Capítulo 2 - Instalações Prediais de Água Quente

7/23/2019 Captulo 2 - Instalaes Prediais de gua Quente

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2 INSTALAES PREDIAIS DE GUA QUENTE

2.1 Introduo

A utilizao das instalaes prediais de gua quente necessria em determinados lugares,como em hospitais, hotis, lavanderias, restaurantes, etc. Com a evoluo nas exigncias de conforto,essas instalaes tambm se tornaram necessrias nas residncias e apartamentos familiares, de talforma a garantir o mximo conforto dos usurios.

A temperatura mnima com que a gua deve ser fornecida depende do uso a que se destina. NaTabela 2.1 mostrada a faixa de variao da temperatura da gua quente, conforme a finalidade do uso.

Tabela 2.1- Variao da temperatura e funo do uso

Conforme item 4 da NBR 7198/1993, as instalaes prediais de gua quente devem serprojetadas de modo que, durante a vida til do edifcio que as contm, atendam os seguintes requisitos:

Garantir o fornecimento de gua de forma contnua, em quantidade suficiente e temperaturacontrolvel, com segurana, aos usurios, com as presses e velocidades compatveis como perfeito funcionamento dos aparelhos sanitrios e das tubulaes;

Preservar a potabilidade da gua; Proporcionar o nvel de conforto adequado aos usurios;

Racionalizar o consumo de energia.

2.2 Partes Constituintes

As instalaes prediais de gua quente so divididas em:

Alimentao;

Geradores de gua quente;

Barrilete;

Sistema de distribuio;

Pontos de utilizao;

Sistema de retorno.

2.3 Classificao das Instalaes Prediais de gua Quente

As instalaes prediais de gua quente podem ser classificadas em sistema individual, sistemacentral privado e sistema central coletivo.

Uso Temperatura (C)

Hospitais e laboratrios 100 ou mais

Lavanderias 75 a 85

Cozinhas 60 a 70

Uso pessoal e banhos 35 a 50


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2.3.1 Sistema Individual

O sistema individual consiste na alimentao de um nico ponto de utilizao, sem anecessidade de uma rede de gua quente.

As fontes energticas para o sistema individual so o gs combustvel e a eletricidade.

Neste tipo de sistema de aquecimento, o equipamento gerador de calor est situado no prprio

ponto de consumo, inexistindo uma rede de tubulaes para a distribuio da gua aquecida.No caso de aquecedores individuais a eletricidade tem-se uma resistncia que ligada

automaticamente pelo prprio fluxo de gua, conforme esquema da Figura 2.1.

Figura 2.1 - Aquecedor eltrico de passagem

Os aquecedores individuais a gs combustvel possuem um queimador que acionado por umachama piloto, quando da passagem do fluxo de gua, sendo que o ar ambiente utilizado comocomburente.

2.3.2 Sistema Central Privado

O sistema central privado (Figura 2.2) consiste, basicamente, de um equipamento responsvelpelo aquecimento da gua e uma rede de tubulaes que distribuem a gua aquecida aos pontos deutilizao pertencentes a uma mesma unidade habitacional.

As fontes energticas comumente utilizadas para o sistema central privado so o gscombustvel, a eletricidade e a e energia solar.

Figura 2.2 - Sistema central privado

Os equipamentos de aquecimento a gs combustvel e a eletricidade podem ser classificados,conforme o princpio de funcionamento:

Aquecedores de passagem ou instantneos (Figuras 2.3 e 2.4): a gua vai sendo aquecida medida que passa pela fonte de aquecimento, sem ocorrer a reservao.

Dentre as vantagens da utilizao desse sistema, destaca-se:


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- Ocupa menor espao;

- Funciona somente quando solicitado;

- Menor custo de aquisio.

Dentre as desvantagens da utilizao desse sistema, destaca-se:

- Grande perda de carga;

- Vazo limitada.

