ADUTORA ETA - Cobi. ADUTORA Adução É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte...

ADUTORA

ETA - Cobi

ADUTORA

AduçãoÉ o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de

arte destinados a promover o transporte da água em um sistema de abastecimento entre:

captação e reservatório de distribuição; captação e ETA; captação a rede de distribuição; ETA e reservatório; ETA e rede; reservatório à rede; reservatório e reservatório;

Classificação das adutoras:

De acordo com a energia de movimentação do líquido: gravidade, recalque e mista;

De acordo com o modo de escoamento do líquido: livre, forçada e mista;

De acordo com a natureza da água: bruta e tratada.

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ADUTORAClassificação das adutoras:

Figura - Esquema da terceira adutora de Campina Grande

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Projeto de linhas adutoras

Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade:

1. Vazão de adução;

2. Comprimento da adutora;

3. Declividade disponível;

4. Material da tubulação.

Diâmetro da adutora

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Projeto de linhas adutoras

Velocidade máximas em condutos livres - (NB-591/91)

Material Velocidade máxima (m/s)

Alvenaria de tijolos 2,5

Rochas estratificadas 2,5

Rochas compactas 4,0

Concreto 5,0

Qualidade da água Velocidade mínima (m/s)

Suspensões finas 0,30

Areias finas 0,45

Matéria orgânica 0,60

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Projeto de linhas adutoras

O dimensionamento hidráulico de um conduto

pressurizado consiste em determinar:

a velocidade média da água (V);

a vazão (Q);

o diâmetro do tubo (D);

a perda de carga (hf).

Para o dimensionamento dispõe-se de duas equações:Q = A . V

hf = f (Q,D)

ADUTORARecomendações para o traçado das adutoras

Distância Cota do (m) terreno (m)

0 3220 30,540 27,960 25,680 24

100 22,4120 18,2140 16,4160 12,6165 8,2180 9,6200 10,1220 11,3240 12,2260 12,8280 17,6292 17,9300 17,8320 15,2340 14,6360 14,1380 12,4400 12,9418 14,5

Perfil da adutora

0

5

10

15

20

25

30

35

0 100 200 300 400

Distâncias (m) - plano de referência

Co

tas (

m)

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Projeto de linhas adutorasRecomendações para o traçado das adutoras:

Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado;

Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura);

Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, para informações geotécnicas sobre o subsolo;

Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros;

Elaboração do perfil do terreno e da adutora.

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Projeto de linhas adutoras

Recomendações para o traçado das adutoras:

A adutora deverá ser implantada de preferência em ruas e

terrenos públicos (minimizando o problema de

desapropriação ou faixa de utilização);

Trechos ascendentes longos com pequena declividade > 0,2

% e trechos descendentes curtos com declividade > 0,4 %;

Localizar adutoras, ventosas e registros;

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Projeto de linhas adutoras

Recomendações para o traçado das adutoras; (continuação)

Procurar terrenos com características de solos

com capacidade de suportar esforços evitando: Solos rochosos, alagadiços e solos de baixa

resistência;

Prever blocos de ancoragem.

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Traçado de linhas adutoras por gravidade A linha piezométrica não deve cortar a tubulação prejudicial

ao funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume)

O que se deve fazer?

Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da piezométrica

L

D

Corte no terrenoLP

NA

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Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser dimensionado como já explicado.

NA h 2,5 D2

D2

NANA

Caixa intermediária

LP, J2

LP, J1

A

D1

Corte no terreno

L2L1

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Opção 3: Dimensionar a linha com dois diâmetros D1>D2.;

A piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J1) para ultrapassar o ponto alto;

Deve-se ter uma folga da piezométrica de no mínimo 1,5m acima do terreno .

Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada operacionalmente a cada caso.

Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque

Em geral são conhecidos:

Vazão de adução, Q (m3/s)Comprimento da adutora, L (m)Desnível a ser vencido, Hg (m)

Material da adutora

Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque

LrLs

NA

QNA

GsDr, J, V

Gr

hf

A’

Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada

A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’

Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque

LrLs

NA

QNA

GsDr, J, V

Gr

hf

A’

Indeterminação do problema há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão

para uma mesma vazão de dimensionamento

Solução de casos práticos: adutora por recalque Pré-dimensionamento do diâmetro Adução contínua 24 horas

FÓRMULA DE BRESSE:

D diâmetro da adutora de recalque (m)

Q vazão aduzida (m3/s)

K fator da fórmula de Bresse

QKD

A constante K depende de custos de: Material Mão-de-obra Operação Manutenção do sistema, etc.

Varia de local para local e no tempo, principalmente em regimes inflacionários

Normalmente: 0,75 < K < 1,4

De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se utilizam tubos de ferro fundido

Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia:

)/(.3,1 325,0 smQXDr

X fração de horas por dia

X = n/24

n = número de horas de funcionamento por dia

Recomendada pela NBR-5626

Algumas observações sobre a fórmula de BresseTrata-se de uma equação muito simples, para representar um

problema complexo e com muitas variáveis econômicas aplicada na fase de anteprojeto;

Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6’’, pode conduzir a um diâmetro aceitável;

A fixação de um valor para K velocidade de econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s);

Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de funcionamento contínuo (24 hs)

Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque

Diâmetros escolhidos com base em critério econômico considera-se as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios

Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador;

Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e outros custos de operação)

Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque

Aspectos econômico-financeiros:

Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhosAquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetroOperação, manutenção e consumo de energia elétricaAmortização e juros

Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque

Aspectos econômico-financeiros:

•Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de investimento das instalações, é uma despesa operacional de relevância na determinação do diâmetro econômico das adutoras

•Representam 50% das despesas das companhias de saneamento

Solução de casos práticos: adutora por recalque

1. Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores;

2. Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro;

3. Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro;

4. Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa;

5. Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global.

Solução de casos práticos: adutora por recalque

Solução de casos práticos: adutora por recalque

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Dimensionamento hidráulico das adutoras por recalqueVelocidades na sucção (NBR590/1990)

No barrilete a velocidade mínima é de 0,60 m/s e a velocidade máxima recomendada é de 3,00 m/s.

Projeto de linhas adutoras

Diâmetro nominal – DN (mm) Velocidade máxima (m/s)

50 0.70

75 0.80

100 0.90

150 1.00

200 1.10

250 1.20

300 1.40

> 400 1.50

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Materiais das adutoras

Ferro fundido; PVC; Aço; Concreto armado.

Pressão interna

Pressão externa

Natureza da água transportada

Custo de implantação

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Materiais das adutorasPVC

Os valores das pressões máximas de serviço decrescem com o aumento da temperatura na base de 20% para cada mais 10o.C.

Classe Serviço8 40

10 50

12 60

15 75

20 100

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Materiais das adutorasFerro fundido

longa durabilidade facilidade de assentamento e conexão peso elevado alto custo elevada resistência à pressão interna e cargas externa incrustações: cimentado internamente diametro até 1200 mm v máx: 3,00 m/s

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Aço

elevada resistência à pressão interna baixa resistência à cargas externa incrustações: cimentado internamente corrosão: revestimento externo - pintura anti-

corrosiva fácil montagem e conserto - solda diametro > 600 mm, $ + competitivos v máx: 6,00 m/s

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Concreto

baixa resistência à pressão interna: condutos livres elevada resistência à cargas externa peso elevado difícil manuseio concreto simples (200 - 1000 mm) e armado (400 -

2000 mm) moldado in loco v máx: 4,50 m/s

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Conexões

As peças são destinadas a ligarem tubos ou seguimentos de tubos entre si, permitindo mudanças de direção, derivações, alterações de diâmetros etc, e são fabricadas nas classes e juntas compatíveis com a tubulação.

