CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO
PROJETO E DIMENSIONAMENTO INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA QUENTE
DISCIPLINA DE SISTEMAS HIDROSSANITÁRIOS Professores: Marcelo Benetti e Roberto Silvestrin 1o Semestre de 2004
SUMÁRIO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Introdução Consumo de Água Quente Vazões e Pesos dos Aparelhos, e Diâmetros Mínimos dos sub-ramais Estimativa das Vazões nos Ramais, Colunas e Barrilete de Água Quente Velocidade e Vazões Máximas nas Tubulações Pressão Máxima e Mínima nas Tubulações e Aparelhos Perdas de Carga nas Tubulações e Peças Sistemas de Aquecimento Aquecedores Características do Aquecedor de Passagem Tubulações para Água Quente Exemplo de dimensionamento
1. Introdução
O projeto deve atender a NBR 7198/1993. Temperatura de Utilização: Banhos e higiene pessoal ............ 35 a 50o C Lavanderia ................................... 75 a 80o C Cozinha (lavagem de louças)........ 55 a 75o C
2. Consumo de Água Quente Tabela 1 – Estimativa do Consumo – Dados de Norma’ Prédio Alojamento provisório Casa popular ou rural Residência Apartamento Quartel Escola internato Hotel (s/cozinha s/lavanderia) Hospital Restaurante e similar Lavanderia
Consumo Litros/dia 24 por pessoa 36 por pessoa 45 por pessoa 60 por pessoa 45 por pessoa 45 por pessoa 36 por hóspede 125 por leito 12 por refeição 15 por kg de roupa seca
3. Vazões e Pesos dos Aparelhos e Diâmetros Mínimos dos sub-ramais Tabelas: 3, 4 e 6 da Norma Peças
Vazão (L/s)
Peso
Di (mm)
Banheira
0,30
1,0
15
Bidê
0,06
0,1
15
Chuveiro
0,12
0,5
15
Lavatório
0,12
0,5
15
Pia de cozinha
0,25
0,7
15
Tanque
0,25
0,7
15
Máquina de Lavar Roupa
0,30
1,0
20
4. Estimativa das Vazões nos Ramais, Colunas e Barrilete de Água Quente Uso simultâneo somatório das vazões dos aparelhos atendidos pelo trecho de tubulação Uso não simultâneo Vazão máxima provável Q = c * (Soma P) 1/2
5. Velocidade e Vazões Máximas nas Tubulações Velocidade máxima de atender a duas condições: V máx = 14 * Di ½ V máx = 2,50 m/s
6. Pressão Máxima e Mínima nas Tubulações e Aparelhos Pressão Máxima Pressão Estática 40 mca Pressão Mínima de Serviço Pressão Dinâmica depende do aparelho. Torneiras = 0,5 mca Chuveiro = 1,0 mca Tubulação em geral = 0,5 mca Aquecedor passagem = 5 a 15 mca (Ver catálogo do fabricante) Misturadores automáticos = Ver catálogo do fabricante
7. Perdas de Carga nas Tubulações e Peças Perda de Carga Unitária J (m/mca) Para Cobre J = ( Q / ( 55,934 * Di 2,714 ))
1,751
Perda de Carga no Trecho Hp = J * L (mca) Comprimento total para cálculo L = l1 + l2 Comprimento real de tubulação l1 (m) Comprimento equivalente das peças l2 (m) Ver Tabela 6 da Norma – Perdas Localizadas
(m)
8. Sistemas de Aquecimento Individual Atende a um aparelho
Central Privado Atende a uma Economia Central Coletivo Atende a um Prédio
Aquecedores de Passagem Chuveiros Elétricos
Aquecedores de Passagem Aquecedores de Acumulação
Aquecimento Central Privado Respiro
Caixa D’água
Rede de água fria exclusiva para o thermerô em tubo resistente a 100ºC
Respiro
Coluna de Água fria
Água fria para os demais pontos Thermerô
IMPORTANTE: A coluna de água fria que abastece os aquecedores instalados em edifícios deve: 1- Ser exclusiva para esta finalidade 2- Ser de material resistente a temperatura de no mínimo 100ºC 3- Ter respiro conforme o desenho acima.
Aquecimento Central Coletivo
9. Aquecedores Tipos: Aquecedor de Passagem Aquecedor de Acumulação Geradoras de Calor Caldeiras
Fonte de Energia: Óleo Gás Energia Elétrica Lenha Energia Solar Outras fontes de energia
9. Aquecedores Aquecedor de Passagem: a água vai sendo aquecida à medida que passa pela fonte de aquecimento, sem necessidade de acumulação.
Aquecedor de Acumulação: a água que foi aquecida vai sendo acumulada em um reservatório próprio, à medida que passa pela fonte de aquecimento.
9. Aquecedores Aquecedor de Passagem (NBR 7198/93):
Geradoras de Água Quente
Geradoras de Água Quente
Geradoras de Água Quente
Geradoras de Água Quente
Aquecimento Indireto com Geradora Separada do Depósito
Água fria da rede
Vaso de expansão Válvula de segurança Água quente para o consumo
Retorno do consumo
Corpo Camisa Retorno
Água fria
Água quente
EHZ
EHZ - Aquecimento direto Água quente central para edifícios, hotéis, indústrias, clubes, motéis, etc.
