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INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS Professor: Eng° Civil Diego Medeiros Weber.

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INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E PREDIAIS

Professor: Eng° Civil Diego Medeiros Weber.

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INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE

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ÁGUA QUENTE

Norma NBR 7198 (ABNT,1998) – Projeto e execução de

instalações prediais de água quente.

Condições Gerais:

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.

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ÁGUA QUENTE

Conservar a temperatura adequada, para tanto as temperaturas

utilizadas são:

Uso pessoal em banhos e higiene 35 a 50 °CEm cozinhas 60 a 70 °CEm lavanderias 75 a 85 °CEm finalidades médicas 100 °C ou mais.

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

O abastecimento de água quente, desde os aquecedores até os

pontos de utilização, é feito através de tubulações completamente

independente do sistema de distribuição de água fria. Podem ser

realizados de três maneiras distintas:

• Aquecimento Individual (local): quando o sistema aquecedor atende

um único aparelho ou a apenas um compartimento sanitário. Como

exemplo podemos citar o chuveiro e a torneira elétrica, ou um

aquecedor que atenda um banheiro unicamente.

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

• Aquecimento Central Privado: quando o sistema aquecedor atende a

uma unidade residencial, ou seja, alimenta os mais diversos pontos de

utilização localizados em banheiros, lavanderias , cozinhas, etc.

• Aquecimento Central Coletivo: quando um único sistema aquecedor

alimenta conjuntos de aparelhos de várias unidades de um edifício.(

quartéis, hospitais, hotéis, prédios residenciais, etc.).

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

• Aquecimento Central Coletivo:

1. Distribuição simples ( sem retorno): Pode ser ascendente ou

descendente. Apresenta como inconveniente ter de esperar um

momento até ter água quente no registro da unidade que se quer

abastecer, o que resulta em desperdício de água, no entanto

economiza-se em canalização. As figuras 02 e 03 apresentam um

esquema desta distribuição.

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

Fig.02 – Sistema ascendente sem retorno Fig.03 – Sistema descendente sem retorno

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

• Aquecimento Central Coletivo:

2. Distribuição com retorno: Neste caso a água quente circula

constantemente na tubulação podendo ser de duas formas:

2.1) Termossifão: utiliza o principio de que a água quente é menos densa o

que faz com que tenha a tendência de elevar-se. Neste caso consome-

se mais energia pois a temperatura tem que ser mais elevada para

provocar tal efeito e a distribuição é ascendente (fig.04).

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

Fig.04 - Sistema ascendente com circulação por termo sifão

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

• Aquecimento Central Coletivo:

2.2 ) Por bombeamento: utiliza um sistema de recalque, fazendo que aágua quente que sai do reservatório de aquecimento( storage) suba poruma coluna até o barrilete na cobertura , onde desce em prumadas quealimentarão os diversos aparelhos de cada andar. As prumadas se reúnemno pavimento onde se encontra o storage , alimentando-o novamente coma água não consumida ( fig.05).

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

Fig.05 - Sistema descendente com bombeamento

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

• Aquecimento Central Coletivo:

2.3 ) Distribuição Mista: a distribuição de água quente é feita nos ramosascendentes e descendentes em andares alternados. Requer cuidadosespeciais e por isso só recomendada em grandes edifícios.( fig.06).

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ÁGUA QUENTESISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

fig.06 – Sistema misto

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• MATERIAL E PRESSÃO:

Sobrepressão : < 20m.c.a (200kPa)Pressão estática mínima : < 40m.c.a (400kPa)Pressão mínima de serviço : > 0,5m.c.a (5kPa)

• VELOCIDADE:Não poderá a canalização ter velocidade superior a 3.0m/s a fim de

não se produzirem ruídos excessivos. Quanto à velocidade mínima nadase recomenda.

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• ESTIMATIVAS DE CONSUMO:

Tipo de edifício Água quente

necessária, a

60oC

Consumo nas

ocasiões de Peak

(l/s)

Duração do Peak

– Horas de Carga

Capacidade do

reservatório em

função do CD

Capacidade horária

de aquecimento, em

função do uso diário

Residência

Apartamentos

Hotéis

50 l / pess.dia 1/7 4 1/5 1/7

Edifícios de

escritórios

2,5 l / pess.dia 1/5 2 1/5 1/6

Fábricas 6,31 / pess.dia 1/3 1 2/5 1/8

Restaurante

3a classe

2a classe

3a classe

1,9 l / refeic.

3,2 l / refeic.

5,6 l / refeic.

