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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTOSANTO

DEA 07778DEA 07778Instalações Hidráulicas e

S i á i P di iSanitárias Prediais

Curso: Engenharia Civil

Prof. Diogo Costa [email protected]

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g q g

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

UNIDADE I INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIAo UNIDADE I – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA

o UNIDADE II – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAo UNIDADE II INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUAQUENTE

Õo UNIDADE III – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ESGOTOSSANITÁRIOS

o UNIDADE IV – INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUASPLUVIAIS

o UNIDADE V – INSTALAÇÕES HIDRÁULICAS DE COMBATE AINCÊNDIOINCÊNDIO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTOSANTO

UNIDADE IUNIDADE IInstalações Prediais de Água sta ações ed a s de gua

Quente (IPAQ)

Prof. Diogo Costa Buarque

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Introdução - IPAQ

Disponibilidade de água quente é frequente em hospitais, h téi t t l d ihotéis, restaurantes, lavanderias...;

Aumento das exigências de conforto na própria residência;g p p ;

Fato corriqueiro e praticamente indispensável em qualquer prédio;prédio;

Alimentar os pontos de utilização de água com a vazão (Q) p ç g (Q)e na temperatura (t) de projeto;

Proporcionar garantia de fornecimento de água suficiente Proporcionar garantia de fornecimento de água suficiente, sem ruído, com temperaturas adequadas e sob pressão necessária ao perfeito funcionamento das peças de utilizaçãoutilização.

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Introdução - IPAQ

o A água quente é aquela que se apresenta com temperatura superior à temperatura ambiente.o Grande importância, principalmente, nas regiões de clima frio e utilizada para nossos cuidados pessoais e tarefas domésticas.

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Introdução - IPAQ

A instalação pode ser dividida em:

Instalações industriais: água atende exigências das operações inerentes aos processos empregados. Os dados p ç p p gde consumo, pressão e temperatura dependem da natureza, finalidade e produção dos equipamentos que serão alimentados;alimentados;

Instalações prediais: instalações que servem as peças de tili ação apa elhos sanitá ios o eq ipamentos isando utilização, aparelhos sanitários ou equipamentos, visando

higiene e conforto dos usuários.

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Introdução - IPAQ

Para a definição do sistema devem ser considerados principalmenteos seguintes fatores:os seguintes fatores:

tipo e finalidade das edificações; tipo de projeto concebido; tipo de projeto concebido; nível de conforto desejado; consumo provável de água quente;

d d custo da energia consumida.

NBR 7198/93

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Introdução - IPAQ

As condições estabelecidas por estaAs condições estabelecidas por estanorma são bastante gerais (anorma tem apenas 6 páginas!).

P l tPor exemplo, enquanto a normaanterior (NBR 7198/82 da ABNT)estabelecia quantitativamente oconsumo per capita de águap p gquente de acordo com o tipo deprédio, a norma atual mencionaapenas que o consumo de águaquente deve levar em conta asqcondições climáticas e ascaracterísticas de utilização dosistema, sem fornecer dadosquantitativos.quantitativos.

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Condições gerais

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Condições gerais da IPAQ

Temperatura de fornecimento da água – uso a que se d tidestina:

banho ou higiene: 35 a 50ºC;banho ou higiene: 35 a 50 C; lavagem de utensílios com gordura: 60 a 70ºC; lavanderias: 75 a 85ºC; hospitais: 100ºC ou mais

NBR 7198/93 a instalação de misturadores é obrigatória NBR 7198/93 a instalação de misturadores é obrigatória se houver possibilidade de a água fornecida ao ponto de utilização para uso humano ultrapassar 40ºC.

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Componentes de uma IPAQ

Alimentação (água fria);Geradores de Água Quente;Barrilete;Si t d di t ib i ãSistema de distribuição;Pontos de utilização;Sistema de retorno;Sistema de retorno;Bombas de recirculação.

Respiro, Válvula de segurança, Aquecedor, Dispositivo derecirculaçãorecirculação

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Componentes de uma IPAQ

1 – Tubulação de água fria para alimentação do sistema de água quente2 água quente.

2 – Aquecedores, que podem 1

2

3q , q p

ser de passagem (instantâneos) ou de acumulação.

1

3 – Dispositivos de segurança.4 5

4 – Tubulação de distribuição de água quente.

5 – Pontos de utilização (chuveiros, duchas, pias, l ó )

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lavatórios).

Fontes de produção de água quente

o Energia elétrica.o Energia solar.go Combustíveis sólidos (lenha).

Combustíveis líquidos (óleo combustível)o Combustíveis líquidos (óleo combustível).o Combustíveis gasosos (gás natural ou gás

liquefeito de petróleo).

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Sistemas prediais de suprimento de água quente

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Sistema Individual

Elétrico A gás combustívelElétrico A gás combustível

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Sistema Individual

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Sistema Individual

A alimentação de água fria, tanto para o aquecedor a gás como para o que utilizaeletricidade, no caso do sistema individual, é feita juntamente com os demais aparelhos, não necessitando de uma coluna individual.

