2 AGUA QUENTE - INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS - Parte 1

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INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS
2 - ÁGUA QUENTE
PARTE 1 
Ergonomia – Projeto e Produção – Itiro Iida
CONSIDERAÇÕES GERAIS
As instalações prediais de água quente são regidas pela NBR 7198 – projeto e execução de instalações prediais de água quente - e devem ser projetadas e executadas de modo a:
Garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade suficiente e temperatura controlável, com segurança para os usuários, apresentando pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento das peças de utilização e das tubulações.
Preservar rigorosamente a qualidade da água.
Proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários.
Racionalizar o consumo de energia.
CONSIDERAÇÕES GERAIS
O sistema predial de água quente é formado pelos seguintes componentes básicos:
Tubulação de água fria para alimentação do sistema de água quente;
Aquecedores, que podem ser de passagem (ou instantâneos) ou de acumulação;
Dispositivos de segurança;
Tubulação de distribuição de água quente;
Peças de utilização (chuveiro, ducha, torneiras de pia, lavatório, tanque).
Existem no mercado diversos equipamentos para aquecimento, reservação e distribuição de água quente.
CONSIDERAÇÕES GERAIS
Na elaboração do projeto deve-se utilizar fonte de energia compatível com a região em que será edificada a obra, bem como utilizar soluções de custos, manutenção e operação compatíveis com o custo de instalação do sistema.
O sistema deverá ser adequado ao desempenho dos equipamentos e a distribuição de água quente poderá ser feita sem ou com recirculação.
Os principais usos de água quente nas instalações prediais e as temperaturas convenientes, nos pontos de utilização, são:
ESTIMATIVA DE CONSUMO
As peculiaridades de cada instalação, as condições climáticas e as características de utilização do sistema são parâmetros a serem considerados no estabelecimento do consumo de água quente.
SISTEMAS DE AQUECIMENTO
O abastecimento de uma edificação pode ser efetuado de três formas distintas:
Aquecimento individual (local);
Aquecimento central privado;
Aquecimento central coletivo.
SISTEMA DE AQUECIMENTO INDIVIDUAL
O aquecimento é individual quando alimenta uma única peça de utilização, como um chuveiro ou uma torneira elétrica.
Também pode ser local, quando pequenos aquecedores elétricos ou a gás alimentam um único compartimento sanitário.
SISTEMAS DE AQUECIMENTO
SISTEMA DE AQUECIMENTO CENTRAL PRIVADO
O sistema é central privado quando atende somente uma unidade habitacional, ou seja, alimenta vários pontos de consumo localizados em cozinhas, banheiros, áreas de serviço.
Um exemplo desse tipo de sistema é o aquecedor de acumulação.
SISTEMA DE AQUECIMENTO CENTRAL COLETIVO
O sistema é central coletivo quando um único conjunto de aquecimento alimenta várias unidades de um edifício, ou seja, várias peças de utilização de várias unidades habitacionais ou de comércio e serviços.
Exemplos: edifício residencial, hotel, motel, hospital, etc.
AQUECEDORES
Existem vários tipos de aquecedores, sendo os mais comuns nas instalações prediais os de aquecimento direto ou indireto, de passagem ou de acumulação (boilers).
A fonte de calor empregada pode ser eletricidade, gás ou energia solar.
Devem ser posicionado em cota que assegure a pressão mínima recomendada pelo fabricante.
Os aquecedores de acumulação deverão ser providos de isolamento térmico devidamente protegido.
Todos os aquecedores devem ser equipados com termostato de alta sensibilidade e escala de temperatura regulável.
AQUECEDORES ELÉTRICOS
São aquecedores que utilizam energia elétrica como fonte de energia. Podem ser de dois tipos: aquecimento de passagem e acumulação.
Os aquecedores de passagem são dispositivos interpostos na tubulação para o aquecimento elétrico instantâneo de água. São exemplos: chuveiro elétrico, torneira elétrica e os aquecedores automáticos.
Os aquecedores de acumulação (também chamados “boiler elétrico”) proporcionam maior conforto, pois a água é aquecida para consumo posterior. A acumulação possibilita seu uso em maior vazão, fornecendo água quente de imediato e na temperatura desejada, em um ou vários pontos de consumo ao mesmo tempo, não dependendo da pressão da água para seu bom funcionamento.
AQUECEDORES ELÉTRICOS
A principal vantagem dos aquecedores elétricos é o fato de serem compactos e fáceis de instalar, dispensando tubulações.
As desvantagens são: custo do kW, baixa pressão e pouca vazão de água.
Nas instalações de aquecedores elétricos devem ser observadas as seguintes condições:
A alimentação de água fria do aquecedor por acumulação será feita por canalização de material resistente à temperatura.
O ramal de alimentação do aquecedor por acumulação será derivado da coluna de distribuição, devendo ser colocados registro de gaveta e válvula de segurança.
AQUECEDORES ELÉTRICOS
Deve-se instalar o aquecedor de acumulação em local de fácil acesso, o mais próximo possível dos locais de consumo.
É necessário prever canalização de drenagem do aquecedor, provida de registro próximo ao aparelho, despejando em local visível.
Aquecedores individuais não deverão alimentar um número maior de pontos de consumo que o indicado pelo fabricante do aparelho.
A seguir apresentam-se dois exemplos de aquecedores elétricos de acumulação (em residências e apartamentos).
AQUECEDORES A GÁS
Na utilização de um modelo de aquecedor a gás, além da NBR 7198 – projeto e execução de instalações prediais de água quente -, deve ser consultada a NBR 13103 – adequação de ambientes residenciais para utilização de aparelhos que utilizam gás combustível.
Os aquecedores a gás devem ser alimentados pelo reservatório superior de água fria ou por dispositivos de pressurização.
Apresentam duas vantagens em relação aos elétricos: melhor pressão de água e água quente para uso imediato.
Como desvantagem apresentam o risco de vazamento.
AQUECEDORES A GÁS
AQUECEDORES DE PASSAGEM
São de instalação mais simples que os de acumulação.
