Instalações Prediais de Água Quente

UNICERRADO Engenharia Civil SISTEMAS PREDIAIS INSTALAÇÕES HIDROSSANITÁRIAS Instalações Prediais de Água Quente Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Há situações em que a disponibilidade de água quente sempre foi imprescindível tais como em hospitais hotéis motéis lavanderias restaurantes etc Paralelamente houve também uma evolução nas exigências de conforto nas próprias residências Desta maneira a instalação de água quente é hoje fato corriqueiro na maioria das instalações de padrão médio a alto e praticamente indispensável em qualquer prédio As exigências técnicas mínimas a serem atendidas pela instalação de água quente estão na norma NBR 7198 Projeto e execução de instalações prediais de água quente ABNT 1993 UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 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 Coluna de distribuição tubulação derivada do barrilete destinada a alimentar os ramais Diâmetro nominal dimensão utilizada para classificar o diâmetro de uma tubulação e que corresponde aproximadamente a seu diâmetro interno ou externo em milímetros Terminologias UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 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 Terminologias UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 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 Ponto de utilização extremidade a jusante do sub ramal Ramal tubulação derivada da coluna de distribuição destinada a alimentar aparelhos sub ramais 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 Terminologias UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Subramal tubulação que liga o ramal à peça de utilização 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 Terminologias UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 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 Terminologias UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE As instalações prediais de água quente devem ser projetadas e executadas de modo que durante a vida útil do edifício que as contém atendam aos seguintes requisitos a Garantam o fornecimento de água de forma contínua em quantidade suficiente e temperatura controlável com segurança pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários e das tubulações proporcionando o nível de conforto adequado aos usuários Exigências a serem observadas no Projeto UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE b Preservem a potabilidade da água no interior da tubulação devendo haver plena garantia da impossibilidade prática de a água ser contaminada com refluxo de esgoto sanitário ou demais águas servidas c Racionalizem o consumo de energia através do dimensionamento correto e escolha do sistema de aquecimento adequado Exigências a serem observadas no Projeto UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE A temperatura mínima com que a água quente deverá ser fornecida depende do uso a que se destina Nos pontos de consumo poderá ser feita uma dosagem com água fria para obter temperaturas menores de acordo com os níveis de conforto dos usuários Finalidades de Uso e Temperatura da água UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Como não há fornecimento público ou natural de água quente ela deverá ser produzida dentro da edificação Assim temse três modalidades de produção de água quente Sistema individual Sistema central privado Sistema central coletivo Modalidade de Fornecimento de água quente UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA INDIVIDUAL 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 onde uma resistência elétrica é ligada automaticamente pelo fluxo de água Neste caso não há reservação Um outro exemplo a ser citado são os aquecedores individuais a gás onde uma chama piloto é acionada pelo fluxo de água Geração e Reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA INDIVIDUAL 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 Distribuição UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA INDIVIDUAL 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 Vale ressaltar que a instalação de aparelhos com utilização de gás combustível requerem cuidados especiais na instalação e adequação dos ambientes bem como dispositivo para exaustão dos gases Critérios para escolha deste sistema UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA INDIVIDUAL UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL PRIVADO 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 Geração e Reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL PRIVADO 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 No caso de instalação de aquecedores a gás combustível em residências a norma a ser obedecida é a NBR 13103 Geração e Reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL PRIVADO UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS 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 Distribuição UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL PRIVADO 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 casos a falta de espaço remete à instalação de aquecedores de passagem Critérios para escolha deste sistema UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL PRIVADO 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 Critérios para escolha deste sistema UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL COLETIVO Neste sistema se produz água quente para todos os aparelhos ou unidades da edificação O aparelho de aquecimento é normalmente situado no térreo ou subsolo para facilitar a manutenção e o abastecimento de combustível É recomendada quando não há rateio na conta como em hotéis motéis hospitais clubes indústrias etc O abastecimento de água neste caso também é feito através de uma prumada exclusiva Geração e Reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL COLETIVO 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 Geração e Reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL COLETIVO UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL COLETIVO A distribuição neste sistema pode ser Ascendente Descendente mista Na distribuição ascendente temse um barrilete inferior que alimenta as colunas Na distribuição descendente as colunas são alimentadas por um barrilete superior Na distribuição mista existe dois barriletes um superior e outro inferior Distribuição UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS SISTEMA CENTRAL COLETIVO É recomendado quando não há rateio na conta como em hotéis motéis hospitais clubes indústrias etc É recomendado 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 Critérios para escolha deste sistema UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE O consumo diário é determinado através da seguinte equação Cd C x P Onde Cd consumo diário de água quente