132955423 Saneamento Geral Material

Prof.: Jos Mendes SANEAMENTO GERAL

SANEAMENTO GERAL

1 - INTRODUO

2 - Finalidade da Disciplina Abastecimento urbano de gua;

Caracterizao de guas;

Noes sobre tratamento dgua;

Sistema urbano de esgoto;

Tratamento de esgotos;

Abastecimento dgua no meio rural;

Disposio de despejos.

3 - Conceitos Gerais

4 - Saneamento Ambiental o conjunto de aes scio-econmicas que tm por objetivo alcanar nveis de Salubridade Ambiental, por meio de

abastecimento de gua potvel, coleta e disposio sanitria de resduos slidos, lquidos e gasosos, promoo da

disciplina sanitria de uso do solo, drenagem urbana, controle de doenas transmissveis e demais servios e obras

especializadas, com a finalidade de proteger e melhorar as condies de vida urbana e rural.

5 - Meio AmbienteA lei 6.938, de 31/08/81, que dispe sobre a Poltica Nacional de Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de

formulao e aplicao no Brasil, define: Meio ambiente o conjunto de condies, leis, influncias e interaes de

ordem fsica, qumica e biolgica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas formas.

6 - Salubridade Ambiental o estado de higidez em que vive a populao urbana e rural, tanto no que se refere a sua capacidade de inibir, prevenir

ou impedir a ocorrncia de endemias ou epidemias veiculadas pelo meio ambiente, como no tocante ao seu potencial de

promover o aperfeioamento de condies mesolgicas favorveis ao pleno gozo de sade e bem estar.

7 - gua

7.1.1 - Consideraes Gerais

Todas as reaes nos seres vivos necessitam de um veculo que as facilite e que sirva para regular a temperatura devido

ao grande desprendimento de calorias resultante da oxidao da matria orgnica.

A gua que fundamental vida, satisfaz completamente a estas exigncias e se encontra presente em propores

elevadas na constituio de todos os seres vivos, inclusive no homem, onde atinge cerca de 75% de seu peso. Sua

influncia foi primordial na formao das aglomeraes humanas.

O homem sempre se preocupou com o problema da obteno da qualidade da gua e em quantidade suficiente ao seu

consumo e desde muito cedo, embora sem grandes conhecimentos, soube distinguir uma gua limpa, sem cor e odor, de

outra que no possusse estas propriedades atrativas.

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7.1.2 - Ciclo Hidrolgico

A gua presente em nosso ambiente encontra-se em constante movimento. Os processos de transporte de massa tem

lugar na atmosfera, em terra e nos oceanos. O conjunto desses processos chamado de ciclo hidrolgico e a energia

necessria para seu funcionamento de origem solar mais precisamente, a diferena entre a radiao emitida pelo Sol

e a refletida pela atmosfera terrestre. O insumo bsico, em termos hdricos, constitusse pela precipitao.

O homem sempre procurou entender os fenmenos do ciclo hidrolgico e mensurar as suas fases, na medida em que se

capacitava tecnologicamente. Entretanto, em que pese o atual conhecimento sobre o ciclo, h o carter aleatrio inerente

ao mesmo, que nos obriga a trabalhar sempre com estatstica.

Figura 1 - Ciclo Hidrolgico

7.1.3 - Distribuio Geogrfica da gua

A quantidade de gua livre sobre a terra atinge 1.370 milhes km3, correspondente a uma camada imaginria de 2.700m

de espessura sobre toda a superfcie terrestre (510 milhes de km2) ou a profundidade de 3.700m se considerarmos as

superfcies dos mares e oceanos somados (274 milhes de km2).

primeira vista, o abastecimento de gua parece realmente inesgotvel, mas se considerarmos que 97% (noventa e

sete) so gua salgada, no utilizvel para a agricultura, uso industrial ou consumo humano, a impresso j muda.

Agrava-se ainda que, da quantidade de gua doce existente 3% (trs por cento), apenas 0,3% (zero vrgula trs por

cento), aproximadamente, aproveitvel pois a maior parte encontra-se presente na neve, gelo ou em lenis

subterrneos situados abaixo de uma profundidade de 800m, tornando-se invivel ao consumo humano.

Em resumo, a gua utilizvel um total de 98.400km3 sob a forma de rios e lagos e 4.050.800km3 sob a forma de

guas subterrneas, equivalentes a uma camada de 70,3cm, distribuda ao longo da face terrestre (136 milhes de km2).

7.1.4 - A Utilizao da gua e as Exigncias de Qualidade

A gua pode ser considerada sob trs aspectos distintos, em funo de sua utilidade, conforme apresentado a seguir:

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Quadro 1 - Usos da gua

Com o aumento das aglomeraes humanas e com a respectiva elevao do consumo da gua o homem passou a

executar grandes obras destinadas a captao, transporte e armazenamento deste lquido e tambm a desenvolver

tcnicas de tratamento interferindo assim no ciclo hidrolgico e gerando um ciclo artificial da gua.

Algumas comunidades captam gua subterrnea para abastecimento pblico, mas a maioria delas se aproveita de guas

superficiais que aps o tratamento distribuda para as residncias e indstrias. Os esgotos gerados so coletados e

transportados para uma estao para tratamento anterior sua disposio final. Os mtodos convencionais promovem,

apenas, uma recuperao parcial da qualidade da gua original. A diluio em um corpo receptor e a purificao pela

natureza promovem melhora adicional na qualidade da gua. Entretanto, outra cidade a jusante da primeira,

provavelmente, captar gua para abastecimento municipal antes que ocorra a recuperao completa. Essa cidade, por

sua vez, a trata e dispe o esgoto gerado novamente por diluio.

Esse processo de captao e devoluo por sucessivas cidades em uma bacia resulta numa reutilizao indireta da gua.

Durante as estiagens, a manuteno da vazo mnima em muitos rios pequenos dependem, fundamentalmente, do

retorno destas descargas de esgotos efetuadas a montante. Assim, o ciclo artificial da gua integrado ao ciclo

hidrolgico natural :

- captao de gua superficial, tratamento e distribuio;- coleta, tratamento e disposio em corpos receptores dos esgotos gerados;- purificao natural do corpo receptor; e- repetio deste esquema por cidades a jusante.

A descarga de esgotos tratados de modo convencional em lagos, reservatrios e esturios, os quais agem como lagos,

acelera o processo de eutrofizao. A deteriorao da qualidade da gua, assim resultante, interfere no reuso indireto

para abastecimento pblico e atividades recreativas.

Na reutilizao da gua surgem problemas gerados pelos slidos dissolvidos que poderiam ser solucionados com

mtodos avanados, porm de custo muito elevado, de tratamento de despejos e de gua do abastecimento. Tais guas

contero traos de compostos orgnicos, que podero acarretar problemas de gosto e odor ou outros ainda piores

sade, tornando-a imprpria para os usurios de jusante.

Os compostos qumicos mais sofisticados (como, por exemplo, os organofosforados, policlorados e bifenis, usados na

indstria e agricultura) causam preocupaes, uma vez que no podem ser detectados rapidamente nas baixssimas

concentraes em que geralmente ocorrem.

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Como podemos notar o rpido crescimento da populao e os acelerados avanos no processo de industrializao e

urbanizao das sociedades, tem repercusses sem precedentes sobre o ambiente humano.

Nas Amricas segundo a Organizao Pan-Americana de Sade os principais problemas encontrados no setor de

abastecimento de gua so:

- instalaes de abastecimento pblico ou abastecimento individual em mau estado, com deficincias nos projetos ou sem a adequada manuteno;- deficincia nos sistemas de desinfeco de gua destinada ao consumo humano com especial incidncia em pequenos povoados;- contaminao crescente das guas superficiais e subterrneos por causa de deficiente infra-estrutura de sistema de esgotamento sanitrio, ausncia de sistema de depurao de guas residurias, urbanas e industriais e inadequado tratamento dos resduos slidos com possvel repercusso no abastecimento de gua, em rea para banhos e recreativas, na irrigao e outros usos da gua que interfira na sade da populao.

Os riscos expostos anteriormente se traduzem em um meio degradado com guas poludas e uma alta incidncia de

mortalidade por transmisso hdrica. Em vrios pases da Amrica Latina e Caribe, as gastroenterites e as doenas

diarricas figuram entre as dez principais causas de mortalidade, sendo responsveis por cerca de 200.000 mortes ao

ano sem incluir as causadas pela febre tifide e hepatite e outras similares.

Para abordar esses problemas a OPAS (1998), atravs do Programa Marco de Ateno ao Meio Ambiente, prope

medidas de controle e vigilncia a serem empreendidas por Sistemas Locais de Sade que permitam uma gesto correta

da gua cujos objetivos especficos so:

- estabelecer um controle das instalaes e uma vigilncia contnua da qualidade das guas de abastecimento, principalmente as no procedentes da rede;- identificar o dficit e as prioridades no fornecimento dos servios de gua e de esgoto;- estabelecer um controle peridico dos lanamentos nos corpos dgua e fossas; - estabelecer uma vigilncia e controle das piscinas e reas para banho e recreativas;- estabelecer um sistema de previso de danos causados por catstrofes;- estabelecer um controle peridico da qualidade da gua para irrigao de hortalias;- estabelecer, quando necessrio, um sistema de desinfeco de gua nos domiclios.

7.1.5 - Processos de Poluio da gua

As formas de poluio da gua so vrias, de origem natural ou como resultado das atividades humanas. Existem

essencialmente trs situaes de poluio, cada uma delas caracterstica do estgio de desenvolvimento social e

industrial:

- Primeiro estgio: poluio patognica. Neste estgio, as exigncias quanto qualidade da gua so

relativamente pequenas, tornando-se comuns as enfermidades veiculadas pela gua. O uso de estaes de

tratamento de gua e sistemas de aduo podem prevenir os problemas sanitrios neste estgio;

- Segundo estgio: poluio total. Este estgio define-se como aquele em que os corpos receptores tornam-se

realmente afetados pela carga poluidora que recebem (expressa como slidos em suspenso e consumo de

oxignio). Este estgio normalmente ocorre durante o desenvolvimento industrial e o crescimento das reas

urbanas. Os prejuzos causados ao corpo receptor e, em conseqncia, populao podem ser reduzidos com a

implantao de sistemas eficientes de tratamento de gua e de esgotos;

- Terceiro estgio: poluio qumica. Este estgio o da poluio insidiosa, causada pelo contnuo uso da gua.

