Instalações Prediais de Água Quente - Projeto e Execução NBR 7198

UNIFEBE Centro Universitário de Brusque Curso Graduação em Engenharia Civil Disciplina Instalações Hidr ossanit á r ias Pr e di a i s Semestre 202 3 1 Fase 9 ª INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Prof Francisco Odisi Brusque março 202 3 2 Instalações Prediais de Água Quente O fornecimento de água quente representa uma necessidade nas instalações de determinados aparelhos e equipamentos ou uma conveniência para melhorar as condições de conforto e higiene em aparelhos sanitários de uso comum As presentes instruções serão baseada na norma pertinente NBR 71981993 Projeto e execução de instalações prediais de água quente ABNT 1993 A temperatura com que a água deve ser fornecida depende do uso a que se destina Tabela 11 Quando uma mesma instalação deve fornecer água em temperaturas diferentes nos diversos pontos de consumo fazse o resfriamento com um aparelho misturador de água fria ou o aquecimento com um aquecedor individual no local de utilização Tabela 11 Temperatura de uso da água quente Uso Temperatura ºC Banhos lavagem de mãos e limpeza 40 a 50 Cozinhas 55 a 75 Lavanderias 75 a 80 Finalidades médicas 100 Objetivos de uma Instalação Predial de Água Quente Os pri ncipais objetivos de um projeto de instalação predial de água quente são Garantir o fornecimento de água quente de forma contínua em quantidade suficiente e temperatura controlável com segurança aos usuários com as pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento das pecas de utilização e das tubulações Preservar rigorosamente a qualidade da água Proporcionar o nível de conforto adequado aos usuários Rac ionalizar o consumo de energia TERMINOLOGIA NBR 71981993 Aquecedor aparelho destinado a aquecer a água Aquecedor de acumulação aparelho que se compõe de um reservatório dentro do qual a água acumulada é aquecida Aquecedor instantâneo aparelho que não exige reservatório aquecendo a água quando de sua passagem por ele Dispositivo antiretorno dispositivo destinado a impedir o retorno de fluídos para a rede de distribuição Dispositivo de pressurização dispositivo destinado a manter sob pressão a rede de distribuição predial composto de tubulação reservatórios equipamentos e instalação elevatória Engate tubulação flexível ou que permite ser curvada utilizada externamente para conectar determinados aparelhos sanitários geralmente bidês e lavatórios aos respectivos pontos de utilização Isolamento térmico dispositivo utilizado para reduzir as perdas de calor ao longo da tubulação condutora de água quente Misturador dispositivo que mistura água quente e fria Reservatório de água quente reservatório destinado a acumular água quente a ser distribuída Respiro dispositivo destinado a permitir a saída de ar eou vapor de uma instalação Tubulação de retorno Tubulação que conduz a água quente de volta ao reservatório de água quente ou aquecedor Válvula de segurança de temperatura dispositivo destinado a evitar que a temperatura da água quente ultrapasse determinado valor Dilatação térmica variação nas dimensões de uma tubulação devida às alterações de temperatura Junta de expansão dispositivo destinado a absorver as dilatações lineares das tubulações Dreno dispositivo destinado ao esvaziamento de recipiente ou tubulação para fins de manutenção ou limpeza Dispositivo de recirculação dispositivo destinado a manter a água quente em circulação a fim de equalizar sua temperatura SISTEMAS DE AQUECIMENTO O abastecimento de água quente é feito em encanamentos separados dos de água fria e pode ser de três tipos Sistema individual ou local Nesta modalidade se produz água quente para um único aparelho ou no máximo para aparelhos do mesmo ambiente São aparelhos localizados no próprio banheiro ou na área de serviço Como exemplo podese citar o chuveiro elétrico a torneira elétrica alguns tipos de aquecedores de passagem etc Assim o aquecimento é individual quando alimenta uma única peça de utilização ou local onde pequenos aquecedores elétricos ou a gás alimentam um único compartimento sanitário A água fria é retirada das colunas normais de abastecimento o contato com uma fonte de produção de calor aumenta a sua temperatura ficando em condições de utilização Para este sistema não existe a necessidade de uma rede de tubulações para água quente visto que os aparelhos estão geralmente nos ambientes em que são utilizados Os aquecedores são instantâneos de passagem Este sistema é mais utilizado em edificações de baixa renda pois o investimento inicial é baixo A instalação da rede de água quente aumenta o custo da edificação Sistema central privado domiciliar Neste sistema se produz água quente para todos os aparelhos de uma unidade residencial casa ou apartamento Esta modalidade se torna vantajosa em prédios de apartamentos onde exista dificuldade de rateio na conta de energia e manutenção que será de responsabilidade de cada condômino