Instalações prediais de água quente II

O aquecimento elétrico é feito por meio de resistências elétricas ligadas automaticamente pelo fluxo de água. A figura 1.16 mostra aquecedores elétricos instantâneos ou de passagem. As figuras 1.17 a 1. 18 mostram aquecedores do tipo boiler,de acumulação,onde a água é aquecida lentamente nas horas sem consumo,para que nas ocasiões de uso, a água já esteja na temperatura adequada.

Figura 1.16:Aquecedores elétricos individuais de passagem.

Figura 1.17:Esquema de um aquecedor elétrico de acumulação.

Figura 1.18:Instalação de aquecedores elétricos de acumulação em casas residenciais

Figura 1. 19. Instalação de aquecedores elétricos de acumulação, em prédios.

Aquecimento a gás

Nas grandes cidades, é mais comum o uso do gás natural, ou GLP. O aquecedor a gás, normalmente, é instalado no banheiro, na cozinha ou na área de serviço. Nas figuras 1.20 e 1.21 vemos aquecedores de gás.

Figura 1.20 :Aquecedor instantâneo á gás combustível.

Figura 1.21:Posição de montagem dos aquecedores de acumulação á gás

Consumo de água quente

Em países de clima frio, o consumo de água quente chega a ser igual a 1/3 do consumo total de água dos aparelhos. As previsões atingem, portanto, valores muito grandes. Para hotéis e apartamentos, por exemplo, chegam a ser previstos 150 L/pessoa.dia. 

Como base para o dimensionamento do aquecedor e do reservatório de acumulação de água quente, pode usar a Tabela 1.2

Tabela 1.2 Estimativa de consumo de água quente.

Vazões das peças de utilização (Tabela 1.3)

Tabela 1.3:Vazão das peças de utilização.

As pressões mínimas de serviço nas torneiras e nos chuveiros são, respectivamente, de 0,5 e 1,0 mca, ou seja, 5 e 10 kPa. A pressão estática máxima nas peças de utilização, assim como nos aquecedores, é de 40,0 mca, ou seja, 400 kPa.

Velocidade máxima de escoamento da água

A velocidade da água nas tubulações não deve ser superior a 3 m/s. Nos local onde o nível de ruído possa perturbar o repouso ou o desenvolvimento das atividades normais, a velocidade da água deve ser limitada a valores compatíveis com o isolamento acústico.

Perdas de carga 

O cálculo das perdas de carga deve ser feito do mesmo modo que o indicado para a instalação de água fria. Pode ser utilizada a fórmula de Fair-Whipple_Hsiao para Tubo de cobre, latão e plástico conduzindo água quente, Equação .

No cálculo do consumo diário de água quente, pode-se utilizar a clássica equação das misturas de líquidos em temperaturas diversas. 

A determinação da capacidade do aquecedor e da potência elétrica consumida pode ser feita com auxílio da Tabela 1.4 ou de catálogos fornecidos pelos fabricantes.

Tabela 1.4:Dimensionamento indicado para aquecedores elétricos de acumulação.

• O cobre apresenta as seguintes características:
• Apresenta uma vida útil bastante longa (durabilidade).
• Baixos custos de manutenção.
• Resiste à pressão de serviço e a elevações de temperatura acima do mínimo exigido.
• Apresenta também resistência ao golpe de aríete.
• Não forma incrustações por oxidação.
• Apresenta resistência à corrosão interna e externa.
• A execução das tubulações exige mão-de-obra especializada (pode ser utilizada solda).
• Requer isolamento térmico, coeficiente de dilatação térmica linear: 1,65 x 10-2 mm/m°C.

Apresenta custo elevado, embora menor que o do cobre. Devido às incrustações e corrosões, pode apresentar vida útil mais reduzida se comparado ao cobre. Apresenta coeficiente de dilatação alto, em torno de 1,2 x 10-5 m/ºC. A instalação requer isolamento térmico. As juntas são rosquedas, exigindo mão-de-obra especializada.

Termoplástico semelhante ao PVC, porém com maior percentual de cloro, o policloreto de vinila clorado é o material que apresenta o menor custo. Apresenta vida útil longa, baixo coeficiente de dilatação e baixa condutividade térmica, o que dispensa o uso de isolamento térmico. As juntas são soldáveis, exigindo mão-de-obra treinada. A principal limitação quanto ao uso de CPVC é o limite de temperatura, que é de 80º C, o que exige a instalação de termoválvula com termoelemento.

