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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOESCOLA POLITÉCNICA

PHD 313 HIDRÁULICA E PHD 313 HIDRÁULICA E EQUIPAMENTOS HIDRÁULICOSEQUIPAMENTOS HIDRÁULICOS

Aula 12: Instalações de Água Quente Aula 12: Instalações de Água Quente

PHD 313/11/1

Prof. Rodolfo S MartinsProf. Rodolfo S Martinsrodolfo@fcth.brrodolfo@fcth.br

Objetivos da aulaObjetivos da aula

Sistemas de produção de água quenteDimensionamento da 

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tubulação

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Sistemas de Água Quente

ElétricosElétricosGás GN ou GLPMisto solaroutros

Locais

•Passagem

•Acumulação

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LocaisCentrais

Individual passagem ou acumulaçãoIndividual passagem ou acumulação

Sistemas Prediais de Água Quente

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Sistemas Prediais de Água QuenteColetivosColetivos

RESERVATÓRIO SUPERIOR

VENTOSASBARRILETEBARRILETESUPERIOR

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VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO

GERADOR DE ÁGUA QUENTE BOMBAS DE

RECIRCULAÇÃO

BARRILETE INFERIOR

Sistemas Prediais de Água Quente

Elementos ConstituintesElementos Constituintes

1. Alimentação2. Gerador de Água Quente3. Barrilete4. Colunas de distribuição5. Pontos de utilização

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ç6. Tubulação de retorno7. Bomba de recirculação

Norma Reguladora: NBR7198/93

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Elementos / Componentes do SistemaPassagem / AcumulaçãoPassagem / Acumulação

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• aquecedores

chaminé

regulador de tiragemprodutos de combustão

Aquecedores de PassagemAquecedores de Passagem

• aquecedores

instantâneos (ou de

passagem) a gás: a

água vai sendo aquecida

à medida que passa pela

câmara de combustão

capa externa

queimador

serpentina

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fonte de aquecimento.válvula de água e gás

entrada de gásentrada de água fria

saída de água fria

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Aquecedores de Acumulação

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Aquecedor de acumulação elétrico

regulador de tiragem

Aquecedores de AcumulaçãoAquecedores de Acumulação

conexão para entrada de água fria

tubo de tiragem

revestimento externo

isolamento térmico

deflector do tubo de tiragem

tambor interno

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tambor internoválvula termostática

queimador

tripé

dreno

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Válvula de PurgaVálvula de Purga

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Reservatório de Água QuenteReservatório de Água Quente

• Dimensionado para atender ao pico de consumo

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CCFFQQ TVTVTV ... =+

Equação da MisturaEquação da Mistura

Onde:TQ é a temperatura da água quente VQ é o volume / vazão de água quente na temperatura de aquecimentoTF é a temperatura da água fria VF é o volume / vazão de água friaTC é a temperatura da água consumidaVC é o volume / vazão de água consumida

CCFFQQ

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C / g

FQ

FCCQ TT

TTVV−−

=

PCCD .=Determinação do Consumo diário de Água:Onde:C é o cons mo diá io de ág a q ente (l/dia)

Dimensionamento da TubulaçãoDimensionamento da Tubulação

CD é o consumo diário de água quente (l/dia);C é o consumo diário “per capita” (l/dia) P é a população (prédio ou apartamento).

Alojamento ProvisórioCasa Popular ou RuralResidênciaApartamento

24 per capita36 per capita45 per capita60 per capita

Consumo Per Capita de Água Quente

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ApartamentoQuartelEscola InternatoHotel (s/ cozinha e s/ lavanderia)HospitalRestaurante e similaresLavanderia

60 per capita45 per capita45 per capita36 por hóspede125 por leito12 p/ refeição15 p/ kg roupa seca

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Pontos de utilização:

Banheira

φ ref.(pol)1/2”

Dimensionamento dos ComponentesDimensionamento dos Componentes

SubSub--ramais:ramais:

BanheiraBidêChuveiroLavatórioPia de CozinhaLavadora de Roupa

1/21/2”1/2”1/2”1/2”3/4”

Ponto de utilização

B h i

Vazão(l/s)0 30

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BanheiraBidêChuveiroLavatórioPia de CozinhaLavadora de Roupa

0,300,060,120,120,250,30

Ramais:Ramais:

Colunas e Barrilete:Colunas e Barrilete:

Pontos de utilização para: Peso

Dimensionamento dos ComponentesDimensionamento dos Componentes

Pontos de utilização para:BanheiraBidêChuveiroLavatórioPia de CozinhaLavadora de Roupa

Peso1,00,10,50,50,71,0

P õ á i í iP õ á i í i

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Pressões máximas e mínimas:Pressões máximas e mínimas:

Pmax=400kPa (40 mH20) Pmin= 5kPa (0,5 mH20)

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Aquecimento SolarAquecimento Solar

Os aquecedores solares são eficientes quando há Os aquecedores solares são eficientes quando há Sol ou quando o reservatório de água quente está bem dimensionado com relação ao consumo. Em dias nublados ou chuvosos ou quando se usa mais água quente que o previsto o aquecimento deve ser complementado com o que se acostumou 

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p qchamar de apoio elétrico. 

Esquema HidráulicoEsquema Hidráulico

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Coletor SolarColetor Solar

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Modelos de ColetoresModelos de Coletores

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Tanque de ArmazenamentoTanque de Armazenamento

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Volume de Reservatório Volume de Reservatório 

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InstalaçãoInstalação

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InstalaçãoInstalação

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DimensionamentoDimensionamentoQuantidade de Calor absorvida por um coletor solar na unidade de Tempo [kCal/h]

cIAQ η=& solar na unidade de Tempo [kCal/h]Quantidade de Calor absorvida no coletor por m² e por dia [kCal/m²]

tAQq Δ⋅= /&

Energia Absorvida pelo Coletor [Kcal] ctIAE αηcosΔ=

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ηc - eficiência do coletor solarA – área do coletor solar [m²]I – intensidade de radiação solar [kCal/m²/h]

Um pequeno hotel, com 20 apartamentos para até 3 pessoas pretende substituir o sistema de aquecimento de água elétrico

ExemploExemplo

pretende substituir o sistema de aquecimento de água, elétrico, por outro solar. Calcule qual deve ser o volume do tanque de água quente, a área do coletor solar e a economia em R$, de energia elétrica a ser obtida sabendo-se que:

Potência específica da radiação solar: 700 w/m² 8 horas por dia

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Consumo de água quente em hoteis, a 45 graus: 60 l/hos/diaTemperatura de Aquecimento: 65 grausEficiência do coletor solar: 57,3%Temperatura da água natural: 18 graus