O sistema central privado utiliza basicamente os seguintes tipos de fontes de energia eletricidade óleo combustível gás combustível lenha e energia solar Os aparelhos de aquecimento para este sistema podem ser instantâneos ou de passagem onde a água vai sendo aquecida à medida que passa pelo aparelho sem reservação ou de acumulação onde a água é reservada e aquecida para posterior uso Para este sistema de aquecimento deve haver uma prumada de água fria exclusiva com dispositivo que evite o retorno da água do interior do aquecedor em direção à coluna de água tal como o sifão térmico Os aquecedores deverão ainda contar com dispositivo para exaustão dos gases e os ambientes onde os mesmos serão instalados devem obedecer às normas quanto à adequação de ambientes A Fig ura 2 1 ilustra o sistema central privado A distribuição de água quente para este se sistema constitui basicamente de ramais que conduzem a água do aparelho de aquecimento até os pontos de utilização Este caminhamento deverá ser o mais curto possível para se evitar perda de temperatura na tubulação ao longo do trecho A escolha deste sistema deve levar em conta os fatores financeiros visto que a instalação da rede demanda um certo investimento inicial A adequação dos ambientes também deverá ser levada em consideração visto que os ambientes necessitam de ventilação permanente e espaço físico adequado principalmente no caso de se adotar aquecedores de acumulação o que demanda espaço para sua instalação Em certos casosa falta de espaço remete à instalação de aquecedores de passagem Outro fator importante na escolha de aquecedores de passagem ou acumulação é o caminhamento da tubulação Trechos muito longos proporcionam perdas de temperatura o que limita a utilização de um único aquecedor instantâneo A alimentação de mais de um ponto de utilização com um único aquecedor de passagem também pode ser deficiente Um aquecedor de acumulação nestes casos proporcionaria mais conforto ao usuário Figura 2 1 Esquema de alimentação de água fria para sistema central privado de uma residência com aquecedor Junker de baixa pressão CREDER 2006 Legenda AQ água quente Tubo galvanizado ¾ cobre ½ ou CPVC de 1 AF água fria Tubo galvanizado ou PVC rígido G gás Tubo de ferro ½ sem costura para gás ou tubo de cobre 38 BD Bide Aq aquecedor LV lavatório VS vaso sanitário C H chuveiro B H banheira T tanque M L Máquina de lavar Observaões 1 Em caso de tubulação metálica cobre ou ferro recomendase revestir com isoamento térnico a tubulação de água quente quando seu comprimento for superior a 5 m 2 Para instalação de baixa pressão de água mas com abasteciamento regular convém ligar o aquecedor diretamente à rede de água Sistema central coletivo Neste sistema se produz água quente para todos os parelhos ou unidades da edificação O aparelho de aquecimento é normalmente situado no térreo ou subsolo para facilitar a manutenção e o abastecimento de combustível O abastecimento de água neste caso também é feito através de uma prumada exclusiva Estes aparelhos comumente denominados de caldeiras podem apresentar dispositivos para a troca do energético alimentador sistema de backup assim temse caldeira a gás e eletricidade num mesmo aparelho proporcionando a alternância da fonte de energia Assim como nos aquecedores de acumulação para central privada o reservatório pode estar situado conjuntamente com o gerador ou não dependendo do espaço físico destinado ao aparelho Assim podese ter o gerador no pavimento térreo ou subsolo e o reservatório na parte superior da edificação cobertura A Figura 2 2 i lustra o sistema central coletivo As dimensões variam conforme o volume contido e alguns fabricantes trazem recomendações quanto às dimensões das casas de caldeiras para a instalação das mesmas A distribuição neste sistema pode ser ascendente descendente ou mista Na distribuição ascendente Figura 2 3 temse um barrilete inferior que alimenta as colunas Na distribuição descendente Figura 2 4 as colunas são alimentadas por um barrilete superior Na distribuição mista Figura 1 5 existem dois barriletes um superior e outro inferior O sistema central coletivo é recomendada quando não há rateio na conta como em hotéis motéis hospitais clubes indústrias etc É r ecomendado também quando se dispõe de pouco espaço físico no interior do apartamento ou então em situações onde não se deseja a instalação de aparelhos de aquecimento no apartamento Vale ressaltar que neste sistema a água é oferecida em maiores vazões e o correto dimensionamento do sistema proporciona quantidades de água quente adequadas em todos os pontos de utilização Entretanto as perdas de calor no reservatório são maiores do que as perdas verificadas num aquecedor utilizado no sistema central privado Figura 2 2 Sistema central coletivo caldeira a gás combustível Figura 2 3 Sistema central coletivo distribuição ascendente Figura 2 4 Sistema central coletivo distribuição descendente Figura 