O consumo de gua aumenta em funo do aumento da populao e da produo industrial. Cada dia maior a

quantidade de gua retirada dos rios e maior e mais diversa a poluio neles descarregada.

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Quadro 2 - Principais Processos Poluidores da gua

7.1.6 - Controle da Poluio da gua

No planejamento das atividades, visando estratgias de controle da poluio da gua, fundamental que se considere a

bacia hidrogrfica como um todo a fim de se obter uma maior eficincia na realizao dessas atividades. Dentre as

principais tcnicas encontradas podemos citar: implantao de sistemas de coleta e tratamento de esgotos sanitrios e

indstrias; controle de focos de eroso e recuperao de rios objetivando o retorno ao seu equilbrio dinmico, atravs

da restaurao de suas condies naturais.

Quanto a recuperao dos rios existem dois tipos de tcnicas: no estruturais que no requerem alteraes fsicas no

curso dgua e incluem as polticas administrativas e legais e os procedimentos que limitam ou regulamentam alguma

atividade; e tcnicas estruturais que requerem algum tipo de alterao fsica no corpo dgua e incluem reformas nas

estruturas j existentes acelerando os processos naturais de sua recuperao.

Com relao agentes poluidores de origem industrial o problema mais importante parece estar centralizado nos

seguintes aspectos:

- providenciar um controle ambiental seguro, sem prejuzos dos investimentos econmicos;- obteno de informao tcnica referente aos melhores meios de que se dispe para controlar a poluio;- obteno e emprego de tcnicas de combate poluio ambiental e de pessoal especializado na aplicao das mesmas;- selecionar e adaptar as solues de controle importadas ao conjunto de tcnicas desenvolvidas no pas.

Para o Brasil encarar os problemas da poluio ambiental j existentes e os do futuro, resultantes da atividade industrial,

necessrio um senso de perspectiva de tal modo que as medidas de controle possam fazer parte do contexto de uma

economia planejada e de um desenvolvimento social.

Aceitar tecnologia definida por outros pases pode trazer srios entraves aos investimentos nacionais e estrangeiros em

vrios setores industriais. preciso estar sempre desenvolvendo uma tecnologia nacional de controle da poluio

industrial fundamentada na pesquisa e desenvolvendo mtodos adequados a nossa realidade, aliados seleo e

adaptao da tecnologia importada, paralelamente formao e capacitao de pessoal tcnico especializado.

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8 - ABASTECIMENTO URBANO DE GUA

9 - Aspectos sanitrios econmicosUm Sistema de Abastecimento de gua pode ser concebido e projetado para atender a pequenos povoados ou a grandes

cidades, variando nas caractersticas e no porte de suas instalaes. Caracteriza-se pela retirada da gua da natureza,

adequao de sua qualidade, transporte at os aglomerados humanos e fornecimento populao em quantidade

compatvel com suas necessidades.

Como definio o Sistema de Abastecimento Pblico de gua constitui-se no conjunto de obras, instalaes e servios,

destinados a produzir e distribuir gua a uma comunidade, em quantidade e qualidade compatveis com as necessidades

da populao, para fins de consumo domstico, servios pblicos, consumo industrial e outros usos.

A gua constitui elemento essencial vida vegetal e animal. O homem necessita de gua de qualidade adequada e em

quantidade suficiente para atender a suas necessidades, para proteo de sua sade e para propiciar o desenvolvimento

econmico.

Sob o ponto de vista sanitrio, a soluo coletiva a mais interessante por diversos aspectos como:

mais fcil proteger o manancial;

mais fcil supervisionar o sistema do que fazer superviso de grande nmero de mananciais e sistemas;

mais fcil controlar a qualidade da gua consumida;

reduo de recursos humanos e financeiros (economia de escala).

Os sistemas individuais so solues precrias para os centros urbanos, embora indicados para as reas rurais onde a

populao dispersa e, tambm, para as reas perifricas de centros urbanos, para comunidades urbanas com

caractersticas rurais ou, ainda, para as reas urbanas, como soluo provisria, enquanto se aguardam solues mais

adequadas. Mesmo para pequenas comunidades e para reas perifricas, a soluo coletiva , atualmente, possvel e

economicamente interessante, desde que se adotem projetos adequados.

10 - Importncia Sanitria e SocialSob o aspecto sanitrio e social, o abastecimento de gua visa, fundamentalmente, a:

controlar e prevenir doenas;

implantar hbitos higinicos na populao como, por exemplo, a lavagem das mos, o banho e a limpeza de utenslios e higiene do ambiente;

facilitar a limpeza pblica;

facilitar as prticas desportivas;

propiciar conforto, bem estar e segurana;

aumentar a esperana de vida da populao.

Em 1958, o extinto Servios Especial de Sade Pblica (SESP), realizou pesquisas na cidade de Palmares, situada no

Estado de Pernambuco, onde demonstrou-se a possibilidade de reduo de mais de 50% na mortalidade infantil por

diarria com a implantao do sistema de abastecimento de gua.

11 - Importncia EconmicaSob o aspecto econmico, o abastecimento de gua visa, em primeiro lugar, a:

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aumentar a vida mdia pela reduo da mortalidade;

aumentar a vida produtiva do indivduo, quer pelo aumento da vida mdia quer pela reduo do tempo perdido com doena;

facilitar a instalao de indstrias, inclusive a de turismo, e consequentemente ao maior progresso das comunidades;

facilitar o combate a incndios.

12 - Doenas Relacionadas com a guaDe vrias maneiras a gua pode afetar a sade do homem: atravs da ingesto direta, na preparao de alimentos; na

higiene pessoal, na agricultura, na higiene do ambiente, nos processos industriais ou nas atividades de lazer.

Os riscos para a sade relacionados com a gua podem ser distribudos em duas categorias:

Riscos relacionados com a ingesto de gua contaminada por agentes biolgicos (bactrias, vrus e parasitos), atravs de contato direto, ou por meio de insetos vetores que necessitam da gua em seu ciclo biolgico;

Riscos derivados de poluentes qumicos e radioativos, geralmente efluentes de esgotos industriais, ou causados por acidentes ambientais.

Os principais agentes biolgicos encontrados nas guas contaminadas so as bactrias patognicas, os vrus e os

parasitos. As bactrias patognicas encontradas na gua e/ou alimentos constituem uma das principais fontes de

morbidade e mortalidade em nosso meio. So responsveis por numerosos casos de enterites, diarrias infantis e

doenas epidmicas (como o clera e a febre tifide), que podem resultar em casos letais.

Quadro 3 - Doenas Relacionadas com o Abastecimento de gua

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13 - Qualidade da guaA gua no encontrada pura na natureza. Ao cair em forma de chuva, j carreia impurezas do prprio ar. Ao atingir o

solo seu grande poder de dissolver e carrear substncias altera ainda mais suas qualidades.

Dentre o material dissolvido encontram-se as mais variadas substncias como, por exemplo, substncias calcrias e

magnesianas que tornam a gua dura; substncias ferruginosas que do cor e sabor diferentes mesma e substncias

resultantes das atividades humanas, tais como produtos industriais, que a tornam imprpria ao consumo. Por sua vez, a

gua pode carrear substncias em suspenso, tais como partculas finas dos terrenos por onde passa e que do turbidez

mesma; pode tambm carrear substncias animadas, como algas, que modificam seu sabor, ou ainda, quando passa

sobre terrenos sujeitos atividade humana, pode levar em suspenso microorganismos patognicos.

13.1.1 - Padres de Potabilidade

A gua prpria para o consumo humano, ou gua potvel, deve obedecer a certos requisitos de ordem:

organolptica: no possuir sabor e odor objetveis;

fsica: ser de aspecto agradvel; no ter cor e turbidez acima dos limites estabelecidos nos padres de potabilidade;

qumica: no conter substncias nocivas ou txicas acima dos limites de tolerncia para o homem;

biolgica: no conter microorganismos patognicos;

radioativa: no ultrapassar o valor de referncia previsto na Portaria 036 do Ministrio da Sade, de 19.01.90;

segundo recomendaes da Portaria 036/90 do M.S, o pH dever ficar situado no intervalo de 6,5 a 8,5 e a concentrao mnima de cloro residual livre em qualquer ponto da rede de distribuio, dever ser de 0,2mg/l.

As exigncias humanas quanto qualidade da gua crescem com o progresso humano e o da tcnica. Justamente para

evitar os perigos decorrentes da m qualidade da gua, so estabelecidos padres de potabilidade. Estes apresentam os

Valores Mximos permissveis (VMP) com que elementos nocivos ou caractersticas desagradveis podem estar

presentes na gua, sem que esta se torne inconveniente para o consumo humano.

Caractersticas Fsicas e Organolpticas

- a gua deve ter aspecto agradvel. A medida pessoal;- deve ter sabor agradvel ou ausncia de sabor objetvel. A medida do sabor pessoal;- no deve ter odores desagradveis ou no ter odor objetvel. A medida do odor tambm pessoal;- a cor determinada pela presena de substncias em dissoluo na gua e no afeta sua transparncia;- a turbidez devida a matria em suspenso na gua (argila, silte, matria orgnica, etc.) e altera sua transparncia.

Caractersticas Qumicas

So fixados limites de concentrao por motivos de ordens sanitria e econmica.

- Substncias relacionadas com aspectos econmicos:

a) substncias causadoras de dureza, como os cloretos, sulfatos e bicarbonatos de clcio e magnsio. As guas

mais duras consomem mais sabo e, alm disso, so inconvenientes para a indstria, pois incrustam-se nas

caldeiras e podem causar danos e exploses.

- Substncias relacionadas com o pH da gua:

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a) a gua de baixo pH, isto , cida, corrosiva. guas de pH elevado, isto , alcalinas, so incrustativas.

Alcalinidade e dureza so expressas em mg/L de CaCO3.

- Substncias indicadoras de poluio por matria orgnica:

a) compostos nitrogenados: nitrognio amoniacal, nitritos e nitratos. Os compostos de nitrognio provm de

matria orgnica e sua presena indica poluio recente ou remota. Quanto mais oxidados so os compostos de

nitrognio, tanto mais remota a poluio. Assim, o nitrognio amoniacal indica poluio recente e os nitratos

indicam que a poluio ocorreu h mais tempo;

b) oxignio consumido: a gua possui normalmente oxignio dissolvido em quantidade varivel conforme a

temperatura e a presso. A matria orgnica em decomposio exige oxignio para sua estabilizao;

consequentemente, uma vez lanada na gua, consome o oxignio nela dissolvido. Assim, quanto maior for o

consumo de oxignio, mais prxima e maior ter sido a poluio;

c) cloretos: os cloretos existem normalmente nos dejetos animais. Estes, sob certas circunstncias, podem causar

poluio orgnica dos mananciais.

