Perda de Carga

Perda de Carga
Na publicação deste mês vamos detalhar o dimensionamento das instalações hidráulica prediais em relação à perda de carga.

No dimensionamento das instalações hidráulicas é importante conhecer todos os aspectos físicos que podem afetar na utilização dos pontos de consumo de água para evitar desconfortos aos usuários.

Por exemplo, uma instalação em que ao acionar a válvula de descarga corte ou diminua o fluxo de água para outro ponto de utilização, que não deve acontecer.

A norma regulamentadora para instalações hidráulica prediais é a NBR5626/ABNT e ela indica que a vazão nos aparelhos sanitários devem ser com vazão e pressão suficientes para que não cause desconforto aos usuários.

NBR5626 SET 1998 – Instalação predial de água fria.

Item 5.1.2.1 As instalações prediais de água fria devem ser projetadas de modo que, durante a vida útil do edifício que as contém, atendam aos seguintes requisitos:

a) preservara potabilidade da água;

b) garantir o fornecimento de água de forma contínua, em quantidade e com pressões e velocidades compatíveis com o perfeito funcionamento dos aparelhos sanitários, peças de utilização e de mais componentes;

e) evitar níveis de ruído inadequados à ocupação do ambiente;...

Anexo A.2 Cálculo da Perda de carga

A.2.1 Tubos

A perda de carga ao longo de um tubo depende do seu comprimento e diâmetro interno, da rugosidade da sua superfície interna e da vazão. Para calcular o valor da perda de carga nos tubos recomenda-se utilizar a equação universal, obtendo-se os valores das rugosidades junto ao fabricante dos tubos. Na falta dessa informação, podem ser utilizadas as expressões de Fair-Whipple-Hsiao indicadas a seguir...

A NBR(norma regulamentadora brasileira)5626 indica que a velocidade máxima da água na tubulação não deve superar 3 m/s, assim como a pressão nos pontos de consumo não deve superar 40 mca(metros de coluna de água).

Todas as condições de vazão e pressão devem ser previstas no projeto das instalações de acordo com as NBRs vigentes.

Vamos entender a perda de carga. A perda de carga é causada pelo atrito e esforço encontrado pelo fluído dentro da tubulação para se deslocar e pode ser localizada ou distribuída.

A perda de carga localizada é aquela que acontece nas conexões, válvulas e curvas das tubulações e a perda de carga distribuída é a gerada pelo atrito em tubulação linear.

A perda de carga localizada é determinada em testes de laboratório para cada conexão e ou válvula, então estes valores são indicados pelos fabricantes e podem ser apresentados como um coeficiente que aplicado à formula universal de perda de cargas calculamos as perdas em metros. Ou o fabricante já entrega os dados com a perda de carga máxima, com relação a velocidade máxima que a água atingirá.

Para determinar a perda de carga distribuída precisamos conhecer alguns aspectos físicos para determinarmos este fator.

Regime de escoamento.

A água na tubulação se desloca em regime laminar ou turbulento. Imagine que dentro da tubulação a água é um conjunto de lâminas que se deslocam uma em contato com a outra
e nas extremidades em contato com o tubo.

Ilustração 1: Escoamento laminar.

Observe na ilustração 1, imagine que cada sequencia de setas é uma lâmina que está se deslocando ordenadamente da esquerda para a direita e observe na extremidade direita do deslocamento que forma uma ponta arredondada como se a lâmina mais ao centro do tubo se deslocasse mais rápida que as demais. É exatamente isso que acontece no escoamento laminar.

Ilustração 2: Escoamento turbulento.

 

Já no escoamento turbulento o deslocamento não é ordenado, veja na ilustração 2 que as setas que indicam o sentido das lâminas vão para vários lados, mesmo que diferente do sentido de fluxo.

O regime de escoamento pode ser estudado e visualizado através do experimento de Reynolds. Nesse experimento é liberado um corante dentro da tubulação com fluxo constante e verificando o comportamento do filamento do corante podemos determinar se o escoamento é laminar ou turbulento, veja o modelo na ilustração 3.

 

 Ilustração 3: Experimento de Reynolds.

Observando a ilustração 3 é fácil entender a diferença entre os regimes de escoamento.

Fórmula Universal

Para determinação de perda de carga distribuída será utilizada a fórmula universal, conforme recomendação das normas NBR12215 e NBR12218 da ABNT.

NBR12215(NB-591) – DEZ 1991 – Projeto de adutora de água para abastecimento público.

Item 5.4.6 O cálculo da perda de carga distribuída deve ser feito de preferência pela fórmula universal.

NBR 12218 – JUL 1994 – Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público.

Item 5.7.3 O cálculo da perda de carga distribuída deve ser feito preferencialmente pela fórmula universal, considerando, também, o efeito de envelhecimento do material das tubulações da rede.

A perda de carga distribuída apresenta a seguinte expressão:

h = f.L/D. V²/2g

Onde:

h = perda de carga distribuída;

f = fator da fórmula universal, adimensional;

L = comprimento do trecho, em metros;

D = diâmetro interno do tubo, em metros;

v = velocidade média, em m/s(metros por segundo);

g = aceleração da gravidade = 10 m/s².