25 Sistema central coletivo distribuição mista Pesos relativos das Peças de Utilização Podem ser usados os mesmos da água Fria Tabela 1 5 p12 Velocidades e Vazões máximas Podem ser usados os mesmos critérios da água fria p14 Fundamentos sobre o aquecimento de Água Vários são os meios pelos quais podemos aquecer a água ou seja aumentarlhe a temperatura Esses meios são os produtores de calorias e essas calorias produzidas devem ser transmitidas à água O aquecimento da água pode ser realizado a em recipiente aberto ou a pressão atmosférica b em recipiente fechado ou a pressão superior à atmosfera Os meios usados para a produção de calorias dão origem a classificação dos aquecedores como Tipos de Aquecedores Para o aquecimento da água na edificação dispõese basicamente de três fontes a Energia solar por meio de aquecedores solares b Combustão como a madeira carvão etc ou de líquidos como o óleo querosene álcool gasolina etc ou ainda gases como o gás natural gás de rua GLP gás de botijão etc c Eletricidade resistência à passagem da energia elétrica ou efeito Joule RI 2 Na prática estas fontes podem ser associadas sendo uma a fonte principal e a outra a fonte suporte o que comumente é chamado de backup Numa eventual falta ou deficiência da fonte principal a fonte suporte a substitui ou complementa o fornecimento É o caso da energia solar que tem como suporte a eletricidade ou GLP para longos períodos nublados Aquecimento com energia solar O Sol envia uma quantidade fabulosa de energia à Terra Anualmente chegam 1018 kWh de energia enviados pelo Sol Isto equivale a 1013 toneladas de carvão que é a reserva total de carvão disponível A humanidade consome aproximadamente 1014 kWh por ano ou seja 110000 da energia que o Sol envia O S ol envia por hora a energia que a humanidade consome por ano 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 Vantagens Não é poluidora É autosuficiente É completamente silenciosa É uma fonte alternativa de energia E stá disponível no local do consumo Um bom aquecedor pode elevar a temperatura da água acima de 80C Desvantagens a Encontra limitações do ponto de vista arquitetônico e também de espaço nas coberturas das edificações b Apresentase na forma disseminada não concentrada portanto de difícil captação c Apresenta disponibilidade descontínua dia noite inverno verão d Apresenta variações casuais céu nublado chuva e Pode haver necessidade de um aquecedor auxiliar que utilize energia convencional para suprir os períodos ou momentos de carência O equacionamento do problema deveria ser a utilização de energia solar como aquecimento normal da água onde e sempre que possível e o aquecimento elétrico ou com combustível auxiliar e não o inverso O sistema de geração de água quente à base de energia solar se compõe de Figuras 26 e 2 7 a Coletores de energia placas coletoras que absorvem energia dos raios solares aquecendose e transferindo o calor para a água contida em um conjunto de tubos que constituem uma espécie de serpentina b Acumulador de energia reservatório de água quente com revestimento térmico boiler storage c Rede de distribuição tubulações e acessórios d Bomba de circulação quando a circulação por convecção for suficiente para alcançar a temperatura desejada Figura 26 Instalação de um coletor solar em residência Fonte wwwsoletrolcombr Curiosidades a No norte do país em novos apartamentos de muito bom nível três e quatro dormitórios quarto de empregada e cinco locais de banho só um dos locais de banho tem aquecimento artificial da água O forte calor ambiente durante todo o ano faz prescindir de maior número de aquecimento artificiais da água b Ao contrário em Erechim RS os chuveiros de maior potência elétrica e portanto de maior capacidade de aquecimento são inadequados para gerar água em temperaturas agradável no inverno relativamente à ocorrência de temperaturas muito baixas c Portanto as condições locais devem ser observadas para a escolha de um bom sistema de aquecimento da água prevendo as diferenças de temperaturas durante as estações do ano d É fato conhecido que a radiação solar não é constante ao longo do dia e varia também de acordo com as estações do ano Para obter o melhor rendimento precisamos orientar o coletor de modo a receber a maior incidência dos raios solares Figura 27 Esquema típico de instalação de aquecimento solar Fonte wwwsoletrolcombr Os coletores devem ser montados de acordo com as seguintes prescrições Figura 2 8 a Orientação deverá ser orientado para o norte verdadeiro b Inclinação a inclinação com a horizontal deverá ser igual à latitude do local mais 5 a 10º c Nível para que ocorra a circulação normal fluxo ascendente de água com temperatura mais elevada deverá haver um desnível de 60 cm ou mais entre a saída do coletor e o fundo do reservatório de água quente Figura 28 Componentes de uma célula de coletor solar Os componentes de um coletor solar são 1 Cobertura transparente constituída de