Instalação Predial de água Quente

Introdução

O presente trabalho de Instalação Hidráulica vai abordar acerca de Instalação predial de água quente. O sistema predial de água quente  tem por finalidade conduzir a água aquecida, através de condutos até os pontos de utilização. É primordial que o profissional execute o projecto considerando as situações que promovam a correta condução deste fluido até o ponto de utilização, garantindo o conforto térmico do usuário.

Objectivos: Definir o sistema predial de água quente, falar dos consumos e demonstrar por cálculo a sua forma de consumo.

Instalação Predial de água Quente

O sistema predial de água quente  (SPAQ) tem por finalidade conduzir a água aquecida, através de condutos até os pontos de utilização. É primordial que o profissional execute o projecto considerando as situações que promovam a correta condução deste fluido até o ponto de utilização, garantindo o conforto térmico do usuário.

As Instalações prediais de água quente Para produzir água quente é necessário que ocorra a transferência de uma fonte de calor para que a água atinja certa temperatura. A transferência de calor pode ser (MACINTYRE, 2010):

·         Directa: por meio do contacto do aquecedor com a água;

·          Vapor saturado: por meio de sistemas de mistura vapor-água;

·          Indirecto: por meio da condução térmica mediante o aquecimento dos elementos que permanecem em contacto com a água (vapor localizado no interior de serpentinas mergulhadas em água).

A escolha do sistema de aquecimento é de suma importância para as soluções que serão tomadas para garantir o conforto térmico do usuário. É possível destacar os seguintes sistemas utilizados em larga escala em edificações: aquecimento solar ou aquecedores de passagem.

Como escolher o melhor sistema predial de água quente?

A escolha do sistema de aquecimento da água a ser adoptado no projecto deve levar em conta os seguintes factores:

1. Definição do usuário: em geral, o usuário pode inicialmente optar pelo tipo de aquecimento que mais lhe agrada. Fica a cargo do projectista avaliar se a escolha de fato corresponde à melhor solução para o sistema predial de água quente;
2. Disponibilidade de investimento inicial com o projecto e custos de instalação do usuário;
3. Necessidade de aliar economia na conta de energia a longo prazo com uma solução cuja energia é retirada de uma fonte considerada limpa;
4. Análise da existência do espaço necessário para utilização do sistema de aquecimento.

Deve-se, portanto, analisar este e outros factores específicos que forem apresentados para avaliação da melhor solução a ser adoptada no projecto em questão.

Temperaturas mais usuais de água quente

Uso de água quente	Temperatura °C
Banhos	35 a 50
Cozinhas	60 a 75
Lavadeiras	75 a 80
Hospitais	≥ 100

Segundo Macintyre (2010), a estimativa do consumo de água quente é dada pela equação:

C refere-se ao consumo diário de água quente (litros/dia);

C consumo diário “per capita” (litros/dia/pessoa) D e

 P é a população atendida.

Consumo médio, por dia, de água quente em diferentes unidades

Prédio	Consumo (Litros/dias)
Alojamento provisório	24 Por pessoas
Casa popular ou rural	36 Por pessoas
Residência	45
Apartamento	60
Quartel	45
Escola (internato)	45
Hotel (Não incluso lavadeira e cozinha)	36
Hospitais	125
Restaurante	12 Por refeição
Lavadeira	15 Para cada Kg de roupas secas

Para a estimativa do consumo de água quente para reservatórios de acumulação, deve-se utilizar os dados do quadro a seguir.

Consumo de água quente (60ºC) em algumas unidades, em função do tipo de aparelho, em litros/hora

Aparelhos	Apartamentos	Hospitais	Hotéis	Residências	Escolas
Lavatório privado	2.6	2.6	2.6	2.6	2.6
Lavatório público		7.8	10.4		19.5
Banheira	26	26	26	26	26
Pia de cozinha	13	26	26	13	13
Tanque	26	36.4	36.4	26
Chuveiro	97.6	97.5	97.5	97.5	292
Consumo máximo provável (%)	30	25	25	30	40
Capacidade do reservatório (%)	125	60	80	70	100

Com os dados de vazão reportados do quadro anterior, pode-se calcular o consumo máximo de água ( ) O cálculo para capacidade do reservatório é dado pela equação(MACINTYRE, 2010). É importante ressaltar que para a estimativa deve-se considerar a taxa de ocupação de acordo com a edificação (expressa nos códigos de obras de cada município). Como referência, adopta-se duas pessoas por dormitório com até 12 m² e três pessoas por dormitório para áreas maiores de 12 m² (MACINTYRE, 2010). Para dimensionamento da tubulação é necessário conhecer as vazões de peças de utilização e seus pesos no trecho a ser dimensionamento. O quadro a seguir apresenta a vazão (L/s) e o peso para algumas peças.

