aula água quente

‰ Estrutura
Fundaç
Fundações
Superestrutura
‰ Envoltória externa
Sob o ní
nível do solo
Sobre o ní
nível do solo
‰ Divisórias de espaços externos
Verticais
Horizontais
Escadas
‰ Divisórias de espaços internos
Verticais
Horizontais
Escadas
‰ Serviços
Suprimento de água
Sistema de disposição de água
Controle térmico e ventilação
Suprimento de energia (elétrica e gás)
Telecomunicações
Transporte mecanizado
Segurança - incêndio, pessoal e patrimonial
Automação
9 Qualidade da água
9 Quantidade de água (controle)
9 Disponibilidade de água
9 Adequabilidade do uso da água
9 Temperatura da água
O projeto dos sistemas prediais de água quente devem
ser projetados de forma a garantir que a água chegue
em todos os pontos de consumo, sempre que
necessário, na temperatura, quantidade e qualidade
adequadas ao uso.
1. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS
9 sistema individual;
9 sistema central privado;
9 sistema central coletivo.
1.1 Sistema individual
Consiste na alimentação de um ponto de utilização,
sem a necessidade de uma rede de água quente.
a. Geração e Reservação
9 Fontes energéticas: gás combustível e eletricidade.
9 Aquecedores a eletricidade - a resistência elétrica é
acionada automaticamente pelo próprio fluxo de
água.
9 Aquecedores a gás combustível - possuem um
queimador que é acionado por uma chama piloto,
quando da passagem do fluxo de água.
b. Distribuição
O Equipamento gerador de água quente é situado
no próprio ponto de utilização.
1.2 SISTEMA CENTRAL PRIVADO
Consiste de um equipamento responsável pelo aquecimento
da água e de uma rede de tubulações, que distribuem a água
aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a uma mesma
unidade como, por exemplo, um apartamento.
a. Geração e Reservação
9 Fontes energéticas: gás combustível, eletricidade,
óleo combustível, lenha e energia solar.
Classificação dos Equipamentos de Aquecimento
segundo o Princípio de Funcionamento
9 Aquecedores instantâneos ou de passagem - a água
vai sendo aquecida à medida que passa pela fonte
de aquecimento, sem requerer reservação.
9 Aquecedores de acumulação - existe a
reservação do volume de água a ser aquecido.
Sistema Central Privado - aquecedor a gás combustível
de passagem.
Produtos de combustão
Regulador de tiragem
Câmara de combustão
Serpentina
Capa externa
Queimador
Válvula de água e gás
Saída de água quente
Entrada de gás
Entrada de água fria
Aquecedor de Passagem à Gás
Aquecedor de Passagem à Gás
Aquecedores de acumulação – NBR 7198/93
9 a entrada de água fria deve ser feita em uma cota superior ao
aquecedor o que, associado a uma ventilação permanente
(respiro) evita o esvaziamento do mesmo em caso de falta
d´água no reservatório ou no caso de manutenção dos
aquecedores;
9 deve ser previsto um dispositivo que evite o retorno da água do
aquecedor em direção à coluna, evitando assim maiores perdas
de energia, como por exemplo, o sifão térmico, que reduz as
perdas, não as eliminando por completo.
b. Distribuição
Constituída por ramais que conduzem a água aquecida desde
o equipamento de aquecimento até os diversos pontos de
consumo.
Aquecedor de acumulação a gás
1 - coluna de água fria
2 - saída de água quente
3 - entrada para retorno
4 - dreno
5 - entrada de gás
6 - saída de gases
b. Distribuição
Constituí
Constituída por ramais que conduzem a água aquecida desde o equipamento
de aquecimento até
até os diversos pontos de consumo.
1.3 SISTEMA CENTRAL COLETIVO
Consiste de um equipamento, responsável pelo aquecimento
da água e de uma rede de tubulações que distribuem a água
aquecida a conjuntos de aparelhos pertencentes a mais de
uma unidade como, por exemplo, edifício de apartamentos.
a. Geração e Reservação
9 fontes energéticas: gás combustível, eletricidade,
óleo combustível, dentre outros;
9 uma vez que o equipamento de geração de água quente
abastece várias unidades, está implícita a reservação do
volume a ser aquecido.
b. Distribuição
Quanto ao tipo de distribuição o sistema central coletivo pode
ser classificado em ascendente, descendente e misto.
Termômetro
Termostato
Saída de água quente
Lã de vidro
Válvula de alívio
Alimentação de gás
dreno
Entrada de
água fria
Retorno
Sistema Central Coletivo - caldeira a gás combustível.
Combinação do sistema de passagem a gás com
reservatórios de acumulação.
Aquecedor a gás do tipo conjugado
dreno
Combinação do sistema de passagem a gás
com reservatórios de acumulação.
Aquecedor a gás do tipo conjugado
ˆ Distribuição ascendente
Respiro
≈
ˆ Distribuição descendente
Respiro
≈
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
ˆ Distribuição Mista
Respiro
≈
SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR
É um sistema convencional assistido por coletores solares, ou seja é um sistema
de pré-aquecimento da água.
ˆ 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.
Aquecedor Vertical
Aquecedor Horizontal
Coletores Solar
Sistema Compacto
PEX – Polietileno reticulado
PEX – Polietileno reticulado
PEX
PEX – Polietileno reticulado
PEX
PPR - Polipropileno
PPR - Polipropileno
CPVC - Aquatherm
Cobre
Cobre
Solda – Filete de estanho
Pasta para Soldagem
SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO DE ÁGUA QUENTE
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;
água aquecida escoa por convecção térmica
TERMOSSIFÃO
FORÇADA - a carga hidrostática necessária é obtida através da interposição de uma
bomba, adequada à temperatura de serviço do sistema.