O fator “f” da fórmula universal pode ser determinado através de três expressões diferentes para tubos lisos, rugosos ou transição ou pelo diagrama de Moody, que representa estas expressões graficamente utilizando o número de Reynolds, que faz relação entre força de inercia e viscosidade do fluído, e a rugosidade relativa do tubo, que é a viscosidade absoluta dividida pelo diâmetro interno da tubulação.

Número de Reynolds: Re = v.D/visc,

onde: v = velocidade(m/s);

D = Diâmetro interno da tubulação(m);

visc = viscosidade cinemática, da água é igual 10^-6.

Verifique na fórmula universal que sempre que aumentamos a velocidade a perda de carga vai aumentar, então é importante sabermos calcular este fator.

Q = v.A

Onde: v = velocidade;

A = área interna do tubo(π.d²/4);

Q = Vazão.

Assim a velocidade é obtida pelo produto da vazão com a área interna do tubo, v = Q.A.

Vamos exemplificar:

Para determinar a perda de carga distribuída com os seguintes dados:

- Material do tubo: aço soldado

- e = 0,0001 m

- D = 0,5 m

- L = 100 m

- Q = 0,2 m³/s

1) Determinar a área de escoamento:

A = π.d²/4 = π.(0,5)²/4 = 0,20m²

2) Determinar a velocidade média:

v = Q/A = 0,20/0,20 = 1,00m/s

3) Determinar o número de Reynolds:

Re = v.D/visc = 1,00.0,5/10^-6 = 0,5.10⁶ = 5,0.10⁵ (500.000)

4) determinar a rugosidade relativa:

e/D = 0,0001/0,5 = 0,0002

5) Diagrama de Moody:

Ilustração 4: Diagrama de Moody

f = 0,0155

6) Determinação da perda de carga distribuída (hf):

hf = f.L/D.v²/2g = 0,0155.100/0,5.(1,00)²/2.10 = 0,155 mca

O valor de perda de carga distribuída deve ser somado ao da perda de carga localizada, que é a perda de carga nas conexões e válvulas, para obter o valor total das perdas de cargas.

Observe no diagrama de Moody(ilustração 4) que há uma divisão que indica o regime de escoamento, onde o número de Reynolds até 2000 indica que o regime é laminar e utilizamos o fator de atrito na fórmula universal como 64/Re.

Com o número de reynolds entre 2000 e 3000 o regime é de transição e acima de 3000 teremos regime turbulento.

Este é um modelo de como calcular as perdas de carga para o dimensionamento de instalações. Lembrando que o projeto e dimensionamento deve ser executado por profissional habilitado, assim com indica a NBR5626:

Item 5.1.1.1 O projeto das instalações prediais de água fria deve ser feito por projetista com formação profissional de nível superior, legalmente habilitado e qualificado.

Por Flávio Soares

Influencia da qualidade da água em equipamentos e nas instalações.

Não basta saber apenas sobre o pressurizador, hidráulica ou elétrica, tudo isso seria insignificante para nosso negócio se não houvesse água. Ela é o principal elemento que permite o funcionamento adequado do pressurizador, eletrobombas e recalque ROWA.

Iniciaremos 2013 abordando assuntos que são relacionados especialmente sobre a água e como ela afeta o funcionamento de cada produto ROWA

Veja a descrição que encontramos de água potável:

“O que é água potável?

É a água que pode ser consumida sem riscos à saúde. Ela preenche todos os requisitos de natureza física, química e biológica, seguindo os padrões estabelecidos pela legislação nacional e internacional. Por isso, deve-se, de preferência, utilizar a água tratada.

Qual a diferença entre água contaminada e poluída?

Água poluída – é a água que apresenta alterações físicas, como: cheiro, turbidez, cor ou sabor. Normalmente, a alteração física é consequência da contaminação química, geralmente devido à presença de substâncias, como: elementos estranhos ou tóxicos.

Água contaminada – é a água que contém agentes patogênicos vivos, sejam bactérias, vermes, protozoários ou vírus. Essa água não é potável, logo não deve ser utilizada.” (Copiado em 24/10/12 de http://www.farmacia.ufmg.br/agua/informe.htm)

Podemos também dizer que é aquela que atende ao padrão de potabilidade determinado pela Portaria nº2914 do Ministério da Saúde.

Os produtos ROWA foram desenvolvidos para trabalharem com água potável, não consideraremos o uso de águas que possuam sólidos ou alterações físicas e químicas que possam danificá-los.

No caso das Eletrobombas e Pressurizadores, por suas características construtivas indicamos o uso de água potável, pois trabalham com eixo induzido úmido, dispensam rolamento e selo mecânico e tem a refrigeração feita pela própria água, diferente das bombas convencionais, veja abaixo a imagem do eixo induzido ROWA danificado pela dureza da água.

Induzidos danificados e em seu estado normal.

Este tipo de dano pode ser causado em pouco tempo de uso, dependendo do nível de dureza da água. Neste caso o induzido foi atacado pela alta concentração de ferro. Este tipo de característica é comum em águas subterrâneas.

Água Subterrânea.

