Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios Instalações Técnicas Especiais II Aspiração Central Elaborado por: Emanuel Cabral 21160250 Índice Índice de figuras ............................................................................................................................ 3 Introdução ..................................................................................................................................... 4 Aspiração Central .......................................................................................................................... 6 Grupo de bomba ....................................................................................................................... 7 Tubagens ................................................................................................................................... 8 Tomadas .................................................................................................................................... 9 Acessórios.................................................................................................................................. 9 Controlo................................................................................................................................... 10 Dimensionamento ....................................................................................................................... 12 Instalação .................................................................................................................................... 15 Tubagens de aspiração ............................................................................................................ 15 Circuito de alimentação .......................................................................................................... 18 Tomadas .................................................................................................................................. 21 Centrais ................................................................................................................................... 23 Teste à instalação ........................................................................................................................ 24 Manutenção ................................................................................................................................ 26 Aspiração Central VS Aspiração Portátil...................................................................................... 27 Conclusão .................................................................................................................................... 28 Bibliografia .................................................................................................................................. 29 2 Índice de figuras Figura 1 - Esquema de sistema de aspiração central .............................................................................. 6 Figura 2 - Esquema de funcionamento do grupo de bomba ................................................................... 7 Figura 3 - Tubagem identificada ............................................................................................................. 8 Figura 4 - Tubagem montada ................................................................................................................. 8 Figura 5 – Tomada de parede ................................................................................................................. 9 Figura 6 - Tomada de rodapé (glutão) .................................................................................................... 9 Figura 7 – Acessórios.............................................................................................................................. 9 Figura 8 – Posição da mangueira na tomada de parede para controlo remoto .................................... 10 Figura 9 - Mangueira ON/OFF .............................................................................................................. 10 Figura 10 - Mangueira com controlo de potência ................................................................................. 11 Figura 11 - Monitores de controlo da central ....................................................................................... 11 Figura 12 - Posicionamento das tomadas ............................................................................................. 12 Figura 13 - Estudo da planta e distribuição das tomadas...................................................................... 13 Figura 14 - Exemplo de distribuição em hotéis ..................................................................................... 14 Figura 15 - Tabela com centrais trifásicas ............................................................................................. 15 Figura 16 - Corte do tubo e limpeza de rebarbas .................................................................................. 16 Figura 17 - Montagem do tubo ............................................................................................................ 16 Figura 18 - Aplicação do mástique ....................................................................................................... 