Instalaçoes Prediais de Agua Quente

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INSTALAÇÕES PREDIAIS 
DE ÁGUA QUENTE
1. INTRODUÇÃO
Definição:
Instalações destinadas a aquecer e conduzir a água
quente até as peças de utilização, visando a higiene e
o conforto dos usuários.
NBR 7198/1993:
Fixa as exigências técnicas
mínimas do projeto e
execução das instalações
prediais de água quente.
1. INTRODUÇÃO
Elas devem:
❖ Garantir o fornecimento de água de forma contínua, em
quantidade suficiente e temperatura controlável, com
segurança, aos usuários, com as pressões e velocidades
compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos
sanitários e das tubulações;
❖ Preservar a potabilidade da água;
❖Proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários;
❖ Racionalizar o consumo de energia através do
dimensionamento correto e escolha do sistema de
aquecimento adequado.
1. INTRODUÇÃO
Temperaturas mais usuais:
❖ Uso pessoal em banhos ou para higiene - 35 °C a 50 °C;
❖ Em cozinhas (dissolução de gorduras) - 55 °C a 75 °C;
❖ Em lavanderias - 75 °C a 85 °C;
❖ Em hospitais e laboratórios - ≥ 100 °C.
2. TIPOS DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO
❖ Individual - quando o sistema alimenta um só
aparelho ou alguns. Localizam-se, em geral, nos
banheiros ou cozinhas.
❖ Central privado - há uma instalação central para a
unidade residencial, de onde partem as tubulações
para diversos pontos de utilização (banheiros,
cozinhas e áreas de serviço).
❖ Central coletivo - há uma instalação geral,
geralmente no térreo ou subsolo do edifício, de onde
partem as ligações de água quente para as diversas
unidades do edifício.
ÁGUA QUENTE - MEDIÇÃO INDIVIDUAL 
3. DADOS PARA O PROJETO
3.1 Consumo de água quente
❖ Países muito frios → A.Q. = 1/3 do consumo total de
água dos aparelhos.
Tabela 7.1 - Estimativa de consumo de água quente.
Fonte: A. J. Macintyre.
3. DADOS PARA O PROJETO
3.2 Estimativa das vazões
❖ Critério: Consumo máximo provável (salvo em casos
especiais).
Tabela 7.2. - Vazão e peso das peças de utilização.
.
 P30,0Q
onde:
Q – vazão (l/s);
ΣP – soma dos
pesos correspon-
dentes a todas as
peças de utiliza-
ção ligadas ao
encanamento.
Peças de utilização Vazão (l/s) Peso 
Banheira 0,30 1,0 
Bidê 0,10 0,1 
Chuveiro 0,20 0,5 
Lavatório 0,20 0,5 
Pia de cozinha 0,25 0,7 
Pia de despejo 0,30 1,0 
Lavadora de roupa 0,30 1,0 
 
3. DADOS PARA O PROJETO
3.3 Pressões máximas e mínimas
❖ Pressões mínimas:
• Torneiras – 1,0 m.c.a.
• Chuveiros – 0,5 m.c.a.
• Tubulações – 0,5 m.c.a.
❖Pressão estática máxima:
• Peças de utilização e aquecedores – 40 m.c.a.
3. DADOS PARA O PROJETO
3.4 Velocidade da água
Vmax = 3 m/s
3.5 Cálculo da perda de carga
❖ Perda de carga por atrito – Eq. de Fair–Whipple–
Hsiao.
❖ Perda de carga localizada – Método dos
comprimentos equivalentes.
4. PRODUÇÃO DE ÁGUA QUENTE
❖ Produzir água quente → transferir de uma fonte as calorias
necessárias para que a água adquira uma temperatura
desejada.
❖ Fontes:
• Energia elétrica – no aquecimento de resistência elétrica,
com a passagem da corrente elétrica, pelo efeito Joule. (*)
• Combustíveis:
 Sólidos – Carvão (*), madeira;
 Líquidos – álcool, querosene, gasolina e óleo (*)
 Gasosos – gás de rua (*), gás engarrafado (GLP - gás
liquefeito de petróleo) (*), gás natural
4. PRODUÇÃO DE ÁGUA QUENTE
❖ Fontes:
• Energia solar – com o emprego de aquecedores
solares.