Águas subterrâneas são aquelas encontradas em aquíferos subterrâneos e assim como as águas superficiais ela segue o ciclo hidrológico.

O ciclo hidrológico acontece naturalmente na natureza, a água evapora dos mares, rios e lagos tornando-se vapor, condensando e precipitando em forma de chuva, granizo ou neve, desta forma ela retorna à superfície.

A água pode regressar aos oceanos ou em terra. Em terra ela escorre dos pontos mais altos para os mais baixos infiltrando nos solos e chegando em lagos e oceanos. No caminho destas águas ela adquire características dos locais onde passa e das substâncias que entra em contato.

Com as águas subterrâneas não é diferente, durante a infiltração ela percorre vãos e poros dos solos até encontrar rochas impermeáveis, formando bolsões de água, os aquíferos. O solo é rico em minérios, como o ferro, que são dissolvido e agregado à água. Além das substâncias naturalmente presentes no solo há também a contaminação causada pelo “homem” nos solos que afetam as reservas subterrâneas de águas.

A “dureza da água” que citamos anteriormente é justamente a presença de minerais dissolvidos que podem causa efeitos indesejados em equipamentos e instalações.

Em regiões onde o abastecimento de água é feito utilizando águas subterrâneas é possível que aconteçam problemas relacionados à dureza da água.

Entre os problemas mais comuns que ocorrem em instalações de eletrobombas e pressurizadores devido a presença de sólidos e dureza da água temos:

     · travamento do eixo induzido;

· corrosão de parte internas;

· obstrução das passagens de água;

· incrustação em tubulações e aparelhos.

Incrustação no induzido e tubulações

Desta forma é possível entender a importância de conhecer a qualidade da água onde serão instalados os produtos ROWA, afim de garantir sua melhor eficiência e vida útil.

Contudo é sempre importante pensar no menor consumo possível de água em instalações hidráulicas, e este é um intuito da ROWA, unir conforto e sustentabilidade com produtos de altíssima qualidade e baixíssimo nível de ruído.

Água de Reuso e aproveitamento de água da chuva.

As águas que recebemos das concessionárias de abastecimento são águas potáveis e geram custos para garantir sua qualidade, no entanto muitas aplicações para que servem não necessitam de água com esta qualidade, como por exemplo para rega de plantas e jardins, lavagem de pisos, descarga em vasos sanitários, etc. Então podemos utilizar águas de outras qualidades para estes fins e utilizar a água potável somente para o que necessita desta qualidade, gerando economia de recursos com o tratamento e das reservas de água.

Água de reuso

Chamamos de água de reuso aquela que após utilizada encaminhamos para nova utilização, chamada também de água servida.

Por exemplo, algumas instalações reutilizam águas do banho nas descargas de bacias sanitárias e rega de jardins, prática que deve contar com alguns cuidados dos usuários, como não urinar no banho e realizar o tratamento mínimo para manter a qualidade da água. Algumas indústrias e empresas tratam e reutilizam o esgoto, dispensando o tratamento da concessionária que receberia o esgoto, e ainda economizam grandes quantidades de água. A concessionária responsável pela distribuição de água e tratamento de esgoto de São Paulo, a Sabesp, comercializa águas de reuso.

Há muito tempo é realizado o reaproveitamento de águas servidas, há registros desde a Grécia antiga de processos de reaproveitamento de águas para irrigação. Nos tempos atuais com o aumento da população e a escassez de água potável existem muitas práticas de aproveitamento de águas, tanto de reuso como águas de chuva.

Nos dois casos as águas apresentam características físicas e químicas que impedem algumas aplicações e nestes casos é possível realizar tratamento para alcançar a qualidade necessária.

A norma de instalação de água fria predial NBR5626 especifica bem os cuidados que devem haver nas instalações hidráulicas para evitar que haja refluxo das águas de reuso para as tubulações e reservatórios de água potável, evitando contaminações.

Para aplicação de bombas e pressurizadores ROWA com águas de reuso e de chuva é importante saber se não haverá características que possam danificar o equipamento, como sólidos, dureza da água, e etc.

Águas de chuva

Assim como as águas de reuso é possível captar e utilizar as águas de chuva para fins que não demandem água potável. Existem hoje muitas opções para captação e armazenagem das águas das chuvas, geralmente se dispensa as primeiras águas, para lavagem, e são armazenadas as águas que caem a seguir. Estas podem ser armazenadas em tanques e reservatórios de diversos tamanhos, dependendo da viabilidade do local.

Por: Flávio Soares

Sistemas de segurança e controle de pressão.

Sistemas de segurança e controle de pressão

Nesta publicação vamos detalhar o dimensionamento e aplicação de equipamentos para segurança em sistemas de aquecimento e pressurização.

Válvulas de segurança

Existem muitos modelos e fabricantes de válvulas de segurança, sua função básica é permitir o alívio de pressão quando a pressão interna da rede hidráulica atinge a máxima da válvula. Então ela deve ser de acionamento em pressão equivalente ou abaixo à pressão máxima que suporta o sistema que a válvula protege.