1/10 1/10

Restaurante 3

refeiçoes por dia

1/10 8 1/5 1/10

Restaurante 1

refeição por dia

1/5 2 2/5 1/6

Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de pessoas

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• ESTIMATIVAS DE CONSUMO:

EXEMPLO

a) Aquecimento para uma residência de 8 pessoas:

Consumo diário(CD) = 50 l / pess 8 pess = 400 l

Consumo de Peak = 400 1/7 = 57 l/s

Capacidade do reservatório = 400 1/5 = 80 l

Capacidade de aquecimento = 400 1/7 = 57 l/h

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• ESTIMATIVAS DE CONSUMO:

Aparelhos Aptos Clubes Ginásios Hospitais Hotéis Fábricas Escritórios Resid. Escolas

Lavatório

privado

2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6

Lavatório

publico

5,2 7,8 10,4 7,8 10,4 15,6 7,8 19,5

Banheiras 26 26 39 26 26 39 26

Lavador de

pratos

19,5 65 65 65 26 19,5 26

Lava – pés 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9 15,6 3,9 3,9

Pia de

cozinha

13 26 26 26 26 13 13

Tanque de

lavagem

26 36,4 36,4 36,4 36,4 26

Pia de copa 6,5 13 13 13 6,5 13

Chuveiros 97,5 195 292 97,5 97,5 292 97,5 292

Consumo

máximo

provável %

30 30 10 25 25 40 30 30 40

Capacidade

do

reservatório

125 90 100 60 80 100 200 70 100

Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de aparelhos, em l / h a 60oC

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• ESTIMATIVAS DE CONSUMO:

b) Edifício de apartamentos, com 10 unidades residências, Com os

seguintes aparelhos, por unidade: bidê, lavatório, chuveiro e pia de cozinha:

10 bidês (=lavatório) 2,6 = 26

10 lavatórios 2,6 = 26

10 chuveiros 97,5 = 975

10 pias de cozinha.... 13 = 130

Total = 1157 l/h

Consumo máximo provável = 0,30 1157 = 347 l/h

Capacidade do reservatório = 1,25 347 = 434 l

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO:

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

Vazão das peças de utilização

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO:

PCQ

sendo: Q = vazão em l/s

C = coeficiente de descarga (neste caso 0,30 l/s)

P = soma das peças suscetíveis de utilização

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• DIÂMETRO MÍNIMO DOS SUB-RAMAIS:

Peças de utilização Diâmetro (mm)

Banheira 15

Bidê 15

Chuveiro 15

Lavatório 15

Pia de cozinha 15

Pia de despejo 20

Lavadora de roupa 20

Diâmetro mínimo dos sub-ramais

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• PERDAS DE CARGA:

Para estimativa das perdas de carga, adota-se o mesmo procedimento descritopara instalação de água fria. Recomenda-se o emprego das fórmulas de Fair-Whipple-Hsiao.

596,2532,0113,27 DJQ

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• MISTURA DE LÍQUIDOS COM TEMPERATURAS DIFERENTES:

Para uma temperatura de água gelada qualquer, pode-se também utilizar asequações clássicas para mistura, dada pela equação abaixo.

332211 VtVtVt

onde: t1 = temperatura da água no aquecedor

t2 = temperatura da água fria

t3 = temperatura média da mistura

V1 = volume de água quente no aquecedor (capacidade do aquecedor)

V2 = volume de água fria misturada no aparelho (sendo V2 = V3 – V1)

V3 = volume de água morna final no aparelho

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ÁGUA QUENTECONSIDERAÇÕES GERAIS

• QUANTIDADE DE CALOR:

A quantidade de calor para que uma massa de calor específico c e detemperatura t1 eleve-se a uma temperatura t2 é representada pela seguinte equação:

sendo: m = massa do líquido ( em litros )c = calor específico (em kcal/oC; igual a 1)t2 = temperatura final (em oC)t1 = temperatura inicial (em oC)Q = quantidade de calor expressa em quilocalorias (kcal)lembrando que 1kwh = 860 kcal.

12 ttcmQ

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

P ara o aquecimento da água na edificação dispõe-se basicamente de três fontes:a) Energia solar.b) Combustão de sólidos (madeira, carvão, etc), líquidos (óleo, querosene, álcool, etc) ou gases (gás natural, GLP, etc);c) Eletricidade;

Na prática, estas fontes podem ser associadas, sendo uma a fonte principale a outraa fonte suporte (o que comumente é chamado de backup). Numaeventual falta oudeficiência da fonte principal a fonte suporte a substituiou complementa o fornecimento. É ocaso da energia solar que tem comosuporte a eletricidade ou GLP, para longos períodos nublados.