Figura 2.3 - Aquecedor de passagem (vista externa)

Figura 2.4 - Aquecedor de passagem (vista interna)

Aquecedores de acumulao (Figura 2.5): a gua vai sendo reservada e aquecida.

Dentre as vantagens da utilizao desse sistema, destaca-se:

- Menor perda de carga.

Dentre as desvantagens da utilizao desse sistema, destaca-se:

- Ocupa maior espao.

Chamin

gua friagua quente

Gs

Serpentina

Queimadores

Chama piloto

Vlvula


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Figura 2.5 - Aquecedor de acumulao

A distribuio da gua quente em um sistema privado constitui-se, basicamente, de ramais queconduzem a gua desde o equipamento de aquecimento at os diversos pontos de utilizao.

Com o objetivo de se obter uma temperatura adequada no ponto de utilizao, o trajetopercorrido pela gua quente deve ser o mais curto possvel e as tubulaes devidamente isoladas.

A entrada da gua fria deve ser feita em uma cota superior ao aquecedor o que, associado auma ventilao permanente (respiro ou ventosa) que evita o esvaziamento do mesmo em caso de faltade gua ou no caso de manuteno dos aquecedores.

Deve ser previsto um dispositivo que evite o retorno da gua do interior do aquecedor emdireo coluna, evitando assim maiores perdas de energia. Um recurso muito utilizado o sifo trmico

(lira), o qual reduz as perdas. necessrio ainda, prever um dispositivo de exausto dos gases nos aquecedores.

2.3.3 Sistema Central Coletivo

O sistema central coletivo (Figura 2.6) constitudo por um equipamento gerador de guaquente e uma rede de tubulaes que conduzem a gua aquecida at os pontos de utilizaopertencentes a mais de uma unidade habitacional.

Figura 2.6 - Sistema central coletivo

gua fria

Gs

gua quente

Termostato

Dreno


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Uma vez que o gerador de gua abastece vrias unidades, necessrio a reservao do volumea ser aquecido em unidades denominadas de caldeiras.

O gerador e o reservatrio podem estar localizados conjuntamente ou no, dependendo daflexibilidade para adequao dos ambientes, considerando que esses equipamentos so de grandeporte. Geralmente, a central de aquecimento instalada na parte inferior do edifcio; entretanto, pode-seter gerador na parte inferior e o reservatrio na para superior do edifcio.

As fontes energticas utilizadas para o sistema central coletivo so o gs combustvel, aeletricidade.

O abastecimento de gua fria feito por coluna exclusiva, uma vez que a vazo requerida muito elevada.

Quanto distribuio, o sistema coletivo pode ser classificado em ascendente, descendente emisto.

2.4 Escolha do Sistema a ser Utilizado


O primeiro aspecto a ser considerado diz respeito ao desejo ou no de instalao de uma redede gua quente, rede esta que aumenta o custo da edificao.

No caso de equipamentos a gs combustvel, do tipo que utiliza ar do ambiente para acombusto, necessrio um volume mnimo do ambiente, o qual funo do tempo de permannciadas pessoas, do tipo de atividade exercida, da concentrao de poluentes, etc.

Alm disso, este sistema mostra-se inadequado para aquecimento em banheiras, devido baixataxa de vazo de gua quente em temperatura mais elevadas.


Conforme visto no sistema individual, o primeiro aspecto a ser considerado diz respeito aodesejo ou no de instalao de uma rede de gua quente, rede esta que aumenta o custo da edificao.

Em relao adequao dos ambientes para a instalao de um aquecedor a gs, torna-senecessrio um volume mnimo de ar no ambiente, atravs da previso de ventilao permanente, o quelimita a sua utilizao em ambientes de pequenas dimenses.

Outro fator, que os aquecedores de acumulao necessitam de maior espao fsico para suainstalao.

No caso, de unidades maiores, o trajeto a ser percorrido pela gua quente muito longo, o quelimita a utilizao de um nico aquecedor de passagem.

