Lista 02 - Exercicios Propostos AGUA QUENTE

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LISTA 02 - EXERCICIOS PROPOSTOS - INSTALAÇÃO PREDIAL DE AGUA QUENTE 
 
 
01. Considere um edifício de 8 pavimentos, com 4 apartamento por andar, 2 dormitórios por apartamento 
para 2 pessoas por dormitório. Adotar pé direito de 3,00 metros assim como altura do reservatório, 
conforme detalha Figura 01 a seguir e dimensione também o sistema de água quente dado pela Figura01, 
adotando o esquema de um banheiro representado pela Figura 02 (sub-ramal). Para calcular as perdas de 
carga use o método dos comprimentos equivalentes e a equação universal. Adote para a viscosidade 
cinemática os valores de ʋ = 10-6m²/s (20°C) e ʋ=0,416x10-6m²/s (70ºC). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 01 – Esquema do prédio elevado. 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
DISCIPLINA: INSTALAÇÕES PREDIAIS – 2020.1 
PROFESSOR: PEDRO ALVES DA SILVA FILHO 
 
 
 
 
Figura 02 – Isométrico do sub-ramal. 
 
02. Dimensionar um aquecedor elétrico que irá atender um apartamento com 2 quartos, supondo 2 
pessoas por dormitório. 
 
 
03. Considere uma residência com 5 pessoas. Calcular qual a área necessária de coletor solar. Supondo 
que a água entra na temperatura de 20ºC e sai do coletor com 60ºC. Considere I = 4200kca/m e use o 
dimensionamento para a cidade de Boa Vista/RR. 
 
04. Calcular o consumo de gás para um banho em que o consumo de água seja 25 litros, na temperatura 
de 50ºC. Considere a temperatura da água fria a 20ºC. 
 
 
05. Considere um prédio de 30 apartamentos, com 4 pessoas por apartamento e temperatura da água igual 
a 20ºC. Calcular a capacidade do storage e potência da caldeira. 
 
06. Considere um colégio com 150 alunos, em que há 15 chuveiros e 30 lavatórios. Admita que apenas 
2/3 dos alunos tomem banho quente e que este banho se realize em dois turnos (metade toma banho de 
manhã e a outra metade a tarde), e m=2h e n=0,50h. Calcular o volume do storage e a potência calorífica 
da caldeira. Considere que o tempo do banho para cada grupo de alunos seja de 30 minutos e que o. 
consumo em cada banho de chuveiro 30 litros de água a 40ºC, e para o lavatório 10 litros. 
 
07. 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 da 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: 
o intensidade média de radiação: I = 4.186 Wh/m2.dia = 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: 
o temperatura da água na entrada do coletor: T1 = 20ºC; 
o temperatura da água na saída do coletor: T2 = 60ºC. 
Consultando, ainda, os fabricantes de coletores solares, você foi informado que, para o caso, poderia 
adotar: 
o rendimento do coletor: ɳ = 60% 
o tempo de funcionamento do coletor: t = 6 horas/dia 
o inclinação do coletor: a = 350º (valor indicado para a latitude do local) 
 
Após algum tempo, em uma reunião da equipe de projetistas, o coordenador do grupo de trabalho lhe fez 
as perguntas abaixo, às quais você responderá: 
 
a) Qual a área do coletor solar que você encontrou para aquecimento da água da residência? 
 
b) Qual a economia mensal de energia elétrica, em reais, que a adoção do coletor solar irá proporcionar? 
Considere para os cálculos os dados: massa específica da água = 1000 kg/m3; 1 kWh = 860 kcal; cos 350 
= 0,819; custo do kWh = R$ 0,18. 
 