Instalação Típica - EHZ (espaço físico) N
0,30
Ralo resistente a 100ºC
Terminal da chaminé
PXQ
Ponto de gás
Porta de inspeção do depósito
M
Portão gradeado ou veneziana 0,70
Vaso de expansão
P
Janela basculante
Ponto de força
Geradoras de Água Quente
Geradoras de Água Quente
10. Características do Aquecedor de Passagem -
Aquecedor de Passagem elétrico. Ideal para pias, bidês e lavatórios.
DETALHES TÉCNICOS - Possui tecla liga e desliga: o ajuste mais fino da temperatura se dá diretamente pelo acionamento automático com a simples abertura do registro ou da torneira, tornando-se desnecessária a utilização do misturador. - Funcionamento em baixa e alta pressão, de 2 a 40 m.c.a. - Sistema de Aterramento Lorenzetti: proteção contra choque elétrico - Tensão: 127 V ou 220 V - Potência: 5400 W - Disjuntor ou Fusível: 127 V >> 50 A e 220 V >> 30 A - Seção do Condutor: 127 V >> 10 mm2 e 220 V >> 4 mm2
11. Características do Aquecedor de Passagem -
Aquecedor de Passagem à gás. Atende a um único aparelho ou a um conjunto de aparelhos.
11. Características do Aquecedor de Passagem LZ-3200D Características Técnicas Diâmetro mínimo para saída da Chaminé (mm)
80
Altura (mm)
590
Largura (mm)
385
Profundidade (mm)
185
Peso Bruto (kg)
22,5
Peso Líquido (kg)
21,0
GN
GLP
GM
Potência nominal (Kcal/min)
785
759
-
Rendimento sobre P.C.S. (%)
82,8
84,1
-
Consumo de gás (m3/h)
4,95
-
-
Consumo de gás (kg/h)
-
3,84
-
Vazão de água para Δt de 20° (l/min)
32,5
32
-
Pressão mínima de água (mca)
1,5
1,5
-
Pressão máxima de água (mca)
80
80
-
Conexões para ligação do gás e água 1/2"(BSP) 1/2"(BSP) (polegada)
-
Alimentação de Energia
127/220 V
127/220 V
-
Consumo de energia
74,6 Wh
74,6 Wh
-
Aquecedor de Passagem - conjunto de aparelhos
12. Tubulações para Água Quente Cobre classe
E (leve) A(média) I(pesada)
CPVC poli (cloreto de vinila) clorado PEX polietileno com ligação cruzada (reticulada) Outros
12. Tubulações para Água Quente Isolamento Térmico:
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Tubulações para Água Quente
Misturadores de Água Quente/Fria
bicomando (água quente e fria em um só ponto em comandos separados).
monocomando (água quente e fria em um só ponto).
12. Exemplo de dimensionamento Escolha do Aquecedor: Nº de Pessoas 9 Litros dia p/ Pessoa 45 Estimativa de Consumo (l) 405 (Para dimensionar reservatório no caso de aquecedor de acumulação) Vazão - Uso Simultâneo Peça Qtd Q (l/s) Q Total(l/s) 1 0,300 0,300 Banheira 3 0,120 0,360 Chuveiro 3 0,120 0,360 Lavatório 2 0,250 0,500 Pia de Cozinha 2 0,300 0,600 Máquina de Lavar Roupa Vazão Total (l/s) 1,090 2,120 Vazão Total (l/min) 65,400 127,200
Uso Provável Peso P Total 1,000 1,000 0,100 0,300 0,300 0,900 0,700 1,400 1,000 2,000 3,100 0,710 186,000 42,596
12. Exemplo de dimensionamento
12. Exemplo de dimensionamento EXEMPLO: DIMENSIONAMENTO DOS RAMAIS DE ÁGUA QUENTE Compartimento: ÁREA DE SERVIÇO
Verificação de Pressão no Aquecedor de Passagem COMPARTIMENTO ÁREA DE SERVIÇO
EQUIP. Aquecedor Tanque Lavdora Roupa
VAZÃO 0,5416 0,25 0,3
PESO
Observações A velocidade será sempre menor que 2,5m/s.
Perdas de Carga TRECHO
Vazão (Q)
Q Acum.
Q(l/s)
D(mm)
V(m/s)
V<14D¹/²
J(m/m)
Lr(m)
Lq(m)
Ln(m)
h(m)
A-B B-C C-D D-E E-F F - Reserv.
0,54 0,25 0,30 0,50 1,50 0,70
0,79 1,09 1,59 3,09 3,79
0,542 0,792 1,092 1,592 3,092 3,792
25 32 32 40 50 50
1,103 0,984 1,357 1,267 1,575 1,931
2,214 2,504 2,504 2,800 3,130 3,130
0,0682 0,0410 0,0720 0,0482 0,0534 0,0764
2,627 0,50 10,28 1,66 0,825 0,65
3,9 0,9 11 5,4 7,6 2,8
6,527 1,4 21,28 7,06 8,425 3,45
0,445 0,057 1,531 0,340 0,450 0,263
hTOTAL(m)
3,088
Comprimentos Equivalentes TRECHO DN A-B
25
B-C
25
C-D
32
D-E
40
E-F
50
F - Reserv.