Quando acionada a válvula de segurança alivia a pressão através de abertura que permite saída de água que impede que a pressão aumente ainda mais dentro do sistema e se fecha com a redução da pressão.

Sabendo que durante o acionamento da válvula de segurança ela expele água é interessante canalizá-la para esgotamento se instalada em locais secos, que não pode haver umidade.

A válvula de segurança pode ser aplicada em instalações hidráulicas prediais diversas, sempre que necessário o controle da pressão máxima na rede, como em sistemas de recalque, sistemas de aquecimento com reservatório térmico, etc.

Sistema de Pressurização

Em sistemas de pressurização a VAR deve ser aplicada para evitar que pressões excessivas causem danos nas instalações e tanques de pressão, podendo haver rompimento e/ou explosões que podem causar grandes transtornos ao local e pessoas na instalação. Veja um modelo de instalação em sistema de pressurização ou recalque:

Neste modelo apresentamos um esquema com um pressurizador RP410 e tanque de pressão em fibra de vido que pode ser aplicada em uma pressurização direta ou recalque para reservatório(s) superior(es).

Obs.: Neste esquema poderíamos considerar o uso de uma eletrobomba com pressostato para acionamento no lugar do pressurizador, mas optamos pelo pressurizador por ser um sistema completo. Apesar do RP410 já possuir um tanque de pressão podemos adicionar outros tanques caso seja necessário, pois os tanques dos pressurizadores são designados para um bom funcionamento do conjunto pressurizador. Então em projetos especiais pode haver a necessidade de adicionar tanques de pressão, sendo assim o esquema será semelhante ao do modelo.

Sistema de aquecimento

Em sistemas de aquecimento que utilizam reservatório térmico para alta pressão ou em sistemas de circulação fechados é importante considerar o uso da VAR para segurança, como é mencionado na NBR7198/1993:

“quando o respiro não for de execução prática, deve ser substituído por dispositivo de idêntico desempenho;” (NBR7198/1993)

Seguindo as normas de instalações prediais para água quente consideramos sua instalação na saída da água quente do reservatório térmico. Veja nos exemplos abaixo:

No exemplo acima temos um sistema solar com destaque para a VAR(modelo de válvula de segurança fabricado pela Rowa na saída de água quente do reservatório térmico.

No modelo acima temos um sistema conjugado com aquecimento indireto por aquecedor á gás. Neste modelo identificamos as válvulas VAR(modelo de válvula de segurança fabricado pela Rowa), uma no sistema fechado (entre o trocador e o aquecedor á gás) e a outra na entrada de água fria do reservatório térmico, diferente do modelo anterior, isso por que podemos considerar a vaso comunicação que fará a válvula ter a mesma funcionalidade em qualquer ponto do sistema, mas o ideal é considerar a indicação da NBR e utilizá-la na saída de água quente.

Atenção: É importante que a válvula seja canalizada para um ponto de escoamento para evitar que no momento de operação a água que sai da válvula não vá para locais indevidos. Lembrando que deve ficar uma lâmina de água na saída da válvula para evitar sua calcificação.

Tanques de expansão | pressão

Os tanques de expansão/pressão podem ser encontrados em aço, fibra de vidro ou aço-carbono. 

São constituídos por um reservatório, um diafragma, uma conexão para água e uma válvula de ar.

Tanques de aço-carbono

Os tanques de expansão em aço-carbono são indicados para sistema de pressurização e expansão térmica. Em geral são compostos por um revestimento de polipropileno virgem com uma membrana de butilo. Essa membrana se fixa à parede do reservatório com uma anilha de aço.

Existem também alguns tanques de aço carbono podem ser encontrados com conexão flangeada, onde se encaixa o diafragma e a conexão roscada.

A válvula de ar de latão, vedada com tampa e junta tórica roscada, evita os escapes de ar. A água penetra no reservatório através de uma ligação que deve ser de aço inoxidável.

Tanto a membrana como o revestimento devem ser reforçados nas zonas de maior desgaste aumentando, assim, a vida útil do tanque. Todas as partes internas, incluindo a válvula de ar devem ser arredondadas para evitar a perfuração da membrana em condições extremas.

A ligação da água precisa de vedação dual ar/água que proporcione ao recipiente uma total hermeticidade o que reduz a quantidade de manutenções.

Tanques de fibra de vidro

Existem tanques de expansão feitos em fibra de vidro que foram concebidos com o sistema de membrana controlada outros tanques de compósita que possuem a antiga tecnologia de bolsa dentro de uma estrutura de plástico, o de membrana controlada é mais resistente e não sofrerá rupturas ou desgaste.

As membranas de butilo devem ser resistente ao cloro, alguma possuem uma camisa de polipropileno copolímero moldado separação do ar e da água. Este sistema, que é patenteado permite que todos os tanques contenham uma câmara de água de tamanho mais adequado ao volume de descarga do reservatório. Os Tanques de expansão de fibra de vidro são fáceis de instalar, resistentes á água e são concebidos para suportar as condições ambientais mais extremas.

Atenção: Os tanques em fibra de vidro são indicados somente para sistemas de pressurização, pois a temperatura limite da água é de 49ºC, não devendo ser aplicado em sistemas de aquecimento, para expansão térmica.