16 Figura 19 - Derivação correcta e incorrecta .......................................................................................... 17 Figura 20 - Derivação correcta e incorrecta para descidas .................................................................... 17 o Figura 21 - Exemplo de curva com acessórios de 45 ............................................................................ 18 Figura 22 - Exemplo de montagem de circuito eléctrico ....................................................................... 18 Figura 23 - Exemplo de circuito de alimentação em central trifásica .................................................... 19 Figura 24 - Exemplo de instalação completa ........................................................................................ 19 Figura 25 - Exemplo de ligação da linha das tomadas (B) e linha do painel de controlo (A) .................. 20 Figura 26 - Exemplo de tomadas de ligação à central ........................................................................... 20 Figura 27 - Montagem correcta e incorrecta das tomadas ................................................................... 21 Figura 28 - Montagem de moldura para reboco ................................................................................... 21 Figura 29 - Exemplos de extensões para tomadas ................................................................................ 22 Figura 30 - Esquema de montagem de uma tomada ............................................................................ 22 Figura 31 - Esquema da central ............................................................................................................ 23 Figura 32 - Esquema de instalação de uma central trifásica ................................................................. 24 Figura 33 - Exemplo de teste às tomadas ............................................................................................. 25 Figura 34 - Teste à depressão de trabalho ............................................................................................ 25 Figura 35 - Manutenção através de painel de controlo ........................................................................ 26 3 Introdução Este trabalho vem no âmbito da unidade curricular de Instalações Técnicas Especiais II do Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios e tem como objectivo fazer uma descrição abrangente de sistemas de aspiração centralizada, focando em aspectos que vão desde a composição dos sistemas, o seu dimensionamento e instalação, passando também pela manutenção. Nota histórica: Em 1868, Ives W. McGaffey inventou a “Whirlwind”, o primeiro dispositivo de limpeza a utilizar princípios do vácuo, sendo por isso considerado como um aspirador. Este dispositivo era leve e compacto, porém de difícil uso visto ser accionado manualmente. Em 1898, John S. Thurman criou um dispositivo de limpeza de carpetes com motor a gasolina para a General Compressed Air Company. No entanto este não foi considerado como um aspirador pois em vez de aspirar, o aparelho soprava o pó para um recipiente. Os primeiros sistemas centrais de limpeza também foram desenvolvidos por Thurman em 1906 mas estes não desempenhavam funções de armazenamento de pó. Em 1901, Hubert Cecil Booth inventou o primeiro aspirador motorizado e detém o maior crédito da sua invenção desde então. Booth terá assistido a uma demonstração de uma máquina (que pela sua descrição assemelha-se muito ao dispositivo inventado por Thurman) que soprava o pó das cadeiras e terá pensado que seria muito mais útil se a máquina aspirasse o pó em vez de o soprar. Booth criou então um dispositivo grande que funcionava com um motor a gasolina e mais tarde com um motor eléctrico. Em 1907, James Spangler inventou o primeiro aspirador prático e portátil. Sem hipóteses de produzir o aspirador, Spangler vendeu a patente a Hoover que procurava um novo produto para comercializar. Assim nasceu a tão famosa marca de aspiradores Hoover que durante anos foi inovando neste dispositivo e até hoje se mantém uma referência. Em 1910, PA Fisker patenteou um aspirador com o nome da empresa que constitui mais o seu sócio Nielsen – Nilfisk. Foi o primeiro aspirador eléctrico na Europa, pesava apenas 17,5 kg e podia ser operado por uma só pessoa. A aspiração central começou a ter mais popularidade, principalmente nos Estados Unidos da América, nos inícios dos anos 60 com a invenção do tubo em PVC. Nos anos 90 estes sistemas ganharam popularidade entre as agências imobiliárias devido ao valor que estes acrescentavam aos imóveis. Os alergologistas também 4 tiveram um papel importante na evolução destes sistemas devido ao facto de maior parte deles efectuar a evacuação total do ar aspirado o que nos aspiradores convencionais não se verifica. 