Como escolher o aquecedor de passagem a gás (NBR 5626 e NBR 13103)

O aquecedor de passagem a gás esquenta a água na hora em que ela passa, sem reservatório. Para funcionar bem, três coisas têm de bater: a pressão que chega nele (ele só acende acima de um mínimo), a vazão que vai passar (ele tem mínima e máxima) e a potência (quanto ele consegue aquecer por minuto).

O que as normas pedem

• NBR 5626:2020: o projeto tem de considerar as informações do aquecedor sobre a perda de carga em função da vazão, a vazão mínima de funcionamento e a pressão dinâmica mínima de operação (item 6.13.1.3). Ou seja: a pressão na entrada tem de ser a que o fabricante exige, em geral de 4 a 7 mca, a vazão de projeto tem de ficar na faixa do aparelho, e a perda de carga dele entra no cálculo da água quente a jusante. A água fria que alimenta o aquecedor não pode vir de tubulação que alimente válvula de descarga, pelo transiente de pressão e risco de escaldamento (6.10.4.1).
• NBR 13103:2020 (instalação de aparelhos a gás): local, ventilação e exaustão dos gases; rede de gás dimensionada para a potência do aparelho ([UnMEP] não cobre a rede de gás).
• A temperatura de água quente para banho fica em torno de 40 °C; o aquecedor é regulado para entregar isso com a água fria do local. Onde a água quente para uso corporal puder passar de 45 °C, a norma exige um limitador automático de temperatura (6.10.4.3), e dentro de ambientes sanitários com misturador convencional a água na tubulação é limitada a 70 °C (6.10.3).

Passo 1: vazão de água quente

A vazão que vai passar pelo aquecedor é a vazão de projeto das peças de água quente que ele atende, pelo método dos pesos (Vazão de projeto dos trechos):

$$Q_{AQ} = 0{,}3\sqrt{\sum P} \quad [\text{L/s}] \qquad Q_{L/min} = 60\,Q_{AQ}$$

Passo 2: potência necessária

Para aquecer $Q$ litros por minuto de $T_{fria}$ até $T_{quente}$:

$$P = \frac{Q_{L/min} \times (T_{quente} - T_{fria}) \times 4{,}18}{60} \quad [\text{kW}]$$

Com rendimento do aparelho $\eta$ (84 a 86 % nos modelos comuns), a potência nominal do aquecedor tem de ser $P/\eta$ ou mais. Os catálogos também expressam isso como litros por minuto a ΔT = 20 ou 25 °C: um "aquecedor de 15 litros" entrega 15 L/min com 20 °C de elevação.

Passo 3: pressão na entrada

A pressão disponível na entrada do aquecedor sai da verificação de pressão, como em qualquer peça: a pressão inicial do reservatório, mais o desnível, menos as perdas até ali. Tem de ser igual ou maior que a mínima do modelo. Em casas com caixa baixa, é o aquecedor que costuma definir a altura da caixa ou pedir um pressurizador.

Passo 4: compatibilidade do modelo

Um modelo serve quando, ao mesmo tempo:

1. pressão disponível ≥ pressão mínima do modelo;
2. vazão mínima do modelo ≤ vazão de projeto ≤ vazão máxima do modelo;
3. potência nominal ≥ potência necessária;
4. o gás do modelo é o da edificação (GLP ou gás natural).

Modelos de referência

Os aquecedores Rinnai que o UnMEP Aqua traz, com pressão mínima de funcionamento, faixa de vazão e potência nominal:

Fonte: catálogos Rinnai. Rendimento de 84 a 86 %.

Exemplo resolvido

Apartamento com dois chuveiros e um lavatório em água quente atendidos por um aquecedor, com 5,5 mca disponíveis na entrada dele e gás natural. Água fria a 20 °C, banho a 40 °C.

Vazão e potência

Vazão de projeto pelo método dos pesos:

$$\boldsymbol{Q_{AQ} = 0{,}3\sqrt{\sum P}}$$$$Q = 0{,}3\sqrt{1{,}1} = 0{,}31 \text{ L/s} = 18{,}9 \text{ L/min}$$

Potência necessária para o salto de temperatura:

$$\boldsymbol{P = \frac{Q_{L/min} \times (T_{quente} - T_{fria}) \times 4{,}18}{60}}$$$$P = \frac{18{,}9 \times (40 - 20) \times 4{,}18}{60} = 26{,}3 \text{ kW}$$

Potência nominal mínima do aparelho, pelo rendimento:

$$\boldsymbol{P_{nominal} \geq \frac{P}{\eta}}$$$$P/\eta = 26{,}3 / 0{,}85 = 31 \text{ kW}$$

Modelo

Com 5,5 mca, os modelos de 7 mca não acendem com segurança. Entre os de 4 mca, o REU-E270 FEH cobre 4 a 27 L/min e 43,8 kW: atende a vazão (18,9 L/min) e a potência (31 kW). É o escolhido. Os maiores (E330, 2402, 2802) também servem, com folga que não é necessária.

Como o UnMEP Aqua calcula

Na tela Sistemas de Aquecimento › Gás:

1. Escolha o combustível, GLP (padrão) ou GN.
2. Novo Item e selecione o aquecedor no modelo. O Aqua calcula a pressão disponível na entrada dele como em qualquer peça (mesmo método de vazão e de perda de carga do projeto) e mostra a pressão requerida da família.
3. Selecionar aquecedor lista só os modelos compatíveis: pressão disponível ≥ mínima do modelo, vazão de projeto (em L/min, pelo método dos pesos das peças a jusante) dentro da faixa do modelo, e combustível certo. Para cada um mostra a perda de carga do aparelho na vazão de projeto, que entra no cálculo da água quente.
4. Utilizar este modelo troca a família no projeto (carregando-a da biblioteca se precisar) e grava o resultado.

Passo a passo no plugin: Como dimensionar o aquecedor a gás? e Como verificar a pressão nas peças de água quente?.

Perguntas frequentes

Um aquecedor para o apartamento inteiro ou um por banheiro? Um central é mais barato e simples de instalar, mas exige potência maior e rede de água quente mais longa, com mais espera e perda de calor. Um por banheiro resolve a espera, ao custo de mais pontos de gás e exaustão.

Posso usar aquecedor de 7 mca com 5 mca de pressão? Não. Abaixo da pressão mínima o aparelho não aciona, ou aciona e apaga. Escolha um modelo de 4 mca, suba a caixa ou pressurize.

A água fria entra a que temperatura? Use a média do local no inverno: 15 °C no Sul, 20 °C no Sudeste, 25 °C no Nordeste. É ela que define a potência no pior caso.

Fontes

• ABNT NBR 5626:2020, Sistemas prediais de água fria e água quente: projeto, execução, operação e manutenção (6.10.3, 6.10.4, 6.13.1.3).
• ABNT NBR 13103:2020, Instalação de aparelhos a gás: requisitos (5ª edição; as anteriores se limitavam ao uso residencial).
• Catálogos Rinnai, aquecedores de passagem a gás (pressão, vazão, potência e rendimento).