ˆ SISTEMA INDIVIDUAL
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
ˆ Sistema central coletivo - distribuição descendente
com recirculação
Respiro
≈
válvula de balanceamento
dispositivo de recirculação
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
ˆ Sistema central coletivo - distribuição mista com
recirculação
Respiro
≈
dispositivo de
recirculação
válvula de balanceamento
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
Dimensionamento dos Componentes do Sistema Predial
de 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 tim a tiv a d e c o n s u m o d e á g u a q u e n te e m
E D IF ÍC IO
A lo ja m e n t o p r o v is ó r io
C a s a p o p u la r o u ru r a l
R e s id ê n c ia
A p a rta m e n to
Q u a rte l
E s c o la in te r n a to
H o te l ( s /c o z in h a e s / la v a n d e r ia )
H o s p it a l
R e s ta u r a n t e e s im ila r e s
L a v a n d e ria
e d ific io s .
C O N S U M O (l /d ia )
2 4 “ p e r c a p it a ”
3 6 “ p e r c a p it a ”
4 5 “ p e r c a p it a ”
6 0 “ p e r c a p it a ”
4 5 “ p e r c a p it a ”
4 5 “ p e r c a p it a ”
36 por hóspede
1 2 5 p o r le ito
1 2 p o r r e fe iç ã o
1 5 p o r K g d e ro u p a s e c a
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
2. Dimensionamento do aquecedor de acumulação
Qcedido
Qrecebido
=
m1 . c1. (Ti1 - Tf)
m2 . c2. (Tf -Ti2)
AQ
AF
m1 . Ti1
VAQ
onde:
c1 = c2 (mesmo líquido)
+ m2 . Ti2 = (m1 + m2) . Tf
TAQ
VAF
TAF
VMIST
TMIST
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
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
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 apresentase variável em função de sua temperatura, sendo tanto mais alta aquela, quanto menor for
esta, ou seja:
qAF . TAF + qAQ . TAQ = qmist . Tmist
qAF . = qmist - qAQ
q
onde:
AQ
= q
MIST
⋅
( T MIST
( T AQ
− T AF )
− T AF )
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).
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
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 empíricos
métodos probabilísticos
Q
onde:
= qr
PT
∑
nipi
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:
⎛ qi
= ⎜⎜
⎝ qr
pi
onde:
⋅
⎞
⎟⎟
⎠
2
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:
Q
e
PT
= 0 ,3 ⋅
⎛ Qi ⎞
pi = ⎜
⎟
⎝ 0 ,3 ⎠
∑
nipi
2
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
Vazões unitárias e Pesos atribuídos aos pontos de utilização.
B ic a d e b a n
B id ê
C h u v e ir o
M á q u in a d e
T o rn e ira o u
T o rn e ira o u
P o n to d e u tiliz a ç ã o
h e ir a
la v a r r o u p a s
m is t u r a d o r ( A Q ) la v a tó r io
m is t u r a d o r ( A Q ) p ia d e c o z in h a
V a zã o
0 ,3
0 ,0
0 ,1
0 ,3
0 ,1
0 ,2
P e s o
1 ,0
0 ,1
0 ,5
1 ,0
0 ,5
0 ,7
(l /s )
0
6
2
0
2
5
3.2 Velocidade
A NBR 7198/93 recomenda a utilização do seguinte valor:
VMÁX = 3,0 m/s
3.3 Pressão
A NBR 7198/93 recomenda os seguintes valores máximo e mínimo
para 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 to d e u tiliz a ç ã o
B a n h e ir a
B id ê
C h u v e ir o
L a v a tó r io
M á q u in a d e la v a r r o u p a s
P ia d e c o z in h a
D iâ m e tr o
1
1
1
1
3
1
R e f. (p o l)
/2
/2
/2
/2
/4
/2
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
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
Qp
onde:
Amín =
Qp - vazão de projeto (m3/s);
Vmáx
ou
D
mín
Q
V
4
=
π
Amín - área mínima da seção transversal do tubo (m2);
p
Vmáx - limite superior admitido para a velocidade média (m/s);
Dmín - diâmetro interno mínimo (m).
máx
Adota-se, para cada trecho, a bitola comercial imediatamente superior,
cujo diâmetro interno real seja maior ou igual ao valor de DMÍN calculado.
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
4.3 Perda de carga
ƒ Fórmulas de Fair Whipple-Hsiao
As fórmulas de Fair Whipple-Hsiao, recomendadas para tubulações de pequeno
diâmetro, variando entre 15 mm e 50 mm, são dadas por:
ƒ Para tubos de cobre, água quente
Q = 63,281
ou
J = 0 , 0007
onde:
⋅ J
0,571
Q
D
⋅ D
2,714
1 , 751
4 , 75
Q - vazão, m3/s;
J - perda de carga unitária, m/m;
D - diâmetro do tubo, m.
4.4 Verificação das pressões mínimas necessárias
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.
SISTEMAS PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
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:
ƒ poliuretano expandido em calha;
ƒ lã de rocha em calha;
ƒ lã de vidro em calha;
ƒ silicato de cálcio hidratado com fibras de amianto;
ƒ produtos a base de vermiculite (argamassa).