Vantagens:

Menores custos (não é necessária rede de água quente)Menores custos (não é necessária rede de água quente).Facilidade de instalação. Ideal em ambientes pequenos e em ambientes localizados afastados das demais dependências do prédio.

Desvantagens:

Risco de choque.Risco de choque.Vazões limitadas, sendo inadequado seu uso para abastecimento, por exemplo, de banheiras.

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Sistema Central privado

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Aquecedor instantâneo a gás combustívelAquecedor instantâneo a gás combustível Aquecedor de acumulação a gás combustívelAquecedor de acumulação a gás combustível

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Sistema de aquecimento e distribuição de água de distribuição de água de um banheiro

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Aquecedores instantâneos a gás:

NBR 5899: Aquecedor de água a gás tipo instantâneo - terminologia

NBR 8130: Aquecedor de água a gás tipo instantâneo - especificaçãoNBR 8130: Aquecedor de água a gás tipo instantâneo - especificação

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O abastecimento de água fria, para o aquecedor de acumulação deve ser feito através de uma coluna exclusiva independentemente das demais do edifíciode uma coluna exclusiva, independentemente das demais do edifício

Tendo em vista obter-se uma temperatura adequada no ponto de utilização, otrajeto percorrido pela água quente deve ser o mais curto possível e as tubulaçõesdevidamente isoladasdevidamente isoladas.

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Aquecimento de acumulação elétrico

Aquecedores elétricos de acumulação:

NBR 10674 A lhNBR 10674: Aparelhos eletrodomésticos de aquecimento de água não-instantâneo -especificaçãoespecificação

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Aquecimento de acumulação elétrico

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Representação isométrica

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Q d d j i t l ã d d d á t

Aplicabilidade:

Quando se deseja a instalação de uma rede de água quente. Quando se dispõem de espaço físico para a instalação de

um aquecedor de acumulação e do volume mínimo de ar no ambiente através da previsão de uma ventilação no ambiente, através da previsão de uma ventilação permanente, que neste caso varia de 6 a 16 m3.

Em apartamentos onde o trajeto a ser percorrido pela tubulação de água quente é muito longo utiliza-se o aquecedor de água quente é muito longo, utiliza-se o aquecedor de passagem ao invés do de acumulação, é o caso de suítes em residências de alto padrão.

Quando se utiliza aquecedor instantâneo o atendimento de mais Quando se utiliza aquecedor instantâneo, o atendimento de mais de um ponto de utilização simultâneo, torna-se precário.

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Sistema Central coletivo

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Quando a distribuição é ascendente, tem-se um barrilete inferior que alimenta as colunas. As colunas de subida terminam a céu aberto, em altura superior ao reservatório de água fria.reservatório de água fria.

Na distribuição descendente, um barrilete superior alimenta as colunas que abastecem oscolunas que abastecem os pontos de utilização. A coluna de subida, também dando para a atmosfera, garante o

ilíb i d õequilíbrio de pressões e escoamento do ar.

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Como o nome indica, é uma combinação dos dois anteriores, do que resulta uma economia no número de colunas. Este tipo de distribuição é o mais utilizado, pois as colunas , pabastecem os pontos de consumo na subida e na descida.

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Onde não se torna necessário o rateio do energético

Aplicabilidade:

Onde não se torna necessário o rateio do energético consumido para o aquecimento da água, e evidentemente se deseja a instalação de uma rede de água quente.

Quando não se dispõe de espaço físico para a instalação de um Q p p ç p çaquecedor no interior do apartamento, e se deseja uma rede de distribuição de água quente.

Este sistema é muito utilizado, pois possibilita uma redução no traçado d d d l dda rede no interior do apartamento, pois as colunas de abastecimento são localizadas próximas aos pontos de consumo.

Neste tipo de sistema não existe uma limitação no volume dos ambientes sanitários ambientes sanitários.

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Sistemas Convencionais assistidos por Coletores SolarNo aproveitamento da energia solar, devem-se preconizar a sua

captação, a conversão de calor, a transferência e o armazenamento para utilização nos períodos em que a mesma não se encontra disponível.

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Sistemas Convencionais assistidos por Coletores Solar

A implantação deste sistema de aquecimento de água exige altos investimentos iniciais (comparativamente a outros i t ) f t tit i i i l b tá l sistemas), fato que se constitui no principal obstáculo para a

difusão do seu emprego por parte dos usuários. Contudo, qualquer análise em longo prazo demonstra a

ôviabilidade econômica deste sistema. Os coletores (painéis ou captadores) solares, dispositivos

através dos quais a radiação solar é captada, convertida em calor e transferida para um fluído circulante, tal como a água, constituem o elemento vital do sistema de aquecimento solar.