5 Aspiração Central Como foi referido na nota histórica as centrais de aspiração são uma tecnologia relativamente recente. De seguida será demonstrado a constituição normal destes sistemas com descrição de cada componente. Uma central é constituída essencialmente por: Grupo de bomba Tubagens Tomadas Acessórios Controlo Figura 1 - Esquema de sistema de aspiração central 6 Grupo de bomba Principal elemento dos sistemas de aspiração central. Responsável pela aspiração de todos os objectos sólidos e em alguns casos também líquidos. Figura 2 - Esquema de funcionamento do grupo de bomba O modo de funcionamento de um grupo de bomba de uma central de aspiração pode considerar-se semelhante ao de uma bomba de água no qual temos condutas de aspiração e de compressão, mas com algumas particularidades. Como se pode ver na figura, o ar aspirado entra no grupo de bomba onde é filtrado, saindo assim limpo pela conduta de exaustão, conduta esta que nas instalações deve ser dirigida para fora do edifício. Em alguns casos é instalado silenciadores nesta conduta. Todos os possíveis detritos que entram no grupo de bomba são depositados no colector situado na sua parte inferior. Na maioria dos casos o colector de detritos é um balde incorporado no grupo de bomba, no entanto em centrais mais pequenas é comum ter-se um saco, como nos aspiradores portáteis. 7 Também é possível visualizar na figura a entrada e saída do ar de arrefecimento do rotor. Este arrefecimento é efectuado através do ar ambiente e da rotação do próprio rotor. Tubagens Todas as condutas de aspiração e exaustão da central. Figura 3 - Tubagem identificada A invenção do tubo em PVC foi a principal causa do crescimento da popularidade deste tipo de centrais. A facilidade de manuseamento, instalação e limpeza são factores essenciais para a contínua utilização deste material nestas centrais, como também o seu preço. Figura 4 - Tubagem montada 8 Tomadas São todas as entradas de aspiração espalhadas pelo edifício que estão interligadas pela tubagem. Figura 5 – Tomada de parede Figura 6 - Tomada de rodapé (glutão) É nas tomadas de parede que se encaixam os acessórios (mangueiras). Na maioria dos casos as centrais são activadas ao conectarem-se os acessórios nas tomadas de parede. As tomadas de rodapé – também designadas por glutão - são normalmente encontradas nas cozinhas. Nestas tomadas existe uma patilha que activa a central, como se pode ver na figura 6. Acessórios Todo o tipo de objectos da central que sejam amovíveis. Exemplos: mangueiras, escovas, suportes, extensões, etc. Figura 7 – Acessórios 9 Controlo Fazem parte do controlo todos os equipamentos que activam e desactivam a central, controlam a sua potência e também monitorizam o sistema. Figura 8 – Posição da mangueira na tomada de parede para controlo remoto Como já foi referido anteriormente a maioria das centrais entra em funcionamento ao encaixar a mangueira na tomada de parede, mas no caso de se possuir uma mangueira ON/OFF (figura 9) o terminal da mangueira deve ser encaixado da forma como mostra a figura 8. Figura 9 - Mangueira ON/OFF Algumas marcas de centrais de aspiração possibilitam o controlo da potência também na mangueira. 10 Figura 10 - Mangueira com controlo de potência Algumas marcas também disponibilizam monitores para controlo dos vários componentes da central. Figura 11 - Monitores de controlo da central Estes monitores avisam o utilizador de qualquer anomalia ocorrente na central como também alertam para a necessidade de mudar os filtros ou recipientes do pó. 11 Dimensionamento O principal aspecto a ter em conta no dimensionamento de uma central de aspiração é a área do local em questão. É necessário fazer um estudo à planta do local que se pretende aspirar tendo sempre em conta o comprimento da mangueira que se pretende usar como também todos os locais do edifício (áreas de serviço, varandas, terraços, etc.). O correcto posicionamento das tomadas de aspiração facilita a operação de limpeza pelo utilizador, pelo que também se torna num aspecto importante do dimensionamento. Figura 12 - Posicionamento das tomadas Ao distribuir as tomadas na planta estas devem-se posicionar perto das portas (nunca atrás), janelas e bases das escadas visto serem, geralmente, locais com pouca interferência dos móveis. Nas cozinhas deve-se colocar um glutão e posicioná-lo abaixo do lava-loiça, visto ser uma zona em que geralmente se tem acesso às tubagens. Para calcular o número de tomadas de aspiração no sector residencial pode-se proceder do seguinte modo: A – Ter em conta que a mangueira no sector residencial pode ter 7 ou 9 metros, por isso considerar o volume que será ocupado por futuros móveis ao projectar a distribuição das tomadas. B - Usar um compasso em todas as plantas do prédio. Abrir o compasso com uma abertura de 1 metro a menos em relação ao comprimento da mangueira. C - Posicionar a primeira tomada na base da escada (ver piso térreo). D - Traçar uma circunferência sobre o desenho, posicionando o centro no ponto onde será instalada a tomada e delineando o raio de acção da própria tomada. 12 E - Posicionar as próximas tomadas considerando o raio de acção da primeira e, por segurança, considerar uma certa sobreposição dos raios de acção. F - Verificar com a régua se o posicionamento é suficiente para a cobertura de todos os locais (fase muito importante). G - Posicionar a central na garagem ou em locais técnicos. Figura 13 - Estudo da planta e distribuição das tomadas Uma fórmula para calcular o número de tomadas de aspiração, antes de ter o projecto de execução é calcular a superfície do chão do edifício (a incluir as áreas de serviço) e dividi-la da seguinte maneira: COM MANGUEIRA DE 7 METROS Nº Tomadas de Aspiração = Superfície Total / 30 m2 COM MANGUEIRA DE 9 METROS Nº Tomadas de Aspiração = Superfície Total / 50 m2 13 Para hotéis, escritórios e hospitais o número de tomadas vai depender do número de quartos, existindo sempre uma ou duas tomadas em corredores ou zonas de escadas. Figura 14 - Exemplo de distribuição em hotéis Também se pode usar uma fórmula idêntica às anteriores tendo em conta que neste sector se utiliza uma mangueira de 9 metros e a área a dividir é 40 m 2. Assim temos: Nº Tomadas de Aspiração = Superfície Total / 40 m2 Após obtido o número de tomadas já é possível escolher uma central adequada às necessidades do edifício. Os diferentes fabricantes fornecem catálogos com todas as características da central, sendo que a escolha da central se baseia principalmente na superfície máxima de uso, o número máximo de tomadas e a distância da tomada mais distante. 