• Vapor – por meio de serpentinas ou misturado à
água.
• Ar quente – junto a paredes de fornos industriais
e pelo aquecimento da água em serpentinas
próximas ao forno.
• Água quente - produzida por esfriamento de
certos equipamentos industriais (compressores,
motores).
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
Realiza-se pelo calor dissipado com a passagem da
corrente elétrica de intensidade I (ampéres) em um
condutor de resistência R (ohms).
5.1 Equacionamento
A potência P (watts) correspondente à energia dissipada
sob forma de calor é dada por:
A energia dissipada E (watts x horas) é expressa por:
onde t é o tempo (horas).
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
Tem-se que:
E = Q
onde Q é a quantidade de calor (Kcal).
A quantidade de calor necessária para elevar uma massa m
de um líquido de calor específico c de uma temperatura
inicial T1 a uma final T2 é dada por:
Q = m c (T2 – T1)
Para a água: c = 1 Kcal/ Kgf/ °C
m pode ser usado em litros (l), pois a densidade é 1.
Obs: 1 Kwh = 860 Kcal
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
A lei de Joule pode ser expressa por:
com t em segundos.
A lei de Ohm fornece:
onde U é a tensão (volts).
Exercícios 1 e 2
tIR00024,0Q
2
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
5.2 Tipos de aquecedores elétricos
a) De aquecimento instantâneo da água em sua
passagem pelo aparelho.
• Chuveiros elétricos
• Aquecedores automáticos
de água quente instantânea
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
5.2 Tipos de aquecedores elétricos
b) De acumulação – boilers elétricos
Constam das seguintes partes:
➢ Tambor interno – deve ser de chapa de cobre submetida
a um processo de desoxidação, que irá conter a água;
➢ Tambor externo – de chapa de aço soldada;
➢ Camada de material isolante (lã de vidro) colocada entre
os dois tambores.
• Resistência elétrica – fios de NiCr (Nicrome), trabalha a
seco, colocada em um tubo de cobre.
• Termostato – mantém automaticamente a água a uma
temperatura dentro dos limites pré-estabelecidos.
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
Fi
Aquecedor elétrico.
Fonte: Macintyre (1996).
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
Esquema de instalação de aquecedores elétricos de acumulação nos apartamentos.
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
5.3 Escolha do aquecedor elétrico de acumulação
❖ Tabela 7.5 (A. J. Macintyre) – Dimensionamento
dos aquecedores elétricos.
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
5.3 Escolha do aquecedor elétrico de acumulação
❖Tabela 7.6 (A. J. Macintyre) – Quantidade de água
quente para realizar a mistura.
Exercício 3
5. AQUECIMENTO ELÉTRICO
5.4 Cálculo da capacidade do aquecedor usando a
equação das misturas dos líquidos
onde:
vm – volume de água morna final no aparelho;
Tm – temperatura da água misturada no aparelho de uso;
Vq – volume de água quente no aquecedor (capacidade do aq.)
Tq – temperatura da água quente no aquecedor;
Vf– volume de água fria misturada no aparelho;
Tf – temperatura da água fria.
Exercício 4
6. AQUECIMENTO A GÁS
6.1 Aquecedores de passagem
❖ Aquecimento da água quando da sua passagem
pelo aquecedor.
❖ A água percorre um tubo em forma de
serpentina, a qual sofre o aquecimento de uma
chama resultante da combustão do gás
(engarrafado ou natural).
❖ São compactos, necessitando de ponto de saída
para os gases resultantes da combustão e de uma
área bem ventilada.
6. AQUECIMENTO A GÁS
6.1 Aquecedores de passagem
Fonte: www.bosch.com.br.
6. AQUECIMENTO A GÁS
6.2 Aquecedores de acumulação
❖ Aquecimento da água através de uma serpentina de
cobre devido ao calor desenvolvido com a combustão
do gás que sai de um tubo queimador.
❖ São fabricados para funcionar com gás de rua ou gás
engarrafado.
❖ Ocupam bastante espaço e o cilindro deve ser
posicionado na vertical.
❖Devem ser instalados em locais bem ventilados.
6. AQUECIMENTO A GÁS
6.2 Aquecedores de acumulação
Fonte: Macintyre (1996).