uma ou mais placas em geral de vidro plano 2 Placa absorvedora normalmente metálica e pintada de preto fosco ou de material seletivo de radiação apresentando em geral uma grelha de tubos de cobre 3 Isolamento térmico comumente uma camada de lã de vidro colocada no fundo e nas laterais do coletor a fim de reduzir ao máximo as perdas de calor 4 Caixa do coletor elemento estrutural frequentemente de chapasperfis de alumínio com função de abrigar e proteger os componentes internos contra as intempéries Circulação Forçada ou Bombeada Este tipo de instalação é geralmente utilizado em instalações de grande porte ou quando os desníveis e distâncias necessárias entre coletores solares e boiler não puderem ser respeitados Neste caso o conjunto de placas poderá ficar até mesmo acima do reservatório de água fria Uma motobomba fará com que a circulação da água se proceda normalmente Juntamente com a motobomba será necessária a instalação de um termostato diferencial de temperatura o qual tem por função ligar e desligar a motobomba sempre que a temperatura do coletor solar estiver mais aquecida que a temperatura da água no interior do boiler Figura 29 Instalação para circulação natural Carvalho Roberto 2013 Figura 210 Circul ação forçada ou bombeada Fonte wwwempresastumacombr A utilização de coletores solares em edifícios residenciais com a finalidade de assistir a um sistema convencional de aquecimento de água sistema de préaquecimento da água pode ser realizada de maneira relativamente simples Neste caso a Instalação de a quecimento elétrico ou à gás e m um edifício recebe a água previamente aquecida pelos coletores alimentados pela energia solar Essa medida pode resultar em uma economia de combustível ou eletricidade de até 50 Cálculo da área de um coletor Solar A área de coletores para ser instalada pode ser calculada em função da radiação solar a partir da quantidade de energia Q necessária para aquecer a massa de água estimada para o consumo diário apresentada pela seguinte Equação Q mc dT Kcal D mV onde A área dos coletores m² Q calor necessário kcal dia I intensidade de radiação solar kWhm² ou kcal x hm² R rendimento dos coletores geralmente 50 A Radiação solar incidente I é calculada pela equação I Ri 024 058p onde Ri radiação solar recebida ou radiação incidente Tabela 22 no topo da atmosfera no 15º dia do mês considerado em função da latitude do lugar p relação entre o número de horas diárias de insolação e a duração máxima da insolação no mês considerado Exercício 1 Determine a área do coletor solar necessário para atender as necessidades de água quente de uma i nstalação domiciliar para 5 pessoas localizada em Santa Maria RS Dados Temperatura da água fria 8 ºC Temperatura da água quente 45 ºC Latitude de Santa Maria 30º S Tempo médio de insolação 8 horas Observação As Tabelas 22 e 23 encontradas no trabalho de pesquisa realizada por Tucci 2001 na forma de Tabela A1 e A2 nos fornecem os elementos geográficos de Radiação solar recebida e da duração da Insolação Máxima Diária respectivamentede acordo com a latitude da localização das instalações dos coletores solares Dados que deverão ser utilizados para a resolução deste tipo de problema Tabela 22 Radiação Solar recebida calcm 2 dia Tabela 23 Duração máxima de insolação diária em horas Nota sobre a I nstalação dos coletores solares Em alguns projetos quando o telhado é muito baixo não é possível instalar o boiler debaixo da caixadágua Para esses casos a Soletrol desenvolveu uma tecnologia denominada Horizontal de Nível e Nível patente requerida de uso exclusivo da empresa que viabiliza a instalação do reservatório Superboliler Soletrol Max Nível e Nível ao lado ou embaixo da caixadágua e em nível ou desnível com os coletores solares Figura 211 Inclinação dos coletores solares Fonte Instalações Hidráulicas e Sanitárias Ligação dos coletores Há três maneiras de se ligarem os coletores a Ligação em paralelo Nesta ligação a circulação normal funciona bem Todos os coletores funcionam na mesma temperatura e têm a mesma ef iciência Conforme a Figura 212 considerandose C1 C2 e C3 os coletores T1 T2 e T3 as temperaturas dos coletores e E1 E2 e E3 as eficiências dos coletores se verifica que T1 T2 T3 e E1 E2 E3 Usandose mais coletores aumentase o volume de água quente mas não aumenta a temperatura Figura 212 Coletores solares ligados em paralelo b Ligação em série Nesta ligação a circulação deve ser forçada Para isto utilizase bombas de circulação ou pressurizadores que apresentam potências variadas a depender do tamanho da instalação Para residências e pequenas instalações esta potência geralmente fica entre 16 CV e ½ CV Conforme a Figura 2 1 3 considerandose C1 C2 e C3 os coletores T1 T2 e T3 as temperaturas dos coletores e E1 E2 e E3 as eficiências dos coletores se verifica que T1 T2 T3 e E1 E2 E3 A água passa em todos os coletores e em cada coletor há um ganho de temperatura Usando mais coletores aumenta a