Exercício I Enunciado
Aplicar a Equação das Misturas para os seguintes dados: T AQ = temperatura da água quente no aquecedor. (Ex: 70o C) V AQ = volume de água quente para consumo diário a 70 o C (incógnita) T AF = temperatura da água fria no inverno. (Ex:15o C) V AF = volume de água fria TMIST = temperatura da água morna no ponto de consumo. (Ex: 42 o C) VMIST = volume de água morna utilizada, o qual o próprio consumo diário de água morna. Resolução
Equação das Misturas: V AQ
x
T AQ + V AF x T AF
=
VMIST x TMIST , onde:
Dadas temperaturas admitidas como exemplo, tem-se: VMIST = V A + V AQ ; Logo, V AF = VMIST - V AQ Então: 70 . V AQ + 15 (VMIST - V AQ) = 43 . VMIST ou V AQ = 0,51 V MIST Exercício II Enunciado
Determinar a capacidade de um aquecedor elétrico de acumulação o qual deve atender um apartamento com 06 residentes. O consumo per capita diário de água morna é estimado na ordem de 60 l/hab.dia. A temperatura da água na saída do aquecedor é de 70 oC (Taq). Já a temperatura da água fria é considerada na ordem de 20oC (Taf), enquanto a temperatura da água morna em torno de 40oC. Resolução
1 Volume Diário Consumido de Água Morna (Vam): Vam = 360 l /dia 2 Aplicação da Equação das Misturas: Volume de Água Quente do Aquecedor (Vaq): Vaq = 40 % Vam = 144 l / dia Capacidade do Aquecedor 3 Consumo de Energia do Aquecedor (E) E = m . c . (Taq – Taf) = 144 l . 1,0 Kcal/kgf . oC . 50oC E = 7200 Kcal = 8,37 KWh; 1,0 KWh = 860 Kcal. No entanto, considerando um rendimento η de aproveitamento de energia na ordem de 90 %, a energia efetivamente consumida é a seguinte: Qef = Q / η = 9,3Kwh.
4 Potência do Aquecedor Admitindo que o volume de água do aquecedor a quecedor deverá ser aquecida em um tempo taq de 05 horas, a potência elétrica do aquecedor deverá ser de: P = Qef / taq = 9,3 Kwh / 05 h = 1,86 KW ; Com este valor, especificar o aquecedor.
Esq uem a do s aqu ecedo res d e acu mu lação (Manu al Águ a Quen te Co ng ás)
Exercício III Enunciado
Dimensionar um aquecedor de passagem a gás o qual deve atender 01 banheiro com um lavatório e um chuveiro. Considerar a vazão específica de consumo do chuveiro Qch igual a 0,20 l/s e do lavatório Qlv igual a 0,15 l/s. A temperatura da água na saída do aquecedor é de 70 oC (Taq). Já a temperatura da água fria é considerada na ordem de 20 oC (Taf), enquanto a temperatura da água morna em torno de 40oC. Resolução
1 Vazão de Consumo de Água Morna: Para o uso simultâneo do chuveiro e do lavatório, temse: Qch + Qlv = 0,35 l/s = 21 l/min 2 Aplicação da Equação das Misturas: Volume de Água Quente: Vaq = 40 % Vam = 8,40 l / min Capacidade do Aquecedor
Esquem a dos aquecedor es inst antâneos (Manu al Água Quente Co ngás)
Exercício IV Enunciado:
Dimensionar aquecedores de passagem a gás para um vestiário conforme segue: No Duchas: 10 ; Vazão Específica da Ducha: 0,20 l/s T AQ = temperatura da água quente no aquecedor: 70o C T AF = temperatura da água fria no inverno:15o C TMIST = temperatura da água morna no ponto de consumo: 42 o C Resolução:
1. Q AM = 10 x 0,2 l/s = 10 x 12 l/min = 120 l/min 2. Equação das Misturas Dadas temperaturas admitidas, tem-se: Então: 70 . V AQ + 15 (VMIST - V AQ) = 43 . VMIST ou V AQ = 0,51 V MIST 3. Q AQ = 0,51 x 120 l/min = 61,20 l/min 4. Adotando aquecedores de passagem de 16 l/min, serão necessários 3,83 aquecedores, ou seja, 4 aquecedores, os quais deverão ser instalados em paralelo. Exercício V Enunciado:
Dimensionar aquecedores de acumulação, e comparar resultados, para o seguinte cenário: .No Pessoas: 05 .Consumo de Água Quente por Pessoa por Dia: Aquecedor a gás: 40 l/pessoa/dia Aquecedor elétrico: 45 l/pessoa/dia Aquecedor solar: 50 l/pessoa/dia .Volumes Comerciais: 150, 175, 200, 250, 300 litros .Características do Aquecedor Solar: Aquecedor associado com reservatório de acumulação. .Para a área do coletor têm-se os seguintes parâmetros: Área do Coletor: 1,42 m2 ; Volume de Água Quente Gerado: 103 l/dia Área do Coletor: 1,95 m2 ; Volume de Água Quente Gerado: 104 l/dia Resolução:
Q AM e Volumes dos Reservatórios: Aquecedor a gás: Q AM = 05 x 40 = 200 l/dia; V: 200 m3 Aquecedor elétrico: Q AM = 05 x 45 = 225 l/dia; V: 250 m3 Aquecedor solar: Q AM = 05 x 50 = 250 l/dia; V: 250 m3 Para o aquecedor solar, sendo s a Q AM de 250 l/dia e considerando um coletor de 1,42 m2, cujo volume correspondente de água quente é de 103 l/coletor/dia, têm-se a necessidade de 03 coletores.