No modelo de passagem, basta abrir a torneira para o aquecedor ligar automaticamente e a água correr aquecida.
Oferecem maior facilidade de instalação em espaço reduzido.
Devem estar em conformidade com a NBR 5899 – aquecedores de água a gás tipo instantâneo – terminologia e NBR 8130 – aquecedores de água a gás tipo instantâneo – especificação.
AQUECEDORES A GÁS
AQUECEDORES DE ACUMULAÇÃO
Outra opção de aquecedor a gás é o modelo de acumulação, que armazena a água aquecida, atendendo a vários pontos de consumo simultaneamente.
A desvantagem é o tamanho, bem maiores que o modelo de passagem, justificando sua adoção somente quando se consomem grandes volumes de água quente ao mesmo tempo.
Devem estar em conformidade com a NBR 10540 – aquecedores de água a gás tipo acumulação – terminologia.
AQUECIMENTO SOLAR
A escassez de energia e o aumento de tarifas de energia elétrica impulsionam a utilização da energia solar em aquecedores de água.
O desenvolvimento tecnológico dos equipamentos e das técnicas de instalação, diminuíram significativamente os custos de um sistema de aquecimento solar.
As principais vantagens são: economia de energia,(reduz, em média, 35% da conta de luz); facilidade de manutenção (praticamente inexistente); fonte de energia inesgotável; não produz poluição ambiental.
A desvantagem do sistema é o comprometimento de sua eficiência em dias nublados ou chuvosos, sendo necessária a utilização de um sistema misto (energia solar e elétrica).
AQUECIMENTO SOLAR
Para uso do aquecimento solar devem ser observadas as seguintes condições:
O local de instalação dos coletores disporá de acesso direto dos raios solares durante a maior parte do dia;
Situar os coletores em local o mais próximo possível do reservatório;
Prever comando do sistema auxiliar de aquecimento, para impedir o seu funcionamento em períodos de não utilização de água quente.
Caso haja necessidade de bombeamento, instalar sensores térmicos e termostatos para controle da bomba de circulação, a fim de evitar que esta funcione quando não houver ganho de calorprevisto.
AQUECIMENTO SOLAR
Além das tubulações apropriadas para a condução de água quente, os equipamentos que compõem o sistema devem ser localizados e dispostos de forma correta na cobertura.
Disposição dos equipamentos na cobertura
Os coletores solares constituem a parte principal do sistema, pois é por meio deles que a energia solar é absorvida e transmitida à água que circula pelos tubos do interior do coletor.
As placas devem ser orientadas para o Norte, com desvio máximo de 30° a nordeste ou noroeste. 
A inclinação ideal das placas, em relação à horizontal, é um ângulo resultante da soma da latitude do lugar mais 5° a 10°. 
AQUECIMENTO SOLAR
As alturas e distâncias (mínimas e máximas) entre caixa-d’água, boiler e placas são fundamentais para otimização do sistema.
O desnível entre o topo da caixa d’água e o fundo do reservatório térmico não poderá ultrapassar a pressão máxima admissível do equipamento.
A distância horizontal máxima entre o reservatório térmico e os coletores solares deverá ser de, no máximo, 6 m.
Para melhor aproveitamento de circulação da água quente nas canalizações de alimentação e retorno dos coletores, o desnível mínimo entre o fundo do boiler e o topo dos coletores deve ser entre 0,30 m e 4 m.
AQUECIMENTO SOLAR
Reservatório térmico
Também conhecido como boiler, tem a finalidade de armazenar a água aquecida e conservá-la para posterior utilização.
É fabricado em cobre ou aço inox, com acabamento externo de alumínio.
O boiler possui resistência elétrica, que aquece a água em dias em que não há luz solar suficiente, comandada por um termostato.
O boilers podem ser de desnível (abaixo da caixa-d’água) ou de nível (colocados no mesmo nível da caixa-d’água).
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Na hora de escolher o aquecedor, algumas informações são fundamentais para garantir o fornecimento de água quente na temperatura e quantidade certa para os usuários do sistema.
Quando se trata de uma residência por exemplo, é preciso saber:
Quantas pessoas residem na edificação?
Quantos quartos têm a edificação?
Haverá banheiras de hidromassagem? Em caso afirmativo, quantas e qual o volume de cada uma?
Haverá máquinas de lavar louças?
Será necessário água quente na pia da cozinha e no tanque?
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Aquecedores de passagem a gás
Para dimensionar o aquecedor de passagem é necessário saber o número de pontos de consumo que serão atendidos (duchas, torneiras, etc.), bem como a vazão (litros/min) das peças de utilização.
Esses valores podem ser encontrados na tabela simplificada da NBR 5626:
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Exemplo de dimensionamento 
Dimensionar um aquecedor de passagem a gás para alimentar uma ducha e um lavatório de um banheiro.
1° passo: 
Cálculo das vazões dos aparelhos (Tabela 2.5)
2° passo: 
Conhecida a vazão dos aparelhos calcula-se a vazão total ()
1 ducha: 12 litros/min 
1 lavatório: 9 litros/min 
Vazão total () = 21 liros/min
3° passo: 
Como a água quente está sendo misturada com a água fria dentro do aquecedor, devemos considerar a metade da vazão calculada ()
Qnec = Qt ÷ 2 = 21 ÷ 2 = 10,5 litros/min
Adota-se um modelo de aquecedor de passagem a gás com vazão de 10 litros/minuto
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Aquecedores de acumulação a gás
Para o dimensionamento dos aquecedores de acumulação (elétrico e gás), também conhecidos como boiler, é necessário identificar o número de usuários do sistema (moradores). Assim como verificar quais os pontos que terão água quente, tais como: banheira, lavatório, chuveiro, pia de cozinha, tanque, máquina de lavar roupas, etc.
Para estimativa de consumo diário de cada ponto de consumo utiliza-se a tabela:
Exemplo de dimensionamento 
Dimensionar um aquecedor de acumulação a gás para alimentar uma residência com três dormitórios e uma dependência de empregada. Considerar uma banheira de 200 litros.
1° passo: 
Calcula-se o número de usuários (população) do sistema de água quente. 
3 dormitórios = 3 × 2 = 6 pessoas 
1 dormitório de empregada: 1 pessoa 
	