Expansão Térmica

Para aplicação em sistemas de aquecimento devemos considerar o uso do tanque de expansão de aço-carbono. Sua função no sistema é absorver a expansão da água durante o aquecimento, que causa aumento da pressão interna no sistema e tubulações podendo danificar os equipamentos e instalações.

Veja abaixo esquema de instalação em sistema solar:

Para dimensionar o volume do tanque de expansão podemos considerar o uso de um tanque com capacidade igual à 4% do volume do reservatório térmico. Por exemplo:

Um sistema de aquecimento solar com 600 litros o tanque de expansão será de 24 litros.

Está é a fórmula para calcular a expansão térmica linear:

Ve = Vt x λ x Δt

Onde, 

Ve = Volume de expansão

Vt = Volume do reservatório térmico

λ   = Coeficiente água 0,0013 (variável com a temperatura da água)

Δt = Variação de temperatura da água

Obs.: Na instalação do sistema de aquecimento com rede pressurizada é importante instalar uma válvula de retenção, que garanta estanqueidade, na tubulação de água fria que alimenta o reservatório térmico, como destacado na imagem acima. Isso para a expansão térmica não afetar o pressurizador e seus componentes.

O tanque de expansão é muito eficiente para absorção de golpes e expansão volumétrica mas não deve substituir os demais dispositivos de proteção que devem ser utilizados no sistema de aquecimento, cada um mantém sua função e importância.

Calibragem do tanque

A calibragem do tanque de expansão é muito importante para o funcionamento ideal, a calibragem é realizada por uma válvula Schrader (igual à do pneu de carro) em uma extremidade do tanque.

Para definir a pressão de calibragem devemos saber qual é a pressão máxima do sistema da rede hidráulica e considerar 4 PSI a menos, por exemplo:

Supondo que a instalação conte com um pressurizador, com pressão máxima de 26 m.c.a., e que não haverá coluna positiva para ser somada à pressão máxima do pressurizador, por exemplo:

26m.c.a. = 34,4 PSI

34,4 PSI – 4 PSI = 30,4 PSI

Então, neste caso, a pressão de calibragem do tanque de expansão será de “30 PSI”.

Os tanques de expansão podem ser instalados e divididos com mais de um tanque, o que pode facilitar a instalação física e seus custos.

Tanque de Pressão

Outra aplicação para os tanques é em sistemas de pressurização, onde as condições de calibragem e trabalho do tanque são diferentes do que é realizado no sistema de aquecimento. Nestas situações o tanque apoia e estabiliza a rede pressurizada, nos momentos de vazões variadas na rede.

Em períodos de maior consumo com valores altos e em outros com vazões muito baixas, acontece do pressurizador trabalhar fora do ponto ideal, geralmente no meio da curva, então é aplicado o tanque de pressão que vai abastecer o consumo sem precisar do pressurizador por algum tempo, em casos com baixo consumo, gerando maior estabilidade com maior fluxo. Isso economiza o pressurizador e garante maior conforto.

Obs.: Os pressurizadores com pressostato são disponibilizados com um tanque de pressão que trabalha para o bom funcionamento do conjunto acionador e em casos de necessidades especiais podemos adicionar um tanque de pressão para adequação em projetos especiais, como em caso de grandes variações de vazão.

Dimensionamento

Para dimensionar o volume do tanque de pressão utilizamos uma constante nos casos dos Grupos de Pressão da marca Rowa, utiliza-se o valor de 8,25 litros por banho na rede. No caso destes equipamentos este dimensionamento é para o tanque de pressão total do pressurizador.

Em instalações onde for adaptado um tanque de pressão para atender alguma necessidade específica devemos dimensionar o tanque de acordo com a necessidade do projeto, é sempre importante considerar o trabalho que realizará o pressurizador e entender o que deseja o cliente para um melhor dimensionamento.

Assim como em sistema de aquecimento neste caso os tanques podem ser divididos em mais de um por sistema.

Calibragem

A calibragem no caso dos tanques de pressão deve ser igual ou 2 PSI menor que a pressão de acionamento do pressurizador, assim sabemos que o vaso vai expulsar toda a água antes do acionamento do pressurizador.

E como já descrito acima, é importante o uso de válvula de escape para sistemas de pressão para evitar danos ao tanque de pressão.

Dimensionamento de pressurizadores.

O dimensionamento é um processo muito importante que tem como objetivo realizar a escolha correta do produto para um determinado perfil de instalação. O bom dimensionamento evita problemas, ou seja, aplicação inadequada trazendo ao consumidor insatisfação quando o objetivo é trazer conforto.

Um mau dimensionamento pode causar:

· Danos nas tubulações e aparelhos hidráulicos / sanitários, causando vazamentos;

· Falta de água ou pressão nos pontos de consumo (torneiras, duchas, etc.);

· Danos no pressurizador por esforço excessivo;

É fácil notar que o mau dimensionamento pode trazer grandes transtornos ao Consumidor Rowa, então devemos ter muita atenção para realizar tal procedimento e fornecer não só o Produto mas também a garantia de que suas expectativas serão atendidas.

