Instalações Hidraulicas - Aula 06

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Instalações Hidráulicas
Instalações de água quente
(Aula 6)
MKT-MDL-02
Versão 00
Maceió-AL, 2019
Prof. Altair Maciel de Barros
Por que estudar instalações de 
água quente?
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O fornecimento de água quente representa uma necessidade de
determinados aparelhos ou uma conveniência para melhorar as
condições de conforto e higiene.
Por que estudar instalações de 
água quente?
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Alguns estabelecimentos não podem dispensar o uso de água
quente:
• Instalações hospitalares;
• Hotéis com restaurante e lavanderia;
• Instalações industriais;
• Laboratórios;
• Edifícios residenciais.
Por que estudar instalações de 
água quente?
MKT-MDL-02
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Por que estudar instalações de 
água quente?
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Por que estudar instalações de 
água quente?
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Modalidades de 
fornecimento
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Modalidades de fornecimento
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• Individual – quando o sistema alimenta um só aparelho;
• Central privado – quando o sistema alimenta vários aparelhos de
uma só unidade;
• Central coletivo - quando o sistema alimenta conjuntos de
aparelhos de várias unidades.
Individual
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• Quando o sistema alimenta um só aparelho, a rigor, mas às vezes
alimenta mais de um aparelho de um mesmo ambiente (por
exemplo, do banheiro ou da cozinha);
• Energéticos mais utilizados: eletricidade → a resistência elétrica é
acionada automaticamente pelo próprio fluxo de água.
Individual
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• Neste tipo de sistema, o equipamento gerador está situado no
próprio ponto de consumo, inexistindo uma extensa rede de
tubulações para distribuição da água aquecida;
• Energéticos utilizados: gás combustível → possuem um queimador
que é acionado quando da passagem do fluxo de água.
Central privado
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• Quando o sistema alimenta vários aparelhos de uma só unidade;
• Esta deve ser a modalidade preferida em situações onde há
dificuldade no rateio da conta de energia e da manutenção;
• Energéticos mais utilizados: energia solar, eletricidade e gás
combustível.
Central privado
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• Energético utilizado: energia solar.
Boiler: reservatório de água quente
Coletor solar: aquecedor da água quente.
Central privado
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• Energético utilizado: energia elétrica.
Boiler elétrico
Central privado
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• Energético utilizado: gás combustível.
Boiler a gás combustível
Central coletivo
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• Quando o sistema alimenta conjuntos de aparelhos de várias
unidades;
• Normalmente situada no térreo ou no subsolo, para facilitar a
manutenção e o abastecimento de combustível;
• É recomendada quando não há rateio da conta. Por exemplo:
hotéis, hospitais, clubes, indústria, etc;
Caldeiras
Central coletivo
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• Uma vez que o equipamento de geração de água quente abastece
várias unidades, é necessária a reservação do volume a ser
aquecido;
• Energéticos mais utilizados: eletricidade e gás combustível.
Central coletivo
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Distribuição:
• Ascendente;
• Descendente;
• Mista.
Ascendente
Ventosa
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Função:
Expelir o ar do interior das 
tubulações
Válvula redutora de pressão (VRP)
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Também chamada de válvula de
alívio.
Função:
reduzir rapidamente a pressão
quando tal pressão exceder o
máximo preestabelecido.
Central coletivo
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Dimensionamento
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Consumo de água quente
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Consumo diário
𝑪𝒅𝒊á𝒓𝒊𝒐 = 𝑻𝒐𝒄𝒖𝒑𝒂çã𝒐 ∙ 𝑪𝒑𝒆𝒓 𝒄𝒂𝒑𝒊𝒕𝒂
𝐶𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 é o consumo diário total (em l/dia);
𝑇𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎çã𝑜 é a taxa de ocupação no prédio (em hab);
𝐶𝑝𝑒𝑟 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎 é o consumo diário per capita (em l/hab/dia).
Taxa de ocupação dos edifícios
Edifício População
Escritório 1 pessoa/3m²
Loja 1 pessoa/3m²
Hotel 1 pessoa/15m²
Hospital 1 pessoa/15m²
Apartamento/Residência P = 2* Nds + Nde (**) ou 5 pessoas por unidade
Consumo de água quente
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(**) Nds é o número de dormitórios sociais e Nde é o número de dormitórios de serviço.