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO ELÉTRICO:

Normalmente é feito por meio de resistências metálicas de imersão,que dão bom rendimento na transferência de calor. Os aquecedoreselétricos podem ser do tipo:

• Aquecimento instantâneo da água em sua passagem pelo aparelho(chuveiros elétricos)

• Acumulação: chamados boilers; devem ser alimentados por colunasindependentes das que servem os aparelhos sanitários. O ramal dealimentação que liga a coluna ao boiler deve derivar da coluna em cotasuperior ao aquecedor, entrando nos mesmos pela parte inferior

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO ELÉTRICO:

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• ESCOLHADOAQUECEDOR ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO:

Consumo diário a

700C ( litros )

Capacidade do aquecedor

( litros )

Potência

( kW )

60 50 0,75

95 75 0,75

130 100 1,0

200 150 1,25

260 200 1,5

330 250 2,0

430 300 2,5

570 400 3,0

700 500 4,0

850 600 4,5

1150 750 5,5

1500 1000 7,0

1900 1250 8,5

2300 1500 10,0

2900 1750 12,0

3300 2000 14,0

4200 2500 17,0

5000 3000 20,0

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:

A utilização de energia solar no aquecimento de água apresenta umaimportância cada vez maior devido ao elevado custo das outras formas deenergia. O aproveitamento da energia solar no aquecimento de água exigeum investimento inicial elevado que normalmente é compensado pelagratuidade da energia solar.

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:

Vantagens:a) Não é poluidora.b) É auto-suficiente.c) É completamente silenciosa.d) É uma fonte alternativa de energia.e) Geralmente está disponível no local do consumo.f) Um bom aquecedor consegue elevar a temperatura da água acima de 80°C.

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:

Desvantagens:a) Encontra limitações do ponto de vista arquitetônico e também de

espaço nas coberturas das edificações.b) Apresenta disponibilidade descontínua (dia / noite, inverno / verão).c) Apresenta variações casuais (céu nublado, chuva).d) Pode haver necessidade de um aquecedor auxiliar que utilize energiaconvencional para suprir os períodos ou momentos de carência.

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

Circulação natural (termossifão) em circuito aberto

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

Circulação natural (termossifão) em circuito fechado

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

Circulação forçada em circuito aberto

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

Circulação forçada em circuito fechado

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

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ÁGUA QUENTETIPOS DE AQUECEDORES

• AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:

Um modo prático de dimensionamento da superfície coletora éconsiderar 1 m2 de coletor para 50-65 litros de água quente necessários ouutilizar a equação abaixo.

I

QS

sendo: S = área em m2

Q = Quantidade de calor necessária em kcal/dia

I = intensidade de radiação solar em kwh/m2 ou kcal.h/m2

= rendimento do aproveitamento da energia por painel (na prática = 50%)

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• AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:

Intensidade de Radiação Solar:I = 4200 kcal/m2 dia (Rio de Janeiro) – 8 IUV;I = 5250 kcal/m2 dia (Sinop) – 10 IUV;

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• AQUECIMENTO A GÁS:

Consumo de gás:Admite-se que 1 m3 de gás pode produzir em média 4000 kcal;

admitimos que o rendimento médio dos aquecedores seja de 70%.Nas grandes cidades, é mais comum o uso do gás natural, ou GLP. O

aquecedor a gás, normalmente, é instalado no banheiro, na cozinha ou naárea de serviço.

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• CAPACIDADE DO STORAGE (ARMAZENAMENTO) E POTÊNCIA

DA CALDEIRA (PRÉDIOS DE APARTAMENTO E HÓTEIS:

ACD

Vteórico

sendo A : = 1/3 (residências grandes)

= 1/5 (apartamentos para 5 pessoas)

= 1/7 (apartamentos muito grandes)

Para se obter o volume real do storage, basta mutiplicar Vteórico pelo fator 1,33.

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• CAPACIDADE DO STORAGE (ARMAZENAMENTO) E POTÊNCIA

DA CALDEIRA (PRÉDIOS DE APARTAMENTO E HÓTEIS:

A potência da caldeira pode ser determinada mediante a utilização da equação abaixo:

T

ttVstorageP

12

Sendo: t1 = temperatura da água fria

t2 = temperatura que se pretende elevar a água (em torno de 700C)

T = tempo para efetuar o primeiro aquecimento da água no storage (considera-se 2h)

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Aquecedor instantâneo à gás combustível.

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