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ilcimar-andrade-da-silva
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Abastecimento e Tratamento D’água Consumo de água
000000
2Q
população
Q= f(p,q) Consumo
1- Classes de Consumo
Residencial ou doméstico
Comercial
Industrial
Público
(perdas)
Captação
96,0
21
Rede de
distribuição
1.1 - Consumo doméstico
Valores representativos:
Consumo doméstico l/ hab.dia
Bebida e cozinha De 10 a 20
Lavagem de roupas De 10 a 20
Banhos e lavagens de mãos
De 25 a 55
Instalações sanitárias De 15 a 25
Outros usos De 15 a 30
Perdas e desperdícios De 25 a 50
Total De 100 a 200
1.2 – Consumo Comercial e industrial
Natureza Consumo
Escritórios comerciais 50 l/pessoa.d
Restaurantes 25 l /refeição (25)
Hotéis (sem cozinha e sem lavanderia) 120 l/hospede. d.
Lavanderias 30 l/kg de roupa
Hospitais 250 l/kg de roupa
Indústrias (uso sanitário) 70l/operário. d
Cortumes 60l /kg de couro
Fábricas de papel 100 a 400 l/kg de papel
1.3 – Considerações sobre a “P-NB- 587 “: (substituída pela NB-587) a) Para populações futuras (p) 10.000 hab – 150 a 200 l/d c) P>50.000 hab. q250 l/d
b) 10000 hab < 50.000 hab. 200 a 250 l/d
d) Para população temporária 100l/d
2- Consumo Médio “Per Capita”:
q=P
V
.365
l/hab.d V= volume total de água distribuída durante um ano (l/ano) P= nº de habitantes beneficiados 3- Principais fatores que exercem influência sobre o consumo: a) Clima: T q b) Hábitos e nível de vida da população: Estágio econômica e social da população q
c) Natureza da cidade: As cidades industriais apresentam consumo maior que as demais. Grupamentos tipicamente residenciais apresentam consumos menores. d) Crescimento da cidade: P q
e) ??? f) Pressão na rede: p q
Maiores pressões na rede aumentam a ocorrência de perdas. 4- Variações de Consumo 5-Estimativa de Vazão:
(nº de hab.)
Qméd= 400.86
.qP (l/hab.d)
Qmáx diária= Qméd. K1 (coef. do dia de maior consumo) Qmáx horária= Qmédia. K1. K2 (coef. da hora de maior consumo)
5,1
2,1
2
1
K
K
2Q Qméd.K1
6- Alcance do Projeto:
SE HOUVER
ALCANCES MAIS LONGOS ALCANCES MAIS CURTOS
Crescimento mais rápido da pop. +
Maior vida útil das partes
constituíntes
+
Facilidade de ampliação
+
Disponibilidade de recursos
+
Juros elevados e prazos curtos
+
Possíveis recursos da população
+
96,0
21
Períodos de Projeto Em anos
Tomadas d’ água 25 a 30
Grandes barragens e túneis 30 a 60
Poços 10 a 25
Equipamentos de recalque 10 a 20
ETAS Floculadores, decantadores e filtros dosadores
20 a 30 10 a 20
Reservatórios de distribuição de concreto de aço
30 a 40 20 a 30
Canalização de distribuição 20 a 30
Edifícios 30 a 50
7- Previsão de População 7.1-Processo Aritmético alcance do projeto
7.2 – Processo Geométrico
PT=Po.rgT-T
0
rg= 01
0
1TT
P
P
)t.(tKPP 0a0t
Ex: taxa de crescimento populacional de 3,5% a.a., logo, rg = 1,035
Pf = Pi.(1+i)n
LOG
7.3- Processo de curva logística
7.4- Processo de Extrapolação Gráfico 7.4 e 7.5 Exercício I Dados
Volume aduzido no ano de 1994: 350.000.000 m3
Volume aduzido no dia de maior consumo: 1.100.000 m3
População abastecida: 3.000.000 hab. V= 350.000.000 m3/ Vmáx/dia= 1.100.000 m3 P= 3.000.000 hab. Determinar: a) A vazão média diária; b) O consumo médio “per capita”; c) A relação entre consumo diário máximo e o consumo diário médio.