Caractersticas Bacteriolgicas

A gua normalmente habitada por vrios tipos de microorganismos de vida livre e no parasitria, que dela extraem os

elementos indispensveis sua subsistncia.

Ocasionalmente, so a introduzidos organismos parasitrios e/ou patognicos que, utilizando a gua como veculo,

podem causar doenas, constituindo, portanto, um perigo sanitrio potencial.

interessante notar que a quase totalidade dos seres patognicos incapaz de viver em sua forma adulta ou reproduzir-

se fora do organismo que lhe serve de hospedeiro e, portanto, tem vida limitada quando se encontram na gua, isto ,

fora do seu habitat natural.

Alexander Houston demonstrou, em 1908, que, quando uma gua contaminada com bacilos de febre tifide era

armazenada por uma semana, mais de 90% dessas bactrias eram destrudas. So vrios os agentes de destruio normal

de organismos patognicos nas guas armazenadas. Alm da temperatura, destacam-se os efeitos da luz, a

sedimentao, a presena ou no de oxignio dissolvido, parasitas ou predadores de bactrias, substncias txicas ou

antibiticas produzidas por outros microorganismos como algas e fungos, etc.

Entre os principais tipos de organismos patognicos que podem encontrar-se na gua, esto as bactrias, vrus,

protozorios e helmintos.

Devido grande dificuldade para identificao dos vrios organismos patognicos encontrados na gua, d-se

preferncia, para isso, a mtodos que permitam a identificao de bactrias do grupo coliforme que, por serem

habitantes normais do intestino humano, existem, obrigatoriamente, em guas poludas por matria fecal.

As bactrias coliformes so normalmente eliminadas com a matria fecal, razo de 50 a 400 bilhes de organismos

por pessoa por dia. Dado o grande nmero de coliformes existentes na matria fecal (at 300 milhes por grama de

fezes), os testes de avaliao qualitativa desses organismos na gua tm uma preciso ou sensibilidade muito maior do

que a de qualquer outro teste.

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Observao: No Brasil os padres de potabilidade da gua para o consumo humano so estabelecidos pelo Ministrio

da Sade, atualmente encontra-se em vigor a portaria MS-036/90.

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14 - Unidades do SistemaUm sistema de abastecimento pblico de gua compreende diversas unidades:

ManancialCaptaoAduo

de gua brutade gua tratada

TratamentoReservao

Reservatrios enterradosReservatrios semi-enterradosReservatrios apoiadosReservatrios elevados

DistribuioRedes distribuidoras

Estaes elevatrias ou recalque (quando necessrias)de gua brutade gua tratada

15 - Quantidade de gua para Fins DiversosO homem precisa de gua com qualidade satisfatria e quantidade suficiente, para satisfazer suas necessidades de

alimentao, higiene e outras, sendo um princpio considerar a quantidade de gua, do ponto de vista sanitrio, de

grande importncia no controle e na preveno de doenas, como nos casos de gastroenterites.

O volume de gua necessrio para abastecer uma populao obtido levando em considerao os seguintes aspectos:

15.1.1 - Parcelas Componentes dos Diferentes Usos da gua Demanda de gua

- Domstico:a) bebida;b) cozinha;c) banho;d) lavagem de roupas e utenslios;

e) limpeza da casa;f) descarga dos aparelhos sanitrios;g) rega de jardins;h) lavagem dos veculos.

- Comercial:a) hotis;b) penses;c) restaurantes;d) estabelecimento de ensinos particulares;

e) postos de abastecimento de combustvel;f) padarias;g) aougues.

- Industrial:a) transformao de matria prima;b) entra na composio do produto;

c) fins agropecurios;d) clubes recreativos.

- Pblico:a) fontes;b) irrigao de jardins pblicos;

c) limpeza pblica;d) edifcios pblicos.

- Segurana:a) combate de Incndio.

necessrio o desenvolvimento de estratgias para reduo de perdas fsicas de gua nas unidades de aduo,

tratamento, reservao, rede de distribuio e ramais prediais.

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O desperdcio nas unidades de consumo deve ser evitado.

15.1.2 - Consumo Mdio de gua por Pessoa por Dia (Consumo Per Capita)

O "per capita" de uma comunidade obtido, dividindo-se o total de seu consumo de gua por dia pelo nmero total da

populao servida.

A quantidade de gua consumida por uma populao varia conforme a existncia ou no de abastecimento pblico, a

proximidade de gua do domiclio, o clima, os hbitos da populao. Havendo abastecimento pblico, varia, ainda,

segundo a existncia de indstria e de comrcio, a qualidade da gua e o seu custo.

Nos projetos de abastecimento pblico de gua, o "per capita" adotado varia de acordo com a natureza da cidade e o

tamanho da populao. Normalmente adota-se as seguintes estimativas de consumo:

Populao Abastecida sem Ligaes Domiciliares:

Adota-se os seguintes consumos per capit (Origem:Manual de Saneamento Funasa):

- abastecida somente com torneiras pblicas ou chafarizes, de 30 a 50 l/hab/dia;- alm de torneiras pblicas e chafarizes, possuem lavanderias pblicas, de 40 a 80 l/hab./dia;- abastecidas com torneiras pblicas e chafarizes, lavanderias pblicas e sanitrio ou banheiro pblico, de 60 a

100 l/hab./dia.

Populaes Abastecidas com Ligaes Domiciliares:

Quadro 4 -

Observao: Populao flutuante : adotar o consumo de 100 1/hab/dia (Origem:Manual de Saneamento Funasa)

De um modo geral, no Brasil adotam-se per capitas mdios dirios de consumo de gua da ordem de 150 a 200 l/hab.dia

para cidades de at 10.000 hab e per capitas maiores para cidades com populaes superiores. As normas brasileiras

permitem o dimensionamento com um mnimo de 100 l/hab.dia, devidamente justificado, e o mesmo valor para indicar

o consumo mdio para populaes flutuantes. Em reas onde a populao tem renda mdia muito pequena e os recursos

hdricos so limitados, como por exemplo em pequenas localidades do interior nordestino, este per capita pode atingir

valores inferiores a 100 l/hab.dia. Em situaes contrrias e onde o sistema de abastecimento de gua garante

quantidade e qualidade de gua potvel continuamente, este coeficiente pode ultrapassar os 500 l/hab.dia.

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Quadro 5 - Consumo de gua em algumas cidades (l/hab.dia)

Cidade Populao Ano Quota/ Fontecapita

BRASILCaieiras, SP 16000 1980 200 SabespS.Bernardo do Campo, SP 264000 1980 250 SabespAracaju, SE 320 000 1979 192 AbesPorto Alegre, RS 1 123 000 1981 318 DMAESalvador, BA 1 295 000 1979 248 AbesRio de Janeiro, RJ 4 410 000 1968 359 CedaeGrande S.Paulo, SP 12 400 000 1980 282 Rev.DAE

AMRICA DO SULAssuno 380000 1972 250 Azevedo NettoMontevidu 1 600 000 1972 350 Azevedo NettoBogot 4300000 1981 240 EAAB

EUA.Atlanta 675 000 1978 562 AquaSo Francisco 665 000 1978 608 AquaLos Angeles 2 000 000 1968 645 Azevedo Netto

FRICACidade do Cabo 750 000 1978 225 AquaJohanesburgo 1 390000 1978 355 AquaAlger 500 000 1954 164 Lau

EUROPAAmsterdam 760 000 1978 241 AquaEstocolmo 930000 1978 328 AquaBerlim 2000000 1978 268 AquaRoma 2 790 000 1978 651 AquaBarcelona 3 150 000 1978 267 AquaParis 3 960000 1978 249 AquaLondres 5 710 000 1978 314 Aqua

OUTRAS CIDADESTel Aviv 340 000 1978 281 AquaMoscou 6 500 000 1968 500 Azevedo NettoSidney 1 650 000 1963 330 Twort

15.1.3 - Fatores que Afetam o Consumo de gua em Uma Cidade De Carter Geral:

- tamanho da cidade;- crescimento da populao;- caractersticas da cidade (turstica, comercial, industrial);- tipos e quantidades de indstrias;- clima mais quente e seco, maior o consumo de gua verificado;- hbitos e nvel scio-econmico da populao.

Fatores Especficos:- qualidade de gua (sabor, odor, cor);- custo da gua: valor da tarifa;- a disponibilidade de gua;- a presso na rede de distribuio;- percentual de medio da gua distribuda;- ocorrncia de chuvas.

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15.1.4 - As Variaes de Consumo

No sistema de abastecimento de gua ocorrem variaes de consumo significativas, que podem ser anuais, mensais,

dirias, horrias e instantneas. No projeto do sistema de abastecimento de gua, algumas dessas variaes de consumo

so levadas em considerao no clculo do volume a ser consumido. So elas:

Anuais: o consumo per capita tende a aumentar com o passar do tempo e com o crescimento populacional.

Em geral aceita-se um incremento de 1% ao ano no valor desta taxa;

Mensais: as variaes climticas (temperatura e precipitao) promovem uma variao mensal do consumo.

Quanto mais quente e seco for o clima maior o consumo verificado;

Diria: ao longo do ano, haver um dia em que se verifica o maior consumo. utilizado o coeficiente do dia de

maior consumo (K1), que obtido da relao entre o mximo consumo dirio verificado no perodo de um ano e

o consumo mdio dirio. O valor usualmente adotado no Brasil para K1 1,20;

Observaes estatsticas levadas a efeito em vrias regies indicaram os resultados a seguir, onde se fornecem os

valores de K1:

No Estado de So Paulo tem sido adotados os valores de 1,20 e 1,25.

Nos pases de clima mais rigoroso e muito varivel, os valores do coeficiente K1 so mais

elevados.

Horria: ao longo do dia tem-se valores distintos de pique de vazes horria. Entretanto haver uma

determinada hora do dia em que a vazo de consumo ser mxima. utilizado o coeficiente da hora de maior

consumo (K2), que a relao entre o mximo consumo horrio verificado no dia de maior consumo e o consumo

mdio horrio do dia de maior consumo. O consumo maior nos horrios de refeies e menores no incio da

madrugada. O coeficiente K1 utilizado no clculo de todas as unidades do sistema, enquanto K2 usado apenas

no clculo da rede de distribuio.