temperatura da água porém não aumenta o volume Figura 213 Coletores solares ligados em série c Ligação em sérieparalelo É uma combinação das ligações anteriores e a circulação deve ser forçada Utilizase esta modalidade quando se deseja aumentar quanto o volume quanto a temperatura da água A Figura 2 1 4 apresenta o esquema típico de instalação deste tipo de ligação Figura 214 Ligação série paralelo dos coletores solares Aquecimento elétrico O aquecimento elétrico é feito por meio de resistências elétricas ligadas automaticament e pelo fluxo de água A figura 2 1 5 mostra aquecedores elétricos instantân eos ou de passagem As figuras 2 1 6 a 217 mostram aquecedores do tipo boiler de acumulação onde a água é aquecida lentamente nas horas sem consumo para que nas ocasiões de uso a água já esteja na temperatura adequada Figura 215 Aquecedores elétricos individuais de passagem Figura 216 Esquema de um aquecedor elétrico de acumulação Figura 217 Instalação de aquecedores elétricos de acumulação em casas residenciais Figura 218 Instalação de aquecedores elétricos de acumulação em prédios Aquecimento a gás 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 Nas figuras 219 e 220 vemos aquecedores a gás Figura 2 19 Aquecedor instantâneo à gás combustível Figura 220 Posição de montagem dos aquecedores de acumulação à gás DIMENSIONAMENTO Consumo de água quente Em países de clima frio o consumo de água quente chega a ser igual a 13 do consumo total de água dos aparelhos As previsões atingem portanto valores muito grandes Para hotéis e apartamentos por exemplo chegam a ser previstos 150 Lpessoadia Como base para o dimensionamento do aquecedor e do reservatório de acumulação de água quente pode usar a Tabela 14 Tabela 2 4 Estimativa de consumo de água quente Vazões das peças de utilização A Tabela 15 apresenta os valores das respectivas vazões com os pesos nos pontos de utilização em conformidade com as peças de utilização Tabela 2 5 Vazão das peças de utilização Observação Na Tabela 15 alguns valores diferem da água fria devido ao uso específico como ch u veiro elétrico ou ducha Usos de torneiras etc Pressões As pressões mínimas de serviço nas torneiras e nos chuveiros são respectivamente de 05 e 10 mca ou seja 5 e 10 kPa A pressão estática máxima nas peças de utilização assim como nos aquecedores é de 400 mca ou seja 400 kPa semelhante as pressões das colunas de água fria Velocidade máxima de escoamento da água A velocidade da água nas tubulações não deve ser superior a 3 ms Nos local onde o nível de ruído possa perturbar o repouso ou o desenvolvimento das atividades normais a velocidade da água deve ser limitada a valores compatíveis com o isolamento acústico Perdas de carga O cálculo das perdas de carga deve ser feito do mesmo modo que o indicado para a instalação de água fria Pode ser utilizada a fórmula de Fair WhippleHsiao para Tubo de cobre latão e plástico cond uzindo água quente O cálculo da vazão Q e da perda de carga J unitária para o escoamento de água quente pode ser feita pelas respectivas fórmulas VAZÃO Q vA J t perda de carga total em m L t comprimento total em m J perda de carga unitária mm SR somatória do coeficiente de resistência para conexão PPR V velocidade média do fluido em ms Nota As perdas de carga das conexões são sempre estimadas para a pressão de trabalho PN de 25 mca PN25 e conseqüente espessuras e diâmetros internos das tubulações A perda de carga unitária é um dado experimental obtido originalmente em laboratório modelo hidráulico gerando depois uma fórmula medindo a perda de carga por metro de canalização As tabelas de perda de carga dos fabricantes de peças e conexões normalmente são divididas em três temperaturas 20º C 60ºC e 80ºC A temperatura comum de uso de água quente é 60ºC Usaremos em nossos cálculos essa temperatura Cabe observar que quando aumenta a temperatura da água diminui a perda de carga como se os tubos ficassem mais lisos diminuindo o atrito com a água Botelho Manoel Henrique Campos p114 Instalações Hidráulicas Prediais Dimensionamento dos aquecedores No cálculo do consumo diário de água quente podese utilizar a clássica equação das misturas de líquidos em temperaturas diversas V M T M V AF T AF V AQ T AQ V M V AF V AQ onde V M volume de mistura Tabela 15 T M temperatura de mistura Tabela 31 V AF volume de água fria T AF temperatura da água fria V AQ volume de água quente T AQ temperatura da água quente 70 o C A determinação da capacidade do aquecedor e da potência elétrica consumida pode ser feita com auxílio da Tabela 1 6 ou de catálogos fornecidos pelos fabricantes Tabela 26 Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação MATERIAIS E RECOMENDAÇÕES GERAIS Os materiais mais utilizados nas instalações prediais de água quente e Fria são Cobre O cobre apresenta as seguintes características Apresenta uma vida útil bastante longa durabilidade Baixos custos de manutenção Resiste à pressão de serviço e a elevações