Redes de Distribuição de Água

Redes de Distribuição de Água

Aula 18

Exemplo 6.2A rede de tubulação representada na figura serve a um sistema de irrigação por aspersão e a uma colônia rural. Os aspersores conectados nos pontos G, F e E devem propiciar uma vazão de 2,0l/s, com uma carga de pressão mínima de 10m.c.a. O trecho AB, logo após a bomba, tem distribuição em marcha com vazão

q=0,010 l/s.m. A tubulação de sucção da bomba, com 4” de diâmetro, tem 2,5m de comprimento, uma válvula de pé com crivo e um cotovelo raio médio de 900. Os pontos C, D e F estão na mesma cota geométrica. Determinar a potência do motor elétrico comercial, se o rendimento da bomba é de 70%. As tubulações são de material metálico e assuma coeficiente de rugosidade da fórmula de Hazen-Williams C=100. Despreze as perdas de carga localizada no recalque e as cargas cinéticas.

4,0

5,0

6,0

10,0

100m4”

q=0,010l/s.m

4”

80m 60m 21/2”

20m 40m3”

21/2”

5,0

0,021/2”A

BC

G

E

D F

Exemplo 6.2Trata-se de um problema de verificação!!

s/0,710001,023total Vazão

GCGBCAB P.CHHHX

Trecho Diâmetro Vazão(l/s) J(m/100m) H(m)A-B 4” =(7+6)/2 =1,57.104Q1,85=1,41 1,41

B-C 4” 6 =1,57.104Q1,85=1,22 0,97

C-G 21/2” 2,0 =1,89.105Q1,85=1,92 1,15

X- C.P logo após a bomba

2015,197,041,1X

m53,23X

Exemplo 6.2

antess P.CH0,4

85,14totalss 007,010574,1LJH

m100/m623,1007,010574,1J 85,14s

C.P na entrada da bomba:

Comprimento equivalente:(265+28,5)*0,1=29,35m

m85,315,235,29L total

85,31)100/623,1(0,4P.C antes

m48.3P.C antes

Exemplo 6.2

m05,2048,353,23H

Altura total de elevação H é igual à diferença de C.P antes e após a bomba

)cv76,2(kW96,170,0

05,20007,08,9Pot

Pot. Bomba Acréscimo motor elétrico

Até 2hp 50%

2 a 5hp 30%

cv59,376,230,1Potm

Motor elétrico comercial 5 hp

Método de Hardy Cross

Soma algébrica das vazões em cada nó é nula

A soma algébrica das perdas de carga (partindo e chegando no mesmo nó) em qualquer circuito fechado (malhas ou anéis) é igual a zero.

As equações devem satisfazer as condições básicas para equilíbrio do sistema:

Convenciona-se, preliminarmente:NÓ: sentido do escoamento para o nó como positivo;ANEL: sentido do escoamento horário como positivo.0Q....QQQQ n321

0H....HHHH n321

Q1Qd

Q3

Nó

Q4 Q2

0QQQQQQ d4321

A B

CD Q4

Q3

Q1

Q2

QB

QA

QD

QC

0HHHHH 3421

+

Método de Hardy Cross

Qa= vazão hipotética

Q= correção de vazão

QQQ a

0QQ1KQQQaKKQH

n

a

na

nn

Método de Hardy Cross

0...QQ

!2)1n(n

QQ1KQ

aa

na

QKQnKQ 1na

na

a

a

a

ana

na

QHn

HQ/KQn

KQQ

ExemploEncontre o fluxo em um anel dado as entradas e as saídas. A tubulação é em aço carbono com 25cm de diâmetro e fator de atrito f=0,020.

A B

C D0,10 m3/s

0,32 m3/s 0,28 m3/s

0,14 m3/s

200 m

100 m

A B

C D

Exemplo Adote a vazão para cada trechoA vazão de entrada e saída em cada nó deve ser igual.

arbitrário

0,32 m3/s 0,28 m3/s0,32

0,00

0,10 m3/s0,10

0,04

0,14 m3/s

A B

C D0,10 m3/s

0,32 m3/s 0,28 m3/s

0,14 m3/s

14 2

3

sentido horário(+)

Cálculo da Perda de Carga

5

2

DgfLQ8H

m55,31H

m00,0Hm38,3H

m27,0Hm66,34H

4

1ii

4

3

2

1

Análise da Solução

A perda de carga no anel não é zero;

