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1. Objetivo(s)
Apresentar o modelo de projeto hidráulico da rede de distribuição de água
no condomínio residencial abaixo discriminado, com a melhor técnica de
engenharia aplicável, mediante as atuais situações topológicas e
geográficas do terreno em questão, de tal forma a executa-lo com o
menor prazo de implantação e minimização de gastos de maneira a
atender todos os condôminos seguramente.
2. Introdução teórica
O relatório que aqui encontra-se, tem por objetivo apresentar o
modelo de projeto hidráulico da rede de distribuição de água á ser
implantada no Conjunto Residêncial “Condomínio dos Árciprestes”,
seguindo o descritivo dos serviços aqui presentes e relacionados através
da empresa de “Engecomon Engenharia Cívil Integradas S/A”.
3. Parâmetros Básicos do Projeto
Todos os parâmetros aqui utilizados, seguem compatíveis com as
normas NB-594 tais como :
Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de 7.1 á 7.9.
3.1 Rede de distribuição
Parte do sistema de abastecimento formada de tubula-ções e órgãos acessórios,
destinada a colocar água potá-vel à disposição dos consumidores, de forma
contínua,em quantidade e pressão recomendadas.
3.2 Setor de manobra
Menor subdivisão da rede de distribuição, cujo abasteci-mento pode ser isolado,
sem afetar o abastecimento do restante da rede.
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3.3 Setor de medição
Parte da rede de distribuição perfeitamente delimitada eisolável, com a finalidade de
acompanhar a evolução doconsumo e avaliar as perdas de água na rede.
3.4 Consumo
Quantidade de água utilizada pelos consumidores numaunidade de tempo.
3.5 Vazão de distribuição
Consumo acrescido das perdas que podem ocorrer narede.
3.6 Categoria de consumidor
Qualificação do consumidor, de acordo com o uso princi-pal que faz da água.
3.7 Área específica da rede de distribuição
Área de característica própria de ocupação, concentra-ção demográfica e categoria
de consumidor.
3.8 Vazão específica
Vazão de uma área específica, expressa em vazão por uni-dade de área ou por
unidade de comprimento de tubula-ção.
3.9 Condutos ou tubulações principais
Tubulações da rede de distribuição, verificadas por cálcu-lo hidráulico, mediante
concentração das vazões máxi-mas de dimensionamento em seus nós.
4. Memorial Descritivo de Cálculos Hidráulicos
O Conjunto Residêncial “Condomínio dos Árciprestes”, consta de um
total de 184 residências térreas, constituída por uma média de 736
habitantes.
A alimentação é feita através da ligação em uma tubulação inicial de
100mm de diâmetro com pressão de 10.0 mca.
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Contudo, para o abastecimento do conjunto residencial deverão ser
construídas 893.20 m de rede partindo do ponto de ligação citado
percorrendo ao longo das ruas projetadas na área do empreendimento.
q : Consumo per capita dia (200 L/ Habitante-dia);
K1 : Coeficiente do dia de maior consumo (1,2); e
K2 : Coeficiente da hora de maior consumo (1,5).
A vazão máxima a ser considerada, será calculada de acordo com a
os dados a seguir:
Q (l/s) = População.q.K1 . K2 Q (l/s) = 736.200.(1,2). (1,5)
86.400 86.400
Assim, para a população de 736 habitantes, a vazão máxima horária a
considerar o dimensionamento da rede de distribuição será de 2,13 l/s.
A rede de distribuição de água foi dimensionada utilizando-se para o
cálculo de perdas de carga a Fórmula de Hazen Willians, conforme consta
abaixo:
J = (10,634) x (Q^1.85) x (C^-1.85) x (D^-4.87)
Onde :
J: perda de Carga unitária (m/m)
Q: vazão (m^3/s)
D: diâmetro da tubulação (m)
C: coeficiente adimensional (C 130)
Principais critérios a serem observados no projeto da rede de distribuição de água
são:
Pressão dinâmica Mínima 10,0 mca,
Diâmetro da tubulação (m)
Material da tubulação
PVC com junta elástica (para diâmetros até 100 mm)
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Rugosidade das paredes da tubulação (C) 130 (para tubo PVC)
5. Dimensionamento Hidráulico
A linha de distribuição de água para o Conjunto Residêncial
“Condomínio dos Árciprestes”, tem características geométricas
esquematizadas conforme consta em planta do projeto anexa abaixo.
#Insira PLANTA DO CONDOMINIO OK ? #
Figura 1 – Planta de esquema HidráulicoFonte: Engecomom Eng. Civil Integrada, 2014.
