INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS E
PREDIAIS
Professor: Eng° Civil Diego Medeiros Weber.
INSTALAÇÕES PREDIAIS DE
ÁGUA QUENTE
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.
ÁGUA QUENTE
 Conservar a temperatura adequada, para tanto as temperaturas
utilizadas são:
Uso pessoal em banhos e higiene
Em cozinhas
Em lavanderias
Em finalidades médicas
35 a 50 °C
60 a 70 °C
75 a 85 °C
100 °C ou mais.
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS 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.
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS 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.).
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS 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.
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
Fig.02 – Sistema ascendente sem retorno
Fig.03 – Sistema descendente sem retorno
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS 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).
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
Fig.04 - Sistema ascendente com circulação por termo sifão
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
• Aquecimento Central Coletivo:
2.2 ) Por bombeamento: utiliza um sistema de recalque, fazendo que a
água quente que sai do reservatório de aquecimento( storage) suba por
uma coluna até o barrilete na cobertura , onde desce em prumadas que
alimentarão os diversos aparelhos de cada andar. As prumadas se reúnem
no pavimento onde se encontra o storage , alimentando-o novamente com
a água não consumida ( fig.05).
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
Fig.05 - Sistema descendente com bombeamento
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
• Aquecimento Central Coletivo:
2.3 ) Distribuição Mista: a distribuição de água quente é feita nos ramos
ascendentes e descendentes em andares alternados. Requer cuidados
especiais e por isso só recomendada em grandes edifícios.( fig.06).
ÁGUA QUENTE
SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
fig.06 – Sistema misto
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES 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 nada
se recomenda.
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
ESTIMATIVAS DE CONSUMO:
Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de pessoas
Tipo de edifício
Água quente
necessária, a
60oC
Residência
Apartamentos
Hotéis
50 l / pess.dia
1/7
Edifícios de
escritórios
2,5 l / pess.dia
Fábricas
6,31 / pess.dia
Restaurante
3a classe
2a classe
3a classe
Consumo nas
Duração do Peak
ocasiões de Peak – Horas de Carga
(l/s)
Capacidade do
reservatório em
função do CD
Capacidade horária
de aquecimento, em
função do uso diário
4
1/5
1/7
1/5
2
1/5
1/6
1/3
1
2/5
1/8
1/10
1/10
1,9 l / refeic.
3,2 l / refeic.
5,6 l / refeic.
Restaurante 3
refeiçoes por dia
1/10
8
1/5
1/10
Restaurante 1
refeição por dia
1/5
2
2/5
1/6
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
a)
ESTIMATIVAS DE CONSUMO:
EXEMPLO
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
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
ESTIMATIVAS DE CONSUMO:
Consumo de água quente nos edifícios, em função do número de aparelhos, em l / h a 60 oC
Aparelhos
Lavatório
privado
Lavatório
publico
Banheiras
Lavador de
pratos
Lava – pés
Pia de
cozinha
Tanque de
lavagem
Pia de copa
Chuveiros
Consumo
máximo
provável %
Aptos
2,6
Clubes
2,6
5,2
7,8
10,4
7,8
10,4
15,6
26
19,5
26
65
39
26
65
26
65
39
26
26
19,5
26
3,9
13
3,9
26
15,6
3,9
26
3,9
26
15,6
26
3,9
13
3,9
13
26
36,4
36,4
36,4
36,4
26
6,5
97,5
30
13
195
30
292
10
13
97,5
25
13
97,5
25
292
40
30
6,5
97,5
30
13
292
40
Capacidade
do
reservatório
125
90
100
60
80
100
200
70
100
Ginásios Hospitais
2,6
2,6
Hotéis
2,6
Fábricas Escritórios
2,6
2,6
Resid.
2,6
7,8
Escolas
2,6
19,5
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES 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
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO:
Vazão das peças de utilização
Peças de utilização
Vazão l/s
Banheira
0,30
Peso
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
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
VAZÃO DAS PEÇAS DE UTILIZAÇÃO:
Q C
P
sendo: Q = vazão em l/s
C = coeficiente de descarga (neste caso 0,30 l/s)
P = soma das peças suscetíveis de utilização
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
DIÂMETRO MÍNIMO DOS SUB-RAMAIS:
Diâmetro mínimo dos sub-ramais
Peças de utilização
Banheira
Bidê
Chuveiro
Lavatório
Pia de cozinha
Pia de despejo
Lavadora de roupa
Diâmetro (mm)
15
15
15
15
15
20
20
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
PERDAS DE CARGA:
Para estimativa das perdas de carga, adota-se o mesmo procedimento descrito
para instalação de água fria. Recomenda-se o emprego das fórmulas de Fair-WhippleHsiao.