08. Determine: 
 
a) Dimensionar o sistema de produção de água quente para prédio de 20 pavimentos, com 4 apartamentos 
de 3 dormitórios por pavimento. 
 
b) Quantos m2 de placa coletora são necessários para suprir uma família de 10 pessoas com água quente 
em Boa Vista/RR? 
 
c) Calcular o volume do boiler e 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, tendo um rendimento 
de 50% e tempo de exposição do sol de 7 horas. 
 
d) Dimensionar aquecedores de acumulação, e comparar resultados, para o seguinte cenário: 
o No Pessoas: 05 
o Consumo de Água Quente por Pessoa por Dia: 
Aquecedor a gás: 40 l/pessoa/dia 
Aquecedor elétrico: 45 l/pessoa/dia 
Aquecedor solar: 50 l/pessoa/dia 
o Volumes Comerciais: 150, 175, 200, 250, 300 litros 
o Características do Aquecedor Solar: Aquecedor associado com reservatório de acumulação. 
o Para a área do coletor têm-se os seguintes parâmetros: 
Área do Coletor: 1,42 m2 ; Volume de Água Quente Gerado: 103 l/dia 
Área do Coletor: 1,95 m2 ; Volume de Água Quente Gerado: 104 l/dia 
 
e) Dimensionar aquecedores de passagem a gás para um vestiário conforme segue: 
o Nº Duchas: 10 ; Vazão Específica da Ducha: 0,20 l/s 
o TAQ = temperatura da água quente no aquecedor: 70ºC 
o TAF = temperatura da água fria no inverno:15ºC 
o TMIST = temperatura da água morna no ponto de consumo: 42ºC 
 
f) Determinar a capacidade necessária de um aquecedor de acumulação elétrico, para um apartamento de 
8 pessoas. 
 
09. Dimensionar o barrilete de um prédio residual, esquematizado nas Figuras 01 e 02, sabendo-se que: a 
coluna AF1 abastece por pavimento uma pia de cozinha, uma torneira de filtro, um tanque de lavar roupa 
e uma máquina de lavar roupa; a coluna AF2 abastece por andar: uma caixa de descarga, um lavatório, 
um chuveiro e um bidê: a coluna AF3 abastece por andar: um lavatório, um bidê, um chuveiro e uma 
caixa de descarga, a coluna AF4 abastece por andar: dois lavatórios, um bidê, um chuveiro, uma caixa de 
descarga. O prédio possui 10 pavimentos. As colunas AF1, AF2, AF3 e AF4 são idênticas às colunas 
AF’1’, AF’2’, AF’3’ e AF’4’, respectivamente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 01 – Planta e posição das colunas e barrilete. 
 
 
 
 
 Figura 02 – Isométrico do barrilete e colunas. 
 
 
10. Determinar a capacidade de um aquecedor elétrico de acumulação o qual deve atender um 
apartamento com 06 residentes. O consumo per capita diário de água morna é estimado na ordem de 60 
l/hab.dia. A temperatura da água na saída do aquecedor é de 70 ºC (Taq). Já a temperatura da água fria é 
considerada na ordem de 20ºC (Taf), enquanto a temperatura da água morna em torno de 40ºC. 
 
 
11. Dimensionar um aquecedor de passagem a gás o qual deve atender 01 banheiro com um lavatório e 
um chuveiro. Considerar a vazão específica de consumo do chuveiro Qch igual a 0,20 l/s e do lavatório Qlv 
igual a 0,15 l/s. A temperatura da água na saída do aquecedor é de 70 ºC (Taq). Já a temperatura da água 
fria é considerada na ordem de 20 ºC (Taf), enquanto a temperatura da água morna em torno de 40ºC. 
 
 
12. Dimensionar o SPAQ de um prédio de 04 andares, sendo 02 apartamentos por andar, denominados 01 
e 02. O referido sistema atende 01 banheiro, 01 cozinha e 01 área de serviço, onde o banheiro contém 01 
lavatório, um chuveiro e uma bacia sanitária com caixa descarga; a cozinha contém 01 pia e a área de 
serviço contém um tanque. Considerar 05 pessoas por apartamento, 100 m2 a área do apartamento e pé 
direito de 3,0 m. Para o Apartamento 01 conceber um sistema coletivo com 01 aquecedor de acumulação 
e tubulações em PVC. Para o Apartamento 02, no entanto, conceber um sistema individual de 
aquecimento utilizando aquecedores de passagem e tubulações em cobre. 
 
 
13. Determine a energia consumida paraatender um reservatório com 500 litros. Considere c = 
1kcal/kg.ºC; temperatura ambiente da água 20ºC; temperatura de aquecimento depois de 01 hora é de 
60ºC e rendimento do aquecedor 80%. 
 