Consumo de água quente
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Prédio 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 hóspede
Hospital 125 por leito
Restaurantes e similares 12 por refeição
Lavanderia 15 por kg de roupa seca
Consumo de água quente nos prédios
Capacidade do reservatório de água quente
Reservatório de água quente
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Edifício
Capacidade do reservatório de água 
quente em função do consumo 
diário
Residência, apartamentos e hotéis 1/5
Edifícios de escritórios 1/5
Fábricas 2/5
Restaurante – 3 refeições por dia 1/5
Restaurante – 1 refeição por dia 1/5
ATENÇÃO: Costuma-se adotar o percentual de 100%
(1) para aquecedores de acumulação associados ao
aquecimento solar.
Vazão de projeto
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Adota-se o critério do consumo máximo provável, tal qual no
dimensionamento da tubulação de água fria:
• Atribuem-se “pesos” (P) às peças hidrossanitárias (tabelado);
• Somam-se os pesos: σ𝑃;
• Calcula-se a raiz quadrada da soma dos pesos: σ𝑃;
• Multiplica-se o valor de σ𝑃 por um coeficiente de descarga: 𝐶 =
0,30 𝑙/𝑠 para se obter a vazão total.
𝑸 = 𝑪 ∙ ෍𝑷 = 𝟎, 𝟑𝟎 ∙ ෍𝑷
Vazão de projeto
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𝑸 = 𝑪 ∙ ෍𝑷 = (𝟎, 𝟑𝟎𝒍/𝒔) ∙ ෍𝑷
Peça de utilização Vazão (l/s) Peso
Banheira 0,30 1,0
Bidê 0,10 0,1
Chuveiro elétrico 0,10 0,1
Lavatório 0,15 0,3
Pia (torneira elétrica) 0,10 0,1
Pressão estática (sem escoamento) máxima:
• 40 mca (400 kPa).
Pressão dinâmica (com escoamento) mínima:
• Em qualquer ponto da rede: 0,5 mca (5 kPa).
Velocidade máxima:
• 3 m/s.
Pressões e velocidades na rede
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Verificação da pressão disponível
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• Equação da continuidade:
• Equação de energia – Bernoulli:
𝑸𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 =
∆𝑽𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂
∆𝒕
= 𝑨𝟏 ∙ 𝒗𝟏 = 𝑨𝟐 ∙ 𝒗𝟐 =
∆𝑽𝒔𝒂𝒊
∆𝒕
= 𝑸𝒔𝒂𝒊
𝒉𝟏 +
𝒗𝟏
𝟐
𝟐 ∙ 𝒈
+
𝑷𝟏
𝜸
= 𝒉𝟐 +
𝒗𝟐
𝟐
𝟐 ∙ 𝒈
+
𝑷𝟐
𝜸
+ ∆𝑯
• Equação da perda de carga distribuída em redes prediais de
água fria – NBR 5626/1998:
• Fair-Whipple-Hsiao para tubo rugoso (aço - galvanizado ou não):
• Fair-Whipple-Hsiao para tubo liso (PVC e cobre)
Perda de carga distribuída
Equações empíricas
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𝑱 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟎𝟐𝟏 ∙
𝑸𝟏,𝟖𝟖
𝑫𝟒,𝟖𝟖
𝑱 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟖𝟔𝟗𝟓 ∙
𝑸𝟏,𝟕𝟓
𝑫𝟒,𝟕𝟓
J – perda de carga unitária ou perda por unidade
de tubulação (m/m);
Q – vazão (m³/s);
D – diâmetro da tubulação (m).
J – perda de carga unitária ou perda por unidade
de tubulação (m/m);
Q – vazão (m³/s);
D – diâmetro da tubulação (m).
Aquecimento solar
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Aquecimento solar
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• Energético utilizado: energia solar;
• A captação da energia é feita por
coletores solares de raios solares
colocadas estrategicamente no
telhado das casas;
• Os coletores solares retêm o calor do
sol e aquece a água que circula no
sistema;
• Depois de aquecida a água fica
armazenada num reservatório
térmico (boiler) pronta para o uso.
Aquecimento solar
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Aquecedor, tambémconhecido como: captador, coletor solar, placas 
coletoras, etc.
Reservatório de acumulação de água aquecida – também conhecido 
como: reservatório térmico, reservatório de água quente, boiler, etc. 