de temperatura acima do mínimo exigido Apresenta também resistência ao golpe de aríete Não forma incrustações por oxidação Apresenta resistência à corrosão interna e externa A execução das tubulações exige mãodeobra especializada pode ser utilizada solda Requer isolamento térmico coeficiente de dilatação térmica linear 165 x 102 mmmC Ferro Apresenta custo elevado embora menor que o do cobre Devido às incrustações e corrosões pode apresentar vida útil mais reduzida se comparado ao cobre Apresenta coeficiente de dilatação alto em torno de 12 x 105 mºC A instalação requer isolamento térmico As juntas são rosqueadas exigindo mãodeobra especializada CPVC Termoplástico semelhante ao PVC porém com maior percentual de cloro o policloreto de vinila clorado é o material que apresenta o menor custo Apresenta vida útil longa baixo coeficiente de dilatação e baixa condutividade térmica o que dispensa o uso de isolamento térmico As juntas são soldáveis exigindo mãodeobra treinada A principal limitação quanto ao uso de CPVC é o limite de temperatura que é de 80º C o que exige a instalação de termoválvula com termoelemento A termoválvula é utilizada para impedir que a água ultrapasse a temperatura de 80º C através da mistura com água fria A termoválvula deve ser instalada entre o aquecedor e a tubulação de água quente Deve se ter cuidado na observação da vida útil da termoválvula Polipropileno O polipropileno é uma resina poliolefínica cujo pri n cipal componente é o petróleo Por sua versatilidade apresenta várias aplicações e dentre elas se destaca o uso nas instalações de água quente Apresenta coeficiente de dilatação térmica aproximada de 10 x10 5 cm cmºC não requer isolamento térmico Permitem operar à temperatura de serviço de 80ºC a 60 mca mas suportam picos de até 95º C a 60 mca ocasionados por eventuais desregulagens do aparelho de aquecimento Sua instalação é relativamente fácil não existe união entre tubos e conexões As conexões e emendas são soldadas por termofusão a 260ºC ambos os materiais fundemse molecularmente formando uma tubulação contínua PEX polietileno reticulado O polietileno é uma resina termoplástica composta de macromoléculas lineares constituídas de Hidrogênio e Carbono em ligações alternadas A RETICULAÇÃO nada mais é que expulsar o Hidrogênio do sistema fazendo com que as novas ligações espaciais formadas de Carbono mais Carbono gerem ao novo produto suas principais qualidades O polietileno reticulado é muito utilizado em instalações de gesso acartonado Possui o mesmo conceito de uma instalação elétrica o tubo PEX flexível é introduzido dentro de um tubo condutor conduítes que o guia desde a Caixa de Distribuição até o ponto de consumo tanto para instalação de água fria quanto de água quente O sistema facilita a retirada do tubo para manutenção sem danificar os revestimentos e paredes O PEX é um sistema que utiliza cinco camadas sobrepostas de dentro para fora com utilização de Polietileno HDPE ou PEX firmemente unidos com adesivo aquecido em um tubo de alumínio alma Como característica podem ser citadas a flexibilidade ausência de fissuras por fadiga e vida útil prolongada Apresenta também boa resistência à temperatura bibliografias indicam cerca de 95º C F igura 221 8 Sistema PEX Fonte wwwpexdobrasilcombr Em relação aos custos de cada material podese observar que os mesmos variam em função do mercado com os materiais alternando de preço Em geral a ordem decrescente de preço é cobre polipropileno e CPVC citando apenas os mais utilizados Recirculação de água quente Para evitar o resfriamento de água nas tubulações casos em que existe uma paralisação temporária no consumo e a água por convecção radiação ou condução esfria nas tubulações é comum o uso de sistema de recirculação que consiste basicamente na interligação dos pontos mais distantes da rede ao equipamento de aquecimento A recirculação pode ser natural pela diferença de temperatura e por consequência de densidade dos líquidos ou forçada através do uso de bombas Medição individualizada de água quente Assim como nas instalações de água fria a medição individualizada de água quente proporciona economia de água e uma cobrança mais justa dos condôminos A instalação de hidrômetros individuais resolve a questão mas a exemplo da instalação de água fria são necessárias algumas modificações construtivas de acordo com o sistema de aquecimento Sistema individual ou local como não existe rede de água quente a questão se encontra relacionada a medição individualizada de água fria e da fonte de energia utilizada gás ou eletricidade Sistema central privado o principal problema técnico constitui a baixa pressão disponível no último pavimento tendo em vista a grande perda de carga introduzida pelo hidrômetro Uma opção a ser considerada consiste na adoção de hidrômetros com vazão característica maior que a necessária No caso de edifícios muito altos deverão ser instalados dispositivos redutores de