Para realizar um bom dimensionamento é necessário atentar para as condições de funcionamento do produto que será utilizado.

Para o dimensionamento do Pressurizador Rowa verificamos 3 características importantes:

Vazão x Pressão x Simultaneidade

Vazão:

Vazão é um determinado volume de água por intervalo de tempo que será consumido, que pode ser indicado em:

· m³/h – Metros cúbicos por hora, onde: 1 m³ de água = 1.000 litros de água.

· l/m – Litros por minuto.

Consideraremos uma destas duas unidades de vazão para realizar o dimensionamento de vazão.

Para identificar a vazão máxima real, em cada caso, devemos somar a vazão permitida em todos os pontos de consumo (torneiras, duchas, etc) e somá-las.

Lembrando que, assim como os pressurizadores, os metais e aparelhos sanitários possuem curva de rendimento que apresenta as suas características, estas são muito importantes pois a vazão pode mudar de acordo com a pressão aplicada na rede, então devemos considerar a pressão dinâmica máxima que existirá na rede hidráulica.

Observe abaixo a curva da ducha Balance6 da Deca, observe que ela é demonstrada com a vazão em litros por minuto e a vazão aumenta conforme a pressão aumenta até certo ponto e então se fixa em 12 l/m.

 

Agora observe a curva da ducha Chromo da Deca, observe que a vazão é muito superior à da ducha Balance 6, por exemplo: com 20 m.c.a. a balance permite uma vazão de 12 l/m, e a Chromo com os mesmos 20 m.c.a. supera 20 l/m.

Assim, é possível verificar que a vazão muda de acordo com os metais utilizados e a pressão aplicada a rede hidráulica.

Vamos simular o exemplo abaixo:

· 3 duchas Chromo com mono comando de pressão mínima de 15 m.c.a.

· 2 torneiras nos banheiros

· 2 duchas higiênicas nos banheiros

· 2 torneiras de cozinha

· 1 máquina lava roupas

· Ducha panelão na área de lazer

Observe que descrevemos os pontos de consumo do banheiro, mas, na verdade, só vamos considerar o de maior vazão, a ducha, pois entendemos que quando alguém utiliza um ponto no banheiro não é comum que esteja sendo utilizado outro ponto dentro do mesmo banheiro.

E determinada a vazão total vamos verificar a pressão mínima necessária.

Pressão

Pressão é uma determinada força aplicada a uma área e vamos indicá-la com as seguintes unidades:

· Kgf/cm² – quilograma-força por centímetro quadrado

· m.c.a. - metro de coluna de água

· PSI – libras por polegada quadrada

Essas três unidades se referem a pressão então possuem relação de igualdade comutativa. Assim:

1 Kgf/cm² = 10 m.c.a.= 14,5 PSI

Então podemos converter uma pela outra utilizando conversão em cadeia ou regra de três.

Para o dimensionamento vamos considerar a pressão dinâmica, que é a pressão dentro das tubulações enquanto há consumo de água.

Qual é a pressão ideal para o sistema?

A norma de instalação predial de água fria (NBR5626) define que não ultrapassemos um limite de pressão nos pontos de consumo em redes de água fria predial, que é de 40 m.c.a.

E para definirmos a pressão ideal para a rede hidráulica vamos considerar a necessidade em todos os pontos de consumo e vamos utilizar o que tem maior necessidade de pressão, por exemplo:

Uma casa com três banheiros, cozinha e área de serviço que apresenta os seguintes metais e aparelhos que utilizam água da rede pressurizada:

· 3 duchas Chromo com mono comando de pressão mínima de 15 m.c.a.

· 2 torneiras nos banheiros

· 2 duchas higiênicas nos banheiros

· 2 torneira de cozinha

· 1 máquina lava roupas

· Ducha panelão na área de lazer

Neste exemplo o que precisa de maior pressão são os mono comandos, 15 m.c.a., vamos observar na curva de rendimento da ducha indicada a vazão que ela permite com a pressão que determinamos,  assim temos 20 l/m por ducha.

Com estas informações podemos chegar aos valores de vazão e pressão que vamos considerar em nosso dimensionamento.

· 3 duchas Chromo = 2 x 20 l/m

· 2 torneiras de cozinha = 2 x 480 l/h

· 1 máquina lava roupas = 800 l/h

· 1 Ducha panelão = 3000 l/h

Tenha muita atenção na hora de realizar a soma das vazões, elas devem estar na mesma unidade de vazão, no caso acima temos l/h (litros por hora) e l/m (litros por minuto), vamos converter l/m para l/h e igualar as unidades utilizando conversão em cadeia:

Igualadas as unidades de vazão somamos todos os valores para encontrar a vazão total:

· 3 duchas Chromo = 3 x 1200 l/h

· 2 torneiras de cozinha = 2 x 480 l/h

· 1 máquina lava roupas = 800 l/h

· 1 ducha panelão = 3000 l/h

· Total 8360 l/h ou 8,3 m³/h

Já sabemos que a vazão e pressão para o nosso exemplo são 8,3 m³/h a 15 m.c.a.