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Sistemas Convencionais assistidos por Coletores SolarCobertura transparente, constituídada uma ou mais placas, emgeral, de vidro piano;Placa absorvedora normalmentePlaca absorvedora, normalmentemetálica e pintada de preto fosco (oude material seletivo de radiação),apresentando, em geral, uma grelhade tubos de cobre;de tubos de cobre;Isolamento térmico, comumente umacamada de lã de vidro colocada nofundo e nas laterais do coletor, a fimd d i á i d dde reduzir ao máximo as perdas decalor;Caixa do coletor, elemento estruturalfreqüentemente de chapas/perfis deq p palumínio, com função de abrigar eproteger os componentes internoscontra as intempéries.

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Sistema de aquecimento solar é composto de quatro partes:

Reservatório de água fria.Reservatório de água fria. Reservatório de água quente. Coletores solar. Distribuição de água quente Distribuição de água quente.

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Sistema de aquecimento solar é composto de quatro partes:

Reservatório de água fria.Reservatório de água fria. Reservatório de água quente. Coletores solar. Distribuição de água quente Distribuição de água quente.

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A água vinda do reservatório de água fria circula sob os coletores, osquais são orientados para receber a maior incidência de raiossolares.

Para maximizar a coleta dos raios solares, os coletores devem estarorientados para o norte, com inclinação correspondente a latitudedo local mais 5 a 10do local mais 5 a 10.

O sistema de aquecimento solar sofre influência da meteorologia. Emdias nublados e de chuvas, a eficiência do sistema é reduzida.dias nublados e de chuvas, a eficiência do sistema é reduzida.Este problema é resolvido através da instalação de um sistemamisto, por exemplo, solar e elétrico. Em dias sem sol, oaquecimento é realizado por um boiler.

NBR 15569: Sistema de aquecimento solar deágua em circuito direto – Projeto e instalação

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A utilização de coletores solares em edifícios residenciais,com a finalidade de complementar a um sistemaconvencional de aquecimento de água (sistema de pré-convencional de aquecimento de água (sistema de préaquecimento da água), pode ser realizada de maneirarelativamente simples.

Os aquecedores solares devem ter desempenho térmico conformeNBR 10185, verificável pela NBR 10184; e ser instaladosconforme NBR 12269.

NBR 10185: Reservatórios térmicos para líquidos destinados a sistemas de energia solar – Determinação do desempenho térmico – Método de ensaio

NBR 10184 C l t l l lí id D t i ã d di t té i Mét d d iNBR 10184: Coletores solares planos líquidos – Determinação do rendimento térmico – Método de ensaio

NBR 12269: Execução de instalações de sistemas de energia solar que utilizam coletores solares planos para aquecimento de água - Procedimento

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Coletores Solar

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Aquecimento por Acumulação a lenha

Forno à lenha com uma serpentina localizada pdentro do forno.

A água aquecida retorna a um reservatório com um reservatório com isolamento térmico.

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Fabricantes - aquecedores

ARKSOL Aquecimento Solar Bosch - (Passagem a gás) Cumulus - (Solar, gás, elétrico passagem e acumulação)

á Equibrás Aquecedores de Passagem da Izumy Tecnologia Junkers - (Passagem a gás) KDT - (Passagem Elétrico) Komeco (Passagem a gás) Komeco - (Passagem a gás) Nordike - (Passagem a gás) Pantho Aquecimento Solar Rinnai Equip Ltda - (Aquecedores a gás) Rinnai Equip Ltda (Aquecedores a gás) Sakura - (Passagem a gás) Solágua - Aquecedores solar e elétrico Solar Fort / UNIPAC - (Solar) Transen Solar Tecno Sol - Aquecedores Solares SOLARSOL Ind. de Aquecedor Solar Ltda. LORENZETTI Aquecedores a gás LORENZETTI - Aquecedores a gás.

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Recirculação de água quente

Tanto por convecção, quanto por radiação e condução, o sistema predialTanto por convecção, quanto por radiação e condução, o sistema predialde água quente transmite calor ao seu entorno, normalmente àtemperatura mais baixa.

Assim, ao se deixar de promover, de alguma forma, oreaquecimento da água e esta permanecer sem movimentação nointerior das tubulações (isto é, se não houver demanda de águaquente) durante um certo período de tempo, pode ocorrer uma queda nasua temperatura a um nível tal que se torna relativamente fria e, portanto,incompatível com o desempenho esperado do sistema.

O suprimento de água quente pode vir a resultar insatisfatório,igualmente, se o traçado da rede for bastante extenso.

Sistema central privado é menos problemático => extensão da redepequena e diâmetros pequenos

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Válvula debalanceamento:Através do princípioda perda de carga,proporcionam um

f itperfeitobalanceamento dosistema, uma vezque a seleçãoadequada dediâmetros torna sediâmetros torna-seimpossível, face aolimitado número dediâmetroscomerciais.