a) Qmédio= /s311,098m365.86400
0350.000.00
365P.86400
P.V
86400
P.Q
q= 365.P
V(consumo médio per capita)
b) q= /hab.diam3196,0000.000.3.365
000.000.350
365.P
V 3
c) 1
K
diário médQ
diáriomáx Q
15,111,098
/86.400)(1.100.000K
1
Exercício II: Dados:
P1995=25.000 hab. (início do plano)
Crescimento geométrico, com taxa de 2,8 % a.a.
Consumo médio “per capita”: q= 200 l/hab.d
K1=1,2
K2= 1,5
Alcance de projeto: 20 anos Determinar (para o final do plano):
a) Qméd b) Qmáx . d c) Qmáx. h
Final do Plano:
Cresc. Geométrico: PT=Po.r)
0T-(T
g
PT=25000.1,02820PT 43.432 hab
a) Qméd=86400
p.q Qméd=
86400
43.432.200=
b) Qmáx.d= Qméd. K1
Qmáx. d=100,54 .1,2 = 120,65 l/s
c) Qmáx. h= Qméd..k1. K2
Qmáx.h = 100,54 . 1,2. 1,5 = 180,97 l/s
100,54 l/s
Exercício III: REDE CAPTAÇÃO
d Uma cidade terá um sistema de abastecimento conforme esquematizado na figura. Sua população futura para fins de projeto foi estimada em 45.000 hab. Uma indústria localizada entre o reservatório e a cidade terá um consumo diário regularizado de 2.200 m3.
1- Determinar as vazões para o dimensionamento expresso em l/s nos diferentes trechos de canalização admitindo os seguintes dados:
Consumo médio “per capita” anual: 200l/dia Coeficiente de variação diária: K1=1,25 Coeficiente de variação horária: K2= 1,50 Água necessária para a lavagem dos filtros da estação de
tratamento: 4 % do volume tratado. 2- Se a estação de tratamento tiver que funcionar somente 16 h/ dia, quais
serão as alterações decorrentes nas vazões de dimensionamento. Pop: 45.000hab Qmáx IND= 2200 m3/ dia Dados q = 200 l / hab .dia K1= 1,25 K2= 1,50
Item I Vazão média a ser distribuída: Qméd = 45.000 x 200 = 104 l/s 86.400 Vazão no trecho e: Qe= 104 x 1,25 x 1,50 = 195 l /s Vazão no trecho d:
/sl s/d 86400
l/d Q d 5,25
000.200.2
ETA RD
INDÚSTRIA
K1 K1.K2 Rede
b a c e
Vazão no trecho c: l/s Qc 2215,25195
Trecho e + trecho d
Vazão no trecho b: l/s Qb 1565,2525,1104
Vazão no trecho a: l/s
0,96
QQ b
a 16296,0
156
Qa - 0,04 Qa= Qb
Item 2
Q`a l/s 24316
24.162
Q`b l/s23416
24.156
CAPTAÇÃO Tomada D`água
1- Introdução Subterrâneos aqüíferos freáticas (poços e fontes) aquíferos artesianos Mananciais
Rios e córregos Superficiais Lagos Reservatórios artificialmente formados
Trecho que chega na ETA
Trecho que sai na ETA
Águas meteóricas (chuva) OBS: Águas do mar (dessalinização) Corte Esquemático de um Poço NT Nível estático Curva de depleção Nível dinâmico Raio de convergência Definição (CAPTAÇÃO) É o conjunto de obras e dispositivos construídos ou montados junto ao manancial para a tomada do volume de água destinado ao sistema de abastecimento. Cuidados a serem observados no projeto e na construção das obras de captação :
a) Assegurar a obtenção do volume de água adequado; b) Assegurar condições de fácil entrada da água; c) Assegurar facilidades futuras de operação e manutenção e de acesso aos
locais da captação 2-CAPTAÇÃO EM RIOS: Exame prévio das condições locais:
a) Inspeção local; b) Investigação de dados hidrológicos; c) Medições diretas de vazões do rio; d) Observar a existência de possíveis focos de contaminação nas
proximidades;
e) Observar se o solo na região atravessada pelo rio favorece a presença de areia em suspensão na água;
f) Coleta de amostra de água para exames de laboratório. FASES SEGUINTES AO EXAME PREVIO
a) Levantamento topográfico da área circum vizinha; b) Batimetria do rio; c) Sondagens geológicas .