pressão As alternativas de medição individualizada para o sistema central privado são basicamente as seguintes Medição através de hidrômetros distribuídos nos pavimentos um para cada apartamento com uma coluna ou com várias colunas Medição através de hidrômetros concentrados em barrilete superior Medição através de hidrômetros concentrados em barrilete inferior Medição através de hidrômetros concentrados em mais de um barrilete Sistema central coletivo o caráter coletivo na geração reservação de água quente e a introdução de um sistema de recirculação trazem complicações adicionais para medição individualizada Em edifícios de apartamentos pequenos cuja distribuição de água quente possa ser efetuada em apenas uma coluna com ramais internos em cada unidade residencial a individualização não implica em maiores dificuldades Observase entretanto que o aumento do número de colunas de distribuição de água quente por apartamento determina a necessidade de se instalar hidrômetros em cada coluna adicional tornando a aplicação deste tipo de medição difícil em grandes apartamentos Isolamento O calor é transmitido por condução pela parede do interior das tubulações de água quente para o meio A fim de dificultar esta perda de calor e com isso aumentar a eficiência do sistema de distribuição de água quente são utilizados isolantes que constituemse basicamente em materiais com baixa condutividade térmica E m tubulações embutidas os isolantes mais utilizados são as canaletas normalmente de materiais plásticos e a massa de amianto e nata de cal Por outro lado nas tubulações aparentes são frequentemente empregadas as canaletas de lã de vidro e de silicato de cálcio Dilatação As instalações de água quente em função das tensões internas provocam empuxos nas tubulações que podem atingir valores consideráveis e causar danos às tubulações Em trechos longos e retilíneos devese usar cavaletes liras ou juntas de dilatação especiais que permitam a dilatação A Figura 2 2 2 ilustra um exemplo de lira e outro de cavalete O espaçamento para execução destes elementos deverá ser consultado junto aos fabricantes Figura 222 Exemplo de lira e cavalete Outros cuidados As canalizações de água quente não podem ser superdimensionadas pois poderão funcionar como reservatórios ocasionando uma demora excessiva na chegada da água até os pontos de consumo e o seu resfriamento A única canalização que pode funcionar com uma certa folga é a canalização que conduz a água fria desde o reservatório superior até o sistema de aquecimento Antes de iniciar o dimensionamento do barrilete e colunas devese verificar a pressão mínima que poderá ocorrer no início de cada coluna se o sistema for descendente ou no final de cada coluna se o sistema for ascendente de modo que a pressão nos pontos de utilização do pavimento mais crítico geralmente último andar obedeça os valores mínimos estabelecidos pela ABNT e pelos catálogos das peças instaladas A união incorreta entre um tubo de cobre e um tubo de aço galvanizado pode ser muito desastroso para as instalações tendo em vista as propriedades desses materiais quando postos em contato Os tubos de aço galvanizado devem ser instalados de modo a não entrarem em contato com tubos e conexões de cobre e suas ligas de modo a evitar a formação de par galvânico F igura 1 2 1 Um contato galvânico frequente em instalações hidráulicas prediais com aquecimento central privado ou coletivo é aquele que se estabelece na região de mistura da água quente tubo de cobre com a água fria tubo de aço carbono galvanizado O metal mais anódico aço no caso sofrerá corrosão a uma taxa mais alta que aquela que o mesmo metal sofreria sem a presença do contato galvânico os eletrólitos no caso são a água pelo lado interno e a argamassa de revestimento pelo lado externo Na prática esta condição acontece na ligação de chuveiros ou duchas com as inconveniências decorrentes do par galvânico sendo minimizadas através da adoção de esquemas como os representados na Figura 1 22 onde a opção a se constitui na de maior eficiência por transferir o contato entre o galvanizado e o cobre para um ponto onde a temperatura seja menor em caso de refluxo da água quente As tubulações metálicas enterradas devem ser protegidas para que os solos contendo agentes agressivos não provoquem corrosão externa Para proteção as tubulações podem ser colocadas em canaletas de concreto pintadas com material betuminoso ou sofrer outros tipos de proteção Elaboração do Projeto O projeto de instalações prediais de água quente deverá ser composto de plantas baixas de todos os pavimentos de um pavimento tipo no caso de sua existência planta de cobertura locação detalhes isométricos barrilete memorial descritivo e de cálculo e dos detalhes construtivos que se fizerem necessários Todas as pranchas deverão possuir legenda e selo O espaço acima do selo deve ser reservado para carimbos de aprovação dos órgãos competentes Geralmente o projeto de