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Vantagens

A água permanece sempre em movimento, retornando ao aquecedor sempre que baixar a temperatura;aquecedor sempre que baixar a temperatura;

A água permanecerá mais ou menos quente próximo ao ponto de consumo, não havendo demora ao atendimento;atendimento;

Menor consumo de água;Maior consumo de energia.

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Não esquecer !!

Válvulas de gaveta nas extremidades de cada coluna de retorno

q

retorno.Válvula de retenção a montante de cada válvula de gaveta

(evitar a inversão do escoamento).B b d i l ã t b l ã i i l i t Bomba de recirculação na tubulação principal, no sistema

de distribuição ou no sistema de retorno de água quente.

Na tubulação de retorno, temperatura mais baixa (mais fácil instalação).No entanto, risco maior de arraste de ar devido à pressão pnegativa (sucção da bomba).

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Materiais das tubulações - IPAQ

Custo

Mão-de-obra Vida útil

CPVC

PEX

COBRE

POLIPROPILENOPEX

COBRE

Condut. Térmica Coef.

Dilatação

Limit. Temperatura

Dilatação

Temperatura

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o Cobre

o Polipropileno

o CPVC

o PEX

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COBRE

Custo elevado, longa vida útil, resistealtas temperaturas, alta condutividadetérmica, juntas soldadas, mão de obra, j ,especializada.

Envoltas em material isolante, tal,como a lã de vidro.

As tubulações de água quente podemç g q pser isoladas com polietileno expandidosendo que as canalizações aparentesdevem ainda ser envolvidas por ummaterial aluminizado

Tubulação de cobre revestida com

polietileno expandidomaterial aluminizado.

Em alguns casos o seu uso éobrigatório (altas temperaturas) porobrigatório (altas temperaturas), porser o único material resistente.

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4. Aplique a chama sobre a conexão, para aquecer o tubo e a bolsa da conexão, até que a solda derreta quando colocada na união do tubo com a conexão.


1. Corte o tubo no esquadro. Escarie o furo e tire as rebarbas.

2. Use palha de aço ou mesmo uma escova de fio para limpar a bolsa da conexão e a ponta do tubo.

5.Retire a chama e alimente com aalimente com a solda um ou dois pontos, até ver a solda correr em volta da união. A quantidade correta de solda écorreta de solda é aproximadamente igual ao diâmetro da conexão: 28 mm de solda para uma conexão de

3. Com o pincel, aplique o fluxo para solda na ponta do tubo e na bolsa da conexão, de

28 mm. Esta aplicação é feita para conexões sem anel de solda. 6. Remova o excesso de solda e fluxo

com um pano seco enquanto a solda modo que a parte a ser soldada fique revestida pelo fluxo. Deve-se evitar excesso.

ainda permitir, deixando um filete em volta da união.

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PPR (Polipropileno Copolímero Random tipo 3) da Amanco

Os Tubos e Conexões Amanco PPR atendem à norma européia ISOOs Tubos e Conexões Amanco PPR atendem à norma européia ISO15874: Sistemas de tubulações de plástico para instalações de águaquente e fria - Polipropileno (PP), que atende as especificaçõesexigidas pela NBR 7198exigidas pela NBR 7198.

Como utilizam a tecnologia da termofusão, dispensam o uso de adesivoplástico e lixa, deixando o ambiente da obra mais limpo.

Material de última geração com grande resistência cor verdeMaterial de última geração, com grande resistência – cor verde

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CPVC – Policloreto de vinila clorado

Maior percentual de cloro, menor custo, longa vida útil, baixa condutividadetérmica, dispensa isolamento térmico.

A junta é feita através de soldagem química a frio, com a utilização dej g q , çadesivo próprio para este fim.

Linha Aquatherm da Tigre – cor bege pressão de serviço Aquatherm x A partir de 1988 – tubos e conexões deCPVC (policloreto de vinila clorado) –dispensam o uso de isolante térmico,

p ç qtemperatura

pdevido a baixa condutividade térmica domaterial (9,6 x 10-5 cm2 x s x ºC).

6,0 kgf/cm2 (60 m.c.a) no transporte de, g ( ) págua a 80ºC;

24,0 kgf/cm2 (240 m.c.a) no transporte deágua a 20ºC

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água a 0 C


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PEX – Polietileno Reticulado – Tigre

R i t lá ti it tili d i t l õ d Resina termoplástica muito utilizada em instalações de gesso acartonado, sendo conduzindo dentro de um outro tubo guia.

- Flexibilidade

Ausência de fissuras- Ausência de fissuraspor fadiga

- Vida útil prolongadaVida útil prolongada

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Multicamada


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EM GERAL, O CUSTO SEGUE A SEGUINTE ORDEM...

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Misturador

O misturador é instalado entre os registros de pressão de água f i e ág q entefria e água quente.

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Misturador

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Dilatação térmica (e)

T d t i i tã j it f it d dil t ã té i Todos os materiais estão sujeitos aos efeitos da dilatação térmica,expandindo-se quando aquecidos e contraindo-se quando resfriados.

