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SISTEMA PREDIAL DE ÁGUA QUENTE

Sistema composto por tubos, reservatórios,

peças de utilização, equipamentos e outros

componentes, destinado a conduzir água

quente* aos pontos de utilização.

*NBR 7198 (ABNT, 1993): temperatura de, no

máximo, 70ºC.


Projeto:

- garantia do fornecimento de água de forma

contínua;

- quantidade de água deve ser suficiente;

- temperatura controlável;

- pressões e velocidades da água compatíveis

com as requeridas para o funcionamento dos

componentes do sistema;


Projeto (continuação):

- segurança ao usuário;

- conforto ao usuário;

- preservação da potabilidade da água;

- manutenabilidade do sistema;


Projeto (continuação):

- racionalização do consumo de água;

- racionalização do consumo de energia;

- realizado por profissional legalmente habilitado

(ABNT, 1993).


Sistemas individuais - pontos únicos:

Exemplo: torneira elétrica

Fonte: Lorenzeti (2010)

Exemplo: chuveiro elétrico

Fonte: Suzuki (2010)



Exemplo: aquecedor elétrico para torneira


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- alimentação através do sistema predial de

água fria é realizada junto com os demais

pontos de consumo;

- peça de utilização é o aquecedor de água,

não havendo necessidade de rede (tubulação)

de distribuição de água quente.


Sistemas individuais com central de aquecimento privativa:

Exemplo de sistema individual de aquecimento de água

Fonte: www.pcc.usp.br



Ex. sistema individual de aquecimento de água

Fonte: w ww.pcc.usp.br

- fonte energética: eletricidade, gás, solar

(ABNT, 1993);

- outras fontes: óleo, lenha, carvão.

- NBR 7198 (ABNT, 1993) menciona o uso de

aquecedores não normalizados desde que o

projetista se baseie em normas internacionais

ou especificações de fabricantes compatíveis

com a NBR 7198.



- aquecimento da água: pode ser através de

aquecedores de acumulação

aquecedores de passagem



- Aquecedores de acumulação: sistema prevê reservação

de água quente

Exemplo de Aquecedor de Acumulação a Gás

Fonte: BOSCH, 2010

Exemplo de Aquecedor de Acumulação Elétrico

Fonte: KENT, 2010

Exemplo de Aquecedor Solar

Fonte: SOLETROL, 2010



- Aquecedores de

acumulação: por

apartamento

Exemplo de sistema individual de aquecimento de água Fonte: www.pcc.usp.br

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Exemplo de sistema individual de aquecimento de água Fonte: ILHA, GONÇALVES, KAVASSAKI (1994)

Exemplo de sistema individual de aquecimento de água Fonte: CUMULUS (1994)

* Normas Técnicas

* Manual dos Fabricantes



- Aquecedores de passagem: água é aquecida ao passar

pelo aquecedor

Exemplo de Aquecedor de Passagem a Gás

Fonte: KENT, 2010



- Aquecedores de passagem: água é aquecida ao passar

pelo aquecedor


Fonte: KOMECO, 2010




Fonte: KOMECO, 2010

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* Normas Técnicas

* Manual dos Fabricantes


Fonte: KOMECO, 2010


Sistemas coletivos: água aquecida é reservada e distribuída

a várias unidades (apartamentos)

Exemplo de sistema coletivo de aquecimento de água



Exemplo de sistema coletivo de aquecimento de água Fonte: ILHA, GONÇALVES, KAVASSAKI (1994)


Sistemas coletivos:

Ex. sistema coletivo de aquecimento de água

Fonte: w ww.pcc.usp.br

- fonte energética: eletricidade, gás, solar

(ABNT, 1993);

- outras fontes: óleo, lenha, carvão.

- NBR 7198 (ABNT, 1993) menciona o uso de

aquecedores não normalizados desde que o

projetista se baseie em normas internacionais

ou especificações de fabricantes compatíveis

com a NBR 7198.

Exemplo de sistema de aquecimento de água



Sistemas coletivos: água aquecida é reservada e distribuída

a várias unidades (apartamentos)


Materiais:

A NBR 7198 (ABNT, 1998) cita alguns materiais que

podem fazer parte do Sistema Predial de Água

Quente, sem que haja exclusão de outros:

“Quando o tipo de componente não for normalizado

pela ABNT, o projetista, a seu critério, pode

especifica-lo, desde que obedeça a especificações de

qualidade, baseadas em normas internacionais,

regionais e estrangeiras, ou especificações internas

de fabricantes, compatíveis com esta Norma, até que

sejam elaboradas as normas brasileiras

correspondentes” (ABNT, 1998).