Alm disso, nesse sistema, o fornecimento de gua quente a mais de um ponto de utilizao, emfuncionamento simultneo, feito de forma precria.


De forma geral, o sistema central coletivo utilizado quando no h a necessidade do rateioenergtico para a produo de gua quente.

Este sistema pode ser utilizado, quando se dispe de pouco espao fsico no apartamento. Almdisso, o usurio no se preocupa com a manuteno do equipamento, ficando a cargo do condomnio.

Outro aspecto, que a gua quente produzida de melhor qualidade, em termos de

aquecimento e vazo.Contudo, as perdas de calor no reservatrio so maiores do que num aquecedor utilizado no

sistema central privado.


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2.5 Dimensionamento dos Componentes das Instalaes Prediais de gua Quente

O dimensionamento dos componentes das instalaes prediais de gua quente segue a NBR7198/1993 - Projeto e Execuo de Instalaes Prediais de gua Quente.

2.5.1 Determinao da Vazo

Para a determinao da vazo utilizado o mtodo dos pesos relativos, conforme Equao 2.1:

(Equao 2.1)

sendo:

Q: vazo estimada na seo considerada [L/s];

P: somatrio dos pesos relativos de todas as peas de utilizao alimentadas pela tubulaoconsiderada.

2.5.2 Velocidade

Conforme subitem 5.5.1 da NBR 7198/1993 a velocidade mxima da gua, em qualquer trechode tubulao, no atinja valores superiores a 3,0 m/s.

2.5.3 Perda de Carga

2.5.3.1 Perda de Carga da Tubulao

A perda de carga ao longo de um tubo depende do seu comprimento e dimetro interno, darugosidade da sua superfcie interna e da vazo.

Para calcular o valor da perda de carga nos tubos lisos, utiliza-se a Equao 2.2:

(Equao 2.2)

sendo:

J: Perda de carga unitria [kPa/m];

Q: Vazo [L/s];

D: Dimetro interno da tubulao [mm].

2.5.3.2 Perda de Carga das Conexes

A perda de carga nas conexes que ligam os tubos, formando as tubulaes, deve ser expressaem termos de comprimentos equivalentes desses tubos.

Devem ser consultadas as tabelas de fabricantes para se obter a perda de carga em conexespara tubos de gua quente.

O comprimento total ser o comprimento real da tubulao mais o comprimento equivalente(perda de carga em conexes), conforme visualizado na Equao 2.3:

(Equao 2.3)

A perda de carga total na canalizao dada pela Equao 2.4:

(Equao 2.4)

P0,3Q

4,751,756DQ107,09J

eequivalentrealtotal LLL

JLH total


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sendo:

h: Perda de carga total;

Ltotal: Comprimento total (comprimento real mais o comprimento equivalente);

J: Perda de carga unitria [kPa/m].

2.5.4 Desnvel Geomtrico

O desnvel geomtrico a diferena de cotas geomtricas dos pontos que definem o trecho.Convencionou-se que para fluxo descendente da gua o desnvel geomtrico positivo, e para fluxoascendente da gua o desnvel geomtrico negativo.

2.5.5 Presso

Segundo subitem 5.4 da NBR 7198/1993, a presso esttica mxima nos pontos de utilizaono deve ser superior a 400 kPa e a s presses dinmicas nas tubulaes no devem ser inferiores a 5kPa.

Para calcular a presso disponvel, utiliza-se a Equao 2.5:

(Equao 2.5)

sendo:

Pdisp: presso disponvel residual (jusante) [kPa];

P: presso disponvel (montante) [kPa];

Dg: desnvel geomtrico [kPa];

h: perda de carga total [kPa].

2.6 Recirculao de gua

2.6.1 Generalidades

Tanto por conveco, quanto por radiao e conduo, as instalaes prediais de gua quentetransmite calor ao seu entorno, normalmente temperatura mais baixa.