õ ã é Na maioria das instalações embutidas essa movimentação é absorvidapelo traçado da tubulação devido ao grande número de conexõesutilizadas.

Evitar o uso de trechos longos retilíneos entre pontos fixos.

Onde isto não for possível recomenda-se a utilização da Juntas deExpansão (Ex: Aquatherm) ou podem ser executadas liras ou mudançasde direção.

Liras – evitar a formação de sifões.

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Dilatação térmica (e)

TCLpe .. TCLpe ..Onde:

Lp é o comprimento do tubo em mLp é o comprimento do tubo em m

C é o coeficiente de expansão térmica, em m/m.oC

T é a variação de temperatura em oC

Exemplo:

Seja uma canalização de cobre (C = 1 7 x 10-5 m/m C) com 30 m de extensão Seja uma canalização de cobre (C = 1,7 x 10 5 m/mC) com 30 m de extensão submetida a uma variação de 55 C. Calcular a variação de comprimento.

Soluçãoçe = (30 m) x (1,7 x 10-5 m/mC) x ( 55 C) = 0,028 m 3 cm

Para CPVC (C = 6 12 x 10-5 m/mC)Para CPVC (C = 6,12 x 10 5 m/mC)e = (30 m) x (6,12 x 10-5 m/mC) x ( 55 C) = 0,10 m 10 cm

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Juntas de expansão / liras

Em PPR

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Em PPR

Lc >= 10 x Diâm.

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Tubulações de PPRTfluido = 70° C, Tmontagem = 20° CL = 3,0 m (=3.000 mm)C = 0,15 mm/m° CDe = 32 mm

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Comprimento desenvolvido (L)

DEE3Em CPVC

SeDEEL ...3

E: módulo de elasticidade em PaDE: diâmetro externo do tubo em me: expansão térmica em mS: tensão admissível em Pa

L/5

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Exemplo:Calcular o comprimento da lira para um tubo de CPVC de 20 m deCalcular o comprimento da lira para um tubo de CPVC de 20 m decomprimento com um tubo de 22 mm de diâmetro para umaumento de temperatura de 25ºC para 70ºC.

TCLpe ..

)2570).(10.12,6.(20 5 e

SeDEEL ...3

me 05508,0

6

9

104085

05508,0022,010.055,23L

610.408,5

mL 191 mL 19,1

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Proteção contra a corrosão

CORROSÃO GALVÂNICA: contato direto entre dois metais podeacelerar a corrosão de um deles A diferença no potencial elétrico entreacelerar a corrosão de um deles. A diferença no potencial elétrico entremetais diversos produz uma corrente elétrica fluirá através de umeletrólito interligando-os.

A camada de zinco em tubos de aço-carbono galvanizados evita emA camada de zinco em tubos de aço-carbono galvanizados evita, emlarga extensão, a ocorrência de corrosão. No entanto, para um bomdesempenho deve-se levar em conta as seguintes recomendações:

Os tubos devem ser instalados de modo a não entrarem emcontato com tubos e conexões de cobre e suas ligas;

É aceitável a instalação de componentes de pequenasdimensões, como registros de latão ou bronze (ligas de cobre),instalados em tubulações de aço-carbono galvanizado;ç ç g ;

Um contato galvânico é aquele que se estabelece na região demistura da água quente (cobre) com a água fria (aço-carbono

l d ) f á ã lgalvanizado). O aço sofrerá corrosão a uma taxa mais alta queaquela que sofreria sem a presença do contato galvânico.

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Proteção contra a corrosão

Quando um tubo de cobre é colocado antes de um tubo deaço galvanizado no sentido do escoamento da água ocorrerá aaço galvanizado, no sentido do escoamento da água, ocorrerá acorrosão do tubo de aço galvanizado. Os fragmentos dacanalização de cobre são arrastados pela corrente líquida, sãodepositados nas reentrâncias do tubo de aço galvanizado,depositados nas reentrâncias do tubo de aço galvanizado,provocando a corrosão do ferro (fenômenos elétricos).

ESCOAMENTO

TUB. COBRE TUB. AÇO GALV.ACEITÁVEL

ESCOAMENTO

TUB. COBRE TUB. AÇO GALV.

CORROSÃO

ERRADO

Para embutir as canalizações de aço galvanizado na alvenariadeve-se prever algum tipo de proteção contra corrosão externa dos

ACEITÁVELERRADO

p g p p çtubos. Recomenda-se que a tubulação seja instalada de modo a ficarem contato com material homogêneo, de preferência alcalino, como,por exemplo, o material propiciado pelas argamassas, desde queapresentem baixos teores de cloretos, freqüentes nos aditivos depega e endurecimento.

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Dimensionamento do sistema de água quente

Principais premissas

Segue o mesmo procedimento descrito para água fria.

