6 IPH UNIP 2018 AGUA QUENTE

Prévia do material em texto

INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 
CONSIDERAÇÕES GERAIS: MATERIAL E PRESSÃO 
→A velocidade na tubulação não deve ser superior a 14xD 0,5 ou 3,0m/s 
(recomendação da norma NBR 7198 Item 5.5.1) a fim de não se produzirem 
ruídos excessivos. Quanto à velocidade mínima nada se recomenda. 
Os valores calculados pela equação acima nos diâmetros comerciais 
apresenta-se aproximados na tabela a seguir. 
1
INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 
2
INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 
ESTIMATIVA DE CONSUMO
Estimativa de consumo de água quente depende de alguns 
fatores tais como: 
 Hábitos da população; 
 Clima local; 
 Destinação da edificação (residencial, hotel, escritórios). 
→Nas condições brasileiras segue-se as prescrições 
contidas na Norma Brasileira NBR – 7198/93 (Instalações 
Prediais de Água Quente). Onde os valores sugeridos
apresentam-se na tabela a seguir.
3
INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA 
QUENTE 
ESTIMATIVA DE CONSUMO
4
INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 
ESTIMATIVA DE CONSUMO
Pode-se também estimar o consumo de água quente em
função do número de pessoas e do número de aparelhos
(pontos).
5
Consumo de água quente nos edifícios, em 
função do número de pessoas em L / h 
6
Consumo de água quente nos edifícios, em função do 
número de aparelhos, em L / h
7
Consumo de água quente nos edifícios, em função do 
número de aparelhos, em L / h
ESTIMATIVA DE CONSUMO
EXEMPLOS DE CÁLCULO 1.
 Calcular a capacidade de aquecimento para uma residência
que atende 10 pessoas.
 Solução:
8
Consumo de água quente nos edifícios, em função do 
número de aparelhos, em L / h
ESTIMATIVA DE CONSUMO
EXEMPLOS DE CÁLCULO 2:
Calcular o consumo máximo provável e a capacidade do 
reservatório, para um edifício de apartamentos, com 20 
unidades residenciais, com os seguintes aparelhos por 
unidade:
9
Os valores mínimos para os sub-ramais a serem 
empregados estão descritos na tabela abaixo.
10
FUNCIONAMENTO DAS PEÇAS DE 
UTILIZAÇÃO 
• Deve-se considerar o funcionamento máximo provável 
das peças sanitárias para cálculo das colunas. Desta forma, 
podemos determinar para cada trecho da coluna
• sendo: 
• Q = vazão em l/s 
• ∑ P = soma dos pesos das peças alimentadas pela tubulação 
considerada.
• PODEMOS UTILIZAR AS MESMAS TABELAS DE 
DIMENSIONAMENTO DE ÁGUA FRIA...
• Exemplo de cálculo x tabela a seguir: encontrar a vazão de 
utilização das peças.
11
Dimensionamento da tubulação
12
O dimensionamento das tubulações de água quente segue o mesmo procedimento
adotado para o dimensionamento das tubulações de água fria, através do método
dos pesos relativos.
Vazão de projeto X peso relativo da peça:
Dimensionamento da tubulação
13
O primeiro passo é determinar a soma dos pesos das peças de utilização para cada 
trecho da instalação. Em seguida, deve-se verificar no ábaco de luneta qual o 
diâmetro de tubo de CPVC Aquatherm® correspondente ao valor encontrado com 
esta soma.
Dimensionamento da tubulação
14
EXEMPLO: Imagine uma residência onde os pontos de consumo de água 
quente serão a banheira,o chuveiro,o lavatório e a pia da cozinha.
Primeiramente precisamos somar o peso destas peças de utilização da tabela:
Dimensionamento da tubulação
15
Foto mostrando a tubulação de água quente CPVC Aquatherm® X água fria:
16
Produção de água Quente
Produzir água quente significa transferir de uma fonte as calorias
necessárias para que a água atinja uma temperatura desejada.
A transferência de calor pode ser:
-Direto: pelo contato do agente aquecedor com a água;
-Vapor saturado: nos sistemas de mistura vapor – água (caldeira);
-Indiretamente: por efeito de condução térmica mediante o aquecimento de
elementos que ficarão em contato com a água (vapor no interior de serpentinas
imersas em água).
Aquecimento elétrico
Normalmente é feito por meio de resistências metálicas de imersão, que
conferem um bom rendimento na transferência de calor. Os aquecedores elétricos
podem ser do tipo:
-Aquecimento instantâneo da água em sua passagem pelo aparelho (chuveiros
elétricos);
-Acumulação: chamados boilers; devem ser alimentados por colunas
independentes das que servem os aparelhos sanitários. O ramal de alimentação que
liga a coluna ao boiler deve derivar da coluna em cota superior ao aquecedor,
entrando nos mesmos pela parte inferior.
A figura seguinte demonstra o esquema de instalação do aquecedor elétrico em uma
residência.