Os seguintes valores de K2 , so tpicos:Alemanha (Hutte) 1,5 a 2,5Espanha (Lzaro Urra) 1,6Frana (Debauve-Imbeaux) 1,5Estados Unidos (Fair-Geyer) 2 a 3Inglaterra (Gourley, Twort) 1,5 a 2Uruguai (OSE) 1,5

Pesquisa brasileira. Pesquisa feita pela Cetesb para o BNH, em 1978, abrangendo as cidades de Valinhos e Iracempolis

(SP), revelou para o coeficiente k1 resultados que variam desde 1,25 at 1,42, conforme o setor.

O coeficiente k2, por sua vez oscilou entre 2,08 e 2,35. Atualmente os valores recomendveis para projeto so:

K1: 1,1 a 1,4 e K2: 1,5 a 2, 3

14


Os menores valores de k1 so encontrados em cidades com pequenas variaes climticas. Os maiores valores de k2

decorrem de pequeno nmero ou inexistncia de reservatrios domiciliares. Nesse caso geralmente se recomenda para o

produto K1xK2 o valor 2,8.

Figura 2 - Variao de consumo em um setor da cidade de So Paulo (registro de um medidor Venturi, em 19 de dezembro de 1952)

Coeficiente de reforo e coeficiente de variao instantnea: os coeficientes anteriormente definidos, multiplicados,

constituem o que se denomina coeficiente de reforo(K),

Se forem levadas em conta as variaes instantneas de vazo, dever ser introduzido um novo fator: k3 (consultar

estudo do Prof. E. R. Yassuda "Contribuio para o Estudo das Vazes de Distribuio em Redes de gua Potvel").

Critrios para projetos das diversas unidade de sistema: Sempre que forem previstos reservatrios de distribuio com

capacidade adequada, esses reservatrios sero capazes de suprir os volumes excedentes nas horas de grande consumo,

de modo que as instalaes situadas a montante no precisam ser dimensionadas com o coeficiente k2. Assim as obras

15


de tomada de gua, recalque de gua bruta, aduo, tratamento e reservao devem ser projetadas levando-se em conta

o coeficiente k1 relativo ao dia de maior consumo.

Nessas condies apenas o sistema distribuidor (rede) ser calculado com a utilizao dos dois coeficientes (k1e k2)

Fig. 3.

Em casos especiais de flutuaes repentinas e significativas de vazo, pode-se aplicar o coeficiente k3 (tais casos

geralmente ocorrem onde so inexistentes os reservatrios prediais).

Figura 3 - Coeficientes de variao no dimensionamento das partes do sistema

15.1.5 - Vazes necessrias

Diante dos conceitos expostos acima, verifica-se que, para o dimensionamenl das diversas unidades de um sistema

pblico de abastecimento de gua, h necessidade de se definir as vazes apresentadas a seguir.

onde:

Q = vazo mdia anual, l/s;

P = populao abastecivel a ser considerada no projeto (habitantes);

q = taxa de consumo per capita em l/hab. por dia;

h = nmero de horas de funcionamento do sistema ou da unidade considerac

b) Vazo dos dias de maior consumo.

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onde,

k1 = coeficiente do dia de maior consumo

c) vazo dos dias de maior consumo e na hora de maior demanda

onde

K = K1xK2 = coeficiente de reforo

Na figura 3 mostrada esquematicamente a aplicao dos coeficientes de variao de consumo no dimensionamento

das unidades de um sistema de abastecimento de gua.

16 - MananciaisOs mananciais naturais de gua, passveis de aproveitamento para fins de abastecimento pblico, podem ser

classificados em dois grande grupos.

a) Manancial subterrneo. Entende-se por manancial subterrneo todo aquele cuja gua provenha dos interstcios do subsolo, podendo aflorar superfcie (fontes, bicas d'gua, etc.) ou ser elevada artificialmente

atravs de conjuntos motor-bomba (poos rasos, poos profundos, galerias de infiltrao).

b) Manancial superficial. constitudo pelos crregos, rios, lagos, represas, etc. que, como o prprio nome indica, tem o espelho de gua na superfcie terrestre.

As guas desses mananciais devero preencher requisitos mnimos no que tange qualidade das mesmas no ponto de

vista fsico, qumico, biolgico e bacteriolgico, assim como no que diz respeito aos aspectos quantitativos; se o

manancial capaz de suprir a comunidade por um perodo considerado razovel do ponto de vista tcnico econmico

(no mnimo a primeira etapa das obras, ou seja, 5 a 10 anos posteriores implantao das mesmas).

Os padres de potabilidade da gua para consumo humano so definidos pela Portaria 36/90 do Ministrio da Sade.

17 - Captao de guaNa anlise das obras de captao de gua dever ser levado em considerao o manancial a ser aproveitado na

implantao do sistema de abastecimento de gua. Vejam-se as sees seguintes.

Figura 4 - Formas de captao

17


17.1.1 - Captao de gua subterrnea

Para o aproveitamento da gua subterrnea, de fundamental importncia o empreendimento de estudos prospectivos

que visem objetivamente a avaliao das reservas existentes.

Fontes ou bicas de gua (gua aflorante ou surgente)

Normalmente fornecem pouca vazo. As obras so constitudas basicamente de uma caixa receptora e acumuladora.

Dessa caixa, a gua dever ser levada estao de tratamento para posterior distribuio. As obras devero ser

suficientemente protegidas contra enxurradas e/ou qualquer outro agente pomidon Recomendam-se cuidados especiais

na proteo contra o acesso de animais captao e tomada de gua.

Lenol fretico ou subsuperficial

O aproveitamento do lenol fretico ou subsuperficial feito normalmente em fundos de vale ou nas suas proximidades.

Como no caso anterior, a vazo relativamente baixa. Esse aproveitamento pode ser feito horizontalmente, atravs de

um sistema de drenos coletores, ou verticalmente, mediante a perfurao de poos rasos.

A natureza da captao depende exclusivamente da espessura da camada aqufera, sendo que recomendvel uma

profundidade mnima de 3 m, para a coleta dessas guas, a fim de impedir a entrada de gua insuficientemente filtrada

atravs do solo.

As obras de captao podem ser constitudas respectivamente como segue.

a) Sistema de drenos coletores. Composto de tubos perfurados interligados e encarregados de reunir a gua

coletada num nico ponto, de onde a mesma devidamente conduzida para o seu aproveitamento, aps

tratamento adequado. Os drenos so envolvidos externamente com camadas sucessivas de areia e pedra

britada (ou pedregulho) com o intuito de evitar a colmatao dos furos e a queda no rendimento do sistema

coletor. Alternativamente podem ser usadas mantas geotxteis.

A rea onde esse sistema implantado dever ser cuidadosamente protegida, a fim de evitar a contaminao

do lenol por agentes externos.

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Figura 5 - Galeria de infiltrao Figura 6 - Fonte de fundo de vale

b) Poos rasos . Obras compreendendo um ou mais poos perfurados verticalmente e, de um modo geral,

revestidos. A afluncia da gua do lenol fretico ao poo poder ser feita atravs de orifcios abertos no

revestimento protetor e pelo fundo do poo.

O dimetro desses poos varia em funo da capacidade de fornecimento de gua do aqufero e do processo

de abertura e de construo, podendo ser adotado como dimetro mnimo o valor de l m. Em casos de

camadas que s possam fornecer gua muito lentamente, os mesmos podero atingir at 8 m de dimetro.

Com relao profundidade recomenda-se que os mesmos no ultrapassem 30 m, sendo que a penetrao na

camada aqufera poder ir at cerca de 7 m, dependendo, evidentemente, da formao geolgica da camada

aqufera e da posio do lenol a ser aproveitado. A medida que aumenta o dimetro, aumenta a capacidade

de armazenamento do poo, porm um acrscimo maior obtido aumentando a i penetrao na camada

aqufera, ou seja, a profundidade da lmina lquida. A gua pode ser bombeada para o local de tratamento e

posterior distribuio.

Figura 7 - Poo raso

Lenol profundo ou artesiano

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Aps o lenol fretico ou subsuperficial, geralmente se encontram camadas de terreno impermevel, quase sempre

argilosas, que contm entre elas camadas aquferas, denominadas lenol profundo ou artesiano. Esse lenol encontra-se

normalmente entre duas camadas impermeveis de terreno, que o protegem contra a contaminao. A extrao de gua

desse lenol se faz mediante a perfurao de poos tubulares profundos, que, devido grande variedade de tipos de

terreno e de formaes aquferas, assim como a diversidade dos mtodos construtivos empregados, apresentam-se com

caractersticas construtivas que diferem bastante em cada caso.

Procedendo-se perfurao de poos profundos numa regio sinclinal, a gua contida no lenol artesiano poder jorrar,

pressionada pela gua situada nas partes mais elevadas do lenol, obtendo-se o que se convenciona chamar

normalmente de artesianismo natural. Caso contrrio, se a perfurao feita numa regio plana sem elevaes

prximas, para atingir a superfcie a gua do lenol ter de ser elevada mediante conjuntos motor-bomba, o que se

denomina artesianismo comum. Nesse ltimo caso, que o mais frequente, dever se proceder a ensaios de

bombeamento em poos de pesquisa, procurando-se estabelecer a correlao entre a vazo de extrao e o nvel

dinmico da gua no interior do poo.

Figura 8 - Corte do Terreno Mostrando os Lenis de gua

Recomenda-se a perfurao de poos tubulares profundos desde que seja comprovado o potencial da camada aqufera

no local da perfurao ou nas suas imediaes, e desde que esse potencial atenda demanda de gua prevista para a

comunidade a ser atendida. Evidentemente, para o atendimento dessa demanda, podero ser perfurados dois ou mais

poos.

Os poos tubulares so de um modo geral revestidos internamente com tubos de ao, a fim de evitar a entrada de gua

indesejvel e no permitir o desmoronamento de camadas instveis de terreno que foram atravessadas na perfurao.

O dimetro til desses poos funo direta da vazo de aproveitamento do poo, que por sua vez determina as

caractersticas do equipamento a ser implantado no mesmo para a elevao de gua. Varia normalmente entre 150 a 300

mm, podendo chegar at a 600mm.