Vazão e peso das peças de utilização

Peça	Vazão	Peso
Lavadora de roupa	0.30	1.0
Pia de cozinha	0.25	0.70
Lavatório	0.20	0.50
Chuveiro	0.20	0.50
Banheiro	0.30	1.0

Para o cálculo do dimensionamento da tubulação de água quente, utiliza-se a equação:

Q = C × ƩР

 (MACINTYRE, 2010).

Onde:

Q = vazão (L/s);

 C = coeficiente de descarga (0.3 L/s);

ƩР = Soma dos pesos das peças.

 Para as pressões mínimas nas torneiras e chuveiros: 1.00 e 0.50 metro de coluna de água, ou 0.1 kgf/cm² e 0.05 kgf/cm², respectivamente. Para pressão estática máxima nas peças: 40.0 metros de coluna de água. (MACINTYRE, 2010) A velocidade máxima de escoamento irá depender do diâmetro da tubulação, calculado pela equação: v = 14. Onde: velocidade (m/s) e D: diâmetro (m). Os diâmetros mínimos para os sub-ramais são, em mm: banheira, chuveiro, lavatório, pia de cozinha (15) e lavadora de roupa (20). (MACINTYRE, 2010).

Sistemas prediais de água quente

Tipos de sistemas

O sistema de destruição deve ser projectado independente do sistema de distribuição de água fria, podendo ser de três maneiras diferentes:

Sistema individual – atende um único aparelho ou um compartimento sanitário. Tem como fonte de energia: gás, combustível e electricidade.

Exemplos: Chuveiros, torneiras eléctricas, aquecedor que atenda unicamente um banheiro.

Sistema central privado – atende a uma unidade, alimentando diversos pontos de utilização. Tem como fonte te energia: gás, combustível, electricidade, óleo combustível, lenha e energia solar.

Exemplos: banheiro, Lavadeira, cozinha, dentre outros.

Sistema central colectivo – um único sistema alimenta conjuntos de aparelhos de várias unidades.

Exemplos: Hospitais, Hotéis, Prédios residências, dentre outros.

Para o sistema central privado é necessária a adequação dos ambientes, pois há a necessidade de ventilação permanente e espaço físico adequado.

A distribuição da água em sistema individual não requer uma instalação própria. Por exemplo, para o sistema central privado é necessário utilizar ramais para conduzir a água do local de aquecimento até os pontos de utilização (utilizando um caminho mais, evitando perda de temperatura no trecho (MACINTYRE, 2010).

Normas regulamentadoras: A instalação de água quente em residências destina-se a banhos, cozinhas, lavagem de roupas, como observado na 1ª Tabela (Temperaturas mais usuais de água quente). A norma que rege o projecto e execução de instalações prediais de água quente é a NBR 7198/93 (ABNT, 1993). O objectivo da norma é fixar as exigências técnicas mínimas propiciando um ambiente com maior conforto para os usuários.

Materiais utilizados nas tubulações de água quente

A escolha adequada dos materiais e peças de utilização é a premissa básica para que o bom funcionamento das instalações seja alcançado. A NBR 7198/93 (ABNT, 1993) cita alguns materiais 2ª Tabela que podem fazer parte da instalação predial para água quente. Tradicionalmente, são utilizados os tubos e conexões de cobre e, recentemente, os de CPVC.

Matérias	Características
Cobre	- Resistência a corrosão e pressão; - Limite de temperatura fica acima do mínimo normalmente exigido; - Requer isolamento térmico; - Necessário de solda (geralmente estanho); - Exigindo mão-de-obra especializada; - Custo elevado; - Vida útil longo.
Ferro	- Juntas são rosqueadas, exigindo mão-de-obra especializada; - Alto coeficiente de dilatação; - Requer isolamento térmico; - Custo elevado (menor que cobre); - Vida útil reduzida (comparada ao cobre).
CPVC (Policloreto de Vinila cloratado)	- Termo plástico semelhante ao PVC; - Juntas são soldáveis, exigindo mão-de-obra especializada; -Baixo coeficiente de dilatação; -limite de temperatura até 80 °C; - Baixa condutividade térmica; - Baixo custo; -vida útil longa.