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Materiais:

A NBR 7198 (ABNT, 1998) menciona:

- preservação da potabilidade da água;

- segurança;

- garantia de fornecimento com nível de conforto

adequado ao usuário;

- racionalização do consumo de energia.


Materiais:

- Aço carbono;

- Ferro galvanizado;

- Cobre;

- CPVC;

- Polipropileno;

- Polietileno Reticulado . (PEX).


Materiais: Cobre

CLASSE E - Identificados por tampões plásticos na cor

Verde. São indicados para instalações de água fria e água quente, gás, instalações de combate a incêndio por hidrante

e sprinklers.

CLASSE A - Identificados por tampões plásticos na cor

Amarela. São indicados para todas as aplicações de tubos classe E, bem como para instalações de gases combustíveis

e medicinais.

CLASSE I - Identificados por tampões plásticos na cor Azul. São indicados para todas as aplicações de tubos classe A,

bem como para instalações industriais de alta pressão e vapor.

Fonte: ELUMA, 2010


Materiais: Cobre

- resistência mecânica;

- suporta altas temperaturas;

- normatizado;

- material reciclável;

- acoplados com conexões de cobre ou bronze por soldagem capilar


Materiais: Cobre

Fonte: ELUMA, 2009


Materiais: Cobre

Fonte: ELUMA, 2009

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Materiais: Cobre

Fonte: ELUMA, 2009


Materiais: CPVC

- termoplástico que suporta temperaturas de até 80ºC;

- dispensa isolação térmica em trechos de tubulação

de até 20m;

- junta soldável a frio (adesivo plástico);

- vida útil de pelo menos 50 anos.

Fonte: TÉCHNE, maio 2007


Materiais: Polipropileno

- resina plástica;

- temperatura da água quente de 80ºC (picos de 95ºC);

- dispensa isolação térmica em trechos de tubulação de até 20m;

- união por termofusão;

- não há necessidade de roscas, anéis de borracha ou

adesivos plásticos;




Materiais: PPR

Fonte: AMANCO, 2009


Materiais: PPR

Fonte: AMANCO, 2009


Materiais: PPR

Fonte: AMANCO, 2009

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Materiais: Polietileno Reticulado

- resina plástica;

- temperatura de uso entre -100ºC e 95ºC;

- dispensa isolação térmica em trechos de tubulação de até 20m;

- semiflexíveis, podendo ser passados por dentro de conduítes;

- dispensa uso de conexões para fazer a grande

maioria das curvas;

- leve;




Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009


Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009


Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009


Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009


Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009

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Materiais: PEX

Fonte: TIGRE, 2009


Isolamento térmico:

- diferença de temperatura entre dois meios em

contato transferência de calor

- SPAQ: tubulação com água a cerca de 70ºC

em contato com parede ou com o ar

tubulação embutida tubulação aparente

Perda de calor



- racionalização do consumo;

- analisar perdas de calor;

- verificar materiais utilizados;

- equipamentos utilizados;

- temperatura de saída da água.



- amenizar perdas por transferência de calor

- materiais com baixo coeficiente de

transferência


Dilatação térmica

Variação nas dimensões de uma tubulação em

virtude de alterações na temperatura do líquido

transportado.


Dilatação térmica

Para distâncias longas deve-se prever junta de

expansão ou outro dispositivo que permita que o

tubo se expanda ou se retraia.