7. INSTALAÇÃO CENTRAL DE ÁGUA QUENTE
Os sistemas de distribuição de água quente podem
ser:
a) Distribuição sem circulação
b) Distribuição com circulação
b.1) Sistema ascendente
b.2) Sistema descendente
b.3) Sistema misto
c) Sistema misto
7. INSTALAÇÃO CENTRAL DE ÁGUA QUENTE
a) Distribuição sem
circulação – a instala-
ção consiste numa
tubulação que sai da
parte superior do
reservatório de A.Q.
(“storage”) e da qual,
em cada pavimento,
parte uma derivação
alimentando os apare-
lhos.
Inconveniente: tem que
se esperar algum tem-
po até sair água quen-
te.
Sistema ascendente sem circulação.
Fonte: Macintyre (1996).
7. INSTALAÇÃO CENTRAL DE ÁGUA QUENTE
b) Distribuição com circulação –
a água quente circula constante-
mente na tubulação pelo princí-
pio do termo-sifão (a água quen-
te sendo menos densa, tende a
elevar-se), auxiliadoquando
necessário por bombas de
circulação.
Há três modalidades:
b.1) Sistema ascendente – a água
quente, proveniente do “storage”,
sobe pelas colunas e dá
ramificações para os apare-lhos
em cada pavimento. Na cobertura
faz-se uma derivação para o
retorno da água ao “storage”.
Sistema ascendente com circulação.
Fonte: Macintyre (1996).
7. INSTALAÇÃO CENTRAL DE ÁGUA QUENTE
b) Distribuição com
circulação
b.2) Sistema descendente –
há uma bomba que recalca a
água quente até um barrilete
na cobertura, de onde desce
para os diversos pontos de
utilização por colunas. No
pavimento térreo, as colunas
se juntam novamente antes
de retornarem ao “storage”.
Sistema muito empregado –
proporciona um reduzido
gasto de tubo.
Sistema descendente com circulação.
Fonte: Macintyre (1996).
7. INSTALAÇÃO CENTRAL DE ÁGUA QUENTE
b) Distribuição com
circulação
b.3) Sistema misto – a
distribuição aos pontos de
consumo é feita nos ramos
ascendentes e descenden-
tes da distribuição de água
quente, porém os retornos
se juntam antes de volta-
rem ao “storage”.
É necessário que os
aparelhos de utilização es-
tejam na mesma prumada.
Sistema misto.
Fonte: Macintyre (1996).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.1 Introdução
✓ Uso há várias décadas e em vários países do mundo.
✓ Investimento inicial em equipamentos, mas fornecimento energético
gratuito (SOL).
✓ Instalações residenciais – torna-se um investimento com retorno real
a médio prazo, economizando cerca de 80 % por ano da energia que
seria necessária para efetuar o mesmo aquecimento por um chuveiro
elétrico.
✓ Tempo de insolação médio na região Nordeste - > 7 horas diárias.
✓ Sistemas com adequada circulação, boa insolação e aquecedor de boa
qualidade podem elevar a temperatura da água acima de 80C.
✓ Intensidade de energia que chega nos telhados – 1000 W/m2.
Então: Telhado de uma casa de 8 m x 10 m  recebe 80 KW de energia nos
momentos de sol direto  1.300 lâmpadas de 60 W.
✓ Dificuldades de implementação: limitações de espaço nas coberturas
de prédios e residências e implicações do ponto de vista arquitetônico.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.2 Circuito básico
a) Aquecedor (captor, captador, coletor solar) - absorve a
energia radiante dos raios solares aquecendo-se e transferindo
o calor para a água contida em um conjunto de tubos que
constituem uma espécie de serpentina.
Aquecedor solar improvi-
sado, usando calha de ci-
mento amianto.
Fonte: Macintyre (1996).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.2 Circuito básico
a) Aquecedor
Tipo comum – consta de
uma chapa de cobre ou
alumínio pintada de preto
em uma das faces. Na
outra face são adaptados
tubos, no interior dos quais
circula a água. A face negra
da chapa pode ser
recoberta por placas de
vidro (em geral duas)
separadas por gaxetas de
silicone branco (o vidro
retém a radiação infraver-
melha, impedindo a
dissipação de calor).