ldia C consumo diário per capita ldia P população O consumo diário per capita é função do uso a que se destina a edificação Assim a Norma NBR 7198 apresenta os valores para cada tipo de ocupação sendo alguns deles demonstrados na Tabela 22 Avaliação do consumo diário e reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE Avaliação do consumo diário e reservação UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE a Levar em consideração a taxa de ocupação para cada tipo de edificação geralmente exposta nos códigos de obras de cada município Recomendável considerar 2 pessoas por dormitório com até 12m² Para áreas maiores de 12m² considerar 3 pessoas por dormitório b É indispensável que o acumulador reservatório de água quente tenha pelo menos a capacidade igual a da banheira c No caso de apartamentos com central coletiva considerar duas pessoas por dormitório mais empregados mais 150 litros por máquina de lavar instalada e mais a capacidade da banheira Observações UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS EXERCÍCIOS 1 Determinar o consumo diário de água quente de uma edificação residencial com central privada A residência conta com três dormitórios mais dependência de empregada e banheira de 150 litros Cada dormitório tem área de 11m² 2 Determinar o consumo diário de água quente de um prédio com sete pavimentos com três apartamentos por andar com dois dormitórios por apartamento sem dependência de empregada mas com banheira 180 litros Considerar central coletiva Cada dormitório tem área de 11m² UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE O consumo de água quente não ocorre de forma contínua ao longo das 24 horas diárias ou seja ocorrem picos diários de consumo As Tabelas 23 e 24 são úteis na avaliação destes picos e na escolha do aquecedor adequado Estes dados deverão ser avaliados pelo projetista e analisados conforme as exigências de cada cliente que poderá optar ou não pela redução do volume diário a ser armazenado Observações UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS PROJETO DO SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Para o correto funcionamento do sistema de água quente o mesmo deve ser dimensionando de modo a garantir água na quantidade e temperatura correta para todos os pontos de utilização Para isto a Tabela 25 apresenta alguns pontos de utilização com suas respectivas bitolas normalmente utilizadas em polegadas vazões litros segundo e pesos relativos Vazão UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Vazão A determinação dos pesos para cada aparelho segue os mesmos procedimentos utilizados para o cálculo de vazão de água fria Para a determinação da quantidade de água quente a ser fornecida para a edificação podem ser utilizadas as equações a seguir UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Mm x Øm mf x Øf mq x Øq Onde Mm massa de água da mistura kg Øm temperatura de água da mistura ºC mf massa de água fria kg Øf temperatura de água fria ºC mq massa de água quente kg Øq temperatura de água quente ºC Vazão UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO qAQ tmist tAF tAQ tAF x qmist Onde qAQ vazão de água quente ls tmist temperatura de mistura ºC tAF temperatura de água fria ºC tAQ temperatura de água quente ºC qmist vazão de mistura ls Vazão UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO A NBR 7198 recomenda os valores máximos e mínimos da pressão em qualquer ponto da rede a pressão estática máxima 400 kPa 40mca b pressão mínima de serviço torneiras 050 mca chuveiros 100mca Estes valores são os mesmos adotados para o dimensionamento da rede de água fria Pressão UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO O valor limite determinado pela NBR 7198 é de 30ms mesmo valor adotado para o dimensionamento da rede de água fria Velocidade Perda de Carga Deve ser utilizada a mesma metodologia indicada para o cálculo das perdas em tubulações de água fria respeitandose os coeficientes em função dos materiais utilizados UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS DIMENSIONAMENTO DA TUBULAÇÃO Para o aquecimento da água na edificação dispõese basicamente de três fontes a Combustão de sólidos madeira carvão etc líquidos óleo querosene álcool etc ou gases gás natural glp etc b Eletricidade c Energia solar 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 Fontes de Energia UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS 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 Medição individualizada de água quente UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS 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 Recirculação de água quente UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE A tubulação de água quente deve ser totalmente isolada contra perdas de calor Os isolantes mais conhecidos são calhas de isopor lã de vidro ou cortiça massa de amianto e cal argamassa de areia cal e vermiculite Na tubulação embutida nunca usar cimento para que a tubulação fique livre para as dilatações térmicas Nas tubulações não embutidas utilizar meiacana para envolver o cano Isolamento térmico UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Nas tubulações expostas a intempéries usar sobre o isolamento térmico uma lâmina de alumínio para impedir a entrada de água Para tubulações em canaletas sujeitas à umidade proteger o isolante térmico com camada de massa asfáltica ou outro impermeabilizante A espessura do isolamento varia em função do material com que é fabricado Os vários tipos de materiais com os quais são confeccionadas as tubulações e conexões apresentam comportamentos distintos em relação as necessidades de isolamento Devese sempre consultar as recomendações do fabricante Isolamento térmico UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE Devido à dilatação dos materiais com os quais são fabricados os tubos para condução de água quente alguns cuidados devem ser tomados a Deve se evitar a aderência da tubulação com a estrutura b A tubulação deve poder se expandir livremente c Em trechos longos e retilíneos devese usar cavaletes liras ou juntas de dilatação especiais que permitam a dilatação O espaçamento para execução destes elementos deverá ser consultado junto aos fabricantes Dilatação das tubulações UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE A alimentação dos aquecedores para centrais privadas ou coletivas deverá ser feita sempre com uma prumada exclusiva pois os golpes de aríete são extremamente prejudiciais aos aparelhos Prumada UNICERRADO Engenharia Civil Prof RAFAEL SPINDOLA VASCONCELOS INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE 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 Geralmente o projeto de instalações de água quente é apresentado juntamente com o projeto de instalações de água fria Apresentação do Projeto