Estrutura Estrutura Divisórias de espaços externos ...eec-ufg.tripod.com/IHSP/AQ.pdf · As fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno diâmetro,

Estrutura Estrutura FundaFundaçções ões SuperestruturaSuperestrutura

VerticaisVerticaisDivisDivisóórias de esparias de espaçços internosos internos HorizontaisHorizontais

EscadasEscadas

VerticaisVerticaisDivisDivisóórias de esparias de espaçços externosos externos HorizontaisHorizontais

Escadas Escadas

EnvoltEnvoltóória externaria externa Sob o nSob o níível do solovel do soloSobre o nSobre o níível do solovel do solo

Suprimento de Suprimento de ááguaguaSistema de disposição de águaControle térmico e ventilação

ServiServiçços os Suprimento de energia (elétrica e gás) TelecomunicaçõesTransporte mecanizadoSegurança - incêndio, pessoal e patrimonialAutomação

O projeto dos sistemas prediais de O projeto dos sistemas prediais de áágua quente devem gua quente devem ser projetados de forma a garantir que a ser projetados de forma a garantir que a áágua gua chegue chegue em todos os pontos de consumoem todos os pontos de consumo, sempre que , sempre que necessnecessáário, na rio, na temperatura, quantidade e qualidadetemperatura, quantidade e qualidadeadequadas ao uso.adequadas ao uso.

Qualidade da Qualidade da ááguagua

Quantidade de Quantidade de áágua (controle)gua (controle)

Disponibilidade de Disponibilidade de ááguagua

AdequabilidadeAdequabilidade do uso da do uso da ááguagua

Temperatura da Temperatura da ááguagua

1.1. CLASSIFICACLASSIFICAÇÇÃO DOS SISTEMASÃO DOS SISTEMAS

sistema individual;sistema individual;

sistema central privado;sistema central privado;

sistema central coletivo.sistema central coletivo.

1.11.1 Sistema individual Sistema individual

Consiste na alimentaConsiste na alimentaçção de ão de um ponto de utilizaum ponto de utilizaççãoão, , sem a necessidade de uma rede de sem a necessidade de uma rede de áágua quente.gua quente.

a.a. GeraGeraçção e ão e ReservaReservaççãoão

Fontes energFontes energééticas: ticas: ggáás combusts combustíível e eletricidade.vel e eletricidade.

Aquecedores a eletricidade Aquecedores a eletricidade -- a resistência ela resistência eléétrica trica ééacionada automaticamente pelo pracionada automaticamente pelo próóprio fluxo de prio fluxo de áágua.gua.

Aquecedores a gAquecedores a gáás combusts combustíível vel -- possuem um possuem um queimadorqueimador que que éé acionado por uma chama piloto, acionado por uma chama piloto, quando da passagem do fluxo de quando da passagem do fluxo de áágua.gua.

b.b. DistribuiDistribuiççãoão

O Equipamento gerador de O Equipamento gerador de áágua quente gua quente éé situado situado no prno próóprio ponto de utilizaprio ponto de utilizaçção.ão.

1.21.2 SISTEMA CENTRAL PRIVADOSISTEMA CENTRAL PRIVADO

Consiste de um equipamento responsConsiste de um equipamento responsáável pelo aquecimento vel pelo aquecimento da da áágua e de uma rede de tubulagua e de uma rede de tubulaçções, que distribuem a ões, que distribuem a ááguaguaaquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesmaaquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesmaunidade como, por exemplo, um apartamento.unidade como, por exemplo, um apartamento.


Fontes energFontes energééticas:ticas: ggáás combusts combustíível, eletricidade, vel, eletricidade, óóleo combustleo combustíível, lenha e energia solar.vel, lenha e energia solar.

ClassificaClassificaçção dos Equipamentos de Aquecimentoão dos Equipamentos de Aquecimentosegundo o Princsegundo o Princíípio de Funcionamentopio de Funcionamento

AquecedoresAquecedores instantâneos ouinstantâneos ou de passagemde passagem -- a a ááguaguavai sendo aquecida vai sendo aquecida àà medida que passa pela fontemedida que passa pela fontede aquecimento, sem requerer de aquecimento, sem requerer reservareservaççãoão..

Aquecedores de acumulaAquecedores de acumulaççãoão -- existe a existe a reservareservaççãoão do volume de do volume de áágua a ser aquecido. gua a ser aquecido.

Entrada de gás

Válvula de água e gás

Queimador

Capa externa

Câmara de combustão

Serpentina

Regulador de tiragemProdutos de combustão

Entrada de água fria

Saída de água quente

Sistema Central Privado Sistema Central Privado -- aquecedor a gaquecedor a gáás combusts combustíível vel de passagem.de passagem.