Como podemos observar foi elaborada por um sistema de distribuição simples
de rede Ramificada, com um segmento partindo do cruzamento da Rua ”A” com a
Rua principal da “ Recepção” com segmento pelas ruas A, B, C, D, E, F, G.
O cálculo da demanda foi calculada como a vazão máxima distribuída
uniformemente nos trechos onde existem consumo pelas unidades habitacionais.
6. Elaboração de Cálculos
6.1 Enumeração dos trechos de jusante para montante;
6.2 Determinação comprimento de cada trecho (L), medido em planta, metros (m);
6.3 Determinação da vazão de jusante do trecho (QJ), em litros por segundo (l/s);
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6.4 Determinação da vazão de distribuição (QD) no trecho (l/s);
QD = qm.L
6.5 Determinação a vazão de montante (QM) do trecho (l/s);
QM = QJ + QD
6.6 Determinação a vazão fictícia (QF) do trecho (l/s);
QF = (QM + QJ) / 2
6.7 Determinação do diâmetro (mm) da tubulação, com base na tabela de pré-dimensionamento das canalizações;
6.8 Cálculo da velocidade média de escoamento no trecho (m/s);
Vm = QM /A OBS: Utilizar a vazão de montante (QM) em l/s.
6.9 Cálculo da perda de carga total no trecho (m);
OBS: Utilizar Hazen Willians ou Fórmula Universal;
Utilizar a Vazão Fictícia (QF).
6.10 Acrescer o valor de pressão conhecido em algum ponto da rede. Geralmente se estabelece um ponto da rede cuja pressão mínima deve ser respeitada;
6.11 Determinação da cota piezométrica de montante do trecho (CPM), em metros;
CPM = CPJ + hf
6.12 Determinação da pressão disponível de jusante e de montante, em metros.
PJ = CPJ – CTJ
PM = CPM – CTM
7. Descritivo Algébrico e Cálculos
7.1 ) Calculamos matematicamente a quantidade de habitantes que serão
atendidas pela rede considerando a média de quatro moradores por residência,
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depois multiplicamos este valor por 200 lts/dia chegando ao volume mínimo e por fim
trabalhamos com 25% da capacidade aumentada como margem de segurança,
demostrado abaixo
Com volume médio consumido de V(mínimo)=147.200 l/d
Com volume correspondente aos dias de maior consumo de;
V(máximo)=147.200*1.25 = 184.000 l/d.
1.1) Calcula-se a vazão adcional como demostrado abaixo; é o nosso volume máximo ao dia dividido por 24 horas transformada em segundos onde atingimos l/s;
Vaduzir = 184.000 / 86400 = 2.13 l/s.
1.2) Calcula-se a vazão máxima a distribuir onde multiplicando o volume aduzido por k2(1.5);
Q(max) = 2.13 x 1.5 = 3.2 l/s.
1.3) Em seguida partimos para o coeficiente(K) para realizar o cálculo de distribuição da rede dividindo o Q(max) encontrado acima pelo L(comprimento da rede);
K = 3.2/833.20 = 0.004
7.2) Na planta baixa do condomínio a abastecer procura-se, a medida do possível,
desenhar a posição de implantação dos distribuidores;
7.3) Demonstramos os trechos definitivos nos quais normalmente serão limitados
pelos (nós) ou pelas extremidades livres (nós secos), sendo que cada trecho terá
sua respectiva cota representada;
7.4) Informa-se para cada nó demonstrado no layout da rede ramificada a cota
topográfica (normalmente com base nas curvas de nível da planta);
7.5) Apresentamos uma rede em sequências ramificadas (fictícia) de modo que os
seccionamentos sejam localizados de tal maneira que a água faça o menor percurso
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possível entre o reservatório e o nó secionado sendo este último dado essencial
para o sucesso do cálculo num todo.
7.6) Identificamos todos os trechos com algarismos arábicos a partir do número 1,
no sentido ascendente as vazões, resultando em que um trecho só possa ser
abastecido por um outro de número maior e, sendo assim, o trecho de maior número
será o que ligará a rede ao reservatório;
7.7) Também apresentamos anteriormente planilha com todos os trechos,
disponibilizados em ordem crescente de numeração, de modo que a última linha
seja exatamente o trecho de ligação ao reservatório central.
7.8) Indicamos em cada trecho as extensões e as cotas de montante e de jusante;
7.9) Reunimos a somatória das extensões de todos os trechos que terão distribuição
em marcha, obtendo-se o comprimento total acumulado na rede de distribuição.