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Exemplo (TIGRE, 2011):

Junta de Expansão em CPVC

Fonte: TIGRE, 2011


Exemplo (TIGRE, 2011):

Cálculo da dilatação térmica do CPVC:

e = 0,06 x ΔT x L

Onde:

e = expansão térmica (deslocamento axial em mm)

ΔT = diferença entre a maior e menor temperatura da tubulação (ºC)

L = comprimento da tubulação (m)

Calculo do número de Juntas de Expansão:

N = e/90

Onde:

N = numero de juntas de expansão

e = expansão térmica (deslocamento axial em mm)

90 = comprimento máximo do pistão (mm)


Dimensionamento:

Estimativa do consumo de água quente:

CD=CAQxP (1)

Onde:

CD = consumo total de água quente (l/dia)

CAQ = consumo de água quente diário per capita

(l/pessoa/dia);

P = população (pessoas)


Dimensionamento:

Estimativa do consumo diário de água quente:

Tipologia edifício Consumo diário (l/dia)

Alojamento provisório 24 per capita

Apartamento 60 per capita

Casa popular ou rural 36 per capita

Escola (internato) 45 per capita

Hospital 125 por leito

Hotel (sem cozinha e sem lavanderia) 36 por hóspede

Lavanderia 15 por kg de roupa seca

Quartel 45 per capita

Residência 45 per capita

Restaurante 12 por refeição

Tabela 1 – estimativa de consumo de água quente

Fonte: ILHA, GONÇALVES, KAVASSAKI, 1994.


Dimensionamento:

Estimativa do consumo diário de água quente:

Tipologia edifício População

Apartamento ou residência 5pessoas/unidade ou Equação 2

Escritório 1pessoa/3m2

Loja 1pessoa/3m2

Hospital 1pessoa/15m2

Hotel 1pessoa/15m2

Tabela 2 – estimativa de população em edifícios


P = 2xNDS + NDE (2) Onde:

P = população (pessoas)

NDS = número de dormitórios sociais

NDE = número de dormitórios de serviço


Dimensionamento:

Determinação do volume a ser reservado:

VAQ x TAQ + VAF x TAF = VMIST x TMIST (3)

Onde:

VAQ = Volume de água quente

TAQ = temperatura de água quente no aquecedor

VAF = Volume de água fria

TAF = temperatura de água fria

VMIST = Volume de água mistura

TMIST = temperatura de água mistura

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Dimensionamento:


VAQ x TAQ + VAF x TAF = VMIST x TMIST (3)

Onde:

VAQ = Volume de água quente (incógnita)

TAQ = temperatura de água quente no aquecedor (valor usual = 70ºC)

VAF = Volume de água fria (VMIST – VAQ)

TAF = temperatura de água fria (valor usual = 15ºC)

VMIST = Volume de água mistura (consumo diário – tabela 1)

TMIST = temperatura de água mistura (valor usual = 43ºC)

VAQ + VAF = VMIST (4)


Dimensionamento:


VAQ x 70 + (VMIST – VAQ) x 15 = VMIST x 43

VAQ = 0,51 x VMIST


Dimensionamento:

Distribuição:

- consumo máximo possível;

- consumo máximo provável.

Processo semelhante ao adotado para o SPAF:

- diâmetro da tubulação;

- vazão necessária;

- perdas de carga;

- pressão disponível.


Dimensionamento:

Ponto de utilização Peso

Banheira 1,0

Bidê 0,1

Chuveiro 0,5

Máquina de lavar roupas 1,0

Torneira ou misturador (AQ) lavatório 0,5

Torneira ou misturador (AQ) pia cozinha 0,7

Tabela 3 – pesos atribuídos aos pontos de utilização



Dimensionamento:

Ponto de utilização Vazão (l/s)

Banheira 0,30

Bidê 0,06

Chuveiro 0,12

Máquina de lavar roupas 0,30

Torneira ou misturador (AQ) lavatório 0,12

Torneira ou misturador (AQ) pia cozinha 0,25

Tabela 4 – vazões unitárias nos pontos de utilização



Dimensionamento:

OBS: Devido a dificuldade de determinação das temperaturas operativas é comum, utilizar a máxima vazão provável total

independente para cada rede, considerando os pesos de para

água fria.

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Dimensionamento:

Ponto de utilização Diâmetro

Banheira ½”

Bidê ½”

Chuveiro ½”

Lavatório ½”

Máquina de lavar roupas ¾”

Pia de cozinha ½”

Tabela 5 – diâmetros mínimos para sub-ramais de água quente



Velocidade:

De acordo com NBR 7198 (ABNT, 1998):

VMÁXIMA = 3,0 m/s*

* Evitar ruído, corrosão e golpe de aríete


Pressão:

De acordo com NBR 7198 (ABNT, 1998):

PESTÁTICA MÁXIMA = 400 kPa

PDINÂMICA MÍNIMA = 5 kPa


Dimensionamento dos aquecedores de água:

- aquecedores de passagem;

- aquecedores de acumulação.