instalações de água quente é apresentado juntamente com o projeto de instalações de água fria Obs A norma brasileira NBR 7198 Projetos e Execução de Instalações de Água Quente permite o uso de produtos aceitos em países mais desenvolvidos Atualmente 2006 os tubos PPR existem no mercados provenientes de produção local ou através de importações Os tubos PPR são utilizados em sistemas de água quente temperatura de serviço de até 80C e pressão até 60 m de coluna de água mca Sempre é importante verificar na literatura entregue pelo fabricante a temperatura e o máximo de pressão de trabalho do equipamento usado como aquecedor boiler Figura 223 Esquema de ligação de canalização de cobre com aço ou ferro Altura dos Pontos O posicionamento dos pontos de entrada de água e a posição de registros e outros pode variar em função de determinados modelos de aparelhos Porem as alturas utilizadas para diversos tipos de aparelhos são Exercícios Dimensionar o sistema de aquec imento solar de uma residência com três dormitórios de 12m 2 uma dependência de empregada Considerar uma banheira de hidromassagem de 200 litros Dimensionar o sistema de aquecimento solar de uma residência com três dormitórios com as dimensões de 3X5 metros e uma dependência de empregada Considerar duas banheiras de hidromassagem com volume 200 litros cada Dimensionar o sistema de aquecimento solar de uma residência com três dormitórios de 12 m 2 uma dependência para empregada com água quente na pia de cozinha Dimensionar o aquecedor de acumulação a gás de uma residência com três dormitórios de 12 m 2 e uma banheira de 200 litros 090420 Supondo uma residência unifamilar de 5 pessoas calcular a área do coletor A água deverá ser aquecida dos 20C para 60C Supondo a localização na cidade do Rio de Janeiro onde a intensidade de radiação aproximada é 1 calcm 2 min ou em 7 horas de exposição de sol Desejamos aquecer 100 litros água de temperatura de 24C 75F para 40C 104F em duas horas Qual a potencia elétrica exigida 1kwh 860 kcal P Wt Qual o consumo de gás para um banho em que se consome 30 litros de água na temperatura de 60C A água fria entra na temperatura de 20C Sabese que o rendimento do aquecedor é 70 qua ndo alimentado com gás natural Potencia calorífica eletricidade 860 kcalkW Poder calorífico gás encanado 4200 Kcalm 3 Poder calorífico GLP 11000 kcalkg No a quec imento diário de 400 litros de água n a temperatura ambiente 20C para 70C considerando a relação do consumo de energia e sua potência calorífica do problema anterior Qual o consumo mensal de cada fonte de energia Q mcdt Dimensionar um aquecedor de passagem a gás para alimentar 1 chuveiro tipo ducha e um lavatório de um banheiro Obs A capacidade de um aquecedor de passagem é dada em Lmin Considerase a metade da água de consumo aquecida Dimensionar os ramais principais de um sistema de água quente para uma clínica Figura 124 usando o critério de pesos ou volume máximo possível Obs Devemse dimensionar os ramais principais pois os subramais devem seguir os diâmetros mínimos Figura 224 Instalação necessária Tabela 27 A solução e os cálculos podem ser apresentados em Tabelas Trecho Peso das peças Peso do trecho Diâmetro do trecho A B B C E D E B BC BA E F ED EB Tabela 28 Fixação do diâmetro de prumadas e ramais em função dos pesos a atender tubos de cobre e plásticos PPR Fonte Instalações Hidráulicas Prediais Botelho Manoel H C p 98 Número de pesos a atender Diâmetro Comercial Cobre plástico ou aço Diâmetro 35 20 mm ½ 15 25 mm ¾ 110 40 mm 1¼ 450 50 mm 1½ 1400 63 mm 2 Casos Especiais 75 mm 2½ Casos Especiais 90 mm 3 Casos Especiais 110 mm 4 Figura 225 Esquema de ligação do chuveiro ou ducha ABNT 1998 Figura 2 26 Sugestões para localização de aquecedores de passagem de acumulação a gás Figura 2 27 Detalhe Isométrico de água fria do banheiro Figura 2 28 Detalhe isométrico de água fria e quente de banheiro Figura 229 Detalhe isométrico cozinha Figura 230 Detalhe Isométrico de água fria e quente de cozinha Figura 231 Detalhe isométrico área de serviço Figura 232 Instalações de água fria e quente utilizando sistema PEX Em relação aos custos de cada material podese observar que os mesmos variam em função do mercado com os materiais alternando de preço Em geral a ordem decrescente de preço é cobre polipropileno e CPVC citando apenas os mais utilizados Referências bibliográficas ABNT 1998 NBR 5626 Instalação predial de água fria ABNT 1993 NBR 7198 Projeto e execução de instalações prediais de água quente BOTELHO M H C RIBEIRO Jr G de A 1998 Instalações Hidráulicas Prediais Feitas para Durar Usando Tubos de PVC São Paulo ProEditores 230p il CREDER H 2006 Instalações hidráulicas e sanitárias Rio de Janeiro LTC Livros Técnicos e Científicos Editora 6ª Edição 423p il MACINTYRE AJ 1990 Manual de instalações hidráulicas e sanitárias Ed Guanabara TUCCI CARLOS E M Hidrologia Ciência e Aplicação Editora da Universidade UFRGS Volume Único p35 a p501ª Edição 1993 20