20


Quando a camada aqufera constituda de material granular, so colocados, no extremo inferior do revestimento,

dispositivos que permitam a fcil passagem da gua a ser captada, evitando-se o arrastamento desse material granular

para o interior da bomba. Esses dispositivos so conhecidos como filtros, telas ou crivos, sendo normalmente

constitudos de peas metlicas tubulares com orifcios, grelhas ou fendas destinadas a dar passagem gua. A norma

da ABTN, NBR 12212/1990 (NB 588), define as condies gerais e especficas para o projeto de poo para a captao

de gua subterrnea.

Os poos profundos so construdos por meio de perfuratrizes, que podem ser:

De Percusso

Mais simples, requerem menos conhecimento tcnico; aplicam-se em qualquer tipo de terreno e em reas de

rocha mais dura; exigem muito pouca gua durante a operao;

Rotativas

Exigem maiores conhecimentos do operador; requerem muita gua durante a operao; levam vantagem em

terrenos de rocha mais branda, e so mais rpidas em terrenos sedimentares.

A proteo do poo feita com tubos de revestimento em ao ou PVC, destinados a impedir o desmoronamento das

camadas de solo no consolidadas e evitar sua contaminao.

A retirada da gua do poo, normalmente realizada atravs de bombas centrfugas submersveis, ou bombas a

compressor - AIR LIFT.

Para a montagem do poo e dimensionamento do conjunto elevatrio so necessrios as seguintes informaes

fornecidas pelo perfurador:

- dimetro do poo determinado pelo dimetro interno do tubo de revestimento;- vazo: vazo tima que visa o aproveitamento tcnico e econmico do poo, definida pela curva caracterstica do poo (curva-vazo/rebaixamento);- nvel esttico: nvel que atinge a gua no poo quando no h bombeamento;- nvel dinmico: nvel em que a gua se estabiliza no poo, durante o bombeamento;- profundidade de instalao da bomba: definida em funo da posio prevista para o nvel dinmico, correspondente a vazo de bombeamento. Normalmente localizada 10,00 metros abaixo do nvel dinmico;- outros: condies de verticalidade e alinhamento do poo, caractersticas fsicoqumicas da gua, caractersticas da energia eltrica disponvel, distncia do poo ao ponto de abastecimento (reservatrio por exemplo) e desnvel geomtrico

17.1.2 - Captao de guas superficiais

Os mananciais superficiais so constitudos pelo crregos, rios, lagos e reservatrios artificialmente criados, sendo que

esses ltimos, quando construdos com a finalidade de garantir um determinado volume de gua para fins de

abastecimento pblico, passam a fazer parte da captao do sistema.

Para o projeto de captao de mananciais superficiais, devem ser examinados cuidadosamente todos os dados e

elementos que digam respeito s caractersticas quantitativas e qualitativas dos mesmos, tais como:

a) dados hidrolgicos da bacia em estudo e, na falta destes, dados referentesa bacias prximas e/ou semelhantes

para estudos de correlao entre elas. notadamente no que tange vazo especfica da bacia;

b) dados fluviomtricos do curso d'gua a ser aproveitado e, na sua falta, elementos que digam

respeito s oscilaes do nvel de gua nos perodos de estiagem e de enchentes, assim como por

21


ocasio de chuvas torrenciais. Tais informaes podero ser coletadas junto a pessoas conhecedoras

da regio ou moradores das imediaes.

c) elementos referentes s caractersticas fsicas, qumicas e bacteriolgicas da gua a ser

aproveitada, dando especial nfase determinao dos eventuais focos poluidores e/ou

contaminantes existentes a montante do local de captao escolhido. Dever ser procedida a coleta de

amostras d'gua a ser captada para exames de laboratrio.

A elaborao do projeto de captao em mananciais superficiais dever ser precedida de uma minuciosa anlise das

condies locais da rea de implantao das obras a serem projetadas, e somente aps o balano de todos os aspectos

referentes ao local de implantao que poder ser feita a escolha desse local, levando-se ainda em conta os eventuais

custos de desapropriao e, quando necessrio, o recalque das guas mediante a construo de estaes elevatrias, a

disponibilidade de energia eltrica para alimentao dos motores, etc.

De um modo geral, os elementos componentes de uma captao e tomada de gua em mananciais superficiais so:

a) barragens de acumulao ou de manuteno de nvel (quando necessrias) a fim de complementar a vazo na poca das estiagens ou facilitar a retirada da gua:

b) dispositivo de tomada de gua devidamente protegido, a fim de impedir a entrada de materiais em suspenso na gua (grades, caixas desarenadoras, etc.);

c) mecanismos de controle de entrada de gua;d) tubulaes e rgos acessrios;e) poo de suco das bombas;f) casa de bombas, para alojamento dos conjuntos elevatrios (quando necessrios).

No caso particular de lagos e rios de grande profundidade, onde se verificam grandes oscilaes do nvel de gua,

recomenda-se a construo de torres de tomada ou tubulaes junto ou nas proximidades da margem, dentro das quais

so instaladas bombas de eixo vertical, sendo que os motores e o equipamento eltrico de comando e controle ficam

alojados na parte superior da estrutura, acima do nvel de enchente mxima.

A norma da ABNT, NBR 12213/1992 (NB589) define as condies gerais e especficas para projeto de captao de

gua de superfcie para o abastecimento pblico.

18 - Aduo e subaduos canalizaes principais destinadas a conduzir gua entre as unidades de um sistema pblico de abastecimento que

antecedem a rede de distribuio d-se o nome de adutoras. Elas interligam a captao e tomada de gua estao de

tratamento de gua, e esta aos reservatrios de um mesmo sistema.

No caso de existirem derivaes de uma adutora destinadas a conduzir gua at outros pontos do sistema, constituindo

canalizaes secundrias, as mesmas recebero a denominao de subadutoras. Tambm so denominadas subadutoras

as canalizaes que conduzem gua de um reservatrio de distribuio para outro.

As adutoras e subadutoras so unidades principais de um sistema pblico de abastecimento de gua, devendo-se tomar

cuidados especiais na elaborao do projeto respectivo e quando da implantao das obras. Recomenda-se uma

criteriosa anlise de seu traado em planta e perfil, a fim de verificar a correta colocao de rgos acessrios (vlvulas

de parada, vlvulas de descarga e ventosas), assim como ancoragens nos pontos onde ocorrem esforos que possam

causar o deslocamento das peas (curvas, por exemplo).

Em funo da natureza da gua conduzida, as adutoras e subadutoras podem ser denominadas:

a) de gua bruta;

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b) de gua tratada.

J levando em considerao a energia utilizada para a movimentao da gua, as adutoras e subadutoras podem ser:

a) por gravidade (conduto livre ou conduto forado);b) por recalque;c) mistas: combinao das duas anteriores.

A norma da ABNT, NBR 12215/1991 (NB 591) define as condies gerais e especficas para projeto de adutora de

gua para abastecimento pblico.

23


19 - Populao de Projeto

19.1.1 - Generalidades

Denomina-se populao de projeto a populao total a que o sistema dever atender e volume dirio mdio domstico o

produto entre o nmero de habitantes beneficiados pelo sistema e o per capita mdio de consumo da comunidade.

Com relao a determinao desta populao, dois so os problemas que se apresentam como de maior importncia:

populao futura e densidade populacional. A determinao da populao futura essencial, pois no se deve projetar

um sistema de abastecimento de gua para beneficiar apenas a populao atual de uma cidade com tendncia de

crescimento contnuo. Esse procedimento, muito provavelmente, inviabilizaria o sistema logo aps sua implantao por

problemas de subdimensionamento.

Alm do estudo para determinao do crescimento da populao h a necessidade tambm de que sejam desenvolvidos

estudos sobre a distribuio desta populao sobre a rea a abastecer, pois, principalmente em cidades maiores, a

ocupao das reas centrais, por exemplo, significativamente diferenciada da ocupao nas reas perifricas.

Assim se torna prioritrio que os sistemas de abastecimento devam ser projetados para funcionarem com eficincia ao

longo de um predeterminado nmero de anos aps sua implantao e, por isto, necessrio que o projetista seja

bastante criterioso na previso da populao de projeto.

19.1.2 - Crescimento de populao

A expresso geral que define o crescimento de uma populao ao longo dos anos

P = Po+ ( N - M ) + ( I - E ) Eq. 3.1

onde:

P = populao aps t anos;

Po= populao inicial;

N = nascimento no perodo t;

M = mortes, no perodo t;

I = imigrantes no mesmo perodo;

E = emigrantes no perodo.

Esta expresso, embora seja uma funo dos nmeros intervenientes no crescimento da populao, no tem aplicao

prtica para efeito de previso devido a complexidade do fenmeno, o qual est na dependncia de fatores polticos,

econmicos e sociais.

Para que estas dificuldades sejam contornadas, vrias hipteses simplificadoras tm sido expostas para obteno de

resultados confiveis e, acima de tudo, justificveis.

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Logicamente no havendo fatores notveis de perturbaes, como longos perodos de estiagem, guerras, etc, ou pelo

contrrio, o surgimento de um fator acelerador de crescimento como, por exemplo, a instalao de um plo industrial,

pode-se considerar que o crescimento populacional apresenta trs fases distintas:

1 fase - crescimento rpido quando a populao pequena em relao aos recursos regionais; 2 fase - crescimento linear em virtude de uma relao menos favorvel entre os recursos econmicos e a

populao; 3 fase - taxa de crescimento decrescente com o ncleo urbano aproximando-se do limite de saturao, tendo

em vista a reduo dos recursos e da rea de expanso.

Na primeira fase ocorre o crescimento geomtrico que pode ser expresso da seguinte forma

P = Po ( 1 + g )t Eq. 3.2

onde P a populao prevista, Po a populao inicial do projeto, t o intervalo de anos da previso e g a taxa de

crescimento geomtrico (ou exponencial) que pode ser obtida atravs de pares conhecidos (ano Tii, populao Pi), da

seguinte forma

onde P a populao prevista, Po a populao inicial do projeto, t o intervalo de anos da previso e g a taxa de

crescimento geomtrico (ou exponencial) que pode ser obtida atravs de pares conhecidos (ano Tii, populao Pi), da

seguinte forma

. Eq. 3.3

Na segunda fase o acrscimo de populao dever ter caractersticas lineares ao longo do tempo e ser expresso assim

P = Po + at , Eq. 3.4

onde P, Po e t tem o mesmo significado e a a taxa de crescimento aritmtico (ou linear) obtida pela razo entre o

crescimento da populao em um intervalo de tempo conhecido e este intervalo de tempo, ou seja,

. Eq. 3.5

Na terceira fase os acrscimos de populao tornam-se decrescentes ao longo do tempo e proporcionais a

diferena entre populao efetiva Pe e a populao mxima de subsistncia na regio, Ps (populao de saturao). Esta

relao expressa da seguinte maneira:

, Eq. 3.6

que conhecida como equao da curva logstica e cuja representao grfica encontra-se representada na Figura 9.