7.10) Algebricamente encontrado item 1.3 do descritivo o coeficiente de cálculo de
distribuição na rede das vazões de projeto através da divisão da vazão de
distribuição máxima horária pela extensão total da rede.
7.11) Na planilha descritiva de cálculo anotamos a coluna de vazões em marcha,
multiplicando o coeficiente de cálculo do projeto pela extensão individual de cada
trecho.
7.12) Com as vazões de jusante e de montante para cada trecho, sequencialmente,
de modo que a de montante de cada um seja igual a soma da distribuição em
marcha com a de jusante no mesmo trecho. Observar que a vazão de jusante, por
sua vez, é a soma das de montante dos trechos abastecidos pelo em estudo e que
no caso de extremidades livres ou secionadas esta vazão será zero.
7.13) Matematicamente encontramos a vazão fictícia para cada um dos trechos, que
será igual a semi soma da vazão de jusante com a de montante.
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7.14) Com os dados da vazão fictícia e nos limites de velocidade ou de vazão mostrados na Tabela 1, indica-se o diâmetro para cada um dos trechos da rede.
Vazões e Velocidades máximas por diâmetro da tubulação
Diâmetro (mm)
Velocidade máx. (m/s)
Vazão (l/s)
50 0,60 1,17
75 0,65 2,85
100 0,69 5,45
125 0,74 9,11
150 0,79 13,98
175 0,84 20,20
200 0,89 27,90
225 0,94 37,25
250 0,99 48,36
275 1,03 61,40
300 1,08 76,50
325 1,13 93,81
350 1,18 113,47
375 1,23 135,61
400 1,28 160,40
7.15) Considerando o diâmetro, a vazão e o material especificado para as
tubulações, calculam-se as perdas de carga ao longo de cada trecho fazendo-se uso
de tabelas, ábacos ou da própria expressão usada para este cálculo;
7.16) Definimos para o ponto de condições de pressão mais desfavoráveis as
pressões extremas de serviço (mínima dinâmica e máxima estática). Estes limites
devem ser estabelecidos para permitir o abastecimento direto das residências que
existirem na área a ser abastecida para prevenir danos às instalações hidráulicas
do condomínio;
7.17) Saindo do índice de cota piezométrica estabelecida no nó de menor pressão
(cota do terreno mais pressão mínima) calculam-se as cotas piezométricas dos
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demais nós (montante e jusante de cada trecho) até o reservatório, com base nas
perdas de carga já definidas;
IMPORTANTE: Após determinada uma cota piezométrica qualquer, então a cota do
nó seguinte será esta mais a perda se se caminha contra o escoamento e menos a
perda se a favor. Tomando muito cuidado para não ultrapassar os respectivo
seccionamentos.
7.18) Matematicamente definimos a seguir as pressões dinâmicas em cada nó, a
montante e jusante de cada trecho. A pressão dinâmica é a diferença entre a cota
piezométrica e a cota do terreno no mesmo nó;
IMPORTANTE: Por motivo qualquer for definida a cota, como a de menor pressão e
esta não for corretamente a mais desfavorável, ela irá aparecer com pressão
inferior ao limite e, para corrigir o problema soma-se a diferença para o valor mínimo
para todas as cotas e pressões encontradas e, assim a menor ficará com a pressão
mínima.
7.19) Na ponta de montante do trecho de maior número, ler-se a cota do nível
mínimo da água no reservatório de modo a garantir a pressão mínima de serviço;
7.20) Entende-se que para cada nó secionado as diferentes pressões resultantes e
calcula-se a pressão média em cada um desses nós da qual nenhuma dessas
pressões deverá se afastar mais que 5% desse valor médio para cada nó, sendo
assim,
deve ser, no máximo, igual a 0,05 .
Determinado que é uma das pressões de jusante do trecho "n" e é a média
das pressões de jusante no nó secionado. Se esta condição não for satisfeita os
cálculos deverão ser refeitos. Caso não haja erros grosseiros ou de seccionamento
o problema poderá ser corrigido com as seguintes alterações (pela ordem) :
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o do traçado;
o de diâmetros;
o na posição do reservatório;
o na área a abastecer;
o de limites nas pressões.
7.21) Apresenta–se a rede demostrando em cada trecho o material, o número, a
extensão, o diâmetro e a vazão fictícia.
7.22) Para garantia de uma pressão mínima na rede de 20mca em todos os nós é
necessário que o reservatório tenha o seu nível mínimo a cota 4.0 metros acima do
terreno onde o mesmo se encontra.