17
Aquecimento Elétrico
18
Aquecimento Elétrico
19
Aquecimento Elétrico
20
Aquecimento Elétrico
21
Dimensionamento indicado para aquecedores 
elétricos de acumulação 
22
Dimensionamento indicado para aquecedores 
elétricos de acumulação
Exemplo de cálculo:
Dimensionar o aquecedor elétrico de acumulação para 1 apartamento de 2 quartos.
Observação: utilizar a tabela.
23
AQUECIMENTO SOLAR 
Utiliza-se o coletor solar para aquecimento d’água para uso doméstico, piscinas 
e em processos industriais. Apresenta a vantagem de ser uma fonte de energia 
inesgotável aliada a outras razões pelos quais o seu emprego vai se difundindo, 
tais como: 
não ser poluidora do ar; 
ser auto suficiente; 
ser completamente silenciosa; 
ser fonte de energia alternativa. 
24
AQUECIMENTO SOLAR 
25
AQUECIMENTO SOLAR 
26
AQUECIMENTO SOLAR 
Quantidade de calor 
A quantidade de calor para que uma massa de calor específico c e de
temperatura t1 eleve-se a uma temperatura t2 é representada pela
seguinte equação:
sendo: 
m = massa do líquido ( Kg);
c = calor específico (em kcal/ Kg .°C; igual a 1) ;
t2 = temperatura final (em °C);
t1 = temperatura inicial (em °C); 
lembrando que 1kwh = 860 kcal
Esta fórmula também se aplica a outros tipos de aquecimento.
27
AQUECIMENTO SOLAR 
Um modo prático de dimensionamento da superfície coletora é considerar para
a equação abaixo.
sendo: 
S = área do coletor em m2
Q = Quantidade de calor necessária em kcal
I = intensidade de radiação solar em kwh/ m2 ou kcal / m2.
η=rendimento do aproveitamento da energia por painel (na prática η = 90%).
28
AQUECIMENTO SOLAR 
Exemplo Considere uma residência com 5 pessoas. Calcular qual a área 
necessária do coletor solar. 
Dados:
Temperatura inicial de 20°C
Temperatura final de 70°C
C= na prática o calor específico pode ser considerado constante: em kcal/°C . 
Kg; igual a 1.
Supondo I do local= 4.200 kcal/m2 (Tabelado);
Considerar o rendimento do boiler (aquecedor) de 75%.
29
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
Nos grandes centros urbanos é comum o uso de gás em queima pode
fornecer até 9430 kcal por metro cúbico de gás.
Inodoro, incolor e de queima mais limpa que os demais combustíveis, o
Gás Natural é resultado da combinação de hidrocarbonetos gasosos
contendo, principalmente, metano e etano.
Normalmente o aquecedor a gás é instalado na área de serviço dos
apartamentos/casas.
30
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
Entenda como funciona o aquecedor a gás digital de 
passagem
Diferente de como funciona o aquecedor solar, o aquecedor 
a gás possui um queimador parecido com o de um fogão 
envolvido por uma espécie de serpentina onde circula a 
água que será aquecida.
Ao ocorrer a passagem de água pelo aquecedor, o 
fluxostato envia um sinal elétrico para a Placa de Comando 
Eletrônico (PCE). Em seguida a PCE irá monitorar todos os 
sensores de segurança e fará o acionamento da ventoinha 
e da faísca. Depois, ela libera a passagem de gás para 
acender a chama.
31
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
Em volta dos queimadores existe uma serpentina de água, que
recebe caloriaspelo contato direto com as chamas. O conjunto é
encerrado em uma caixa metálica esmaltada, dispondo de um
dispositivo para exaustão dos gases(respiro). O conjunto pode ser
melhor visualizado nas figuras seguintes.
→Os aquecedores devem possuir dispositivos de segurança,
como:
-Registro de segurança, que permite somente a
passagem de gás quando o piloto estiver aceso e a água passando
pela serpentina;
-Válvulas de segurança que permitem a passagem do
gás, quando a água é aberta, e obturam a passagem quando a
água é fechada.
32
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
33
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
AQUECEDOR INSTANTÂNEO
Exercícios 1.
Determinar o volume de um aquecedor por acumulação á gás e também a 
capacidade de aquecimento em Kcal/h para uma residência de três dormitórios. 
Resolução:
População 3x2 = 6 hab;
Consumo perca pito = 45 (casa) L/hab dia;
CD= 6x45 = 270 (L/dia)
Joga-se este consumo no ábaco 1:
Resposta:
Volume = 100L
Queimador = 6.500 Kcal/h.
Exercícios 2.
Determinar o volume de um aquecedor por acumulação á gás, para um edifício de 
14 apartamentos com 3 dormitórios. Determinar também a quantidade de calor 
fornecida pelo queimador (Capacidade de aquecimento) em Kcal/h.