 
14. Determine a capacidade do reservatório para as seguintes situações: 
a) Para atender uma residência de 10 pessoas: 
b) Para um edifício de apartamentos, com 20 unidades residências, Com os seguintes aparelhos, por 
unidade: bidê, lavatório, chuveiro e pia de cozinha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15. Dimensionar a instalação de água quente do banheiro de uma residência, destinado a atender 5 
pessoas, utilizando aquecedor de acumulação elétrico e tubulação de aço galvanizado, conforme mostra a 
Figura 01 a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 01 – Esquema geral da instalação de água quente. 
 
 
16. Determinar a potência da caldeira de um colégio com 150 alunos, onde haja 15 chuveiros e 30 
lavatórios. Admitamos que apenas 2/3 dos alunos tomem banho quente e que este se dê em duas turmas 
(pela manhã, a turma A utiliza os chuveiros, enquanto q turma B, os lavatórios; à tarde, ocorre o inverso). 
 Suponha que o tempo do banho para cada grupo de 150 x 2/3 x ½ = 50 alunos, seja de 30 minutos. 
 Admita-se para consumo em cada banho de chuveiro 30L de água a 40ºC e para o lavatório 10 L. 
 A temperatura inicial da água será de 15ºC. 
 Admita-se um tempo de 2horas desde que a caldeira começa a aquecer a água até o instante em 
que os parelhos comecem a funcionar. 
 Considere uma perda de 15% para a potência calorifica da caldeira. 
 Veja também se é possível dimensionar a caldeira ou um aquecedor, e/ou um gerador de água 
quente. 
 
 
 
 
17. Supondo um edifício de 12 pavimentos com instalação central de água quente. O sistema de 
distribuição é descendente, com duas colunas de descidas de água e uma coluna que conduz a água ao 
barrilete na cobertura, conforme Figura 01 e detalhes na Figura 2. Em cada pavimento há dois 
apartamentos, com dois banheiros e cozinha, podendo funcionar simultaneamente em cada apartamento 
um chuveiro, um lavatório e a pia de cozinha. Determine a potência do motor e a margem de perda de 
cargas entre A e B. Considere: 
 Desnível entre o barrilete e o centro do storage h=42m. 
 Temperatura de água no storage t1 = 70ºC 
 Temperatura de água no barrilete superior t2 = 55ºC 
 Desnível entre a água no reservatório superior de água fria e o barrilete de água quente h’ = 2m 
 Comprimento da tubulação de água quente entre o storage e o barrilete L1= 52 
 Comprimento da tubulação descendente até o storage L2 = 56m 
 Considere que num cálculo preliminar as perdas representam um acréscimo de 30% no 
comprimento virtual dos encanamentos 
 O rendimento do motor da bomba é de ƞ = 0,40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 02 – Diagrama da instalação de água quente 
para o banheiro no último pavimento 
 
Figura 01 – Diagrama vertical da instalação de um prédio de 12 pavimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18. Dimensionar: 
a) Um aquecedor de passagem a gás para alimentar uma ducha e um lavatório de um banheiro. Como a 
água quente está sendo misturada com a água fria dentro do aquecedor, considere a metade da vazão 
calculada. 
 
b) Um aquecedor de acumulação a gás de uma residência com três dormitórios, uma banheira de 200 
litros e uma dependência de empregada. Considerar ponto de água quente na pia da cozinha. 
 
c) Um aquecedor de sistema solar de uma residência com três dormitórios e uma dependência de 
empregada. Sabe-se que serão instaladas duas banheiras de hidromassagem, com volume de 200 litros 
cada. 
 
 
 
 
 
Observações: 
 
 A lista deverá ser entregue individual, manuscrita e escaneada em PDF; 
 Data para entrega da lista 02 : 03/12/2020 
 O aluno deverá depositar a lista escaneada conforme recomendação acima para a pasta de Lista de 
Exercícios – no DROPBOX, até a data limite; 
 Caso haja dúvidas, o aluno poderá solicitar previamente aula de revisão com o professor ou 
agendar sessão com a Monitoria de Instalações Prediais. 
 
 
Boa Vista-RR, 15 de novembro de 2020.