PRINCIPIOS GERAIS PARA A LOCALIZAÇÃO DE TOMADAS : Trecho retilíneo Trecho curvilíneo Retilíneo : Curvilíneo ETA ETA Assoreamento
ASPECTOS PRINCIPAIS DAS OBRAS DE CAPTAÇÃO: a) Entrada permanente de água para o sistema, mesmo nas maiores
estiagens; b) Havendo instalação de bombeamento:
Terá que ser verificada a facilidade de obtenção de energia elétrica;
Os motores deverão ficar sempre ao abrigo das maiores enchentes previstas;
A distância entre a bomba e o NAmin do rio não deverá ultrapassar a capacidade de sucção.
PARTES CONSTITUTIVAS DE UMA CAPTAÇÃO
a) Barragens ou vertedores;
b) Órgão de tomada d´água com dispositivo para impedir a entrada de materiais estranhos em suspensão na água;
c) Dispositivo para controlar a entrada de água ; d) Canais ou tubulações intermediárias; e) Poços de tomada das bombas.
CAIXAS DE AREIA (ou desarenadores) L
v
CORTE A-A v- velocidade de sedimentação da areia; V- velocidade de escoamento horizontal na caixa; h- lâmina d`água; L- comprimento teórico da caixa (teóricas – considerações sem turbulência), Logo acrescemos. 50% devido ao fato da Turbulência) b- largura da caixa; S- seção transversal de escoamento (S= b. h); A- seção horizontal da caixa (A= b.L); Q- vazão de escoamento ( Q= S.V) ( Q= A.V) CONCLUIMOS QUE :
L= V. t v
V
h
L
h = v. t
b.v
QL
vb.h
Q
vh
L
11
S
Q
A
b A
planta
V
v
NA
h
Diâmetro da partícula (mm)
1,00 0,80 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,15 0,10
Velocidade da partícula ( mm/s)
100 83 63 53 42 32 21 15 8
Exercícios : Uma caixa de areia a ser construída numa captação de água para 240 l/ s deverá reter partículas maiores ou iguais a 0,2 mm. Admitimos uma largura da caixa de 2m adotadas por conveniência de limpeza, determinar o comprimento da caixa.
m 8,50 5,7 1,5L
m7,5m0,2
m4,11
b
A L`
m4,11m/s 021,0
s/m240,0
v
QA
2
23
3-CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS: 3.1-Fatores a serem levados em conta: a - variação da qualidade da água; b - oscilações de nível; 3.2-Soluções a adotar: a- Torre de tomada; b- Tubulões de tomada. 4 - RESERVATÓRIOS DE ACUMULAÇÃO: 1- Definição:
NA
É um lago artificial criado em um curso d`água com a construção de uma barragem a fim de represar a água. 2- Finalidades:
Formar um reservatório ( Qmáx>QDEM) Qdecarga
Irrigação;
Controle de cheias;
Regularização de curso d`água;
Navegação;
Fins recreativos;
Etc
3- Efeitos do represamento sobre a qualidade da água: 3.1- Efeitos favoráveis
a) Diminuição da turbidez; b) Redução da cor; c) Redução de microorganismos.
