Aula 5 Instalações prediais hidráulicas Agua quente

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Instalações Prediais Hidráulicas 
 
ÁGUA QUENTE 
Instalações Prediais – Água Quente 
INTRODUÇÃO 
Instalações Prediais – Água Quente 
GENERALIDADES 
 Instalações prediais de água quente destinam-se: 
• Banhos 
• Higiene 
• Utilização em cozinhas 
• Lavagem de roupas 
• Finalidades médicas e industriais 
 
 
Instalações Prediais – Água Quente 
GENERALIDADES 
 
 NBR 7198:1993 – Projeto e execução de instalações 
prediais de água quente. 
 
 Devem proporcionar: 
 
• O fornecimento de água de forma contínua, em quantidade 
suficiente e temperatura controlável, com segurança, 
pressões e velocidades compatíveis com o perfeito 
funcionamento dos aparelhos sanitários e das tubulações, 
proporcionando o nível de conforto adequado aos usuários; 
• Preservem a potabilidade da água no interior da tubulação, 
devendo haver plena garantia da impossibilidade prática de a 
água ser contaminada com refluxo de esgoto sanitário ou 
demais águas servidas; 
• Racionalizem o consumo de energia através do 
dimensionamento correto e escolha do sistema de 
aquecimento adequado. 
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GENERALIDADES 
 
 Temperaturas usuais: Tabela 01 
 
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TERMINOLOGIA 
 
 A NBR 7198 (ABNT, 1993), define: 
 
• 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: aparelho que não exige 
reservatório, aquecendo a água quando de sua passagem 
por ele. 
• Dispositivo de pressurização: dispositivo destinado a 
manter sob pressão a rede de distribuição predial, 
composto de tubulação, reservatórios, equipamentos e 
instalação elevatória. 
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TERMINOLOGIA 
 
 A NBR 7198 (ABNT, 1993), define: 
 
• Isolamento térmico: dispositivo utilizado para reduzir as 
perdas de calor ao longo da tubulação condutora de água 
quente. 
• Misturador: dispositivo que mistura água quente e fria. 
• Reservatório de água quente: reservatório destinado a 
acumular água quente a ser distribuída. 
• Tubulação de retorno: Tubulação que conduz a água 
quente de volta ao reservatório de água quente ou 
aquecedor. 
• Válvula de segurança de temperatura: dispositivo 
destinado a evitar que a temperatura da água quente 
ultrapasse determinado valor. 
 
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TERMINOLOGIA 
 
 A NBR 7198 (ABNT, 1993), define: 
 
• 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. 
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APRESENTAÇÃO DO PROJETO 
• Planta do andar tipo e outros pavimentos; 
• Cortes; 
• Isométrico; 
• Especificação de equipamentos; 
• Relação de material. 
 
 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
 
O aquecimento elétrico, normalmente é realizado por meio de 
resistências metálicas de imersão que dão um bom 
rendimento na transferência de calor. Estas resistências são 
ligas isoladas por mica, asbestos, etc., materiais que suportam 
bem as altas temperaturas. 
 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
 
O aquecimento elétrico baseia-se nas seguintes fórmulas: 
𝑅 =
ρ. 𝐿 
𝑆
 
Onde: 
 
R – resistência (ohms); 
ρ – resistividade do material (ohms x mm²/m); 
L – comprimento do resistor (m); 
S – seção do resistor (mm²). 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
 
𝑃 = 𝑅. 𝐼² 
Onde: 
 
P – potência (watts); 
R – resistência (ohms); 
I – corrente (ampere); 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
 
𝑃 =
𝑉²
𝑅
 
Onde: 
 
P – potência (watts); 
V – tensão (volts) sendo 𝑉 = 𝑅. 𝐼 
 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
 
𝑊 = 𝑃. 𝑡 
Onde: 
 
W – energia (watts.h); 
P – potência (watts); 
t – tempo (h). 
 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO 
𝑸 = 𝒎. 𝒄. (𝒕𝟐 − 𝒕𝟏) 
Onde: 
Q – quantidade de calor (kcal); 
m – quantidade de água (litros); 
c – calor específico (kcal/kg.ºC) – para água c=1,0. 
 