Esta expresso foi desenvolvida pelo matemtico belga Pierre Franois Verhulst (1804 - 1849), em 1838.

25


Figura 9 - Curva logstica de crescimento de populao

Deve-se observar, no entanto, que o progresso tcnico pode alterar a populao mxima prevista para um determinado

conglomerado urbano, sendo um complicador a mais a ser avaliado em um estudo para determinao do crescimento da

populao.

Para aplicao da equao Eq.3.5 deve-se dispor de trs dados de populaes correspondentes a trs censos anteriores

recentes e eqidistantes, ou seja, trs pares (T1,P1), (T2,P2) e (T3,P3) de modo que

(T3- T1) = 2 (T2 - T1) , P1 < P2 < P3 e P22 > P3 . P1.

Feitas essas verificaes calculam-se

Eq. 3.7

Eq. 3.8

Eq. 3.9

e

e = 2,718281828, base neperiana.

26


Por exemplo, se para uma cidade fictcia os resultados dos ltimos trs censos registrassem o seguinte quadro:

Ano do censo Populao ( hab )1970 1980 1990

274 403 375 766 491 199

ento,

T3 - T1= 2 ( T2 - T1 ), ou seja, 1990 - 1970 = 2 ( 1980 - 1970 ) e P22> P1.P3, isto ,

375 7662 = 1,412. 1011 > 274 403 x 491 199 = 1,348. 1011,

o que permite a aplicao do mtodo da curva logstica. Sendo assim, pode-se calcular

De acordo com os parmetros encontrados pode-se verificar, por exemplo, a populao para

t = 0

o que eqivale a P1 (mostrando que o estudo de projeo indica a populao inicial);

t = 20 anos

eqivalendo pois, a populao P3;

t = 50 anos (30 anos aps o ltimo censo)

t = ilimitado ou infinito

27


e, como era de se esperar nesta situao, encontrou-se um valor semelhante ao de saturao.

Alm desses trs mtodos de crescimento ditos matemticos convencionais, o projetista poder criar outras expresses

que o mesmo achar mais conveniente e justificvel como, por exemplo, relacionar o crescimento da cidade com o

crescimento do estado, com o crescimento de empregos, etc. Tambm poder lanar mo de mtodos grficos como o

simples traado de uma curva arbitrria que se ajuste aos dados j observados sem a preocupao de estabelecimento de

uma expresso matemtica para a mesma. Este mtodo denominado de prolongamento manual ou extrapolao

grfica.

Outro mtodo freqentemente mencionado na literatura sobre o assunto o mtodo grfico denominado comparativo. O

mesmo consiste na utilizao de dados censitrios de cidades nas mesmas condies geo-econmicas que a cidade em

previso e que j tenham populao superior a esta. Admite-se, ento, que a cidade em anlise tenha um crescimento

anlogo s maiores em comparao. Colocando-se os dados de populao em um sistema de eixos cartesianos tempo x

populao e transportando-se para o ponto referente a populao atual da cidade em estudo, paralelas s curvas de

crescimento das cidades em comparao, a partir do ponto onde tais cidades tinham a populao atual da cidade em

previso, obtm-se um feixe de curvas cuja resultante mdia considera-se como a curva de previso para a cidade menor

( Figura 10 ).

Figura 10 - Curvas comparativas

OBS: Em termos de normalizao, a NB-587/89-ABNT prev para estimativa de populao a aplicao de modelos

matemticos (mnimos quadrados) aos dados censitrios do IBGE.

19.1.3 - Populao Flutuante

Em certas cidades, alm da populao residente, o nmero de pessoas que a utilizam temporariamente tambm,

significativo e tem que ser considerado no clculo para determinao das vazes. o caso de cidades balnerias,

estncias climticas, estncias minerais, etc. Esta populao denominada de populao flutuante.

28


Da mesma maneira que feito para a populao fixa, tambm estudos devero ser desenvolvidos para que a populao

flutuante seja determinada.

19.1.4 - Densidade Demogrfica

Por definio a intensidade de ocupao de uma rea urbana a densidade demogrfica e, em termos de abastecimento,

geralmente expressa em habitantes por hectare (hab/ha) com tendncia a valores crescentes das reas perifricas para

as centrais nas cidades maiores.

Como ilustrao para essas afirmaes apresentado a seguir um quadro com valores mdios freqentemente

encontrados no estudo de distribuio urbana das populaes rea x Densidade:

Tipo de Ocupao Urbana da rea Densidade (hab/ha)

- reas perifricas c/casas isolados e grandes lotes (~800m) 25 a 50- casas isolados com lotes mdios e pequenos(250 a 450m) 60 a 75- casas geminadas com predominncia de um pavimento 75 a 100- casas geminadas com predominncia de dois pavimentos 100 a 150- prdios pequenos de apartamentos (3 a 4 pavimentos) 150 a 300- prdios altos de apartamentos (10 a 12 pavimentos) 400 a 600- reas comerciais c/ edificaes de escritrios 500 a 1000- reas industriais 25 a 50

prioritrio nas obras de abastecimento analisar como as populaes futuras sero distribudas sobre a rea. Para que

estes resultados sejam confiveis e resultem em um bom desempenho do projeto, diversos fatores devem ser

considerados tais como condies topogrficas, expanso urbana, custo das reas, planos urbansticos, facilidades de

transporte e comunicao, hbitos e condies scio-econmicas da populao, infra-estrutura sanitria, etc.

So importantes nestes estudos, os levantamentos cadastrais da cidade bem como a existncia de um plano diretor

associado a uma rgida obedincia ao cdigo municipal de obras.

29


20 - Reservatrios de distribuioSo unidades destinadas a compensar as variaes horrias de vazo e garantir a alimentao da rede de distribuio em

casos de emergncia, fornecendo tambm os nveis necessrios manuteno de presses na rede.

A norma da ABNT, NBR 12217/1994 (NB 593), Projeto de Reservatrio de Distribuio de gua para Abastecimento

Pblico, define as condies gerais e especficas para essas unidades, bem com as canalizaes e outro dispositivos

necessrios. As Figuras. 11 e 12 mostram detalhes dessas canalizaes.

Dependendo da sua configurao e sua posio com relao rede, podem ser classificados em :

a) enterrados, semi-enterrados, apoiados ou elevados;

b) de montante ou de jusante.

Figura 11 - Canalizaes de entrada e sada

Figura 12 - Capacidade do extravasor

Os materiais normalmente empregados na sua construo, em funo das suas caractersticas bsicas, so alvenaria de

pedra, concreto armado, chapa metlica e materiais especiais (fibra de vidro, por exemplo).

30


Os reservatrios de distribuio so dimensionados para satisfazer s condies seguintes:

a) funcionar como volantes da distribuio, atendendo variao horria do consumo (volume til);

b) assegurar uma reserva de gua para combate a incndios;

c) manter uma reserva para atender as condies de emergncia (acidentes, reparos nas instalaes,

interrupes da aduo e outras);

d) manuteno de presses na rede distribuidora.

Para satisfazer primeira condio, os reservatrios, empiricamente, devem ter capacidade superior a 1/6 do volume

consumido em 24 horas. O clculo do volume necessrio deve ser feito com o diagrama de massas, quando conhecida

a variao de consumo.

Para se atender segunda condio, deve-se considerar uma parcela mnima de 250 m3 a 500 m3 nas pequenas cidades.

Esses valores correspondem ao funcionamento de uma mangueira ou de um carro-bomba durante 5 horas. No caso de

cidades relativamente grandes, deve-se consultar o corpo de bombeiros sobre a frequncia de incndios e caractersticas

do equipamento empregado.

A parcela para emergncia depender muito das condies locais e do critrio do engenheiro. Essa reserva adicional

tem sido considerada por engenheiros americanos na base de 25% sobre o total, ou seja, um acrscimo de 33% sobre a

soma das parcelas anteriores.

No Estado de So Paulo usualmente adotada a relao de Frhling:

"Os reservatrios de distribuio devem ter capacidade suficiente para armazenar o tero do consumo dirio

correspondente aos setores por eles abastecidos."

No caso de reservatrios elevados (torres), por medida econmica, tolera-se o dimensionamento na base de 1/5 do

volume distribudo em 24 horas (torres isoladas).

Quando existirem reservatrios elevados e enterrados, a capacidade total dever corresponder a 1/3 do volume

distribudo em 24 horas. A capacidade da torre estabelecida de modo a evitar uma frequncia excessiva de partidas e

paradas das bombas e garantir uma reserva mnima em cota elevada, para o caso de possveis interrupes no

fornecimento de energia eltrica (30 minutos ou mais).

Para atender a condio de manuteno das presses na rede de distribuio dentro dos limites pr-fixados, necessrio

que:

a) o nvel de gua mnimo do reservatrio seja NAmin > pmin + fh + z, onde: pmin = presso dinmica mnima da rede em Z (n mais desfavorvel da rede);

pmin =100kPa(10mca)

fh = soma das perdas de carga dos trechos da rede desde o reservatrio at Z;z = cota topogrfica do n Z.

b) O nvel de gua mximo do reservatrio seja NAmax < Pmax + b, onde:pmax =presso esttica mxima da rede em B (n mais baixo da rede);

pmax =500 kPa (50 mca)

b = cota topogrfica do n B.

31


Exerccio 3.12.1 - No projeto de abastecimento de gua para uma cidade do interior est prevista uma populao de 12

500 habitantes. A aduo ser feita por recalque, at um reservatrio de distribuio cuja capacidade dever ser

estabelecida.