A termo-válvula é utilizada para impedir que a água ultrapasse a temperatura de 80º C através da mistura com água fria. A termoválvula deve ser instalada entre o aquecedor e a tubulação de água quente. Deve se ter cuidado na observação da vida útil da termoválvula.

Figura 1.22:Instalação de sistema de aquecimento de água com CPVC - utilização de termoválvula

O polipropileno é uma resina poliolefínica cujo principal componente é o petróleo. Por sua versatilidade apresenta várias aplicações, e dentre elas se destaca o uso nas instalações de água quente. Apresenta coeficiente de dilatação térmica aproximada de 10 x 10-5 cm/cmºC, não requer isolamento térmico.

Permitem operar à temperatura de serviço de 80ºC, a 60 m.c.a, mas suportam picos de até 95º C, a 60 m.c.a, ocasionados por eventuais desregulagens do aparelho de aquecimento. Sua instalação é relativamente fácil, não existe união entre tubos e conexões. As conexões e emendas são soldadas por termofusão, a 260 ºC, ambos os materiais fundem-se molecularmente formando uma tubulação contínua.

Figura 1.23:Instalação de água fria (PVC) e água quente (PPR).

Figura 1.24:Tubos e conexões de Polipropileno Copolímero Random tipo 3 (PPR).

O polietileno é uma resina termoplástica composta de macromoléculas lineares constituídas de Hidrogênio e Carbono em ligações alternadas. A RETICULAÇÃO nada mais é que expulsar o Hidrogênio do sistema fazendo com que as novas ligações espaciais formadas de Carbono mais Carbono, gerem ao novo produto suas principais qualidades.

O polietileno reticulado é muito utilizado em instalações de gesso acartonado. Possui o mesmo conceito de uma instalação elétrica: o tubo "PEX" (flexível) é introduzido dentro de um tubo condutor (conduítes) que o guia desde a Caixa de Distribuição, até o ponto de consumo, tanto para instalação de água fria quanto de água quente.O sistema facilita a retirada do tubo para manutenção, sem danificar os revestimentos e paredes. O PEX é um sistema que utiliza cinco camadas sobrepostas de dentro para fora com utilização de Polietileno (HDPE ou PEX), firmemente unidos com adesivo aquecido em um tubo de alumínio (alma). Como característica podem ser citadas a flexibilidade, ausência de fissuras por fadiga e vida útil prolongada. Apresenta também boa resistência à temperatura (bibliografias indicam cerca de 95º C).

Figura 1.25 Sistema PEX.

Figura 1.26:Instalação de água fria e quente utilizando sistema PEX.

Em relação aos custos de cada material, pode-se observar que os mesmos variam em função do mercado, com os materiais alternando de preço. Em geral, a ordem decrescente de preço é: cobre, polipropileno e CPVC, citando apenas os mais utilizados.

Para evitar o resfriamento de água nas tubulações (casos em que existe uma paralisação temporária no consumo e a água, por convecção, radiação ou condução, esfria nas tubulações) é comum o uso de sistema de recirculação, que consiste basicamente na interligação dos pontos mais distantes da rede ao equipamento de aquecimento. A recirculação pode ser natural (pela diferença de temperatura e por consequência, de densidade dos líquidos) ou forçada (através do uso de bombas).

Assim como nas instalações de água fria, a medição individualizada de água quente proporciona economia de água e uma cobrança mais justa dos condôminos.A instalação de hidrômetros individuais resolve a questão, mas a exemplo da instalação de água fria, são necessárias algumas modificações construtivas, de acordo com o sistema de aquecimento:

Sistema individual ou local :como não existe rede de água quente, a questão se encontra relacionada a medição individualizada de água fria e da fonte de energia utilizada (gás ou eletricidade).

Sistema central privado:o principal problema técnico constitui a baixa pressão disponível no último pavimento, tendo em vista a grande perda de carga introduzida pelo hidrômetro.Uma opção a ser considerada consiste na adoção de hidrômetros com vazão característica maior que a necessária. No caso de edifícios muito altos, deverão ser instalados dispositivos redutores de pressão. As alternativas de medição individualizada para o sistema central privado são, basicamente, as seguintes:

Medição através de hidrômetros distribuídos nos pavimentos (um para cada apartamento), com uma coluna ou com várias colunas;
Medição através de hidrômetros concentrados em barrilete superior;
 Medição através de hidrômetros concentrados em barrilete inferior;
Medição através de hidrômetros concentrados em mais de um barrilete; 

Sistema central coletivo:o caráter coletivo na geração/reservação de água quente e a introdução de um sistema de recirculação trazem complicações adicionais para medição individualizada. Em edifícios de apartamentos pequenos, cuja distribuição de água quente possa ser efetuada em apenas uma coluna, com ramais internos em cada unidade residencial, a individualização não implica em maiores dificuldades.Observa-se, entretanto, que o aumento do número de colunas de distribuição de água quente por apartamento determina a necessidade de se instalar hidrômetros em cada coluna adicional, tornando a aplicação deste tipo de medição difícil em grandes apartamentos.