14 Para o sector terciário é habitual usarem-se centrais trifásicas, um dos aspectos a ter em consideração na escolha da central é o número de tomadas a usar em simultâneo. Figura 15 - Tabela com centrais trifásicas Instalação Concluída a fase de dimensionamento segue-se a instalação da central e de todos os componentes. Serão mencionadas algumas especificações quanto à instalação das várias componentes do sistema, tais como: tubagens de aspiração, circuito de alimentação, tomadas e a central de aspiração. Tubagens de aspiração Neste tipo de sistemas a tubagem é montada por segmentos. Posto isto, existem alguns pormenores importantes a ter em conta ao cortar e ligar os vários segmentos. O corte do tubo deve ser feito somente com um corta-tubos especial para que o corte seja perfeitamente perpendicular ao comprimento do próprio tubo. Feito o corte, remove-se eventuais rebarbas de material com a lâmina fornecida com o cortatubos ou a tesoura. 15 Figura 16 - Corte do tubo e limpeza de rebarbas Figura 17 - Montagem do tubo De seguida limpa-se a superfície do tubo a colar com um pano humedecido com líquido desengordurante para melhor aplicação do mástique. Aplicar o mástique somente na conexão “macho”, numa quantidade suficiente para que haja um resíduo de mástique depois de introduzir a conexão. Figura 18 - Aplicação do mástique 16 As derivações também têm de seguir certos critérios de forma a serem bem instaladas. Figura 19 - Derivação correcta e incorrecta As derivações devem seguir sempre o exemplo da figura 19 de forma a evitar perdas de carga grandes e garantir maior fluidez do material aspirado em direcção à central. Figura 20 - Derivação correcta e incorrecta para descidas Nas descidas as derivações devem ser sempre na horizontal para impedir a queda do material aspirado. Para evitar o risco de obstruções ou perdas de pressão da instalação, recomenda-se fazer o menor número possível de curvas em 90° e o maior número 17 possível em 45°. Deste modo, as perdas de carga são menores e o risco de obstrução é praticamente nulo. Figura 21 - Exemplo de curva com acessórios de 45 o Circuito de alimentação Além das tubagens em PVC, a instalação é composta por uma linha eléctrica a 12 V B.T.S. (baixa tensão de segurança), para ligar/desligar a central de aspiração. A instalação eléctrica para a ligação das tomadas deve ser feita em paralelo e as tomadas podem ser ligadas uma à outra em série. A instalação deve ser feita de modo a evitar conexões maiores que 10 a 12 metros sem interrupções. Os condutores do circuito de alimentação seguem sempre a tubagem de aspiração dentro de um tubo anelado designado de conduíte. Figura 22 - Exemplo de montagem de circuito eléctrico 18 Para as centrais do sector terciário, que normalmente são trifásicas, o circuito de alimentação é composto por uma linha eléctrica de 24 V. Figura 23 - Exemplo de circuito de alimentação em central trifásica Em qualquer tipo de central o painel de controlo remoto é alimentado por um circuito eléctrico de 220 V com conduíte blindado. Figura 24 - Exemplo de instalação completa 19 Figura 25 - Exemplo de ligação da linha das tomadas (B) e linha do painel de controlo (A) Algumas centrais trazem tomadas já preparadas para o circuito de alimentação, necessitando apenas de ligar a central à tomada de distribuição com um cabo designado para o efeito. Estas são designadas as tomadas “Plug”. Figura 26 - Exemplo de tomadas de ligação à central 20 Tomadas A instalação das tomadas requer muita precisão e também uma análise prévia do tipo de parede que esta vai ser instalada. Figura 27 - Montagem correcta e incorrecta das tomadas Em paredes de tijolo, as placas de montagem das tomadas de aspiração devem estar ligeiramente sobressaídas de forma a ficarem niveladas quando for dado o devido acabamento (reboco, cimento fino, etc.) ou, em alternativa, monta-se uma moldura na placa de montagem como mostra a figura seguinte. Figura 28 - Montagem de moldura para reboco 21 Existem extensões para as tomadas de aspiração em casos de paredes falsas. Figura 29 - Exemplos de extensões para tomadas Figura 30 - Esquema de montagem de uma tomada 22 Centrais Como já foi referido anteriormente, as centrais de aspiração devem ser instaladas nos locais técnicos dos edifícios e se possível no ponto mais baixo (ex: caves). A maioria das centrais tem o depósito de detritos na parte inferior e para facilitar o acesso ao depósito estas são montadas na parede através de um suporte apropriado. Deve-se instalar a central o mais perto possível de uma parede adjacente ao exterior de forma à tubagem de exaustão ter o menor comprimento possível. Figura 31 - Esquema da central 23 Figura 32 - Esquema de instalação de uma central trifásica Teste à instalação Ao terminar a instalação de todas as componentes da central há que realizar alguns testes para assegurar que a central tem condições para funcionar normalmente. Inicia-se os testes verificando se as tomadas de aspiração estão a funcionar 24 correctamente com um multímetro ligado aos seus terminais da linha eléctrica, a simular a ligação da mangueira. Figura 33 - Exemplo de teste às tomadas De seguida, com a central a funcionar, há que verificar a depressão máxima da instalação colocando um vacuómetro na tomada de aspiração mais distante. Se a diferença entre o valor registado nesta tomada e o valor máximo da central for superior a 100 mmH2O, significa que na instalação estão presentes fugas anormais. Posto isto, deve-se verificar se as tomadas estão montadas correctamente e bem vedadas; há que verificar toda a instalação em busca de quaisquer anomalias. Se não houver problemas na instalação, pode-se verificar a depressão de trabalho da seguinte forma (ver figura 34): A - aplicar a mangueira fornecida para a limpeza à tomada mais distante; B - aplicar o vacuómetro numa tomada intermédia e ler o valor medido com a central em funcionamento; C - se o valor for igual ou maior que 900 mmH2O a central tem as condições de funcionamento ideais. Figura 34 - Teste à depressão de trabalho 25 Manutenção Neste tipo de instalações a manutenção é um aspecto muito importante, no entanto esta varia consoante o tipo de central e a sua grandeza. Para as centrais residenciais existe um conjunto de acções que se podem efectuar dependendo do tipo de anomalia ocorrente. De seguida ficam alguns exemplos: - Perda total/parcial da força de sucção Certificar se as tampas das tomadas estão fechadas de modo correcto; Esvaziar o depósito de detritos; Trocar o filtro. - Bloqueio nos tubos Inserir a mangueira na tomada de aspiração onde não há sucção; manter a mão sobre a extremidade da mangueira. Retirar rapidamente a mão. Repetir diversas vezes. - A central não pára Verificar em cada tomada se há algum objecto a efectuar o contacto de baixa tensão. Na maioria dos casos a manutenção efectuada neste tipo de centrais é correctiva visto que nem todos os fabricantes dispõem de um plano de manutenção preventiva. Contudo, nas centrais que possuem painel de controlo é possível efectuar uma manutenção preventiva pois estes painéis alertam para qualquer necessidade de intervenção. Figura 35 - Manutenção através de painel de controlo 26 Aspiração Central VS Aspiração Portátil Como qualquer tecnologia, os diferentes tipos de aspiração também têm as suas vantagens e desvantagens. De seguida segue-se uma análise comparativa entre os dois tipos de aspiração. Vantagens Aspiração Central: - Exaustão total do ar aspirado - Ruído praticamente inexistente - Comodidade na utilização Aspiração Portátil: - Baixo custo - Manutenção fácil - Não acumula sujidade no edifício Desvantagens Aspiração Central: - Custo elevado - Possível acumulação de sujidade nas tubagens - Manutenção mais cuidada Aspiração Portátil: - Existência de ruído - Recirculação do ar aspirado - Pouca comodidade na utilização 27 Conclusão A evolução das bombas centrífugas teve um papel importante no desenvolvimento da aspiração, no entanto foi a invenção do tubo PVC que tornou a aspiração central cada vez mais popular. Os diversos fabricantes deste tipo de sistemas, para maior comercialização do seu produto, utilizaram sempre os mesmos argumentos que davam vantagem às centrais de aspiração em detrimento dos vulgares aspiradores portáteis. Argumentos estes que incidiam, e ainda incidem, nos factores: ruído, comodidade e melhor capacidade limpeza. Hoje em dia, com o desenvolvimento da tecnologia, estes argumentos deixam de ter tanto peso pois os aspiradores portáteis cada vez pesam menos, emitem menos ruído e têm tanta capacidade de limpeza quanto as centrais. Posto isto, o único senão dos aspiradores é a sua capacidade de armazenamento de pó e detritos que é muito inferior à das centrais. Outro argumento dos fabricantes destes sistemas é o facto de se remover, do espaço habitável, certas pragas como ácaros, pulgas e outros insectos. No entanto não há garantia que estas pragas são totalmente aspiradas até à central podendo ficar nas tubagens, constituindo assim um perigo para a saúde dos moradores. Contudo as centrais de aspiração são a solução mais viável para a limpeza no sector terciário visto serem centrais que podem ter mais que um utilizador em simultâneo e tendo em conta também as dimensões dos edifícios. Ainda assim recomenda-se a elaboração de um plano de manutenção preventiva que dê privilégio à inspecção da tubagem de forma a evitar grandes obstruções e acumulações de insectos. Após esta abordagem crítica ao assunto desenvolvido neste trabalho, é possível apurar que a utilização dos sistemas de aspiração central depende muito do juízo de cada indivíduo e das verdadeiras necessidades de limpeza de cada edifício, seja este do sector residencial ou do sector terciário. 28 Bibliografia 1. Catálogo Geral Aertecnica S.P.A. – Outubro 2007 2. Livro de instruções Globalair – Globalconfort - Janeiro 2010 3. Manual de Instalação Aenera Lda. 4. Manual do Usuário Beam Systems 5. Apresentação Aspiração Central Joule Engenharia / Casa Carrier 29