Solução
População 14x3x2 = 84 hab;
Consumo perca pito = 60 L/hab dia;
CD= 84x60 = 5040 (L/dia)
Joga-se este consumo no ábaco 2:
Resposta:
Volume = 1.500 L
Queimador = 20.000 Kcal/h.
38
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
CONSUMO DE GÁS
Admite-se que 1 m3 de gás pode produzir em média 9430 kcal; admitimos 
que o rendimento médio dos aquecedores seja de 70%.
Calorias úteis:
Q = m c (t2-t1) (Kcal)
Calorias efetivas:
QEFETIVO = Q / η (Kcal)
Consumo de gás:
C = QEFETIVO / 9430 (kCAL / m
3 )
39
AQUECIMENTO A GÁS 
AQUECIMENTO A GÁS DE RUA (Canalizado).
CONSUMO DE GÁS
EXEMPLO:
Calcular o consumo de gás para um banho em que o consumo de água 
QUENTE seja 25 litros, na temperatura de 50°C. Considere a temperatura da 
água fria a 20°C.
Rendimento 70%
RESPOSTA: 0,114 m3 de GÁS NATURAL consumidos no banho.
40
DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA NAS INSTALAÇÕES 
DE ÁGUA QUENTE (NBR 7198/1993):
→Respiro: dispositivo destinado a permitir a saída de ar e/ou vapor de
uma instalação.
→Válvula de segurança de temperatura: dispositivo destinado a evitar
que a temperatura da água quente ultrapasse determinado valor.
→Dilatação térmica: variação nas dimensões de uma tubulação devida
às alterações de temperatura.
→Junta de expansão: dispositivo destinado a absorver as dilatações
lineares das tubulações.
ÁGUA QUENTE
41
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
→ Cobre
Requer isolamento térmico, coeficiente de dilatação térmica linear: 1,65 x 10-2
mm/m°C.
→Ferro
Apresenta coeficiente de dilatação alto, em torno de 1,2 x 10-5 m/ºC. A
instalação requer isolamento térmico.
→CPVC
Termoplástico semelhante ao PVC, porém com maior percentual de cloro, o
policloreto de vinila clorado é o material que apresenta o menor custo. Apresenta
vida útil longa, baixo coeficiente de dilatação e baixa condutividade térmica, o que
dispensa o uso de isolamento térmico. limitação quanto ao uso de CPVC é o
limite de temperatura, que é de 80º C, o que exige a instalação de termoválvula
com termoelemento.
A termo-válvula é utilizada para impedir que a água ultrapasse a temperatura de
80º C através da mistura com água fria. A termoválvula deve ser instalada entre o
aquecedor e a tubulação de água quente. Deve se ter cuidado na observação da
vida útil da termoválvula.
ÁGUA QUENTE
42
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
→CPVC
ÁGUA QUENTE
43
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
→Polipropileno Copolímero Random(PPR)
Apresenta coeficiente de dilatação térmica aproximada de 10 x 10-5
cm/cmºC, não requer isolamento térmico. Permitem operar à
temperatura de serviço de 80ºC, mas suportam picos de até 95º C,
ocasionados por eventuais desregulagens do aparelho de aquecimento.
ÁGUA QUENTE
44
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
O calor é transmitido por condução através da tubulação de água
quente.
A fim de dificultar esta perda de calor e, com isso, aumentar a
eficiência do sistema de distribuição de água quente, são
utilizados isolantes que constituem-se, basicamente, em materiais
com baixa condutividade térmica.
Um dos materiais utilizados como isolante térmico para tubos de cobre
é a espuma elastomérica, material capaz de resistir a temperaturas
a temperaturas muito altas, acima de 100 °C, sendo extremamente
versátil. A espuma elastomérica é facilmente aplicada, sendo um
excelente isolante térmico para os tubos de cobre.
ÁGUA QUENTE
45
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
Espuma Elastomérica
ÁGUA QUENTE
46
ISOLAMENTO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
Espuma Lã de Vidro
ÁGUA QUENTE
47
DILATAÇÃO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
Dilatação
As instalações de água quente, em função das tensões internas,
provocam empuxos nas tubulações que, podem atingir valores
consideráveis e causar danos às tubulações. Em trechos longos e
retilíneos deve-se usar cavaletes, liras ou juntas de dilatação
especiais que permitam a dilatação.
A Figura ilustra um exemplo de lira e outro de cavalete. O
espaçamento para execução destes elementos deverá ser consultado
junto aos fabricantes.
ÁGUA QUENTE
48
ÁGUA QUENTE
49
DILATAÇÃO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
ÁGUA QUENTE
50
DILATAÇÃO DE TUBULAÇÕES (NBR 7198/1993):
ÁGUA QUENTE
51
Curva de transposição Aquatherm Tigre
ÁGUA QUENTE
NÃO CONFUNDIR CURVA DE 
TRANSPOSIÇÃO COM LIRAS
52
Curva de transposição Aquatherm Tigre
ÁGUA QUENTE