O calor é transmitido, por condução pela parede, do interior das tubulações de água quente para o meio. A fim de dificultar esta perda de calor e, com isso, aumentar a eficiência do sistema de distribuição de água quente, são utilizados isolantes que constituem-se, basicamente, em materiais com baixa condutividade térmica (figura 1.27).

Em tubulações embutidas, os isolantes mais utilizados são as canaletas, normalmente de materiais plásticos e a massa de amianto e nata de cal. Por outro lado, nas tubulações aparentes são freqüentemente empregadas as canaletas de lã de vidro e de silicato de cálcio, conforme a Figura 1.28.

Figura 1.27. Ligação dos aparelhos de AF e AQ com isolação térmica.

Figura 1.28 :Isolante térmico

As instalações de água quente, em função das tensões internas, provocam empuxos nas tubulações que, podem atingir valores consideráveis e causar danos às tubulações. Em trechos longos e retilíneos deve-se usar cavaletes, liras ou juntas de dilatação especiais que permitam a dilatação. A Figura 3.28 ilustra um exemplo de lira e outro de cavalete. O espaçamento para execução destes elementos deverá ser consultado junto aos fabricantes.

Figura 1.29:Exemplo de lira e cavalete

• As canalizações de água quente não podem ser superdimensionadas pois poderão funcionar como "reservatórios", ocasionando uma demora excessiva na chegada da água até os pontos de consumo, e o seu resfriamento.
• A única canalização que pode funcionar com uma certa "folga" é a canalização que conduz a água fria desde o reservatório superior até o sistema de aquecimento.
• Antes de iniciar o dimensionamento do barrilete e colunas deve-se verificar a pressão mínima que poderá ocorrer no início de cada coluna, se o sistema for descendente ou no final de cada coluna se o sistema for ascendente, de modo que a pressão nos pontos de utilização do pavimento mais crítico (geralmente, último andar), obedeça os valores mínimos estabelecidos pela ABNT e pelos catálogos das peças instaladas.
• A união incorreta entre um tubo de cobre e um tubo de aço galvanizado, pode ser muito desastroso para as instalações, tendo em vista as propriedades desses materiais quando postos em contato.

Os tubos de aço galvanizado devem ser instalados de modo a não entrarem em contato com tubos e conexões de cobre e suas ligas, de modo a evitar a formação de par galvânico (figura 1.29).Um contato galvânico, freqüente em instalações hidráulicas prediais com aquecimento central (privado ou coletivo), é aquele que se estabelece na região de mistura da água quente (tubo de cobre) com a água fria (tubo de aço carbono galvanizado).

O metal mais anódico (aço, no caso) sofrerá corrosão a uma taxa mais alta que aquela que o mesmo metal sofreria sem a presença do contato galvânico (os eletrólitos, no caso, são a água, pelo lado interno, e a argamassa de revestimento, pelo lado externo). Na prática, esta condição acontece na ligação de chuveiros ou duchas, com as inconveniências decorrentes do par galvânico, sendo minimizadas através da adoção de esquemas como os representados na figura 1.30,onde a opção (a) se constitui na de maior eficiência,por transferir o contato entre o galvanizado e o cobre para um ponto onde a temperatura seja menor em caso de refluxo da água quente:

Figura 1.30 Esquema de ligação de canalização de cobre com aço (ou ferro).

Figura 1.31:Esquema de ligação do chuveiro ou ducha

As tubulações metálicas enterradas devem ser protegidas para que os solos contendo agentes agressivos não provoquem corrosão externa. Para proteção, as tubulações podem ser colocadas em canaletas de concreto, pintadas com material betuminoso ou sofrer outros tipos de proteção.

O projeto de instalações prediais de água quente deverá ser composto de plantas baixas de todos os pavimentos (de um pavimento tipo no caso de sua existência), planta de cobertura, locação, detalhes isométricos, barrilete, memorial descritivo e de cálculo e dos detalhes construtivos que se fizerem necessários. Todas as pranchas deverão possuir legenda e selo. O espaço acima do selo deve ser reservado para carimbos de aprovação dos órgãos competentes. Geralmente, o projeto de instalações de água quente é apresentado juntamente com o projeto de instalações de água fria.