3.2- Efeitos desfavoráveis: A decomposição da matéria orgânica depositada no fundo causa a redução do teor de oxigênio dissolvido afetando a vida de organismos aquáticos e elevando o teor CO2. A elevação do fator de CO2, pode causar:
Corrosão em estruturas e canalizações metálicas;
Elevação da dureza da água.
5-CALCULO DA CAPACIDADE DE UM RESERVATÓRIO 5.1- Elementos a considerar ;
Vazões do curso d`água;
Vazões de demanda para o abastecimento;
Perdas por evaporação e infiltração. 5.2- Determinação de capacidade útil de um reservatório de acumulação Ex: Diagrama de Rippl.
ADUÇÃO POR GRAVIDADE 1-Introdução
Adutores são canalizações do sistema de abastecimento destinado a conduzir água entre unidades que procedem a rede de distribuição. Fatores Principais a serem considerados no traçado das adutoras :
Topografia;
Características do solo;
Facilidades de acesso. 2- Classificação das adutoras: 2.1 Quanto à natureza da água transportada:
Adutoras de água bruta;
Adutoras de água tratada. 2.2 Quanto ao tipo de escoamento:
Em condutor forçado;
Em condutor livre (ou aqueduto);
Em condutor forçado e livre (combinação). Ex: OBS : Pressão estática x Pressão dinâmica
LP
Conduto forçado
NA=LP
Conduto livre
Conduto
forçado
Conduto
livre
LP P estática
P
dinâmica
3-Dimensionamento hidráulico : 3.1- conduto livre: V=M.n-3/4.Q1/4 . J3/8
v- velocidade em m/s; n- coeficiente de manning; Formula de manning modificada por Macedo: Q- vazão em m/s3; J- declividade em m/m - seção circular M= 0,61 -Seção retangular M = 0,58 3-2-Conduto forçado: V- 0,355.C.D0,63 .J0,54
C –coeficiente (tabela); Fórmulade Hazen - Willians D- diâmetro do conduto em m; J- perda de carga unitária em m/m 4-Peças Especiais e órgãos acessórios: -Registros de parada ( R); - Registros de descarga ( d); -Ventosas(V); -Válvulas redutoras de pressão (VP); Finalidade da Ventosa :
Expulsão de ar durante o enchimento da linha;
R
d
V
d
R
Expulsão de ar durante o funcionamento da linha;
Entrada de ar quando a tubulação está sendo descarregada. Finalidade do Registro de parada :
Saída de ar durante o enchimento da linha;
Esvaziamento da adutora;
Descarga para limpeza. Válvulas redutoras de pressão : - Introduz perdas de carga nos condutos (de várias formas) Fabricante:JOCOFF,.... 5-Obras Complementares:
Ancoragens;
Caixas intermediárias;
Chaminé de equilíbrio;
Caixas de quebra pressão;
Pontes, pontilhões, pilares e berços;
Condutos auto-cortantes;
Túneis.
A caixa intermediária deve ser provida de válvula de bóia na entrada para que não haja transbordamento, quando a vazão de jusante for nula ou menor do que o de montante.
*VP
LP
CAIXA
INTERMEDIÁRIA
A
EXERCICIOS 1- Admitindo que a partir de um reservatório exista uma adutora por gravidade de 300mm de diâmetro. Deseja-se saber a vazão duplicará caso a mesma seja substituída por outro de 600mm de diâmetro e do mesmo material. Pela fórmula de Hazen-Willian: V= 0,35.C.D0,63. J0,54
Q= 0,279. C. D2,63 j0,54
D1= 300mm Q1=0,279.C1D1
2,63.j10,54 D2=600 mm
Q2=0,279.C2D2
2,63.j10,54 C1=C2
J1 = J2
12
2
1 QQQ
Q6162,0
2- Determinar o diâmetro de uma adutora de ferro fundido com revestimento de cimento que interligará os reservatórios distanciados entre si de 6 km e que deverá veicular uma vazão de 150 l/s. Os níveis médios de água nesses reservatórios correspondem às cotas altimétricos de 840 m e 813 respectivamente. C= 140
Carga disponível ( h ) :
h = 840 – 813 = 27 m
Perda de Carga ( J) :
mmh
/0045,06000
27
L J
4
D S
S
QV
2
h
J 840
L=
6000m
J 813
Diâmetro :
0,542,63 JC.D 0,279. Q .