Aquecedor de Passagem à Gás

Aquecedor de Passagem à Gás

Aquecedores de acumulaAquecedores de acumulaçção ão –– NBR 7198/93NBR 7198/93

a entrada de a entrada de áágua fria deve ser feita em uma gua fria deve ser feita em uma cota superior aocota superior aoaquecedoraquecedor o que, associado a uma ventilao que, associado a uma ventilaçção permanenteão permanente(respiro(respiro) evita o esvaziamento do mesmo em caso de falta ) evita o esvaziamento do mesmo em caso de falta dd´́ááguagua no reservatno reservatóório ou no caso de manutenrio ou no caso de manutençção dos ão dos aquecedores;aquecedores;

deve ser previsto um deve ser previsto um dispositivo que evite o retorno da dispositivo que evite o retorno da ááguagua do do aquecedor em direaquecedor em direçção ão àà coluna, evitando assim maiores perdascoluna, evitando assim maiores perdasde energia, como por exemplo, o de energia, como por exemplo, o sifão tsifão téérmico, que reduz as rmico, que reduz as perdasperdas, não as eliminando por completo., não as eliminando por completo.


ConstituConstituíída por ramais que conduzem a da por ramais que conduzem a áágua aquecida desdegua aquecida desdeo equipamento de aquecimento ato equipamento de aquecimento atéé os diversos pontos de os diversos pontos de consumo.consumo.

b. Distribuição

ConstituConstituíída por ramais que conduzem a da por ramais que conduzem a áágua aquecida desde o equipamentogua aquecida desde o equipamentode aquecimento atde aquecimento atéé os diversos pontos de consumo.os diversos pontos de consumo.

Aquecedor de acumulação a gás

1 - coluna de água fria2 - saída de água quente3 - entrada para retorno4 - dreno5 - entrada de gás6 - saída de gases

1.3 1.3 SISTEMA CENTRAL COLETIVOSISTEMA CENTRAL COLETIVO

Consiste de um equipamento, responsConsiste de um equipamento, responsáável pelo aquecimento vel pelo aquecimento da da áágua e de umagua e de uma rede de tubularede de tubulaçções que distribuem a ões que distribuem a ááguaguaaquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de uma unidadeuma unidade como, por exemplo, edifcomo, por exemplo, edifíício de apartamentos.cio de apartamentos.


fontes energfontes energééticas:ticas: ggáás combusts combustíível, eletricidade,vel, eletricidade,óóleo combustleo combustíível, dentre outros;vel, dentre outros;

uma vez que o equipamento de gerauma vez que o equipamento de geraçção de ão de áágua quentegua quenteabastece vabastece váárias unidades, estrias unidades, estáá implimplíícita a cita a reservareservaççãoão dodovolume a ser aquecido.volume a ser aquecido.


Quanto ao tipo de distribuiQuanto ao tipo de distribuiçção o sistema central coletivo pode ão o sistema central coletivo pode ser classificado emser classificado em ascendente, descendente e misto.ascendente, descendente e misto.

Sistema Central Coletivo Sistema Central Coletivo -- caldeira a gcaldeira a gáás combusts combustíível. vel.

Entrada de água fria

Retorno

Válvula de alívioSaída de água quente

Termômetro Termostato

Alimentação de gás

Lã de vidro dreno

Combinação do sistema de passagem a gás com reservatórios de acumulação.

Aquecedor a gAquecedor a gáás do tipo conjugados do tipo conjugado

dreno

Combinação do sistema de passagem a gás com reservatórios de acumulação.

Aquecedor a gAquecedor a gáás do tipo conjugados do tipo conjugado

Distribuição descendente

≈

Respiro

Respiro

≈

Distribuição ascendente

SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE

Distribuição Mista

SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR

É um sistema convencional assistido por coletores solares, ou seja é um sistema de pré-aquecimento da água.

Os coletores solares devem ser instalados fazendo um ângulo do qual resulte a máxima incidência normal sobre o plano dos tubos coletores voltados para o norte e fazendo um ângulo de (latitude + 10o) com o plano horizontal.

≈

Respiro

Aquecedor Vertical

Aquecedor Horizontal

Coletores Solar

Sistema Compacto

PEX – Polietileno reticulado


PE

X


PEX

PPR - Polipropileno

PPR - Polipropileno

CPVC - Aquatherm

Co

bre

Co

bre

Solda – Filete de estanho

Pasta para Soldagem

Um conjunto de tubulações interligando os pontos mais distantes da rede ao equipamento de aquecimento

A recirculação pode ser natural ou forçada:

NATURAL - utiliza-se a carga hidrostática gerada pela diferença de temperaturas, consequentemente de densidade, das redes de distribuição e de retorno;

TERMOSSIFÃO

água aquecida escoa por convecção térmica

FORÇADA - a carga hidrostática necessária é obtida através da interposição de uma bomba, adequada à temperatura de serviço do sistema.

SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO DE ÁGUA QUENTE

SISTEMA INDIVIDUAL


≈

Respiro

válvula de balanceamento

dispositivo de recirculação

Sistema central coletivo - distribuição descendente com recirculação


Sistema central coletivo - distribuição mista comrecirculação

≈

Respiro

válvula de balanceamento

dispositivo derecirculação


Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predialde Água Quente

1. Determinação do consumo diário de água

CD = C . P

onde:CD - consumo diário de água quente (l/dia);C - consumo diário per capita (l/pes/dia);P - população do edifício.

E s t i m a t i v a d e c o n s u m o d e á g u a q u e n t e e m e d i f i c i o s .

E D I F Í C I O C O N S U M O ( l / d i a )A l o j a m e n t o p r o v i s ó r i o 2 4 “ p e r c a p i t a ”C a s a p o p u l a r o u r u r a l 3 6 “ p e r c a p i t a ”R e s i d ê n c i a 4 5 “ p e r c a p i t a ”A p a r t a m e n t o 6 0 “ p e r c a p i t a ”Q u a r t e l 4 5 “ p e r c a p i t a ”E s c o l a i n t e r n a t o 4 5 “ p e r c a p i t a ”H o t e l ( s / c o z i n h a e s / l a v a n d e r i a ) 3 6 p o r h ó s p e d eH o s p i t a l 1 2 5 p o r l e i t oR e s t a u r a n t e e s i m i l a r e s 1 2 p o r r e f e i ç ã oL a v a n d e r i a 1 5 p o r K g d e r o u p a s e c a

SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE2. Dimensionamento do aquecedor de acumulação

Qcedido Qrecebido

m1 . c1. (Ti1 - Tf)

=

AQ

m2 . c2. (Tf -Ti2)

AF

c1 = c2 (mesmo líquido)m1 . Ti1 + m2 . Ti2 = (m1 + m2) . Tf

VAQ TAQ VAF TAF TMIST

onde: TAQ - temperatura da água quente (no aquecedor = 70oC);VAQ - volume de água quente - consumo diário a 70oC (incógnita);TAF - temperatura da água fria (no inverno) 17oC;VAF - volume de água fria;TMIST - temperatura da água morna (42oC);VMIST - volume de água morna utilizada - (consumo diário).

Mas: VAF =VMIST - VAQ e VMIST = m1 + m2

Então:70. VAQ + 17 (VMIST - VAQ) = 42 . VMIST

ou: VAQ = 0,47 VMIST

VMIST


3. Distribuição

O dimensionamento do sistema de distribuição de água quente é feito de maneira análoga ao sistema de água fria, ou seja, considera-se regime permanente em conduto forçado, onde faz-se se um balanceamento entre o diâmetro da tubulação, a vazão de projeto esperada e as pressões necessárias para o funcionamento adequado dos aparelhos e equipamentos sanitários, tendo em vista a carga disponível.

3.1 Vazão

Para uma mesmo nível de satisfação do usuário, a vazão unitária de água quente apresenta-se variável em função de sua temperatura, sendo tanto mais alta aquela, quanto menor for esta, ou seja:

)(

)(

AFAQ

AFMISTMISTAQ TT

TTqq

−−

⋅=

onde: qAQ = vazão de água quente (l/s);TMIST = temperatura de mistura (água morna) (oC);TAF = temperatura da água fria (oC);TAQ = temperatura da água quente (oC);qMIST = vazão de mistura (água morna) (l/s).

qAF . TAF + qAQ . TAQ = qmist . Tmist

qAF . = qmist - qAQ


A determinação da vazão de projeto em cada trecho do sistema pode ser feita de duas maneiras:

supor o funcionamento simultâneo de todos os pontos que compõem o sistema (vazão máxima de projeto), o que se constitui, na maioria dos casos, numa abordagem inadequada, uma vez que a probabilidade de que isto ocorra é bastante reduzida, conduzindo a sistemas anti-econômicos;

incorporar à vazão máxima de projeto fatores que representem a probabilidade de ocorrência de uso simultâneo de diferentes pontos do sistema (vazão máxima provável).

métodos empíricosmétodos probabilísticos

∑⋅= nipiqrQ PT

onde: qr - vazão de referência (l/s);ni - número de aparelhos sanitários do tipo “i” ligados a jusante do trecho “T”;pi - peso atribuído ao aparelho sanitário do tipo “i”, onde:

2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

qr

qipi

∑⋅= nipiQ PT3,0

onde: qi - vazão unitária do tipo “i”.