Corte de um aquecedor solar improvisado.
Fonte: Macintyre (1996).
Aquecedor solar 
modelo comercial.
Fonte: Macintyre
(1996).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.2 Circuito básico
b) Reservatório de
acumulação da água
aquecida (storage).
c) Tubos e acessórios –
estabelecem a vinculação
entre o aquecedor e o
reservatório.
d) Bomba de circulação
– quando a circulação
por convecção for
insuficiente para alcançar
o nível desejado.
Fonte: www.soletrol.com.br.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
Fonte: www.airtonmaria.com.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.3 Sistemas de circulação
a) Termo sifão (Circulação
livre ou natural)
A movimentação da água
decorre da redução de sua
densidade originada pelo
aumento da temperatura no
coletor solar. O storage deve
estar posicionado em um
nível acima dos coletor solar.
✓Empregado em residências
devido à simplicidade de sua
instalação e baixa manuten-
ção. Fonte: www.soletrol.com.br.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.3 Sistemas de circulação
b) Circulação forçada
A circulação da água entre o storage e o coletor solar é
produzida por uma pequena bomba comandada
automaticamente por um controlador diferencial de
temperatura, acionando-a sempre que houver ganho de
energia.
Fonte: Vianna (1998).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.4 Instalação mista
Introdução de resistência elétrica para melhorar as condições da
temperatura da água em períodos longos sem insolação ou em
situações de emergência.
Fonte: Macintyre (1996).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.4 Instalação mista
Instalação com aquecedor solar e outro tipo de aquecedor.
Fonte: Macintyre (1996).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.5 Equacionamento
• Quantidade de calor por unidade de tempo
necessária para aquecer uma certa massa líquida (Q)
Q = m c T (kcal/h)
onde:
m – massa do líquido por unidade de tempo (kg/h);
c – calor específico (kcal/kg.C);
T – diferença de temperatura entre a saída e a
entrada de água no coletor (C).
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
8.5 Equacionamento
• Área do coletor (A)
A = Q / (I c) (cm
2)
onde:
I – intensidade média de radiação (kcal/cm2.h);
c - rendimento do coletor.
• Quantidade de energia absorvida pelo coletor (q)
q = (Q*c) / cos  (kcal)
onde:
Q* - quantidade de calor absorvida pelo coletor por metro
quadrado e por dia (kcal/m2.dia);
 - inclinação do coletor.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
Exercício 5
Você faz parte de uma equipe de projetistas que está desenvolvendo um
projeto para uma residência com 3 quartos e que abrigará 2 pessoas em
cada quarto. A você coube o estudo de uma solução alternativa utilizando o
aproveitamento de energia solar para o aquecimento da água da edificação.
Pesquisando sobre o assunto, você constatou que, para o caso de
aquecimento de água residencial, o recomendável é dimensionar o(s)
coletor(es) em função da radiação solar nos meses de outono e primavera, e
adotar a média da radiação para estes meses. Portanto, para o local onde
seria construída a edificação, haveria:
• Intensidade média de radiação: 1 cal/cm2.min.
Por outro lado, sabendo-se que a temperatura com que a água deve ser
fornecida depende do uso a que se destina e, verificando a bibliografia
especializada, você achou prudente adotar:
• Temperatura da água na entrada do coletor – T1 = 20
oC;
• Temperatura da água na saída do coletor – T2 = 60
oC.
8. AQUECIMENTO POR ENERGIA SOLAR
Exercício 5
Consultando os fabricantes de coletores solares, você foi informado
que para o caso poderia adotar:
• Rendimento do coletor: η = 60 %;
• Tempo de funcionamento do coletor: t = 6 h/dia;
• Inclinação do coletor: α = 35° (latitude local).
Após algum tempo, em uma reunião da equipe de projetistas, o
coordenador do grupo de trabalho lhe fez as seguintes perguntas:
✓ Qual a área do coletor solar que você encontrou para
aquecimento da água da residência?
✓ Qual a economia mensal de energia elétrica que a adoção do
coletor solar irá proporcionar?
Dados: ρ = 1000 kg/m3; 1 Kwh = 860 Kcal; Custo do Kwh = R$
0,36034 (Março/2004)