A d d á t é d d d A perda de carga com água quente é menor do que a perda decarga com água fria, devido a diminuição da viscosidade delíquido.

As canalizações de água quente não poderão sersuperdimensionadas para não funcionarem como reservatóriosocasionando uma demora excessiva na chegada da água até ospontos de consumo e o seu resfriamento.p

A única canalização que pode funcionar com uma certa folga é acanalização que conduz a água fria desde o reservatóriosuperior até o sistema de aquecimentosuperior até o sistema de aquecimento.

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Principais premissas

As tubulações de água fria, que alimentam misturadores, nãopodem estar conectadas a barrilete, colunas de distribuição eramais que alimentam válvulas de descarga;ramais que alimentam válvulas de descarga;

Deve ser permitida tubulação única, desde que não alimenteválvulas de descarga contanto que seja impossibilitado oválvulas de descarga, contanto que seja impossibilitado oretorno de água quente para a tubulação de água fria.

A tubulação do sistema de alimentação de água fria para os A tubulação do sistema de alimentação de água fria para osaquecedores deve ser executada em aço galvanizado.

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1. Determinação do Consumo Diário de AQ

NP.CCD

CD – consumo diário (L/dia)C on mo diá io pe pit (L/di ) C – consumo diário per capita (L/dia)

NP – número de pessoas a serem atendidas

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1. Determinação do Consumo Diário de AQ

Consumo Água morna Prédio Consumo Água morna (litros/dia)

Alojamento provisório de obra 24 por pessoa

C l l 36Casa popular ou rural 36 por pessoa

Residência 45 por pessoa

Apartamento 60 por pessoaApartamento 60 por pessoa

Quartel 45 por pessoa

Escola (internato) 45 por pessoaEscola (internato) 45 por pessoa

Hotel (sem incluir cozinha e lavanderia) 36 por hóspede

Hospital 125 por leitop p

Restaurantes e similares 12 por refeição

Lavanderia 15 por kg de roupa secaa a de a 5 po g de oupa seca

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2. População a ser atendida

Tipo de edifícioTipo de edifício PopulaçãoPopulação

escritório 1 pessoa / 3m2escritório 1 pessoa / 3m2

loja 1 pessoa / 3m2

hotel 1 pessoa / 15m2

hospital 1 pessoa / 15m2

Apartamento/ residência

P = 2 Nds + Ndeou

5 pessoas por p punidade

Nds = número de dormitórios sociaisNde = número de dormitórios de serviçoNde = número de dormitórios de serviço

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3. Mistura AQ + AFVolume de água reservadoVolume de água reservado.

Equação de mistura de um líquido em temperaturas diversas:

VMIST x TMIST = VAQ x TAQ + VAF x TAF

Valores usuais

E ã d ti id d

VMIST = VAQ + VAF

Equação de continuidade:

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3. Mistura AQ + AF: Exemplo

TAQ = 70ºCTAF = 17ºCTMIST = água morna usual: 42ºC

V x 42 = V x 70 + V x 17

VMIST x TMIST = VAQ x TAQ + VAF x TAF

VMIST x 42 = VAQ x 70 + VAF x 17

VMIST = VAQ + VAF VAF = VMIST - VAQ

VMIST x 42 = VAQ x 70 + (VMIST - VAQ) x 17

VAQ = 0,47 VMISTQ

Para apartamentos: 60 litros por pessoa por diaVAQ = 28,2 litros/pessoa VAF = 31,8 litros/pessoa

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B l d i t d á t f i

3. Mistura AQ + AF: Exemplo

Balanço da mistura de água quente e fria

Consumo aproximado Temperatura

Quantidade aproximada em

litros para a Usos

aproximado de água morna (litros)

Temperatura da mistura

(ºC)

litros para a mistura

Quente 70ºC

Fria 17ºC70ºC 17ºC

1 Chuveiro 30 38 12 18

2 Barba, lavagem das mãos e rosto 10 38 4 6

3 Lavagem (cozinha) 20 52 13 7

22/07/2013 89Totais 60 42 29 31

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4. Distribuição

4.1 Vazão

• Vazão Máxima Possível (funcionamento simultâneo)• Vazão Máxima Provável (métodos empiricos ou probabilísticos)

Q = vazão, l/s

Mesmo método adotado para instalação de água fria (NBR 5626):

PQ 30,0Q vazão, l/s0,30 = coeficiente de descarga, l/sP = soma dos pesos relativos de todas as peças de utilização alimentadas pela tubulação considerada, adimensional. adimensional.

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4. Distribuição

Peça de Utilização Vazão (l/s) Peso

Vazões Mínimas e Pesos das Peças de Utilização (NBR 5626/1998)

Banheira 0,30 1,0

Bidê 0,10 0,1

Chuveiro 0,20 0,4

Lavatório 0 15 0 3Lavatório 0,15 0,3

Pia de Cozinha 0,25 0,7

Pia de Tanque 0,25 0,7

Lavadora de Roupa 0,30 1,0

91


4. Distribuição

4.2 Pressão

A pressão estática máxima nos pontos de utilização não deve ultrapassar 400 kPa (40 mca) ultrapassar 400 kPa (40 mca).