Necessário mudar o fluxo ao longo do anel

No sentido horário o fluxo é muito grande ( perda de carga é positiva)

Reduzir o fluxo no sentido horário para reduzir a perda de carga

Técnicas para solução

Usar o solver ( Excel ) para encontrar a mudança no fluxo que que produzirá uma perda de carga igual a zero no anel

Usar um software de análise de redes

L D H Q0 Q0+∆Q NovoH Delta Q

200 0.25 34.66 0.32 0.320 34.66 0.0

100 0.25 0.27 0.04 0.040 0.27200 0.25 -3.38 -0.1 -0.100 -3.38100 0.25 0.00 0 0.000 0.00

31.543Soma perda carga

Solução com planilha (Solver) Criar uma planilha como a apresentada abaixo Os números em azul são dados de entrada e as outras

células são equações Inicialmente Q=0 Use o “solver” para determinar a perda de carga igual a zero

alterando o valor de Q

A coluna Q0+Q contém o fluxo corrigido

A B

C D0,10 m3/s

0,32 m3/s 0,28 m3/s

0,14 m3/s

0,2140,106

0,2060,066

1

4 2

3

Solução

A rede de água deve ficar sempre em nível superior à rede de esgoto, e, quanto à localização é comum localizar a rede de água em um terço da rua e a rede de esgoto em outro.

Construção das Redes

Construção das Redes

O recobrimento das tubulações assentadas nas valas deve ser em camadas sucessivas de terra, de forma a absorver o impacto de cargas móveis.

Construção das Redes

Registros de manobra;

Registros de descarga;

Ventosas;

Hidrantes;

Válvulas redutoras de pressão.

Deve ser previsto a instalação de:

Materiais Usualmente Empregados

PVC linha soldável;

PVC linha PBA e Vinilfer (DEFOFO);

Ferro Fundido Dúctil revestido internamente com argamassa de cimento e areia;

Aço;

Polietileno de Alta Densidade (PEAD);

Fibra de vidro.

Ligações Domiciliares

Rede de drenagem

Ramal Predial

Instalação Predial

Perdas Físicas

Perdas Não-Físicas

Tipo de Perdas

Influi diretamente no faturamento da concessionária

Agrava o problema da escassez de água

Perdas Físicas por Subsistema: Origem e Magnitude

SUBSISTEMA ORIGEM MAGNITUDE Adução de Água Bruta

Vazamentos nas tubulações Limpeza do poço de sucção*

Variável, função do estado das tubulações e da eficiência operacional

Tratamento Vazamentos estruturais Lavagem de filtros* Descarga de lodo*

Significativa, função do estado das instalações e da eficiência operacional

Reservação Vazamentos estruturais Extravasamentos Limpeza*

Variável, função do estado das instalações e da eficiência operacional

Adução de Água Tratada

Vazamentos nas tubulações Limpeza do poço de sucção* Descargas

Variável, função do estado das tubulações e da eficiência operacional

Distribuição Vazamentos na rede Vazamentos em ramais Descargas

Significativa, função do estado das tubulações e principalmente das pressões

Nota:* Considera-se perdido apenas o volume excedente ao necessário para operação.

Registros0,2% Tubos rachados

2,3%

Tubos perfurados12,9%

Tubos partidos13,6%

Hidrantes1,7%

Juntas0,9 %

União simples1,1%

Anéis1,1%

Pontos Frequentes de Vazamentos em Redes de Distribuição

Redução no tempo de reparo de vazamentos

Controle das Pressões

Setorização

Válvula Redutora de Pressão

Pesquisa de Vazamentos

Visíveis

Não Visíveis (Maior Urbanização)

Ações para Controle das Perdas Físicas

Gerenciamento da rede

Telemetria, Modelação Matemática,

Manutenção do Sistema

Medidas Preventivas

Boa Concepção do Sistema e da Qualidade das Instalações

Mecanismos de Controle e Testes Pré-Operacionais

Elaboração de Cadastros

Ações para Controle das Perdas Físicas

Ligações Clandestinas

Ligações Não-Hidrometradas

Hidrômetros Mal Ajustados

Ligações Inativas Reabertas

Erros de Leitura

Número de Economias Errados

Perdas Não-Físicas

Substituição de hidrômetros

Correção de hidrômetros inclinados

Controle das ligações inativas

Estudos e instalação de macromedição distrital

Propostas institucionais

Gestão de favelas e áreas invadidas

Ações para Controle das Perdas Não-Físicas