Se a gua quente no interior da tubulao no estiver em movimento durante certo perodo detempo, poder ocorrer queda na temperatura a um nvel tal que se torna relativamente fria, e, portanto,incompatvel com o desempenho esperado do sistema.

Qualquer que seja o caso, o retardo excessivo de tempo espera da chegada de gua quenteao ponto de utilizao indesejvel, sob a perspectiva do usurio, seja pelo desconforto inerente demora, seja pelo desperdcio de grande quantidade de gua eliminada inutilmente.

Uma das tcnicas utilizadas para contornar o problema, consiste na introduo de um sistema derecirculao (ou retorno) da gua quente.

Esta recirculao pode ser natural ou forada. Na recirculao natural, utiliza-se a carga geradapela diferena de temperatura da gua nas redes de distribuio e de retorno, fenmeno usualmentedenominado de termossifo; como a gua na rede de retorno se encontra a uma temperatura mais baixa,e, portanto, mais densa, esta induz uma carga hidrosttica maior no ponto de insero da tubulao de

retorno ao equipamento de aquecimento. Na recirculao forada, a carga necessria obtida atravsda utilizao de uma bomba, adequada temperatura de servio do sistema.

hg

D10PdispP


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No sistema individual no possvel introduzir uma sistema de recirculao, nem h anecessidade de se faz-lo.


No caso do sistema central privado com redes de alimentao pequenas possvel obter a guaquente num intervalo de tempo razoavelmente curto. Desse modo, dispensa-se a utilizao do sistemade recirculao.

J em sistemas com redes de alimentao maiores, o tempo de espera pode serexcessivamente longo, a ponto de causar desconforto aos usurios e desperdcio de gua, em funo datemperatura da gua, o que justifica o emprego do sistema de recirculao.


No caso do sistema central coletivo indispensvel a utilizao do sistema de recirculao, umavez que, o tamanho das redes de alimentao bem significativo.

Dependendo das circunstncias, torna-se possvel a recirculao de gua por termossifo, isto ,atravs da carga hidrosttica induzida pela diferena de densidades. Em geral, h a necessidade dainstalao de uma bomba de recirculao.

2.7 Sistema com Aquecimento Solar

2.7.1 Generalidades

Nos ltimos anos, o aumento desenfreado dos custos e disponibilidade cada vez mais limitadadas formas convencionais de energia tem estimulado a busca por outras fontes energticas.

Nesse contexto, a energia solar surge com uma alternativa energtica de grande potencial a seravaliada. A quantidade total de energia solar que atinge o planeta grande, porm cada metro quadradoda superfcie da terra recebe uma quantidade descontnua e relativamente pequena de energia, cujaintensidade depende de diversos fatores, entre os quais o de natureza geogrfica.

Alm disso, tem-se as alternncias peridicas (dia/noite, vero/inverno) e casuais (nebulosidade,precipitao), a quantidade de energia disponvel pode ter grande variao, tendendo a valores prximosa zero, o que inviabiliza a utilizao do sistema.

Outro fator a ser considerado, o alto custo de implantao de um sistema de aquecimento de

gua quando comparado a outros sistemas. No entanto, quando a anlise feita a longo prazo, osistema demonstra grande viabilidade econmica.

2.7.2 Sistema Convencional Assistido por Coletores Solares

Os coletores (painis) solares so dispositivos que captam a energia solar e converte-a em calor,transferindo-o para o fluido circulante. Na Figura 2.7 so apresentados os componentes bsicos de umcoletor solar plano.


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Figura 2.7 - Componentes tpicos de um coletor solar plano

Os componentes bsicos de um coletor solar plano so:

Cobertura transparente: constituda de uma ou mais placa, em geral de vidro plano;

Placa absorvedora: normalmente metlica e pintada de preto fosco, apresentando, em geral,uma grelha de tubos de cobre;

Isolamento trmico: comumente uma camada de l de vidro colocada no fundo e nas lateraisdo coletor, a fim de reduzir ao mximo as perdas de calor;

Caixa do coletor: elemento estrutural de chapas/perfis de alumnio, com a funo de abrigare proteger os componentes internos a intempries.