O valor adotado tradicionalmente para a vazão de referência, “qr”, é igual a 0,3 l/s. Daí tem-se que:

2

3,0⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=

Qipi

e


Vazões unitárias e Pesos atribuídos aos pontos de utilização.P o n t o d e u t i l i z a ç ã o V a z ã o ( l / s ) P e s o

B i c a d e b a n h e i r a 0 , 3 0 1 , 0B i d ê 0 , 0 6 0 , 1C h u v e i r o 0 , 1 2 0 , 5M á q u i n a d e l a v a r r o u p a s 0 , 3 0 1 , 0T o r n e i r a o u m i s t u r a d o r ( A Q ) l a v a t ó r i o 0 , 1 2 0 , 5T o r n e i r a o u m i s t u r a d o r ( A Q ) p i a d e c o z i n h a 0 , 2 5 0 , 7

3.2 Velocidade

A NBR 7198/93 recomenda a utilização do seguinte valor:

VMÁX = 3,0 m/s3.3 Pressão

A NBR 7198/93 recomenda os seguintes valores máximo e mínimopara a pressão:

PRESSÃO ESTÁTICA MÁXIMA: 400 KPa (40 m.c.a.)PRESSÃO DINÂMICA MÍNIMA NAS TUBULAÇÕES : 5KPa (0,5 m.c.a.)

4. Dimensionamento

4.1 Sub-ramais P o n t o d e u t i l i z a ç ã o D i â m e t r o R e f . ( p o l )B a n h e i r a 1 / 2B i d ê 1 / 2C h u v e i r o 1 / 2L a v a t ó r i o 1 / 2M á q u i n a d e l a v a r r o u p a s 3 / 4P i a d e c o z i n h a 1 / 2


4.2 Ramais, colunas e barriletes

A determinação das vazões de projeto dos ramais, colunas e barriletes pode ser feita de duas formas:

soma das vazões de todos os aparelhos ligados ao ramal (vazão máxima possível);

incorporação de fatores de simultaneidade à vazão máxima possível, obtendo-se a vazão máxima provável ou então, simplesmente, soma das vazões dos aparelhos ligados ao ramal e que se julga estarem em funcionamento simultâneo.

Conhecendo-se as vazões de projeto nos diferentes trechos do sistema, pode-se efetuar o pré-dimensionamento dos mesmos, uma vez que pela pela equação da continuidade:

Qp = Amín . Vmáx

QpAmín =

Vmáxou

VQ

Dmáx

p

mín π=

4

onde:

Qp - vazão de projeto (m3/s);

Amín - área mínima da seção transversal do tubo (m2);

Vmáx - limite superior admitido para a velocidade média (m/s);

Dmín - diâmetro interno mínimo (m).

Adota-se, para cada trecho, a bitola comercial imediatamente superior,cujo diâmetro interno real seja maior ou igual ao valor de DMÍN calculado.


4.3 Perda de carga

4.4 Verificação das pressões mínimas necessárias

Fórmulas de Fair Whipple-HsiaoAs fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno diâmetro, variando entre 15 mm e 50 mm, são dadas por:

Para tubos de cobre, água quente

onde: Q - vazão, m3/s;J - perda de carga unitária, m/m;D - diâmetro do tubo, m.

75,4

751,1

0007,0D

QJ =

2,7140,571 DJ63,281Q ⋅⋅=

ou

Na seqüência passa-se à verificação das pressões mínimas necessárias ao longo do sistema predial de água quente, em especial aquelas referentes aos pontos de utilização. Evidentemente, a geometria da instalação determina a(s) configuração(ões) críticas a ser(em) verificadas.


A pressão dinâmica disponível a jusante em um trecho qualquer é obtida através da seguinte expressão:

PJUSANTE = PMONTANTE ± Desnível - Perda de carga

onde: PJUSANTE = pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado;PMONTANTE = pressão dinâmica disponível a jusante do trecho considerado;Desnível = diferença de cotas geométricas dos pontos que definem o trecho.

DESNÍVEL positivo DESNÍVEL negativo

5. Isolamento Térmico

A tubulação de água quente deve ser isolada com material de baixa condutibilidade térmica. Empregam-se os seguintes materiais:

poliuretano expandido em calha;lã de rocha em calha;lã de vidro em calha;silicato de cálcio hidratado com fibras de amianto;produtos a base de vermiculite (argamassa).

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