Redução de temperatura em tubos de PPR embutidos em alvenaria

Armando Traini Ferreira; Takashi Uehara

doi:10.18830/1679-09442024v17e53523

Authors

Armando Traini Ferreira Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo; Campus São Paulo; Departamento de Construção Civil https://orcid.org/0000-0002-9502-0949
Takashi Uehara Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo; Campus São Paulo; Departamento de Construção Civil https://orcid.org/0000-0002-7303-2092

DOI:

https://doi.org/10.18830/1679-09442024v17e53523

Keywords:

Building hot water system, Temperature reduction, Thermal loss, PPR piping, Masonry, CFD

Abstract

In the transportation of hot water through pipelines, heat transfer to the surroundings occurs, resulting in a reduction in water temperature. It is the responsibility of building system designers to estimate thermal losses in hot water systems; however, the available data for different configurations and operating conditions are insufficient. This article aims to determine the temperature reduction in the flow of hot water in polypropylene random copolymer (PPR) pipes embedded in masonry, considering different pipe diameters and flow velocities. For this purpose, a model was developed with formulations based on heat transfer literature, and Computational Fluid Dynamics simulations were conducted. The t-test indicated that the temperature reduction results obtained by the two methods were significantly different for the 20 mm pipe (t = 2.7516 and p-value = 0.02961) and 25 mm pipe (t = 3.0391 and p-value = 0.02080); however, the differences remained approximately constant when varying the velocity. Considering the characteristics of each approach, it is concluded that the model shows promise and could serve as an option for estimating thermal losses in pipes, although further understanding of the phenomenon through experimental tests is necessary.

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Author Biographies

Armando Traini Ferreira, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo; Campus São Paulo; Departamento de Construção Civil

Holds a Ph.D. in Civil Engineering from UNICAMP, a Master’s in Engineering from POLI-USP, and a Bachelor’s in Civil Engineering from EESC-USP. Currently, he is a professor at the Federal Institute of Education, Science, and Technology of São Paulo (IFSP), teaching in the Architecture and Urbanism and Civil Engineering undergradaute programs. His courses include Hydraulic Systems (Pressurized Pipes and Open Channels), Building Plumbing Systems (cold water, hot water, sewage, and stormwater), and Hydrology. He has published articles in national and international conferences and scientific journals on topics such as permeable pavement, rainwater harvesting, building systems commissioning, and systematic literature reviews in building systems.

Takashi Uehara, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo; Campus São Paulo; Departamento de Construção Civil

Civil Engineer graduated from the Federal Institute of Education, Science and Technology of São Paulo (IFSP) - São Paulo Campus.

References

AMANCO. Manual técnico: Linha amanco PPR. Joinville: [s.n.], 2010. Disponível em: http://assets.production.amanco.com.br.s3.amazonaws.com/uploads/gallery_asset/file/37/baixa_amco_atualizacao_manual_tecnico_amanco_PPR_2010_v11.pdf. Acesso em: 02 out. 2022.

ANSYS INC. ANSYS Fluent User’s Guide. Canonsburg: [s.n.], 2023. 5050 p.

ANSYS INC. Ansys Student - Free Software Download. [s.n.], 2023. Disponível em: https://www.ansys.com/academic/students/ansys-student. Acesso em: 17 ago. 2023.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15813-1: Sistemas de tubulações plásticas para instalações prediais de água quente e fria Parte 1: Tubos de polipropileno copolímero random PP-R e PP-RCT – requisitos. Rio de Janeiro, 2018. 41 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Instalação predial de água fria. Rio de Janeiro, 1998. 41 p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5626: Sistemas prediais de água fria e água quente – projeto, execução, operação e manutenção. Rio de Janeiro, 2020. 63 p.

BENEDICTO, S. M. de O. Desempenho de sistema predial de água quente. 200 f. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2009.

BORGES, T. P. de F. Síntese Otimizada de Sistemas de Aquecimento Solar de Água. 139 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2000.

BORGNAKKE, C.; SONNTAG, R. E. Fundamentos da termodinâmica. 8. ed. São Paulo: Blücher, 2018. 730 p.

BOTELHO, M. H. C.; RIBEIRO JUNIOR, G. de A. Instalações hidráulicas prediais utilizando tubos plásticos. 4. ed. São Paulo: Blücher, 2014. 416 p.

BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 430 p.

CARDOSO, R. M.; DAMO, R. A. Z.; MATTER, R. M. Estudo da perda de calor nas tubulações de água quente em parede de alvenaria. 94 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Centro Universitário Positivo, Curitiba, 2007.

CHAGURI JUNIOR, J. J. Sistemas prediais de aquecimento de água a gás: parâmetros de dimensionamento e gerenciamento. 104 f. Dissertação (Mestrado em Energia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.

INCROPERA, F. P. et al. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. 643 p.

FREI, F. Introdução à inferência estatística: aplicações em saúde e biologia. 1. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2018. 564 p.

LARSON, R. Estatística aplicada: Retratando o mundo. 8. ed. São Paulo: Pearson, 2023. 581 p.

MORAN, M. J. et al. Introdução à engenharia de sistemas térmicos: termodinâmica, mecânica dos fluidos e transferência de calor. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 604 p.

NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY. mini-REFPROP - Version 10.0. 2020. Disponível em: https://trc.nist.gov/refprop/MINIREF/MINIREF.HTM. Acesso em: 05 ago. 2022.

PORTO, R. M. Hidráulica básica. 4. ed. São Carlos: EESC-USP, 2006. 540 p.

ŞAHIN, M. D.; AYBEK, E. C. Jamovi: an easy to use statistical software for the social scientists. International Journal of Assessment Tools in Education, v. 6, n. 4, p. 670–692, 2019.

SILVA, C. V. da. Introdução ao Ansys CFX. Erechim: Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, 2019. 44 p.

TIGRE. PPR: Termofusão: Catálogo técnico. Joinville: [s.n.], 2012. Disponível em: https://www.tigre.com.br/themes/tigre2016/downloads/catalogos-tecnicos/ctppr-termofusao.pdf. Acesso em: 01 out. 2022.

UEHARA, T.; FERREIRA, A. T. Decaimento de temperatura em tubos de PPR PN 25 embutidos em alvenaria. Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação IFSP – Campus São Paulo, v. 7, 2022.

UEHARA, T.; FERREIRA, A. T. Decaimento de temperatura em tubos de PPR PN 25 embutidos em alvenaria. Congresso de Inovação, Ciência e Tecnologia do IFSP, v. 13, 2022.

UEHARA, T.; NASCIMENTO, C. H. B.; FERREIRA, A. T. Decaimento de temperatura em tubulações de PPR PN 25 para condução de água quente. Revista Técnico-Científica de Engenharia Civil Unesc, v. 7, n. 1, 2022.

VERSTEEG, H. K.; MALALASEKERA, W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The finite volume method. 2. ed. Inglaterra: Pearson Education, 2007. 503 p.

YU, L. et al. Polypropylene random copolymer in pipe application: Performance improvement with controlled molecular weight distribution. Thermochimica Acta, Elsevier, v. 578, p. 43–52, 2014.

YWASHIMA, L. A.; ILHA, M. S. de O.; FERREIRA, A. T. Tempo de recuperação da temperatura no sistema de recirculação de água quente. Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, v. 22, 2017.