Partes componentes
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1.Coletor solar;
2.Reservatório térmico;
3.Tubos e acessórios.
1 1
2 2
3
3
Partes componentes
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4. Bomba de circulação de pequena potência (quando a circulação por
convecção for insuficiente) → circulação forçada.
4
Circuito básico
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• O fluido com uma temperatura
maior (menor densidade) possui
a tendência de ficar sobre o
fluido com uma temperatura
menor.
• Ao efetuar o aquecimento da
água nos coletores, a água tende
a subir e ficar na parte superior
do reservatório térmico.
Circuito básico
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• A entrada de água fria deve ser
feita em uma cota superior ao
aquecedor o que evita o seu
esvaziamento em caso de falta
d’água no reservatório ou no caso
de manutenção dos aquecedores.
• A distribuição é constituída por
ramais que conduzem a água
aquecida desde o equipamento
de aquecimento até os diversos
pontos de consumo.
Instalação mista
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Problema: períodos longos sem insolação ou emergências;
Solução: No reservatório de água quente introduzir resistências elétricas.
Instalação mista
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1 – Placas coletoras;
2 – Reservatório de água quente;
3 – Reservatório de água fria;
4 – Bomba de circulação;
5 – Bomba eventualmente empregada;
6 – Válvula de segurança;
7 – Aquecedor auxiliar.
Considerando uma residência que apresenta 4 dormitórios sendo 1
de serviço e considerando os dados de ocupação e consumo de
água fria e quente apresentados nas tabelas, dimensione o volume
do reservatório de água quente aquecido via coletores solares.
Exercício 1
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Edifício População
Apartamento/Residência P = 2* Nds + Nde (**) ou 5 pessoas por unidade
Água fria Água quente
Alojamento provisório 80 por pessoa 24 por pessoa
Casa popular ou rural 120 por pessoa 36 por pessoa
Residência 150 por pessoa 45 por pessoa
Apartamento 200 por pessoa 60 por pessoa
Prédio
Consumo (l/dia)
Considere a rede predial de água quente apresentada na figura que
abastece o chuveiro. Sabendo que o material da rede é o cobre, o
diâmetro interno da tubulação de toda a rede é 20 mm e a vazão
na saída do chuveiro é de 0,20 l/s. Assinale a alternativa que
apresenta a pressão (P) e a carga de pressão (CP) no ponto C da
rede (situado imediatamente antes da entrada da rede no
chuveiro). Utilize os dados fornecidos de comprimentos
equivalentes necessários para o cálculo da perda de carga
localizada (singular) na rede. (Adote: g = 10 m/s² e γ = 104 N/m³).
Exercício 2
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Exercício 2
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Dimensionamento do 
coletor solar
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Localização do coletor solar
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Posicionamento correto dos coletores solares → necessário o uso de uma
bússola;
Melhor rendimento possível dos coletores solares → orientados para o
norte geográfico (N.G);
Importante:
Locais abaixo da linha do equador → norte geográfico;
Locais acima da linha do equador → sul geográfico.
𝑁. 𝐺.= 𝑁.𝑀.+𝛿
Diferença a direita da orientação do norte geográfico 
(declinação magnética - δ)
9° 14° 16° 17° 18° 20° 21° 23°
AC AM RS SC MS AP GO BA
RR PR MT MG TO
RO SP PA MA
RJ PI
ES CE
RN
PE
PB
AL
SE
Localização do coletor solar
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Localização do coletor solar
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coletor solar 
coletor solarcoletor solar
Inclinação do coletor solar 
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𝑰𝒏𝒄𝒍𝒊𝒏𝒂çã𝒐 𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒍𝒆𝒕𝒐𝒓 = 𝒍𝒂𝒕𝒊𝒕𝒖𝒅𝒆 𝒅𝒐 𝒍𝒐𝒄𝒂𝒍 + 𝟏𝟎°
Inclinação do coletor solar 
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𝑰𝒏𝒄𝒍𝒊𝒏𝒂çã𝒐 𝒅𝒐 𝒄𝒐𝒍𝒆𝒕𝒐𝒓 = 𝒍𝒂𝒕𝒊𝒕𝒖𝒅𝒆 𝒅𝒐 𝒍𝒐𝒄𝒂𝒍 + 𝟏𝟎°