Q= 0,15 m3/ s C= 140
J= 0,0045 m/m
1ª Alternativa : Adotando canalização com diâmetro uniforme: D= 0,40 m Q= 0,279. C. D2,63.J0,54= 0,279 . 140 . 0,402,63 . 0,00450,54=0,19 m3/ s= 190 l/s
sm /51,1
4
4,0.
19,02
S
QV
2ª Alternativa : Adotando duas canalizações em série:
5
2
2
5
1
1
5 D
L
D
L
D
L D= 0,37 m; D1= 0,35m; D2=0,40m
L= L1+L2 L2= L+ L1
)400(988.230126000
)350(012.340,0
6000
35,037,0
6000
212
15
1
5
1
5
mmDmLLLL
mmDmLLL
As velocidades serão :
smV
smV
/19,1
4
40,0.
15,0
/56,1
4
35,0.
15,0
22
21
OBS : Fórmula para 2 canalizações em paralelo:
escanalizaçõ de nº n : n) até (..........2
5
2
1
5
1
5
L
P
L
P
L
P
RESERVATÓRIO DE DISTRIBUIÇÃO 1-FINALIDADES:
Regularizar as diferenças entre o abastecimento e o consumo;
Promover condições de abastecimento contínuo durante períodos curtos de paralisação de algum órgão do sistema;
Condicionar as pressões disponíveis nas redes de distribuição. 2- TIPOS: 2.1- Quanto à posição relativa ao terreno : a- Enterrado: b- Semi- enterrado c- Apoiado d- Elevado: 2.2- Quanto à localização no sistema: a- Reservatório de montante: Vazão de dimensionamento do conduto RA Qmáx. h =Q méd K1. K2
NT
H/3
H
NT
< H/3 NT
NT
R
A
b- Reservatório de jusante : A Vazão de Dimensionamento:
Conduto AB: Qmáx.d = Qméd.K1
Conduto CR:
- Escoamento de C para R:
Valor máx atingido: Qmáx86400
q P1K1Q
Escoamento de R para C
Valor max atingido 86400
PqK
86400
PqQ 121
2 KK
3- CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS (C)
3.1-Critério de Frulling
3
q PK C 1
3.2- Método da Senóide:
V.1K
C 2
V= volume de água consumido no dia de maior consumo
3.3 - Método da Curva de Consumo:
B
C R
A – Adução contínua
B-Adução Intermitente:
3.4- Outros Consumos a serem considerados:
A – Consumo de Emergência: quando ocorre interrupção em órgão de captação, adução ou
tratamento.
Vazão (m3/h)
Reta de
adução
Hidrograma do dia
de maior consumo
24 horas
Vol.
Acumulado(m3)
V= volume induzido=volume
no dia de maior consumo
Adução
acumulada
24 horas
Adução
t1 t2 24
Hidrograma do dia
de maior consumo
Vazão
(m3/h)
C1
C2
Consumo
acumulado
Adução
acumulada
t1 t2 24
C= Q. T. T – tempo previsto para reparação do defeito
Q - vazão média de consumo natural
B - Consumo devido à população flutuante.