1 kwh = 860 kcal 
 
A expressão que dá a quantidade de calor produzida em uma 
resistência R por uma corrente I em um tempo t é a seguinte: 
𝑸 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟒. 𝑹. 𝑰𝟐. 𝒕 
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EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO 
1. Calcule a energia (W) e a Potência (P) necessárias para elevar 
75 L de água a temperatura de 15°C para 60°C, em duas horas. 
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EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTO 
2. Deseja-se aquecer 100 L de água de temperatura de 24° a 
temperatura de 40°C, em duas horas. A tensão disponível da 
rede é de 100 volts. Qual a potência exigida? 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO - BOILERS 
 
Os chuveiros necessitam de uma potência muito maior que os 
aquecedores, pois o tempo que a água permanece em contato 
com a resistência é muito pequeno. 
O boiler, quando devidamente isolado, pode manter a 
temperatura da água por até 12 horas, com queda máxima de 
3 ºC. 
Admite-se para os aquecedores elétricos de boa procedência um 
rendimento de 80 a 90% na transferência de calor. 
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• AQUECIMENTO ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO - BOILERS 
 
Para aquecedores elétricos de acumulação podem ser 
considerados os valores da tabela 2. 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO SOLAR 
 
O aquecimento solar é uma forma alternativa de aquecimento 
da água, tendo sua aplicabilidade em usos domésticos, 
processos industriais ou aquecimento de piscinas. Além de ser 
uma fonte inesgotável de energia, este tipo de aquecimento 
possui outras vantagens no seu uso: 
 
• Fonte não poluidora; 
• Silenciosa; 
• Representa uma fonte alternativa de energia. 
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• AQUECIMENTO SOLAR 
 
Normalmente para usos domésticos utiliza-se o aquecimento 
solar em conjunto com outro tipo de aquecimento, para suprir 
as necessidades em dias sem sol. A radiação solar não é 
constante ao longo do dia, e varia também de acordo com as 
estações do ano. Por tal motivo, para se obter o melhor 
rendimento, é necessário orientar o coletor de maneira a 
receber a maior incidência dos raios solares. 
Foi determinado experimentalmente que para os coletores 
solares fixos a melhor inclinação, para se obter o máximo 
aproveitamento do sistema o ano todo, é aquela em relação à 
horizontal forme um ângulo produto da soma entre a latitude do 
lugar mais 5º ou 10º. Assim, no hemisfério Sul os coletores 
deverão ser voltados para o Norte. 
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• AQUECIMENTO SOLAR 
Instalações Prediais – Água Quente 
• AQUECIMENTO SOLAR 
• AQUECIMENTO SOLAR 
• AQUECIMENTO SOLAR 
• AQUECIMENTO SOLAR 
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EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO 
3. Calcular a área do coletor solar necessária para aquecer água 
de 20°C para 60°C de uma residência unifamiliar de 5 pessoas, 
localizada na cidade do Rio de Janeiro. 
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TIPOS DE AQUECIMENTO 
• AQUECIMENTO A GÁS 
 
Existem vários modelos de aquecedores a gás no país, em um 
dos modelos existe um queimador degás que fornece a energia 
necessária ao aquecimento da água armazenada, no próprio 
corpo do aparelho. Os gases queimados saem por outro lado 
concêntrico, em direção à chaminé. Os aquecedores de baixa 
pressão distribuem a água por gravidade, por tal motivo 
necessita que os aparelhos estejam abaixo do mesmo, enquanto 
os de alta pressão podem situar-se abaixo dos aparelhos, pois o 
que dita a pressão é altura estática do reservatório de água fria. 
• CUIDADOS A SEREM TOMADOS NA INSTALAÇÃO DE 
AQUECEDORES A GÁS 
Instalação de aquecedores a gás combustível em residências deve 
seguir a norma NBR 13103 e devem obedecer aos padrões 
apresentados na figura abaixo. 
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DIMENSIONAMENTO 
Os aquecedores de passagem a gás variam de acordo a vazão 
nominal de água. 
No mercado existem desde aquecedores de 6 L/min até mais 
de 25 ou 30 L/min. 
Para saber qual utilizar, é importante contar quantos pontos o 
aquecedor atenderá e o qual é o consumo médio destes 
pontos. 
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MATERIAIS 
• Cobre 
O Cobre é o primeiro metal utilizado pelo homem. Representa uma descoberta 
fundamental na evolução humana, por ser utilizado nas diversas fases 
tecnológicas pelas quais o ser humano passou. 
O cobre apresenta custo elevado e vida útil bastante longa, pois apresenta 
excelente resistência à corrosão e à pressão, atendendo aos limites impostos 
pela NBR 7198. Também apresenta resistência ao golpe de aríete. O limite de 
temperatura fica acima do mínimo normalmente exigido. 
Para a execução das tubulações pode ser utilizada solda (geralmente estanho), 
o que exige mão-de-obra especializada. A instalação requer isolamento 
térmico. A Figura 5 mostra tubos e conexões em cobre. 
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MATERIAIS 
• Ferro 
Apresenta custo elevado, embora menor que o do cobre. As juntas são 
rosquedas, exigindo mão-de-obra especializada e, devido às incrustações e 
corrosões, pode apresentar vida útil mais reduzida se comparado ao cobre. 
Apresenta coeficiente de dilatação alto, em torno de 1,2 x 10-5 m/ºC e a 
instalação requer isolamento térmico. 
 