Agora vamos definir a simultaneidade, que é quantidade de pontos de consumo que serão utilizados ao mesmo tempo. Consideramos que em residências a simultaneidade é de 50% e em uso comercial 70%. Estes valores são médias, mas cada caso deve ser analisado para identificarmos quando o cliente possuir uma necessidade especial, que não se encaixa nas médias que utilizamos. Neste exemplo utilizaremos 50% de simultaneidade, então:

Vazão = 4 m³/h

Pressão = 15 m.c.a.

Verificando as curvas de rendimento dos Pressurizadores Rowa:

Então podemos considerar que a Rowa Max 26 Press ou SFL, podem atender às condições do nosso exemplo.  Assim teremos um equipamentos com fluxostato ou o outro com pressostato.

Sabemos que os Pressurizadores indicados acima podem atender às necessidades de pressão e vazão do nosso exemplo, mas é necessário saber como são as instalações onde o Pressurizador será instalado para identificar qual acionamento é mais indicado para este caso, pressostato ou fluxostato. Lembre-se que os Pressurizadores tem condições específicas para seu bom funcionamento, então leia sempre o “Manual de Instalação e Garantia” para ter certeza de que o Pressurizador que está dimensionando vai funcionar como esperado.

Soma da pressão existente na rede hidráulica.

No dimensionamento devemos analisar todos os detalhes da instalação onde será instalado o Pressurizador, um detalhe muito importante é a existência ou não de pressão na rede hidráulica. Podemos verificar este detalhe através da altura da coluna de água, onde cada metro deve ser adicionado à pressão máxima que o Pressurizador aplicará.

Observe na figura abaixo um exemplo de coluna positiva, a altura do reservatório principal à ducha é de 9 metros, então devemos somar 9 m.c.a. à pressão máxima do Pressurizador que vamos considerar para esta instalação e assim saberemos qual é a pressão máxima que teremos neste ponto de consumo, assim como devemos subtrair quando a coluna é negativa, no caso de cisternas por exemplo.

Devemos dar atenção a este detalhe para escolher o Pressurizador correto.

Por: Flávio Soares

Instalação de pressurizadores

Instalação de pressurizadores da marca Rowa.

Na matéria anterior falamos sobre o dimensionamento dos pressurizadores ROWA, é muito importante que o técnico saiba que uma instalação é tão importante quanto o dimensionamento.

Bem, após realizar o dimensionamento e identificar qual o melhor pressurizador para sua necessidade é necessário que alguém habilitado realize a instalação do pressurizador.

ATENÇÃO: A maioria dos problemas apresentados nos pressurizadores são causados por uma má instalação ou mau dimensionamento, então muita atenção. Siga sempre as indicações do manual de instalação e garantia!

TUBULAÇÕES

As tubulações utilizadas para instalação dos pressurizadores Rowa devem ser de material próprio para água quente por pelo menos um metro antes e um metro depois do pressurizador e o seu diâmetro deve ser igual ou maior ao da entrada e saída do pressurizador desde a saída da caixa d'água até a distribuição dos ramais, este trecho também é conhecido como barrilete.

Veja um esquema de instalação de um pressurizador da linha Rowa Press em reservatório superior (caixa d'água):

Controle de nível

Observe que neste esquema de instalação há um controle elétrico de nível (bóia elétrica de nível) no reservatório(1). Esse dispositivo interrompe uma fase da alimentação elétrica do pressurizador em caso de nível baixo no reservatório impedindo que ele trabalhe a seco, e sua instalação é imprescindível. Este dispositivo não é fornecido pela Rowa mas é de facilmente encontrado em lojas de material para construção.

Desvio(by-pass)

No detalhe(5) está a válvula do desvio (by-pass), nesse desvio deve ser utilizado válvula metálica de esfera ou retenção de mola para garantir a estanqueidade e evitar o retorno de pressão para a sucção, que pode causar danos ao pressurizador.

O desvio tem como principal função permitir a passagem de água para o consumo quando não for possível utilizar o pressurizador, com falta de energia elétrica ou retirada para manutenção por exemplo.

Retenção na sucção(2)

Junto com o pressurizador a Rowa fornece uma válvula de retenção(2) que deve ser instalada na sucção do pressurizador, ela impede que a pressão da rede retorne ao reservatório fazendo o pressurizador ligar mesmo sem consumo de água e, assim, causando danos ao pressurizador. Observe que neste esquema de instalação seu posicionamento é bem junto do pressurizador.

Conexões com união(3)

Também é fornecido com os pressurizadores Rowa os registros de entrada e saída que possuem uniões com o'rings que facilitam a instalação e retirada dos aparelhos.

E a seguir um esquema de instalação de um pressurizador da linha Rowa Press em reservatório inferior(cisterna):

 

 

Neste caso o pressurizador está posicionado acima do reservatório que o abastece e assim como na instalação em reservatório superior possui detalhes importantes que devem ser respeitados.

Controle de nível

Observe que neste esquema de instalação, como no esquema anterior, há um controle elétrico de nível (boia elétrica de nível) no reservatório(1). Esse dispositivo interrompe uma fase da alimentação elétrica do pressurizador em caso de nível baixo no reservatório impedindo que ele trabalhe a seco, e sua instalação é imprescindível. Este dispositivo não é fornecido pela Rowa mas é de facilmente encontrado em lojas de material para construção.