Finalizando a apresentação do projeto hidráulico nota-se em cada trecho, no esboço
da rede, a sigla do material dos tubos (por exemplo P se tubos de PVC), o número
de identificação, sua extensão em metros, seu diâmetro em milímetros e a vazão
fictícia em l/s.
Todas a tubulação de água fria deverá ser submetida a uma pressão de trabalho
igual a uma pressão de trabalho normal previsto, no caso 25mca, ou seja,
2,5Kgf/cm², sem que apresentem vazamentos durante pelo menos 6 (seis) horas.
- Tubulações e conexões: distribuição
Os tubos deverão ser em PVC rígido marrom, com juntas soldáveis, pressão de
serviço de 7,5 Kgf/cm2. Os tubos deverão ser fabricados em conformidade com as
especificações da norma EB-892 (NBR 5648) da ABNT. O fornecimento deverá ser
em tubos com comprimento útil de 6,0m. As conexões deverão ser em PVC rígido
marrom, com bolsa para junta soldável, pressão de serviço de 7,5 Kgf/cm2. Nas
interligações com os metais sanitários deverão ser utilizadas conexões azuis com
bucha de latão.
8. Materiais Utilizados no Projeto
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Todas a tubulação de água fria deverá ser submetida a uma pressão de trabalho
igual a uma pressão de trabalho normal previsto, no caso 25mca, ou seja,
2,5Kgf/cm², sem que apresentem vazamentos durante pelo menos 6 (seis) horas.
- Tubulações e conexões: distribuição
Os tubos deverão ser em PVC rígido marrom, com juntas soldáveis, pressão de
serviço de 7,5 Kgf/cm2. Os tubos deverão ser fabricados em conformidade com as
especificações da norma EB-892 (NBR 5648) da ABNT. O fornecimento deverá ser
em tubos com comprimento útil de 6,0m. As conexões deverão ser em PVC rígido
marrom, com bolsa para junta soldável, pressão de serviço de 7,5 Kgf/cm2. Nas
interligações com os metais sanitários deverão ser utilizadas conexões azuis com
bucha de latão.
- Tubos PVC rígido marrom 833,20m no total.
- Tubos PVC rígido marrom Ø 50mm....... (482,20)
- Tubos PVC rígido marrom Ø 75mm....... (142,50)
- Tubos PVC rígido marrom Ø 100mm..... (208,50)
- Registros de gaveta............................ (1 unidade)
- Cotovelo de 90º................................... (2 unidades)
- Conexão “T” ....................................... (4 unidades)
- Redução 100 x 75mm........................... (2 unidades)
- Redução 100 x 50mm .......................... (2 unidades)
- Redução 75 x 50mm........................... (3 unidades)
- Tampão 50mm..................................... (5 unidades)
9. Conclusões do Projeto
Preventivamente para o controle de pressão da tubulação definimos parâmetros de
pressão máxima e mínima contando com um avançado sistema de controle
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eletrônico, através de dispositivos acoplados na boia do reservatório para
automatizar desta maneira os níveis dos volumes máximos e mínimos do
reservatório central do condomínio em questão, caso vier a ocorrer suposta
interrupção ou falha no fornecimento de água pela companhia de abastecimento
local ou do município, onde o acionamento instantâneo evitará uma pane seca ou
mesmo evitar chegar o nível mínimo ou máximo do reservatório comprometendo a
eficácia do sistema em geral.
10. Comentários
Ao Prof. da matéria de Hidráulica do 6º semestre da Unidade de São
Bernardo do Campo, Unian, cito o Prof. Samúdio, que mesmo diante de todas as
dificuldades, se mostrou um profissional empenhado, articulador de nossas teorias e
companheiro de nossas expectativas dentro e fora do ambiente universitário.
Possibilitando ainda com a contribuição efetiva para a realização deste projeto e
especialmente ao esforço de todos integrantes de nosso grupo, para a reflexão de
nossas ações como futuros e respeitados profissionais.
11. Referências
Miguel Fernandez y Fernandez, Roberto de Araujo, Acacio Eiji Ito. Manual de Hidráulica Azevedo Netto. SP: Editora Edgard Blüncher Ltda, 1998. 8º Edição Atualizada p. 465-562.
Normas Brasileiras - NB - 594/77. Elaboração de projeto hidráulico de redes de distribuição para abastecimento público.
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12. Glossário, Apêndices e Anexos
Glossário
Apêndice A
Anexo A