Ex: Município de Cabo Frio (dependendo do caso atendemos ou não ao pico de consumo)
C - Consumo Especiais
Ex: consumo para irrigação de jardim
D - Consumo para combate a incêndios
4 DIMENSÕES ECONÔMICAS :
A – Reservatório Prismático:
B-Reservatório Elevado de Forma Cilíndrica:
5- CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJETOS:
a) Divisão do Reservatório (enterrado ou Semi-enterrado) em pelo menos c/ 2
compartimentos;
b) Canalizações de Entrada, uma para cada compartimento, providas de registro;
c) Canalização de Saída, uma para cada compartimento, providas de registros;
d) Canalização extravasora (Buzinote) para cada compartimento;
e) Canalizações de descarga para limpeza, uma para cada compartimento provido de
registro;
f) Aberturas para inspeção convenientemente localizada e protegida contra a
possibilidade de poluição;
g) Escadas de acesso;
h) Cobertura adequada;
i) Indicador de nível d`água;
j) Precauções no sentido de assegurar a impermeabilidade;
k) Dispositivos para ventilação;
l) Sinalização de torres e pára raios;
m) Proteção de reservatórios enterrados contra águas poluídas;
n) Proteção das tubulações de descarga e de extravasamento contra o refluxo de águas
poluídas ou penetração de animais.
x y
4
3
y
x
2
1
Diâmetro
Altura
REDES DE DISTRIBUIÇÃO D`ÁGUA
-Definição:
R.D. é o conjunto de tubulações e de suas partes acessórias destinadas a colocar a água a
ser distribuída a disposição dos consumidores de forma contínua e em pontos tão próximo
quanto possível de suas necessidades.
2- Tipos de Condutos:
Condutos principais - são aqueles através dos quais, por hipótese de cálculo, a água
alcança toda a rede;
Condutores secundários - são aqueles alimentados pelos condutores principais.
3-Traçado de Condutos
- Ramificada
. Em espinha de peixe
- Em Grelha:
- Malhadas 4- Considerações sobre normas de projeto:
a) Pressão Estática Máx - 50 mca; b) Pressão Dinâmica Min - 15 mca; c) Se a área a abastecer for superior a 1 Km², os condutos principais deverão
formar circuitos fechados (malhados); d) Cond. Princ. Com diâmetro superior a 400 mm não deverão ser utilizados
para ligações prediais,
R R
R
As redes malhadas possuem uma
vantagem sobre as ramificadas, pois ao
precisarmos fazer um reparo, temos como
fecharmos apenas um trecho (no
molhado), o que não ocorre com a
ramificada.
e) A rede deverá ser dupla, ou seja, um duto em cada passeio, em 2 casos; . Em ruas de tráfego intenso; .Em ruas c/ largura superior a 18 m. f) A perda de carga nas tabulações deverá ser no Máx de 8 m/Km. g) Diâmetro mínimo: - tubulações Principais: . Densidade demográfica ≥ 150 hab/ha D= 150 mm . d< 150 hab / ha pop. de projeto > 5.000 hab D= 100mm pop. de projeto ≤ 5.000 hab D = 75 mm - Tubulações Secundárias: D= 50 mm, exceto p/ comunidades com população < 5.000 hab e cota “per capita” < 100 l/d; neste caso:
O Interno (mm) nominal Nº máximo de economias servidas
25 10 30 20 35 50
5- Vazão de Distribuição: a- Em relação à extensão dos condutos: Vazão específica (vazão de distribuição em marcha):
)./(86400
..Q 21
m mslL
qPkk L = extensão total da rede
b- Em relação à área a abastecer : Vazão específica de distribuição:
)ha.s/l(86400
A.q.P2K.1K distrQ A= área abrangida pela rede
6- Distância Máxima entre Condutos Principais a) Rede ramificada:
dist q
QA
2
d.L A
L q.d
Q 2 d