 
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MATERIAIS 
• CPVC 
O policloreto de vinila clorado (Figura 6) é o material que apresenta o menor 
custo. È um termoplástico semelhante ao PVC, porém com maior percentual 
de cloro. Apresenta vida útil longa, baixo coeficiente de dilatação e baixa 
condutividade térmica, o que dispensa o uso de isolamento térmico. As juntas 
são soldáveis, exigindo mão-de-obra treinada. A principal limitação quanto ao 
uso de CPVC é o limite de temperatura, que é de 80º C, o que exige a instalação 
de termoválvula com termoelement. 
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MATERIAIS 
A termo-válvula (Figura 13.3) é utilizada para impedir que a água ultrapasse a 
temperatura de 80º C através da mistura com água fria e deve ser instalada 
entre o aquecedor e a tubulação de água quente. Deve-se ter cuidado na 
observação da vida útil da termo-válvula. 
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MATERIAIS 
• POLIPROPILENO 
O polipropileno é uma resina poliolefínica cujo principal componente é o 
petróleo. Por sua versatilidade apresenta várias aplicações, e dentre elas se 
destaca o uso nas instalações de água quente. Apresenta coeficiente de 
dilatação térmica aproximada de 10 x 10-5 cm/cmºC. 
Sua instalação é relativamente fácil, sendo as conexões e emendas soldadas 
por termofusão. 
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DIMENSIONAMENTO 
• Quantidade de água quente a ser fornecida para 
uma edificação 
 
A quantidade de água quente a ser fornecida para uma 
edificação pode ser determinada pela seguinte equação: 
mm . Tm = mf . Tf + mq . Tq 
mm = massa da mistura 
Tm = temperatura da mistura 
mf = massa de água fria 
Tf = temperatura de água fria 
mq = massa de água quente 
Tq = temperatura de água quente 
 
DIMENSIONAMENTO 
• Estimativa de Consumo 
Para a estimativa do consumo de água quente foram utilizadas as 
tabelas americanas do “Guide” de 1945, sendo que, devido ao menor 
padrão de nossas instalações e o clima menos rigoroso de nosso 
território, os valores foram reduzidos para 1/3 do americano (Tabelas 
05 e 06): 
DIMENSIONAMENTO 
• Estimativa de Consumo 
• Estimativa de Consumo 
Outra maneira de se dimensionar a capacidade de um reservatório é 
através da Tabela 07 que apresenta o consumo de cada aparelho em L/h, o 
consumo máximo provável e a capacidade de reservação devido aos 
diversos usos. 
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EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO 
4. Dimensionar o aquecimento elétrico de acumulação para 
uma residência de 10 pessoas, utilizando a Tabela 5 
a. Consumo diário: 
b. Consumo nas ocasiões de pico: 
c. Capacidade do reservatório: 
d. Capacidade do aquecimento: 
e. Quantidade de calor teórica (Q) necessária para elevar a 
temperatura da água de 15 para 60 ºC: 
f. Quantidade de calor considerando um rendimento de 80% 
do aquecedor: 
g. Energia (W) necessária para o aquecimento, considerando 
que 1kwh = 860 kcal: 
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EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO 
5. Dimensionar qual a capacidade do reservatório de água 
quente para um edifício com 20 apartamentos, que deverá 
atender as seguintes peças de utilização: Banheira, lavatório, 
chuveiro e pia de cozinha: 
a. Consumo Total 
 
 
 
 
 
b. Consumo máximo provável: 
c. Capacidade do reservatório: 
• Vazões das Peças de Utilização 
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• Diâmetros dos sub-ramais 
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• Estimativa das Vazões Máximas Prováveis 
A Norma recomenda que a estimativa de vazão para o dimensionamento 
das tubulações seja feita considerando o uso não simultâneo de todas as 
peças por elas alimentadas. 
As vazões máximas prováveis são determinadas da mesma forma que para 
as instalações de água fria, ou seja, pela fórmula: 
 
𝑄 = 𝑐 . Σ𝑃 1/2 
 
Onde: 
Q – vazão (L/s) 
c – coeficiente de consumo = 0,3 
P – Pesos (tabela 10) 
 
 
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• Estimativa das Vazões Máximas Prováveis 
A tabela 10 apresenta os pesos correspondentes as peças de utilização. 
 
 
 
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Para se determinar o 
diâmetro dos ramais 
e colunas usa-se o 
Ábaco 01 
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EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO 
6. Dimensione o diâmetro do ramal que atende as seguintes 
peças de utilização: 
• 1 Chuveiro 
• 1 Lavatório 
• 1 Bidê 
• 1 Banheira 
• Pressões máximas e mínimas de serviço 
A norma estabelece que a máxima pressão nos pontos de 
utilização não ultrapasse 40 mca e as pressões mínimas não 
devem ser inferiores a 1 mca para torneiras e 0,5 mca para 
chuveiros. 
 
• Velocidades 
As tubulações devem ser dimensionadas de forma análoga às 
instalações de água fria, sendo que a velocidade máxima 
permitida é de 3,0 m/s. 
 
 
 
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