Pressões maiores, deve ser instalada válvula redutora de pressão. As pressões dinâmicas mínimas não devem ser inferiores a 5 kPa

(0,5 mca) no sistema de distribuição. (0,5 mca) no sistema de distribuição. As pressões dinâmicas mínimas devem ser:

Aquecedor a gás – 2,0 m.c.a. Aquecedor elétrico – 0 5 m c a Verificar especificações Aquecedor elétrico 0,5 m.c.a. Chuveiro – 1,0 m.c.a.

Verificar especificações dos aquecedores

4.3 Velocidade

A NBR 7198/93 recomenda que as velocidades devem ser inferiores a 3 m/s. É recomendado fazer ainda a verificação por 14(D)0,5

92


Peças de Utilização Diâmetro (mm)5. Dimensionamento

5.1 Sub-ramaisPeças de Utilização Diâmetro (mm)

Banheira 15

Canalização que liga oBidê 15

Chuveiro 15

Canalização que liga oramal à peça deutilização do aparelhosanitário;

Lavatório 15

sanitário;

São pré-dimensionados Pia de cozinha 15

Pia de despejo 20

São pré-dimensionadosem função do ponto deutilização que atendem;

Lavadora de roupas 20

93


5. Dimensionamento

5.2 Ramais e colunas de distribuição

Segue o mesmo procedimento adotado para canalizações de água fria.

Diferença de cotasSobe (-)

Desce(+)

Comprimentos Perda de cargaPressão

disponível residual

Pressão requerida no ponto

de tili ã

Real Equivalente Total TubosConexões

e R i t

TotalDiâmetro Velocidade

Perda de carga

unitária

Pressão disponível

Barrilete / coluna / ramal

Trecho

Pesos

VazãoUnitário Acumulado ( )

P P (l/s) (mm) (m/s) (m/m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m)(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18)

utilizaçãoRegistros

Planilha adaptada da NBR 5626p

94



1) P i ét i d d d ó1) Preparar o esquema isométrico da rede e numerar cada nó;Coluna 2 - Introduzir na planilha a identificação de cada trecho;Coluna 3 - Determinar a soma dos pesos de cada trecho da redeColuna 3 Determinar a soma dos pesos de cada trecho da redeColuna 4 –Preencher com a soma dos pesos acumulados;Coluna 5 - Calcular a vazão estimada para cada trecho PQ 3,0

Coluna 6 - Determinar diâmetro dos condutos em cada trecho nomograma de pesos e vazões (NOMOGRAMA EM ANEXO);Coluna 7 - Calcular a velocidade da água em cada trecho:g

V < 3,0 m/s e V< 14 x (D)0,5;Coluna 8 – Determinar a perda de carga unitária;C l 9 D t i dif d t t t d íd d Coluna 9 - Determinar a diferença de cotas entre entrada e saída de cada trecho, considerando positiva quando a entrada tem cota superior à saída e negativa em caso contrário;

95

Vazões em função da soma dos pesos, e diâmetros INTERNOS indicados para

v < 3,0 m/s.

22/07/2013 96

96



C l 10 D t i ã di í l íd d d t h Coluna 10 - Determinar a pressão disponível na saída de cada trecho, somando ou subtraindo a pressão residual na sua entrada. Esta é dada pela soma da pressão residual na entrada do trecho com a diferença de cota entre entrada e saída cota entre entrada e saída.

Coluna 11 - Comprimento real de canalização no trecho.Coluna 12 -: Comprimento equivalente em cada trecho.Coluna 13: Soma de Lreal e Lequiv;Coluna 14: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

comprimento real;Coluna 15: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

comprimento equivalente (coluna 12);Coluna 16: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) eColuna 16: Produto entre a perda de carga unitária (coluna 8) e

comprimento total (coluna 13):Coluna 17: Pressão disponível residual, dada pela diferença entre pressão

disponível (coluna 10) e perda de carga total (coluna 16).disponível (coluna 10) e perda de carga total (coluna 16).

97


5. Dimensionamento

C l 18 P ã id t d tili ã E l tColuna 18: Pressão requerida no ponto de utilização: Em qualquer pontoda rede predial de distribuição, a pressão da água em condiçõesdinâmicas (com escoamento) deve ser superior a 5,0 kPa (0,5 mca).Nos pontos de utilização a pressão mínima é 1 0 mca exceto caixa deNos pontos de utilização, a pressão mínima é 1,0 mca, exceto caixa dedescarga (0,5 mca) e válvula de descarga é 15 kPa (1,50 mca)

5.3 Perdas de Carga

A norma brasileira não fixa uma equação de perda de carga, sendo muitas Tubos

vezes utilizadas as equações de perda de carga de água fria, uma vez que os resultados ficam a favor da segurança.