Aquecedores de passagem elétricos:

Exemplo: torneira elétrica





Aquecedores de acumulação elétricos:

Exemplo de Aquecedor de Acumulação Elétrico

Fonte: KENT, 2010

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Exemplo de sistema de aquecimento de água




Potência:

P = R x i2 (5)

Onde:

P= potência (Watts)

R = Resistência (Ohms)

i = Intensidade corrente (Ampéres)



E = P x t (6)

Onde:

E = Energia (Wh)

P= potência (W)

t = tempo (h)



Q = k x E = k x P x t (7)

Q = k x R x i2 x t (8)

Onde:

Q = quantidade de calor (kcal)

k = constante = 0,00024 (conversão Ws para Kcal)

E = Energia (Ws) P= potência (W)

t = tempo (s) R = Resistência (Ohms)

i = Intensidade corrente (A)



Quantidade de calor necessária:

Q = m x c x ∆T (9)

Onde:


m = massa (kg) c = calor específico do líquido (cágua = 1,0kcal/kg/ºC)

∆T = variação de temperatura (ºC)



Potência real:

Pnecessária = P/ɳ (10)

Onde:

Pnecessária= potência necessária (Watts)

P= potência (Watts)

ɳ = rendimento (depende do modelo, do fabricante...)

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Fonte: NBR 7198 (ABNT, 1982*).

Potência depende do fabricante


Exemplo:

Escolher um aquecedor de acumulação elétrico para

atender uma residência de 3 quartos. Qual o consumo de

energia elétrica por dia?

Usar: TAF = 13ºC

TAQ = 70ºC

TMIST = 40ºC

ɳ = 90%


Aquecedores de passagem a gás:


Fonte: KENT, 2010



Fonte: KOMECO, 2010




Q = m x c x ∆T (9)

Onde:


m = massa (kg) c = calor específico do líquido




P = Q/t (11)

Onde:

P = potência (Kcal/min)

Q = quantidade de calor necessária (Kcal)

t = tempo (min)

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Potência real:


Onde:

Pnecessária= potência necessária (Kcal/min)

P= potência (Kcal/min)



Aquecedores de acumulação a gás:

Exemplo de Aquecedor de Acumulação a Gás

Fonte: BOSCH, 2010


Exemplo de sistema individual de aquecimento de água Fonte: CUMULUS (1994)




Q = m x c x ∆T (9)

Onde:


m = massa (kg) c = calor específico do líquido




P = Q/t (11)

Onde:

P = potência (Kcal/min)

Q = quantidade de calor necessária (Kcal)

t = tempo (min)



Potência real:


Onde:

Pnecessária= potência necessária (Kcal/min)

P= potência (Kcal/min)


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Exemplo:

Escolher um aquecedor de acumulação a gás para atender

uma residência de 3 quartos. Qual o consumo de gás GLP

por dia?

Usar: TAF = 13ºC

TAQ = 70ºC

TMIST = 40ºC

ɳ = 84,0%

Poder calorífico GLP = 11.000 Kcal/kg


Exemplo:

Considerando o consumo de gás GLP e o consumo de

energia elétrica calculado na aula anterior, qual sistema é

mais vantajoso do ponto de vista econômico?

Usar: Tarifa eletricidade = R$ 0,30/kWh (ANEEL, 2010)

Custo GLP = R$ 3,07/kg (ANP, 2010)


Aquecedor Solar:

Aquecedor Solar de água



Aquecedor Solar:

Aquecedor Solar de água



Aquecedor Solar:

Orientação: Norte

Inclinação - Aquecedor Solar de água



Aquecedor Solar:

S = Q (13)

I x ɳ

Onde:

S = área do coletor (m2)

Q = quantidade de calor necessária (kcal/dia)

I = intensidade da radiação (kcal/dia/m2)

ɳ = rendimento

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Exemplo:

Dimensionar as placas de um aquecedor solar para

atender uma residência de 3 quartos.

Usar: TAF = 13ºC

TAQ = 70ºC

TMIST = 40ºC

ɳ = 50,0%

I = 3.000 Kcal/dia/m2


Recirculação:

Fonte: Soletrol (2011)

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