50
R.P. joelho 90 Têe direto Soma Têe direto Soma joelho 90 Têe s/Lat. Reg. Gaveta Soma joelho 90 Têe direto Soma Têe bilateral Soma Ent. Borda Soma
quant 2 1
Lq(m) 1,5 0,9
1
0,9
3 1 1
2 4,6 0,4
1 1
2,2 3,2
1
7,6
1
2,8
Lq(m) 3 0,9 3,9 0,9 0,9 6 4,6 0,4 11 2,2 3,2 5,4 7,6 7,6 2,8 2,8
Verif. Pressão no Aquecedor altura do reservatório 0,98 altura do aquecedor -1,3 referente ao barrilete 5,6 Diferença de Nível 5,28 hTOTAL(m) 3,09 Pressão (P) 2,19 40 m.c.a. > P > 1,0 m.c.a. (10 kPa) 2,19 mca > 1,0 mca ==> OK
metros metros metros metros mca mca
12. Exemplo de dimensionamento
Segundo Pavimento
12. Exemplo de dimensionamento EXEMPLO: DIMENSIONAMENTO DOS RAMAIS DE ÁGUA QUENTE Verificação de Pressão no Chuveiro Menos Favorável COMPARTIMENTO BANHEIRO PAV. SUP.
EQUIP. Lavatório Ducha - Chuveiro Banheira Tanque Lavdora Roupa
Compartimento: BANHEIRO PAV. SUP.
VAZÃO 0,15 0,2 0,3 0,25 0,3
PESO
Observações A velocidade será sempre menor que 2,5m/s.
Perdas de Carga TRECHO
Vazão (Q)
Q Acum.
Q(l/s)
D(mm)
V(m/s)
V<14D¹/²
J(m/m)
Lr(m)
Lq(m)
Ln(m)
h(m)
A-B B-1 C-D D-E E-1 1-2 2-J J-1 I - Aquecedor
0,20 0,15 0,15 0,30 0,20
0,35 0,45 0,65 1,00 1,00 1,30 1,55
0,200 0,350 0,150 0,450 0,650 1,000 1,000 1,300 1,550
20 25 20 25 32 32 32 40 40
0,637 0,713 0,477 0,917 0,808 1,243 1,243 1,035 1,233
1,980 2,214 1,980 2,214 2,504 2,504 2,504 2,800 2,800
0,0344 0,0317 0,0208 0,0493 0,0290 0,0617 0,0617 0,0338 0,0460
2,75 4,95 1,05 0,25 1,70 2,40 1,75 0,55 1,70
3,2 7,6 2 3,1 8,6 2,0 6,6 7,3 6,4
5,95 12,55 3,05 3,35 10,30 4,40 8,35 7,85 8,10
0,205 0,398 0,063 0,165 0,299 0,272 0,515 0,266 0,373
hTOTAL(m)
2,556
0,30 0,25
Verif. Pressão no Aquecedor altura até chuveiro -5 altura do aquecedor 1,3 Pressão aquecedor 2,19 Diferença de Nível -1,51
metros metros metros metros
hTOTAL(m)
2,56 mca Pressão (P) -4,07 mca 40 m.c.a. > P > 1,0 m.c.a. (10 kPa) -4,07 mca < 1,0 mca ==> Não há pressão suficiente ==> Solução: pressurizar s rede de água quente.
12. Exemplo de dimensionamento Comprimentos Equivalentes TRECHO DN A-B
20
B-1
25
C-D
20
D-E
25
E-1
32
1-2
32
2-J
32
J-1
40
I - Aquecedor
40
R.P. joelho 90 Têe direto Soma joelho 90 Têe lateral Soma joelho 90 Têe direto Soma Têe lateral Soma joelho 90 Têe lateral Soma joelho 90 Soma joelho 90 Têe lateral Soma Têe lateral Soma joelho 90 Soma
quant 2 1
Lq(m) 1,2 0,8
3 1
1,5 3,1
1 1
1,2 0,8
1
3,1
2 1
2,0 4,6
1
2,0
1 1
2,0 4,6
1
7,3
2
3,2
Lq(m) 2,4 0,8 3,2 4,5 3,1 7,6 1,2 0,8 2,0 3,1 3,1 4,0 4,6 8,6 2,0 2,0 2,0 4,6 6,6 7,3 7,3 6,4 6,4
12. Exemplo de dimensionamento Pressurizador MINI TPGV 120W Silencioso - Para Aquecedor de Passagem - Texius CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS: Potência: 120W Voltagem: 110 ou 220 V Freqüência: 60 Hz Temperatura máxima: 60º C Hmax: 8,5 m Qmax: 30 l/min Rosca da bomba: 3/4" Uniões: 1/2" Peso: 2,8 kg
12. Exemplo de dimensionamento