Tubos de aço galvanizado e Tubos de cobre ou Tubos de cobre ou latão

88,4

88,16102,20

DQJ

ferro fundido (água fria):

75,4

75,161069,8

DQJ

plástico (água fria):

75,4

75,161092,6

DQJ

(água quente):

D D D

98


5 3 P d d C

5. Dimensionamento

5.3 Perdas de CargaConexões NBR 5626

99


5 4 Aquecedores5. Dimensionamento

No dimensionamento dos aquecedores deve-se considerar: Volume do reservatório, se houver;

T d i t d á d tó i h

5.4 Aquecedores

Tempo de aquecimento da água do reservatório, se houver; Produção de água quente (litros/hora), se houver.

5.4.1 Aquecedores a gás em aço inoxidável - JMS5.4.1 Aquecedores a gás em aço inoxidável JMS

100


5. Dimensionamento

Aquecimento central privado a gás

5.4.1 Aquecedores a gás

25.000

Água MornaÁgua Morna

Aquecimento central coletivo a gás

Água Morna

101


5. Dimensionamento

5.4.2 Aquecedores elétricos de acumulação - JMS

102


5. Dimensionamento

5.4.3 Aquecedores elétricos de acumulação - Morganti

103


Consumo Diário a 70C (litros) Capacidade do Aquecedor (litros) Potência (kW)

5. Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação

60 50 0,75

95 75 0,75

130 100 1,0

200 150 1 25200 150 1,25

260 200 1,50

330 250 2,0

430 300 2,5

570 400 3,0

700 500 4,0

850 600 4,5

1150 750 5 51150 750 5,5

1500 1000 7,0

1900 1250 8,5

2300 1500 10,0

2900 1750 12,0

3300 2000 14,0

4200 2500 17,0

5000 3000 20 05000 3000 20,0

104


5. Dimensionamento

Retornando ao problema proposto anteriormente (proporção da mistura

5.4.3 Aquecedores elétricos de acumulação - Exemplo

Retornando ao problema proposto anteriormente (proporção da mistura água quente – água fria):

VAQ = 0,47 VMIST

TAQ = 70ºCTAF = 17ºCTMIST = 42ºC

Para apartamentos: 60 litros por pessoa por diaVAQ = 28,2 litros VAF = 31,8 litros

Consumo por apartamento de 3 dormitórios sociais e 1 de serviço

TMIST 42 C

Consumo por apartamento de 3 dormitórios sociais e 1 de serviço P= 2 Nds + Nde = 2 . 3 +1 = 7 pessoas x 28,2 litros

= 197,4 litros/dia Consumo AQ = 197 4 litros/dia Consumo AQ = 197,4 litros/dia Aquecedor elétrico (Boiler) – Capacidade = 150 litros

Potência = 1,25 kW

105


6. Aquecimento elétrico

O aquecimento por energia elétrica ocorre pelo calor dissipado com a passagem de uma corrente de intensidade I (ampére) em um condutor de resistência R (ohm).

Potência = taxa de dissipação de energia elétrica em um resistor

JwattsohmsampRIP )()( 22

A energia dissipada, expressa em watts x hora é:

s

wattsohmsampRIP )()(

JsJsWhtPE /

Esta energia vem a ser a quantidade de calor Q transferida para a água.


6. Aquecimento elétrico

Quantidade de calor (Q) transferida para a água:

Onde:

Q = m·c·(tf – ti)

Onde:Q = quantidade de calor, J (ou cal)m = massa de água, kgtf ti tempe at a final e inicial Ctf, ti = temperatura final e inicial, Cc = calor específico da água, kcal/kg·Cc é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de

água em 1C (c = 1 0 kcal/kg C)água em 1C (c = 1,0 kcal/kgC)

A relação entre Watts·h e cal é 1,0 w·h = 860 cal, ou 1,0 kWh = 860 kcal

107


7. Aquecimento solar

Área da superfície coletora dos painéis solares - A

634,0219,06,176

tmI

ttVA mf

Onde:

634,0219,06,176 tmI

A = área dos coletores (m2).V = Volume de consumo de água misturada (l/dia).I = insolação (h/dia).tm = temperatura média do ar (°C).tf = temperatura desejada para a água quente (°C).

108

BIBLIOGRAFIA

NBR 7198. 1993. Projeto e execução de instalações prediais de água quente.

NBR 5626. 1998. Instalação Predial de Água Fria.

CREDER, Hélio. 2006. Instalações Hidráulicas e Sanitárias. Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. (LTC), 6° Edição, 423p.

MACINTYRE, Archibald Joseph. 2010. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais Editora Livros Técnicos e Hidráulicas Prediais e Industriais. Editora Livros Técnicos e Científicos S. A. (LTC), 4° Edição, 596p.

dea 07778 instalações hidráulicas e iisi pái ds … · nbr 10185, verificável pela nbr 10184;...

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