Desvio(by-pass)

No detalhe(5) está a válvula do desvio (by-pass), nesse desvio deve ser utilizado válvula metálica de esfera ou retenção de mola para garantir a estanqueidade e evitar o retorno de pressão para a sucção, que pode causar danos ao pressurizador pelo seu funcionamento contínuo.

O desvio tem como principal função permitir a passagem de água para o consumo quando não for possível utilizar o pressurizador, com falta de energia elétrica ou retirada para manutenção por exemplo. Neste caso o desvio é feito direto da rede que alimenta o reservatório pois não funcionaria se construído a partir do reservatório.

Retenção na sucção(2)

Neste esquema de instalação observe que a posição da válvula de retenção é no fundo do reservatório onde deve ser instalado um filtro(não fornecido pela Rowa) para impedir que o pressurizador succione sólidos do fundo do reservatório e também por isso é aconselhável manter a válvula do fundo com certa distancia do fundo do reservatório.

ATENÇÃO: Na sucção a coluna negativa máxima permitida é de 4 m.c.a., isso somando as perdas de carga na válvula e conexões existentes neste trecho.

Obs.: Os pressurizadores da linha Rowa Press sempre trabalham com pressão inferior àquela que aplicam à rede quando não há consumo e o pressurizador está desligado, então em casos de falta de água, vazamentos pela tubulação ou pelo desvio(by-pass), e sem a instalação da retenção na sucção, o pressurizador entende que há a necessidade de pressurizar ficando ligado mesmo sem consumo de água. Isso pode causar sérios danos ao aparelho.

Agora vamos analisar a instalação dos pressurizadores da linha Rowa SFL.

Os pressurizadores da linha Rowa SFL tem acionamento automático por fluxo e sua instalação só é possível em reservatórios superiores onde temos as seguintes condições:

·Coluna positiva mínima de 60 cm, contando do fundo da caixa ao ponto de consumo mais alto(geralmente um chuveiro);

·Vazão mínima para acionamento 1,5 litros por minuto.

Com estas características podemos dizer que o pressurizador funcionará como esperado.

ATENÇÃO: Os pressurizadores da linha Rowa SFL não mantém a rede pressurizada todo o tempo, então quando o pressurizador liga a pressão passa da mínima para a máxima que o pressurizador puder aplicar à rede, podendo causar golpes, então não indicamos esta linha para instalação em sistemas de aquecimento com acumuladores que não suportem estas condições.

 

Na instalação dos pressurizadores da linha SFL não é necessário instalar controle de nível no reservatório, pois trabalham com acionamento por fluxo e não há o risco de trabalharem sem fluxo de água.

Desvio (by-pass) (3)

Para esta linha de pressurizadores a válvula do desvio(3) pode ser registro de esfera ou gaveta. Não utilize válvulas de retenção para o desvio, porque a válvula de retenção atrapalha o acionamento dos pressurizadores desta linha.

Assim como todos os pressurizadores Rowa a linha Rowa SFL acompanha os registros com uniões com o'rings na entrada e saída para facilitar a sua instalação e retirada.

Pressurização de água quente e fria.

Observe em todos os esquemas anteriores temos a indicação do ramal de água fria(A) e água quente(B). Em todos os casos temos a mesma configuração, o barrilete segue após o pressurizador e deriva nos dois ramais (A) e (B) realizando a pressurização com um único equipamento. Esse é o esquema correto para manter um equilíbrio entre os dois ramais e garantindo conforto no uso do misturador de água quente e fria.

Não utilize dois pressurizadores para ramais que se comunicam na instalação.

Válvulas de descarga(C)

Nos esquemas anteriores também é possível visualizar uma saída no reservatório para válvulas de descarga(C), do tipo Hydra.

A pressurização destas válvulas pode causar grande desgaste no pressurizador se ele não possuir a vazão compatível com a da válvula, sabendo que a vazão de uma válvula de descarga Hydra é muito grande.

Contudo o ideal é separar os ramais destas válvulas para evitar danos no pressurizador, lembrando que esta situação é para válvulas de descarga do tipo Hydra e não diz respeito às caixas acopladas.

Proteção contra intempéries.

Os pressurizadores Rowa não possuem proteção contra infiltrações pelo meio externo, então é importante que fiquem abrigados e protegidos das intempéries e com boa ventilação, a ventilação deficiente pode causar superaquecimento e condensação por diferença de temperatura sobre o pressurizador. Essas condições causam danos ao pressurizador.

Obs.: A temperatura do corpo do pressurizador em trabalho é em torno de 50°C a 60°C, não apresentando riscos ao produto.

É muito importante considerar a correta posição na instalação dos pressurizadores Rowa, o eixo deve sempre permanecer na horizontal. Observe alguns exemplos nas imagens acima.

O posicionamento incorreto dos pressurizadores causam grande desgaste aos conjuntos internos, prejudicando o seu funcionamento e gerando manutenções que não são cobertas pelas garantias.

 

 

Por: Flávio Soares