2.8 Materiais Utilizados nas Instalaes Prediais de gua Quente

Dentre os materiais utilizados nas instalaes prediais de gua quente, destacam-se:

Cobre; Ferro;

CPVC (policloreto de vinila clorada);

PPR (polipropileno copolmero Random);

PEX (polietileno reticulado).

2.8.1 Cobre

O cobre apresenta custo bastante elevado, vida til muito longa e com limites de temperaturaacima do mnimo normalmente exigido. Apresenta alta condutividade trmica exigindo um bomisolamento trmico. As juntas so soldadas, exigindo mo de obra especializada.

2.8.2 Ferro

O ferro apresenta custo bastante elevado, embora menor que o do cobre, vida til curta, quandocomparada com a vida til da edificao, devido s incrustaes e corroso. Com limites de temperaturaacima do mnimo normalmente exigido. Apresenta alta condutividade trmica exigindo um bomisolamento trmico. As juntas so rosqueadas, exigindo mo de obra especializada.

2.8.3 CPVC

O CPVC um termoplstico semelhante ao PVC, porm com percentual maior de cloro.Apresenta menor custo, vida til longa, baixo coeficiente de dilatao e baixa condutividade trmica,

Cobertura

Placa absorvedora

Isolamento trmico

Caixa do coletor


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dispensando assim o uso de isolamento trmico. As juntas so soldveis exigindo mo de obracapacitada.

2.8.4 PPR

Os tubos de PPR podem conduzir gua quente, fria e gelada e suportar altas presses e

temperaturas (80C constantes). O mtodo de instalao permite que a tubulao seja isenta de roscas,soldas, anis de borracha ou cola. Por isso, as unies das conexes ficam menos expostas a erroshumanos e s tenses em operao. Uma instalao completa para gua quente em PPR pode custar20% menos que a mesma instalao em cobre.

2.8.5 PEX

Os tubos de PEX so compostos por cinco camadas: polietileno reticulado, adesivo,alumnio, adesivo e polietileno reticulado. Como revestimento externo, o polietileno reticulado evita ocontato do cimento da construo e protege a tubulao de alumnio. J como revestimento interno,impede a oxidao do alumnio, evitando a contaminao da gua pelo metal.

Os tubos resistem a temperaturas de at 95C, sem dilatao. O sistema usa 10% do tempo deinstalao do cobre. Os tubos so dobrveis e permanecem na posio definida.

Obs.: Conforme subitem 5.7.10 da NBR 7198/1993: Quando o tipo de componente no fornormalizado pela ABNT, o projetista, a seu critrio, pode especific-lo, desde que obedea aespecificaes de qualidade, baseadas em normas internacionais, regionais e estrangeiras, ou aespecificaes internas de fabricantes, compatveis com esta Norma, at que sejam elaboradas asnormas brasileiras correspondentes.

2.9 Projeto de Instalaes Prediais de gua Quente

Ver Captulo 1, no subitem 1.8 Projeto de Instalaes Prediais de gua Fria.

2.10 Bibliografia

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS (1993). NBR 7198: Projeto e execuo deinstalaes prediais de gua quente.

CREDER, H. (2006). Instalaes hidrulicas e sanitrias. Rio de Janeiro: LTC.

MACINTYRE, A.J. (2010). Instalaes hidrulicas: prediais e industriais. Rio de Janeiro: LTC.

MACINTYRE, A.J. (2008). Manual de instalaes hidrulicas e sanitrias. Rio de Janeiro: LTC.

VIANA, M.R. (2004). Instalaes hidrulicas prediais. Belo Horizonte: Imprimatur Artes LTDA.

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