D= distância em hm entre condutos principais; L= distâncias em hm entre condutos secundários; A= área servida por uma derivação em ha; qd= vazão específica de distribuição em l /s há; Q= vazão limite fixada p/ o conduto secundário em l/s b - Rede Malhada
qd.dQ` 2 tL
ddqd ).1(4..2
Q).1L
d4( Q'
d/L –1 = nº de derivações em cada lado; 4 ( d/L) – 1 = Total de derivações pra o interior do circuitos; d2= área do circuito em hectares; Q’ = vazão total para a área interna, em l/s, que pode escoa pelas derivações; Q= vazão limite fixada para o conduto secundário em l/s; 7- Limites Práticos de Velocidades e de Vazão:
DN (mm) Vazão (l/s) Velocidade (m/s)
50 1,4 0,70
60 2,3 0,80
75 4 0,90
100 8 1
150 18 1
d
L
A
d
d
L
200 35 1,10
250 54 1,10
300 85 1,20
Fonte: “Manual de Hidráulica”- Azevedo Neto – Tab 18,1 Pág 493 8-Órgãos e Equipamentos Acessórios Considerações: I-Quando 3 ou mais trechos de tubulação principais se interligarem em um ponto, deverá ser prevista uma válvula para fechamento de cada trecho. II-Nos condutos secundários deverá ser prevista uma válvula junto ao ponto de ligação a condutos principais; III-Deverão ser previstas válvulas de descarga nos pontos baixos da rede; IV - Nos pontos altos das tabulações principais em que não existirem ligações a consumidores deverão ser instaladas ventosas para a saída do ar. 9- Dimensionamento dos Sistemas Ramificados Exemplo: Dados :
Vila com 2.000 hab
Extensão de ruas : 1720 m
“Per capita” : 150 l/ hab
K1= 1,2
K2= 1,5
Diâmetro mínimo : 75 mm;
C= 100
Fórmula de Hezen Willian
R CT = 20,00 m
L= 1220m 3
1
L =400m CT=16,00
CT=17,00
L= 100m
CT= 18,00
Ponto mais
desfavorável
V= 0,35 . C.D0,63 J0,54 Solução: Vazão por metro linear de canalização:
mslx
xxx./004,0
1720400.86
5,12,11502000Qm
Planilha de Cálculo: Admitindo a cota de terreno no mesmo nível do eixo das canalizações. 10-Dimensionamento dos Sistemas em Circuitos: 10.1- Método do Seccionamento Fictício Secciona-se ficticiamento a rede. Dimensiona-se como se a rede fosse ramificada, verifica-se a pressão calculada. Na planilha, as colunas serão:
Ponto De seccionamneto
Pressões calculadas
Valor Médio
Máxima Diferença
% do valor médio
A diferença de pressão num ponto de seccionamento não poderá ser superior a 5 % da média das pressões. Exemplo de Seccionamento :
Seccionando
10.2 – Dimensionamento de Rede pelo Método de Hardy-Cross:
R
R
10.2.1 - Fundamentos Hidráulicos: a) Em um nó qualquer, a soma algébrica das vazões é nula. (+) vazões afluentes (-) vazões efluentes b) Em um circuito fechado (anel) qualquer, a soma algébrica das perdas de carga é nula.
I
Anel I:
h= h1 + h2 – h3 - h4 =0 Anel II:
h= - h2 + h5- h6- h7=0 c) Admite-se que a distribuição em marcha seja substituída por tomadas em pontos isolados.
nó
Q3
Q2
Q1
Q4
Qd (vazão de distribuição)
Q= Q1-Q2-Q3+Q4-Qd=0
h6,Q6
E
II
B
C h7,Q7
h5Q5
F
R h1,Q1
h2,Q2
h3,Q3
h4,Q4
D
R REDE
REAL
R REDE
ASSIMILADA À
REAL
A
d) Fórmula geral da perda de carga ao longo de um trecho: Adotando–se a formula de Hazen-Willians: Q = 0,279 .C.D2,63 J0,54
85,1,..).279,0(
. 85,1
87,485,1 nQ
DC
LLjh
Onde 87,4D.85,1)C.279,0(
Lr
10.2.2 - Descrição do Método a) Em cada anel supõe –se conhecido o fator r de cada trecho; b) Supõem-se conhecidos os pontos de carregamento da rede, isto é:
Pontos de entrada de água (pontos em que chegam as canalizações provenientes dos reservatórios ou adutoras);
Pontos de saída de água (ficticiamente localizados no caso da distribuição em marcha).
