a 
barrilete, colunas de e ramais que alimentam válvulas de descarga. 
Normas e Conceitos 
 
Tipos de materiais utilizáveis 
 
Cobre – Mais utilizado, possui custo elevado e vida útil longa. Como apresenta alta 
condutividade térmica, exige um bom isolamento térmico. Possui boa resistência à 
corrosão e baixo custo de manutenção. 
Aço Carbono Galvanizado– Baixo custo, porém, sua vida útil é mais curta, quando 
comparada à vida útil da edificação, em função das incrustações e corrosão à que está 
sujeito. Como o cobre, apresenta alta condutividade térmica, exigindo um bom 
isolamento térmico. 
CPVC (Plicloreto de Vinila Clorado) – É o material mais barato dentre os comercialmente 
disponíveis e utilizados. Possui vila útil longa, baixo coeficiente de dilação, baixa 
condutividade térmica, o que dispensa o isolamento térmico. Sua limitação está na 
temperatura máxima suportada pela tubulação – 80oC. Isso exige a instalação de uma 
termo-válvula que impede que a água ultrapasse a temperatura limite. Por ser material 
plástico, deve-se ter especial cuidado com a sustentação da tubulação de forma a 
impedir deformações. 
PPR (Polipropileno Copolímero Random 3) – Material mais caro. Possui bom 
desempenho hidráulico e dispensa uso de isolamento térmico. É resistente à corrosão. 
2 – Elementos da Instalação 
de Água Quente 
Curso – Arquitetura e Urbanismo 
Aquecimento e Distribuição de Água Quente 
 
Fontes de energia 
• Combustão – sólidos (madeira, carvão, etc.), líquido (óleo, álcool, querosene, etc.) e 
gás (vapor de caldeira, GLP, etc) 
• Eletricidade 
• Energia solar 
• Vapor/Caldeira 
 
Usualmente, as fontes são associadas como forma de, na eventual falha ou falta de 
suprimento de um tipo, outro tipo ser capaz de complementar. 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Aquecimento Solar 
 
Vantagens: 
• Fonte de energia não poluidora e autossuficiente; 
• Silenciosa; 
• Disponível no local do consumo. 
Desvantagens: 
• Difícil captação, por ser fonte de energia disseminada; 
• Apresenta descontinuidade no fornecimento – dia/noite, céu nublado/claro, etc; 
 
Elementos: 
1. Captor (voltado para o norte, com inclinação igual à latitude local + 10°) 
2. Reservatório de acumulação de água aquecida 
3. Tubos e acessórios 
4. Bomba de circulação, quando a circulação por termossifão for insuficiente 
 
 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Classificação dos sistemas prediais de água quente 
 
Sistema Individual – produção de água quente para um aparelho de utilização único ou 
no máximo aparelhos no mesmo ambiente. São eles – chuveiro elétrico e aquecedores 
de passagem; 
 
Sistema Central privado – produção de água quente para todos os aparelhos de uma 
unidade habitacional (casa, apartamento). São utilizados nesse sistema os aquecedores 
de acumulação. 
 
Sistema Central coletivo – produção de água quente para todos os aparelhos de todas as 
unidades habitacionais da edificação. É recomendado quando não há rateio da conta de 
energia e da manutenção, como em hospitais, hotéis, motéis, clubes, indústrias, etc.Sistema Central Privado 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
 
com 2 zonas de pressão 
Sistema Individual e Sistema Central Privado 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Sistema Central Coletivo 
 
Distribuição Ascendente – quando a 
água é bombeada a partir de um 
barrilete inferior. Pode ser sem 
retorno (tubulações inferiores a 30 m) 
ou com retorno (tubulações acima de 
30 m) e com ou sem bombeamento. 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Sistema Central Coletivo 
 
Distribuição Descendente – quando a 
água para um barrilete superior e 
então distribuída. Também pode ser 
com ou sem retorno e com ou sem 
bombeamento. 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Sistema Central Coletivo 
 
Distribuição Mista – Utiliza os dois 
métodos, ascendente e descendente 
conjugados. As colunas de 
distribuição descendentes podem ser 
utilizadas para fazer o retorno. 
Formas de Aquecimento 
 
1. Aquecimento direto – 
quando o calor é transferido 
da fonte para a água 
aquecida, sem by-pass. 
Utiliza-se esse tipo de 
aquecimento no sistema 
individual, como os 
aquecedores de passagem 
(elétricos – chuveiros, ou à 
gás) e no sistema central 
privado (elétrico ou à gás). 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Em C há um alargamento – 
assim a pressão em A é 
menor que a pressão em B 
Formas de Aquecimento 
 