Conhecendo-se a variao do consumo nessa cidade, determinar:

a) volume de reservatrio, admitindo-se o recalque nas 24 horas:

b) volume do reservatrio, considerando-se 8 horas de recalque.

a) Primeiro caso

Horas Porcentagem do Consumo no Porcentagem + -consumo mdio intervalo % aduzida Diferenas0-2 40 3,35 8,33 4,98 -2-4 40 3,35 8,33 4,98 -4-6 60 5 8,33 3,33 -6-8 110 9,20 8,33 - 0,878-10 145 12,05 8,33 - 3,7210-12 140 11,70 8,33 - 3,3712-14 145 12,05 8,33 - 3,7214-16 130 10,80 8,33 - 2,4716-18 140 11,70 8,33 - 3,3718-20 115 9,60 8,33 - 1,2720-22 75 6,20 8,33 2,13 -22-24 60 5 8,33 3,33 -

- - 100 100 18,77% 18,77%

Quantidade de gua flutuante: 18,77%

Q = k1 q P= 1,25 x 200 x 12.500 = 3.125.000 l/d

18,77% (3.125 m3) = 587 m3

para combate a incndios: 250 m3

reserva adicional de 33% (587 + 250) = 276 m3

Capacidade do reservatrio: 587 + 250 + 276 = l.113 m3 (o que corresponde a cerca de 1/3 do volume dirio).

b) Segundo caso

Horas Consumo no Porcentagem + -intervalo % aduzida Diferenas0-2 3,35 - - 3,352-4 3,35 - - 3,354-6 5 - - 56-8 9,20 - 9,208-10 12,05 25 12,95 -10-12 11,70 25 13,30 -12-14 12,05 25 12,95 -14-16 10,80 25 14,20 -16-18 11,70 - - 11,7018-20 9,60 - - 9,6020-22 6,20 - - 6,2022-24 5 - - 5

- 100 100 53,40% 53,40%

Quantidade de gua flutuante: 53,40%; consumo mdio dirio: 3.125.000 l/d

53,40% (3.125 m3) = 1.669 m3; para combate a incndios: 250 m3; reserva adicional de 33% (1.669 + 250) = 633 m3.

32


Capacidade do reservatrio: 1.669 + 250 + 633 = 2.552 m3 (cerca de 80% do volume dirio).

Figura 13 - Torre d'gua em praa pblica, Arapongas, PR.

21 - Rede de distribuio a unidade do sistema que conduz a gua para os pontos de consumo (prdios, indstrias, etc.) constituda por um

conjunto de tubulaes e peas especiais dispostas convenientemente, a fim de garantir o abastecimento dos

consumidores de forma contnua nas quantidade e presso recomendadas.

A norma da ABNT, NBR 12218/1994 (NB 594) define as condies gerais e especficas para projeto de rede de

distribuio de gua para abastecimento pblico.

So disposies dessa norma os seguintes limites:

presso esttica mxima = 500 kPa (50 mca) presso dinmica mnima = 100 kPa (10 mca)

Para atendimento desses limites, a rede de distribuio pode ser dividida por zonas de presso, com reservatrios

prprios ou simplesmente, Vlvulas de Reduo de Presso (VRP).

dimetro mnimo = DN 50 velocidade mnima = 0,60 m/s velocidade mxima = 3,50 m/s

Para limitar as perdas de carga em valores baixos usual a expresso v = 0,60 + 1,5 D (D em m).

A Tabela 1 pode ser usada para pr-dimensionamento dos trechos da rede de distribuio.

Tabela 1 - Limites de pr-dimensionamento

DN Vazo (l/s) Velocidade (m/s)50 1,4 0,7060 2,3 0,8075 4 0,90100 8 1150 18 1200 35 1,10250 54 1,10300 85 1,20

33


Os condutos formadores da rede de distribuio podem ser assim classificados:

a) condutos principais:

b) condutos secundrios.

D-se denominao de condutos principais aos condutos de maior dimetro, responsveis pela alimentao de

condutos secundrios.

Os condutos secundrios de menor dimetro, so encarregados do abastecimento direto aos prdios a serem atendidos

pelo sistema.

Segundo seu traado, as redes de distribuio, podem ser:

a) ramificadas, quando admitem um nico sentido de circulao da gua;

b) malhadas, quando o sentido de circulao em cada trecho depende da diferena de presses em seus ns extremos.

Figura 14 - Ns, malhas e anis

Anel

Anel

N - K2 N - K

N - K 1

M alha G

M alha A

M alha C

M alha M

N: Qualquer ponto que represente uma quebra de continuidade na tubulao, podendo ser um cruzamento de mais de

um tubo, uma mudana de direo, uma mudana de dimetro, etc.

Trecho: Poro de tubulao entre dois ns.

Malha ou Anel: um circuito formado por dois tubos que interligam dois ns por caminhos diferentes ou um circuito

que, saindo de um n, retorna a esse mesmo n. o caso mais normal em cidades, onde as redes de distribuio

formam malhas acompanhando as malhas das ruas, envolvendo quarteiro por quarteiro e interligando-se nos

cruzamentos. (Fig. 15)

Especificamente, chama-se de anel um circuito de tubulaes que envolve determinada regio onde existem outras

tubulaes e at outras malhas.

34


Sistema ramificado: Quando composto de dois ou mais tubos que, partindo de um mesmo ponto, se ramificam,

divergindo a partir da e no se renem num s ponto.

Figura 15 - Malha

A n e l E x t e r n o

T r e c h o

21.1.1 - Clculo de vazo especfica

No dimensionamento das redes ramificadas ou das redes malhadas sujeitas ao seccionamento, para efeito de clculo,

considera-se uma vazo especfica por metro de canalizao.

Em um determinado setor do sistema de distribuio, a vazo a ser distribuda, expressa em l/s por metro de

canalizao, ser dada por:

8640021 qknkqm =

qm =Vazo de distribuio ao longo da canalizao, na hora de maior consumo, do dia de maior demanda (l/s por metro

de canalizao).

n = nmero mdio de pessoas abastecidas por metro de canalizao. Em um setor, o valor dado por:

setor no rede da extensorede pela abastecidaser a populao

=n

Nas grandes cidade consideram-se vrios setores com valores diversos de n: zonas residenciais de grande densidade de populao, zonas comerciais, indstrias, etc. (Veja Quadro 6).

35


Quadro 6 - Densidade demogrfica e comprimentos mdios de ruas

k1 =Coeficiente relativo aos dias de maior consumo (valores usuais: 1,25 e 1,20).

k2 =Coeficiente correspondente hora de maior demanda (valor comum: 1,50).

O coeficiente de demanda de reforo, igual ao produto k1 x k2, tem umvalor em torno de 2 (havendo reservatrios

domiciliares).

q = Quota de gua a ser distribuda por habitante, expressa em litros por 24 horas.

Na cidade de So Paulo so adotadas vazes que variavam desde 0,004 at 0,012 l/s, por metro de distribuidor.

Para as cidades do interior, os valores das vazes especficas, frequentemente, so inferiores aos indicados.

21.1.2 - Dimensionamento da rede (seccionada ou ramificada)

No projeto de uma rede de distribuio de gua, usual o emprego de folhas de clculo semelhantes ao modelo

apresentado no Quadro 7.

Com o critrio adotado de seccionamento, as operaes seguem uma seqncia lgica, ficando determinados todos os

elementos, uma vez concludo o preenchimento das folhas.

O preenchimento das folhas de clculo obedece seguinte sequncia;

Coluna 1. Nmero do trecho; os trechos da rede ou os ns devem ser numerados de acordo com um sistema racional, a

critrio do projetista;

Coluna 2. Nome da rua, obtido na planta da cidade ou estabelecido simbolicamente (ruas sem nomes);

Coluna 3. Extenso do trecho, em metros, medida na prpria planta, (smbolo L )

36


Coluna 4. Vazo a jusante Qj, em l/s, assim obtida: na extremidade de jusante de uma ramificao, Q j = 0. Na

extremidade de jusante de um trecho T qualquer, Qj = Qm dos trechos abastecidos por T.

Coluna 5. Vazo em marcha expressa em l/s = qm L, onde qm a vazo distribuda por metro linear de canalizao

(vazo especfica).

Coluna 6. Vazo a montante Qm, em l/sQm = Qj + qm L

Coluna 7. Vazo fictcia,

LqQQQ

Q mjjm

f 5,02+=

+=

Devem ser computadas, nos vrios trechos, quaisquer vazes especiais, como por exemplo demandas de indstrias ou

de hidrantes. conveniente subdividiras ramificaes que abastecem indstrias de grande consumo por dois trechos,

com numerao diferente.

Coluna 8. Dimetro D, determinado pela imposio de velocidades-limite e pela vazo a montante, empregando-se, por

exemplo, a Tabela 1. Exprime-se o dimetro em milmetros ou DN, dimetro nominal. No Estado de So Paulo, adota-

se o dimetro mnimo de 50 mm (2"), exceco feita para a capital, onde 75 mm (3") o valor mnimo (DN 50 a DN 75 l

Coluna 9. Velocidade em m/s, obtida pela equao da continuidade e registrada com a finalidade de demonstrar que os

limites foram respeitados (v = Qm/A).

Coluna 11. Perda de carga total em metros (hf). Determinada a vazo fictcia Qf e o dimetro D, com o emprego de uma

tabela da frmula de resistncia adotada (Hazen-Williams, por exemplo) obtm-se J, perda unitria em metros/metro, e

hf =JL, perda de carga total no trecho, em metros.

J = 10,643.C-1,85. D-4,87. Q1,85 (Frmula de Hazen-Williams)

onde C o coeficiente de rugosidade que depende do material e da conservao deste, conforme exemplos no quadro abaixo.

Tipo de tubo Idade Dimetro (mm) C

- Ferro fundido pichado

- Ao sem revestimento, soldado

Novo

< 100 100 - 200 225 - 400 450 - 600

118 120 125 130

10 anos

< 100 100 - 200 225 - 400 450 - 600

107 110 113 115

20 anos


100 - 200 225 - 400 450 - 600

93 96 100

Tipo de tubo Idade Dimetro (mm) C

- Ferro fundido cimentado - Cimento amianto - Concreto- Ao revestido - Concreto- Plstico (PVC)

Novo

< 100 100 - 200 225 - 400 450 - 600

120 130 136 140

ou 500 - 1000 > 1000135 140

usadoAt 50 60 - 100 125 - 350

125 135 140

Colunas 10 e 12. Cotas piezomtricas de montante e de jusante. Identificado o n em posio mais desfavorvel na

rede, ou aquele assim suposto, estabelece-se para ele uma presso igual ao pouco superior mnima, que ser somada

cota do terreno, resultando, assim, a cota piezomtrica do n. A presso mnima recomendvel de 100 kPa (10 mca).