Tubos e conexões de cobre são denominados de “tubos sem costura” e fabricados por extrusão e seguir as seguintes normas: NBR 6318/83 – tubos leves; NBR 7417/82 – tubos extra leve e NBR 7542/82 – tubos médios e pesados.

O CPVC foi desenvolvido especialmente para a condução de água quente. O uso do CPVC exige instalação de uma termoválvula com termoelemento, devido à limitação de temperatura e não há necessidade de isolamento térmico, devido ao baixo coeficiente de dilação e térmico (CREDER, 1996). A NBR 15884-3/2010 (ABNT, 2010) rege o Sistema de tubulações plásticas para instalações prediais de água quente e fria – Policloreto de Vinila Clorado (CPVC).

Para aquecedores eléctricos de acumulação (Boilers) a norma recomenda os valores da tabela abaixo:

Consumo diário 70°C	Capacidade do aquecedor I	Potência em KW
60	50	0.75
95	75	0.75
130	100	1.0
200	150	1.25
260	200	1.5
330	250	2.0
430	300	2.5
570	400	3.0
700	500	4.0
850	600	4.5
1150	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	20.0

Para aquecimento com caldeira a óleo ou gás procede-se da seguinte forma:

a)      Calcula-se consumo diário CD

b)      Considerando que t2-t1=50°C

Onde:

T2 – temperatura no reservatório;

T1 – temperatura natural.

Calcula-se a capacidade teórica do reservatório (V), Usando uma fracção do CD:

Grandes resistências V= 1/3 CD

Apartamentos de 5 pessoas V= 1/5 CD

Grandes Apartamentos V= 1/7 CD

a)      Torna-se para o reservatório volume real VR= 1.33V

b)      Com CD e V entra-se no gráfico.

Exemplo de um edifício: Dimensionar o sistema de produção de água quente para um prédio de 12 pavimentos, 4 apartamentos de 3 dormitórios por pavimento.

Consumo diário: CD= 12 pav x 4 ap x 3 dorm x 2 pessoas x 60 litros=17280 litros.

No sistema eléctrico:

Consumo de pico CP=1/7CD => CP=17280/7 = 2468 litro/hora

Capacidade do reservatório - VR=CD/5= 17280/5=3456 litros

Capacidade de aquecimento CC/7=17280/7=2468 litros/h

Energia necessária: Q=m x C x (t2-t1) = 2468 x 1 x (65-15) = 123400 Kcal

Potencia: P=Q/t = 123400/1hora=123400 Kcal

Energia eléctrica: 860 Kcal=1KWh

E=123400Kcal/860KWh=143,5KWh

Potência eléctrica: P=E/t

143,5KWhs/1hora=143.5KW

Sistema de distribuição de água quente

A distribuição de água quente pode ser feita de três maneiras:

1° Distribuição ascendente: Com ou sem retorno, com ou sem bombeamento.

2°distribuicao descendente: com ou sem retorno, com ou sem bombeamento.

3°distribuicao mista: descendente e ascendentes conjugadas. As colunas descontentes podem ser utilizadas para fazer retorno.

Conclusão

No presente trabalho de pesquisa obtivemos bons resultados e satisfação por descobrirmos como realizar os cálculos do consumo da instalação predial das águas quentes.

E ao longo da nossa pesquisa vimos que as instalações de água quente e fria podem sair juntas duma só torneira precisado de serem regulados. E este sistema talvez limite nos a imaginar que somente pode ser eléctrico, contudo em nossa pesquisa vimos que pode-se aquecer a água por meio do sol, lenhas, electricidade entre outros, e nós apresentamos como o ponto-chave nesse trabalho, como calcular o consumo predial de água quente para mais de uma pessoa?

Referência bibliográfica

Ø  ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7417: Tubo extraleve de cobre, sem costura, para condução de água e outros fluidos. Rio de Janeiro, 1982a.

Ø  https://iesb.blackboard.com/bbcswebdav/institution/Ead/_disciplinas/EADG458/T02/sections/pdf/TASK5445.pdf

Ø  MACINTYRE, Achibald Joseph MANUAL DE INSTALACOES HIDRAULICAS E SANITARIAS, Guanabara 1990 citado por Universidade de Santa Catarina Instalação predial de água quente. Departamento de Engenharia civil.