2. Aquecimento Indireto – A fonte de calor aquele um fluido intermediário que 
cede calor para a água no equipamento denominado intercambiador. É utilizado 
quando se tem o sistema Central Coletivo 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
Elementos do Sistema Predial de Água Quente 
 
• Alimentação; 
• Gerador de Água Quente (Aquecedor); 
• Barriletes; 
• Sistema de Distribuição – ascendente, descendente, mista; 
• Pontos de utilização; 
• Sistema de retorno; 
• Bombas de recirculação. 
Elementos da Distribuição de Água Quente 
 
3 – Dimensionamento 
Curso – Arquitetura e Urbanismo 
Determinação do Consumo Diário 
Conforme NBR 7198/93, o consumo diário de água quente se dá conforme 
o tipo de ocupação: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cd = C.P, onde Cd é o consumo diário de água quente (l/dia) a 70oC, C é o 
consumo diário per capita de água quente (conforme tabela da Norma) e P 
é a população da edificação. 
Dimensionamento 
 
Tipo de Ocupação Consumo (l/dia) 
Alojamento provisório de obra 24 por pessoa 
Casa popular ou rural 36 por pessoa 
Residência 45 por pessoa 
Apartamento 60 por pessoa 
Quartel 45 por pessoa 
Escola (internato) 45 por pessoa 
Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) 36 por pessoa 
Hospital 125 por leito 
Restaurante e similares 25 por refeição 
Lavanderia 15 por kgf de roupa seca 
Determinação do Consumo Diário 
Para residências e apartamentos considerar 2 pessoas por dormitório mais 
dependência de empregado (1 pessoa por dependência); 
Caso a residência possua banheira, o acumulador deverá ter capacidade, no 
mínimo, igual a da banheiro (de 150 a 180 l); 
Se o apartamento tiver central coletiva, para os cálculos de consumo diário 
considerar 2 pessoas por dormitório, 1 pessoa por dependência de 
empregado, 150 l por máquina de lavar roupa e 180l por banheira 
instalada. 
 
Exemplo 1: Residência com 3 dormitórios, 1 dependência de empregada e 1 
banheira instalada. 
C = (3 dorm. X 2 pessoas + 1 pessoa (empregado) )x45l/pessoa + 1 banheira 
C = 7 pessoas x 45l/pessoa + 180l = 495 l/dia 
 
Dimensionamento 
 
Determinação do Consumo Diário 
 
Exemplo 2: Edificação com 10 pavimentos, 2 apartamentos por andar, cada 
apartamento com 3 dormitórios sem dependência, mas com banheira 
C = (10 pavimentos x 2 aptos/pav. x 3 dorm x 2 pessoas) x 60l/dia + 2x10 
banheirasx180l 
C = 120 pessoas x 60l/dia + 3.600l = 10.800l. 
Dimensionamento 
 
Determinação do Consumo 
Diário 
 
Para aquecedores elétricos 
(Boiler), de sistema central 
privado, a Norma recomenda os 
valores ao lado: 
Dimensionamento 
 
Consumo Diário 
(l) 
Volume 
aquecedor (l) 
Resistência (KW) 
60 50 0,75 
95 75 0,75 
130 100 1,0 
200 150 1,25 
260 200 1,5 
330 250 2,0 
430 300 2,5 
570 400 3,0 
700 500 4,0 
850 600 4,5 
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 
Determinação do Consumo Diário 
 
Para aquecedores com caldeira a óleo ou a gás: 
 
1. Calcula-se o Consumo Diário (Cd) 
2. Considera-se a temperatura do reservatório (t2) menos a temperatura natural 
(t1) igual a 50oC – t2 – t1 = 50oC 
3. Calcula-se a capacidade teórica ou volume teórico do reservatório de água 
quente usando uma fração do Cd: 
Residências V = 1/3Cd 
Apartamentos médio porte V = 1/5Cd 
Apartamentos grande porte V = 1/7Cd 
4. Toma-se para o reservatório um volume real (Vr) = 1,33 V 
5. Com os valores de Cd e V obtém-se no gráfico a vazão horária de água aquecida 
(l/h) e a capacidade da caldeira (Kcal/h). 
Dimensionamento 
 
Dimensionamento 
 
No eixo X coloca-se o 
valor do Consumo 
Diário (Cd). 
Sobe-se até a linha 
correspondente ao 
Volume teórico (V). 
Nesse encontro, 
horizontalmente à 
direita, tem-se o 
volume de água 
aquecida necessária 
por hora e à esquerda, 
a capacidade da 
caldeira em Kcal/h. 
Exercício: 
Dimensionar o sistema de produção de água quente para um prédio de 12 pavimentos, 
com 4 apartamentos de 3 dormitórios por pavimento. 
 