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Conexões

As peças mais comuns são:

curvas (mudanças de direção);tês (derivação simples);cruzetas derivação dupla;reduções (mudanças de diâmetro);luvas (ligação entre duas pontas);caps (fechamento de extremidades);junções (derivações inclinadas) etc.

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Conexões

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Peças especiais

Entre elas as mais comuns são:

Registros ou válvulas de manobra para controle do fluxo

Válvulas de retenção para impedir retorno do fluxo;

Ventosas para aliviar o ar das canalizações;

Crivos par impedir a entrada de material grosseiro nos condutos;

Válvulas de pé para manter o escorvamento dos conjuntos

elevatórios;

Comportas e Adufas para controle das entradas e saídas de

vazão;

Hidrante para fornecimento de água para combte a incêndios

ADUTORAMateriais das adutoras

Registro de gaveta

Válvula borboleta

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Valvulas

Válvula borboleta

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Válvula de retenção

ADUTORAProblemas causados pelo movimento de bolsas de ar nas

tubulações:

Nas adutoras por gravidade, o ar depositado nos pontos altos, onde há

perda de pressão, provoca o aumento da perda de carga, que

implica numa diminuição de vazão;

Nas adutoras por recalque, a presença de bolsas de ar nos pontos de

queda de pressão provocam um aumento de altura manométrica,

implicando em redução de vazão ou sobrecarga da bomba, com os

conseqüentes prejuízos de consumo de energia ou danificação do

equipamento;

A movimentação das bolsas de ar pode provocar golpes de ariete em

decorrência de sucções bruscas.

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Instalação das ventosas

Instalação de ventosas nos pontos altos da tubulação e ao término dos

trechos horizontais, visa eliminar todos os inconvenientes que um

fluxo ar inadequado dentro das tubulações pode acarretar. É

necessário também tomar as seguintes precauções quanto ao traçado

das tubulações:

Projetar as tubulações com aclives suaves e declives acentuados,

visando facilitar o fluxo de ar a os pontos altos onde estarão

instaladas as ventosas;

Reduzir ao máximo os trechos horizontais, pois variações muito

pequenas de nível podem implicar pontos difíceis de se proteger.

ADUTORAInstalação das ventosas

Traçado recomendável

Traçado não recomendável

ADUTORAMateriais das adutoras

Ventosas

Ventosa de duplo efeito

ADUTORAMateriais das adutoras

Ventosas

Vazão de ar

Vazão de ar (l/s)

Gráfico de dimensionamento apresentado pela BARBARÁ (hoje Saint Gobain) - (pressão máxima de serviço de 1,5 mpa ( = 15 kgf/cm2) a 2,5 mpa).

ADUTORAMateriais das adutoras

Adutora de água tratada de Ibes/Boa Vista, em Vila Velha, no valor de R$ 2,9 milhões, foram concluídas em dezembro de 2007. Com 2,6 quilômetros de extensão (1.105 metros com redes de 600 mm e 1.515 metros com redes de 500 mm).

(http://www.cesan.com.br)

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DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS

Blocos de ancoragem;

Proteção contra corrosão;

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DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS

Adutora do Civit – Serra (http://www.cesan.com.br)

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DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS

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DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS

Blocos de Ancoragem

Podem ser calculados pela fórmula:

E = k P A

E: empuxo, N;

P: pressão do teste hidráulico em campo, Pa;

A: área da seção interna do tubo, m2;

K: coeficiente que depende da natureza da tubulação.

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Exercício.

Dimensionar uma adutora que interliga dois reservatórios e os níveis médios nesses reservatórios correspondem as cotas altimétricas de 266,20 e 291,30 e estão distanciados de 3680 m. Determinar:

1. Diâmetro da adutora;2. Vazão máxima e velocidade3. Diametro e velocidade efetivos.

CAPÍTULO 7

ADUTORA

Estudar: Capítulo 6

Itens: 6.1 a 6.9 e 6.13