Q  27,113J
0,532
D
2,596
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
MISTURA DE LÍQUIDOS COM TEMPERATURAS DIFERENTES:
Para uma temperatura de água gelada qualquer, pode-se também utilizar as
equações clássicas para mistura, dada pela equação abaixo.
t1 V1  t2 V2  t3 V3
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 V 2 = V3 – V1)
V3 = volume de água morna final no aparelho
ÁGUA QUENTE
CONSIDERAÇÕES GERAIS
•
QUANTIDADE DE CALOR:
A quantidade de calor para que uma massa de calor específico c e de
temperatura t1 eleve-se a uma temperatura t2 é representada pela seguinte equação:
Q  m  c  t2  t1 
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.
ÁGUA QUENTE
TIPOS 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 principal
e a outraa fonte suporte (o que comumente é chamado de backup). Numa
eventual falta oudeficiência da fonte principal a fonte suporte a substitui
ou complementa o fornecimento. É ocaso da energia solar que tem como
suporte a eletricidade ou GLP, para longos períodos nublados.
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
AQUECIMENTO ELÉTRICO:
Normalmente é feito por meio de resistências metálicas de imersão,
que dão bom rendimento na transferência de calor. Os aquecedores
elétricos podem ser do tipo:
• Aquecimento instantâneo da água em sua passagem pelo aparelho
(chuveiros elétricos)
• Acumulação: chamados boilers; devem ser alimentados por colunas
independentes das que servem os aparelhos sanitários. O ramal de
alimentação que liga a coluna ao boiler deve derivar da coluna em cota
superior ao aquecedor, entrando nos mesmos pela parte inferior
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
AQUECIMENTO ELÉTRICO:
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
ESCOLHA DO AQUECEDOR ELÉTRICO DE ACUMULAÇÃO:
Consumo diário a
700C ( litros )
60
95
130
200
260
330
430
570
700
850
1150
1500
1900
2300
2900
3300
4200
5000
Capacidade do aquecedor
( litros )
50
75
100
150
200
250
300
400
500
600
750
1000
1250
1500
1750
2000
2500
3000
Potência
( kW )
0,75
0,75
1,0
1,25
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
4,5
5,5
7,0
8,5
10,0
12,0
14,0
17,0
20,0
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:
A utilização de energia solar no aquecimento de água apresenta uma
importância cada vez maior devido ao elevado custo das outras formas de
energia. O aproveitamento da energia solar no aquecimento de água exige
um investimento inicial elevado que normalmente é compensado pela
gratuidade da energia solar.
ÁGUA QUENTE
TIPOS 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.
ÁGUA QUENTE
TIPOS 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 energia
convencional para suprir os períodos ou momentos de carência.
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
Circulação natural (termossifão) em circuito aberto
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
Circulação natural (termossifão) em circuito fechado
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
Circulação forçada em circuito aberto
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
Circulação forçada em circuito fechado
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
AQUECIMENTO COM ENERGIA SOLAR:
Um modo prático de dimensionamento da superfície coletora é
considerar 1 m2 de coletor para 50-65 litros de água quente necessários ou
utilizar a equação abaixo.
Q
S
I 
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%)
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
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;
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
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 na
área de serviço.
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
CAPACIDADE DO STORAGE (ARMAZENAMENTO) E POTÊNCIA
DA CALDEIRA (PRÉDIOS DE APARTAMENTO E HÓTEIS:
Vteórico
A
CD
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.
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
•
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 2  t1 
P  Vstorage 
T
Sendo:
t1 = temperatura da água fria
t2 = temperatura que se pretende elevar a água (em torno de 70 0C)
T = tempo para efetuar o primeiro aquecimento da água no storage (considera-se 2h)
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES
Aquecedor instantâneo à gás combustível.
ÁGUA QUENTE
TIPOS DE AQUECEDORES