c) Supõem-se conhecidos os valores dos carregamentos, isto é:
As vazões de alimentação da rede;
As vazões de saída (valores resultantes do estudo da distribuição em marcha, de preferência calculada e l/s .ha);
Exemplo: d) Atribui-se uma vazão de escoamento a cada um dos trechos observando que
em cada nó Q= 0, para isso fixam-se os sentidos de escoamento através de setas e determinam-se as vazões.
h = r Qn
R
100 l/s
A B
D C
30l/s
20l/s
50l/s
I
Exemplo
e) Calcula-se a perda de carga em cada trecho e faz-se o somatório algébrico em cada anel
( h);
f) Se o somatório de h for nulo, a circulação real de vazões coincidirá com o que foi
imaginado inicialmente;
g) Geralmente na 1ª tentativa o h0
Exemplo:
Anel Trecho Comprimento
(m)
Q (l/s) D(mm) J (m/km) h(m)
I A-B 2000 40 250 4,4 8,8
B-C 1000 20 200 3,7 3,7
C-D 2000 -30 250 2,6 -5,2
D-A 1000 -60 300 3,7 -3,7
h=3,60
h) Em cada anel faz-se uma correção de vazão Q, visando tornar o h≈0.
).85,1(Q
h
hQ
i) Com as vazões compensadas, recalculam –se h, Q e Q.
Repetem-se as tentativas até se obter h 0.
R 100 l/s
A
40 l/s
(250 mm- 2000m) B
20 l/s
20 l/s
50 l/s
(200mm)
(1000 m)
C
I 60l/s
D 250mm-2000mm
30 l/s
(300mm)
(1000 m)
30 l/s
Exemplo :
Anel trecho Comprimento
(m)
Q
(l/s)
D
(mm)
J
(m/Km)
h
(m)
1,85.
(h/Q)
Correção
Q (l/s)
Q
(l/s)
D (mm)
J
(m/Km)
h
(m)
1,85
h/Q
Correção
Q
(l/s)
Q
(l/s)
I
A-B 2000 40 250 4,4 8,8 0,407 -3,04 36,96 250 3,9 7,8 0 36,96
B-C 1000 20 200 3,7 3,7 0,342 -3,04 16,96 200 2,7 2,7 0 16,96
C-D 2000 -30 250 2,6 -5,2 0,34 -3,04 -33,04 250 3,2 -6,4 0 -33,04
D-A 1000 -60 300 3,7 -3,7 0,114 -3,04 -63,04 300 4,1 -4,1 0 -63,04
h=3,6 Q=0
Valores Aceitáveis:
h: +-1,0m
Q= +- 1,0 l/s
Distribuição Final das Vazões:
j) Determina a cota NA no reservatório:
Calcula-se o conduto RA
Q = 100 l/s
D=350 mm J=_______
L=------ h= j.L = ________m
C= 100(PVC)
Faz-se o quadro abaixo:
(1) (2) (3) (4) (5)= (2)+(3)+(4)
NÓ Cota do terreno
(m)
Perda de Carga
( Reserv. – NÓ)
Pressão mínima
(mca)
Cota do nível
d’água (m)
A -------- h 15,0 na
B -------- h+hAB 15,0 nb
C --------- h + hAB +h BC 15,0 nc
D -------- h+hAD 15,0 nd
MÁX ( na, nb, nc, nd)
Adota-se para o NA a cota mais elevada.
R 100l/s
A
36,96 l/s
B
250 mm – 2000m
20l/s
16,96 l/s 200mm-
1000m
50 l/s C D
250mm-2000m
33,04l/s 30 l/s
63,04l/s 300mm-
1000m
l) Determinam-se as pressões nos diversos pontos dos circuitos principais.
(1) (2) (3) = (cota NA) –(2) (4) (5) = (3) - (4)
NÓ
Perda de carga
(reservatório –
Nó) (m)
Cota da Linha
(Piezométrica )
(m)
Cota do Terreno
(m)
Pressão
Disponível (m)
R - (Cota do NA) –
(2)
A
B
C
D