Exercício VI Enunciado:
Dimensionar o SPAQ de um prédio de 04 andares, sendo 02 apartamentos por andar, denominados 01 e 02. O referido sistema atende 01 banheiro, 01 cozinha e 01 área de serviço, onde o banheiro contém 01 lavatório, um chuveiro e uma bacia sanitária com caixa descarga; a cozinha contém 01 pia e a área de serviço contém um tanque. Considerar 05 pessoas por apartamento, 100 m2 a área do apartamento e pé direito de 3,0 m. Para o Apartamento 01 conceber um sistema coletivo com 01 aquecedor de acumulação e tubulações em PVC. Para o Apartamento 02, no entanto, conceber um sistema individual de aquecimento utilizando aquecedores de passagem e tubulações em cobre. Resolução: I . Apartamento 01
I.1 Dimensionamento do Aquecedor de Acumulação I.1.1 Estimativa do Consumo Diário de Água Morna a) Consumo Per Capita :
;
b)
Cd / Apartamento :
I.1.2 Dimensionamento da Capacidade do Aquecedor a) Temperaturas : Água Quente: Água Fria: Água Morna: b) Aplicação da Equação da Mistura para Dimensionar a Capacidade c) Estimativa do Consumo de Energia: Utilizar a Eq. da Energia e trabalhar com o rendimento de 90%. I.2 Dimensionamento das Tubulações a) Especificar Trechos c) Calcular as Vazões
; ;
b) Atribuir Pesos por Trecho d) Definir Diâmetros
I.3 Verificação da Pressão Disponível no Ponto Crítico Pressão Estática Disponível na Entrada do Aquecedor: Ex: Pea = 6,0 mca Pressão de Trabalho (dado do Fabricante) : Ex : Pt = 3,0 mca Perda de Carga no Aquecedor: desconsiderar Pressão Dinâmica Disponível na Saída do Aquecedor : Psa = 4,0 mca Perda de Carga na Tubulação Trecho Aquecedor-Ponto Crítico (chuveiro):Ex: hpt= 1,3 mca Diferença de Cota entre a Saída do Aquecedor e o Chuveiro: h = Pressão Disponível no Chuveiro: Pch = Psa +/- h - hpt II . Apartamento 02
II.1 Dimensionamento dos Aquecedores de Passagem: Dimensionamento do Consumo por Dependência e adotar relação Consumo Água Quente x Água Fria II.2 Dimensionamento das Tubulações: Idem I.2 II.3 Verificar Pressão Disponível no Ponto Crítico Pressão Estática Disponível na Entrada do Aquecedor: Ex: Pea = 6,0 mca Pressão de Trabalho (dado do Fabricante) : Ex : Pt = 3,0 mca Perda de Carga no Aquecedor: Adotar 2,0 mca Pressão Dinâmica Disponível na Saída do Aquecedor : Psa = 4,0 mca Perda de Carga na Tubulação Trecho Aquecedor-Ponto Crítico (chuveiro):Ex:hpt= 1,3 mca Diferença de Cota entre a Saída do Aquecedor e o Chuveiro: h = Pressão Disponível no Chuveiro: Pch = Psa +/- h - hpt