2° passo: 
Verifica-se o consumo médio por pessoa (ver Tabela 2.2) 
Em residência adota-se o consumo de 40 litros por pessoa. 
3° passo: 
Calcula-se o volume de água quente consumido pelo total de pessoas da residência por dia (C).
	
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Exemplo de dimensionamento 
4° passo: 
Calcula-se o volume da banheira ()
5° passo: 
 Somam-se os consumos calculados para se chegar ao consumo diário (CD).
Adota-se um boiler de 400 litros (ver catálogo dos fabricantes).
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Aquecedor solar
O dimensionamento de um sistema de aquecimento solar está relacionado diretamente ao número de usuários e à destinação da água quente (pontos de consumo).
Para calcular o volume do boiler adota-se o consumo de 50 litros/dia por pessoa. A pia de cozinha e as banheiras deverão ser consideradas à parte.
Com relação aos coletores, quanto maior o número de placas, maior a área coletora de energia solar e maior a quantidade de água quente disponível.
Usualmente, adota-se a relação de 1 m² de área para cada 50/65 litros de água a ser aquecida.
Exemplo de dimensionamento 
Dimensionar o sistema de aquecimento solar de uma residência com quatro dormitórios e uma dependência de empregada. Sabe-se que será instalado um ponto de consumo da torneira da pia de cozinha e duas banheiras de hidromassagem, com volume de 200 litros cada. Adotar coletor de área 2,0 m², ou seja, a relação de 2,0 m² de área coberta para cada 100 litros de água a ser aquecida
1° passo: 
Calcula-se o número de usuários (população) do sistema de água quente. 
4 dormitórios = 4 × 2 = 8 pessoas 
1 dormitório de empregada: 1 pessoa 
	
2° passo: 
Verifica-se o consumo médio por pessoa (ver Tabela 2.2) 
Em residência adota-se o consumo de 50 litros por pessoa. 
3° passo: 
Calcula-se o volume de água quente consumido pelo total de pessoas da residência por dia (C).
	
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Exemplo de dimensionamento 
4° passo: 
Considerando o consumo da torneira da pia de cozinha (Tabela 2.6).
	
5° passo: 
Calcula-se o volume das banheiras (), como são duas, temos:
6° passo: 
 Somam-se os consumos calculados para se chegar ao consumo diário (CD).
Adota-se um boiler de 700 litros.
DIMENSIONAMENTO DOS AQUECEDORES
Exemplo de dimensionamento 
Área coletora: Para complementar o dimensionamento do sistema de aquecimento solar, calcula-se o número de coletores necessários para o bom funcionamento do sistema.
Segundo o enunciado do exercício: “Adotar coletor de área 2,0 m², ou seja, a relação de 2,0 m² de área coberta para cada 100 litros de água a ser aquecida”, ou seja, 100 litros.
7° passo: 
Cálculo do número de coletores:
Adotam-se 7 coletores.