No sistema a óleo ou gás: 
Consumo Diário – Cd = 12 pav. x 4 apart. x 3 dorm. x 2 pessoas x 60litros = 17.280 litros. 
Volume teórico do reservatório: V = 1/5 CD = 17280/5 = 3456litros 
Volume real: VR = 1,33xV = 1,33 x 3456 = 4.596 litros 
 
Pelo gráfico: 
Água aquecida por hora = 1.650litros 
Capacidade da Caldeira = 82.000kcal. 
 
Poderes Caloríficos: 
Óleo: 10.000Kcal/Kg Gás de rua: 4.200Kcal/m3 
GLP: 11.000Kcal/Kg Eletricidade: 860Kcal/KWh 
 
Exemplo para o consumo de óleo: 
O poder calorífico do óleo é de 10.000Kcal/ Kg e o rendimento das caldeiras em torno 
de 80%. Assim: Óleo = 82000/(10.000 x 0,8) = 10,25 Kg de óleo. 
Dimensionamento 
 
O dimensionamento da instalação 
predial de água quente segue os 
mesmos passos da instalação de água 
fria. 
A vazão é calculada a partir do peso das 
peças de utilização, por meio de fórmula 
ou ábaco, bem como a velocidade. 
A perda de carga ocorre por 
comprimento da tubulação (perda de 
carga distribuída) e pelas conexões, 
válvulas e registros (perda de carga 
localizada) que é transformada em 
comprimento equivalente e calculada 
como perda de carga distribuída. 
A pressão de serviço, disponível e 
estática seguem os mesmos parâmetros 
da instalação de água quente. 
Dimensionamento 
 
4 – Materiais, equipamentos 
e aparelhos 
Curso – Arquitetura e Urbanismo 
Como visto, os tipos de materiais e equipamentos utilizados nas instalações de 
água quente podem ser: 
 
1. Para tubulação 
• Cobre 
• Aço carbono galvanizado 
• CPVC 
• PPR 
 
2. Aquecedor 
• Passagem – elétrico ou gás 
• Acumulação – elétrico (boiler), gás, energia solar. 
 
Materiais, equipamentos e aparelhos 
 
A escolha do material e equipamento a utilizar dependerá da edificação (tipo de uso da 
edificação, porte, consumo diário, etc)e de quesitos financeiros (em ordem de grandeza 
– CPVC, cobre, PPR). 
 
Para a instalação de aquecedores de passagem é obrigatório o uso de tubulação de 
cobre, por questão de segurança do usuário em função da temperatura de saída da 
água. O cobre é o único material que resiste à elevadas temperaturas sem romperou 
deformar. Porém, por necessitar de isolamento térmico, possui valor mais elevado que 
o CPVC (não necessita de isolamento). 
 
Os tipos de isolamento para as instalações de água quente são: 
• Polietileno expandido (mais comum) 
• Fibra de vidro; 
• Lã de rocha 
• Argamassa de cimento com vermiculita expandido. 
Materiais, equipamentos e aparelhos 
 
Cobre 
Materiais, equipamentos e aparelhos 
 
CPVC 
PPR 
O procedimento de proteção da tubulação das colunas de água segue os mesmos 
cuidados das colunas de água fria, com a adição de uma tira de borracha. Essa tira tem 
a função de diminuir o atrito entre as tubulações e as abraçadeiras ou alças metálicas 
de sustentação. 
Materiais, equipamentos e aparelhos 
 
Um material mais recente no mercado é o PEX. Tubulação flexível, possui alto custo e 
que pode ser utilizada para água fria e quente. 
Materiais, equipamentos e aparelhos 
 
A tubulação PEX é na verdade 
composta por dois tubos, ambos 
flexíveis. 
O tubo interno é de polietileno 
reticulado e conduz a água. O 
outro, que reveste o tubo de 
polietileno, é também de 
polietileno, porém, de baixa 
densidade e tem a função de ser 
guia do tubo interno. 
Materiais, equipamentos e aparelhos

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