Num outro trecho qualquer, a cota piezomtrica de montante igual cota piezomtrica de jusante mais a perda de

carga no trecho. Uma vez determinada uma cota piezomtrica qualquer e as perdas de carga, ficaro determinadas

todas as demais cotas piezomtricas.

Coluna 13 e 14. Cotas do terreno, obtidas nas plantas e relativas aos ns dos trechos a montante e a jusante.

Colunas 15 e 16. Presses disponveis a montante e a jusante. Presso disponvel = cota piezomtrica menos cota do

terreno.

Verifica-se, ento, se a hiptese referente ao ponto mais desfavorvel foi correta e se as presses-limite foram

respeitadas, ou se convm fazer correes.

O seccionamento feito tambm deve ser verificado. Estar correto se em cada ponto de seccionamento as presses que

resultam dos diversos percursos da gua para alcan-lo so iguais. Tolera-se uma diferena entre presses de no

mximo 10% do valor da mdia das vrias presses obtidas para os ns, seguindo diferentes percursos. Os resultados

podem ser tabelados com se indica a seguir:

Ponto de seccionamento

Presses calculadas Valor mdio Mxima diferena Porcentagem do valor mdio

Se isso no se verificar, ou se alterar convenientemente o dimetro de algumas tubulaes, ou se modificar o

seccionamento adotado.

38


Exerccio 3.13.1 - Projetar a rede de distribuio de gua de uma vila com 910 m de extenso de ruas e com a

topografia indicada na Fig. 16.

O nmero previsto de habitaes de 140, admitindo-se uma populao futura de 840 habitantes;

a quota de gua por habitante 200 l/d;

o volume mdio consumido, 168 000 l/d;

o volume correspondente aos dias de maior consumo, 210 000 l/d; e

a presso mnima exigida 15 mca

Figura 16 -

Calcula-se a vazo a aduzir,

43,2400.86000.210

= l/s

O volume do reservatrio de distribuio, considerando-se 1/3 do volume dirio, 70 m3, sendo a vazo mxima a

distribuir (considerando-se o coeficiente correspondente hora de maior demanda k2=1,5)

2,43 x 1,5 = 3,64 l/s.

Determina-se a seguir o coeficiente para clculo da rede de distribuio.

004,0910

64,3= l/s por metro linear.

O dimensionamento da rede seguiu a sequncia das operaes indicadas (l a 16) e encontra-se na folha de clculo da

pgina seguinte. Foi utilizada a frmula de Hazen-Williams com C = 90.

39

Quadro 7 - Folha de Clculo

F o l h a d e C l c u l o N :C ID A D E V ila I ta ja P R O J E T IS T A D A T A

Trecho Rua Extensom

Vazo litros/sDi-

metro mm ou

DN

Veloc. m /s.

Cota piezo-

mtrica mont.

m

Perda de

carga to ta l

m

Cota piezo-

mtrica a jusante m

Cota do terreno Pressodisponvel m Observaes

A jusante

Em marcha

A montante Fictcia A

montante

Ajusant

e

Amontante

Ajusante

(D (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17)1 Paz 90 0,000 0,360 0,360 0,180 50 0,18 109,83 0,07 109,76 67,20 63,80 42,63 45,96 Descarga2 S.Lus 130 0,360 0,520 0,880 0,620 50 0,45 119,63 0,80 109,83 69,50 67,20 41,14 42,63 Coef..0,0043 S.Lufs 60 0,000 0,240 0,240 0,120 50 0,12 110,63 0,01 110,62 69,50 72 41,13 38,624 Comrcio 110 1,120 0,440 1,560 1,340 75 0,35 111,03 0,40 110,63 77,40 69,50 33,63 41,135 Paz 70 0,000 0,280 0,280 0,140 50 0,14 110,59 0,06 110,53 71,70 67,20 38,89 43,336 S.Paulo 110 0,280 0,440 0,720 0,500 50 0,37 111,03 0,44 110,59 77,40 71,7 33,63 38,897 S.Paulo 130 0,000 0,520 0,520 0,260 50 0,26 111,03 0,16 110,87 77,40 79 33,63 31,878 Comrcio 80 2,800 0,320 3,120 2,960 75 0,70 112,37 1,34 111,03 85,80 77,4 26,5 33,63 Hidrante9 Tupi 70 0,000 0,280 0,280 0,140 50 0,14 112,37 0,06 112,31 85,80 84,40 26,57 27,91

10 Comrcio 60 3,400 0,240 3,640 3,520 100 0,45 112,70 0,33 112,37 97,70* 85,80 15 26,5711 120 3,640 0,000 3,640 3,640 100 0,45 113,50 0,80 112,70 112 97,70 1,50 15 Reservatrio

* = n + desfavorvel = pm im = 15NA do reservatrio = 113, 50

22 - Mtodo de Hardy CrossO mtodo de Cross um processo iterativo de tentativas diretas; os ajustamentos feitos sobre os valores previamente

admitidos ou adotados so computados e portanto, controlados. Nessas condies, a convergncia dos erros rpida, obtendo-

se quase sempre uma preciso satisfatria nos resultados, aps trs tentativas apenas.

Para a sua aplicao ao estudo das grandes redes, sempre que houver convenincia, as cidades podero ser divididas em

setores. Alm disso, podem-se reduzir as redes hidrulicas aos seus elementos principais, de vez que as canalizaes

secundrias resultam da imposio de certas condies mnima (dimetro, velocidade ou perda de carga).

Embora sejam duas as modalidades segundo as quais o mtodo pode ser aplicado, comumente se adota o ajustamento das

vazes, modalidade esta que aqui ser considerada.

O mtodo se aplica ao dimensionamento dos condutos principais dispostos em anis ou circuitos fechados, no quais se

estabelecem os pontos (ns) onde se supem concentradas as demandas das suas reas circundantes (vazes concentradas nos

ns). Essas reas parciais dos setores, correspondentes a cada um dos ns estabelecidos denominam-se reas de influncia e

suas demandas ou vazes de carregamento dos ns so inicialmente determinadas por:

Q = vazo total do setor (l/s) = 400.86

21 kkqp

a = rea total do setor (ha)

qa = Q/a (l/s x ha) = vazo especfica do setor

Considerada a densidade populacional do setor, aPd = tem-se

qa=400.86

21 kkqd (l/s x ha)

Ento a vazo de carregamento de um n determinado desse setor ser:

Qn = qa x rea de influncia do n (parcela da rea total suposta abastecida nesse n).

Admite-se para o setor um sentido de circulao da gua nos diversos trechos dos anis, a partir do reservatrio de

distribuio at qualquer n, segundo o menor percurso.

Ficam assim definidas as vazes que chegam ao n (positivas) e as que saem do n (negativas).

evidente que em cada n Q = O e conhecidas as vazes dos ns, podem ser estimadas as vazes dos trechos, iniciando-se pelos ns extremos do setor (ajusante).

Considerados os limites de velocidade, podem ser adotados dimetros de pr-dimensionamento para cada trecho e calculadas

as respectivas perdas de carga. Admitido o sentido horrio como positivo, em cada anel deve ser verificada a condio

hf = O, ou seja, qualquer que seja o percurso a presso resultante em qualquer n a mesma.

Dadas as aproximaes adotadas, isso no se verifica, exigindo uma correao das vazes nos trechos de cada anel.

A perda de carga ao longo de um trecho pode ser expressa pela frmula geral

h f = kQn

e a perda de carga total em cada circuito fechado

hf = kQn 0

Se a distribuio de vazes fosse exata de incio, a correao a ser feita em cada circuito seria nula. Como no o caso, a vazo

dever ser ajustada ou corrigida no circuito, podendo-se escrever, para cada uma das canalizaes,

Q = Q0 + tal que, k (Q0 + )n = 0

em que Q0 a vazo adotada inicialmente. E, pelo binmio de Newton,

+

++=+ ...21

)1()( 2201

000nnnn QnnnQQkQk

Sendo o valor de pequeno, comparado a Q0, todos os termos que contenham elevado a um potncia igual ou superior a 2

sero desprezados. Obtm-se, ento,

[ ] =+ 0100 nn nQQkou seja,

0

0

01

0

0

QQnk

kQQnkkQ

n

n

n

n

=

=

podendo-se ainda escrever, sendo hf0 = k nQ0 , (hf0 = perdas inicialmente calculadas)

0

0

0

Qh

n

h

f

f

=

Utilizando-se a frmula de Hazen-Williams onde n = 1,85 resulta

0

0

0

85,1Qh

h

f

f

=

Se o valor de for grande em face de Q0, sendo n maior do que a unidade, evidentemente a aproximao no ser boa; isso

no entanto no prejudicar o processo, uma vez que, com as correes a serem feitas, o erro ir diminuindo progressivamente,

com uma convergncia relativamente rpida.

Recalculam-se as perdas de carga em cada circuito e determina-se a nova correo para as vazes.

Repete-se o processo at que seja obtida a preciso desejada. A NBR 12218/1994 admite resduos mximos de vazo e perda

de carga de 0,1 l/s e 0,5 kPa (0,05 mca).

23 - Aplicao do mtodo de Hardy Cross ao clculo das redes malhadasA seguir, sero resumidas as vrias fases do trabalho.

a) Consideraes gerais. O mtodo do Cross no se destina ao estudo das redes tipicamente ramificadas. Ao contrrio, est

intimamente ligado concepo dos sistemas com a distribuio por anis, que se caracteriza por uma flexibilidade muito

maior, bem como por uma distribuio mais equilibrada das presses.

Tambm no se emprega o mtodo para a investigao das canalizaes secundrias, as quais resultam simplesmente de

certas condies mnimas estabelecidas para as redes.

b) Traado dos anis. No traado dos anis ou circuitos, deve-se ter em vista uma boa distribuio com relao s reas a

serem abastecidas e aos seus consumos. As linhas so orientadas pelos pontos de maior consumo, pelos centros de massa,

e so influenciadas por vrios fatores, ou seja, demandas de incndio (localizadas), instalaes porturias , vias principais,

condies topogrficas e especialmente altimtricas, facilidades de execuo, etc.

Numa determinada parte da rede a ser servida por um anel, o traado deste no dever ser feito perifericamente (condio

desfavorvel e antieconmica). O traado poder ser tal que a rea envolvida corresponda aproximadamente rea

externa.

c) Consumo e sua distribuio. A rea a ser abastecida por um n conhecida e a populao pode ser estimada ou prevista.

Estabelecendo-se a vazo especfica (qa), determina-se o consumo, isto , a quantidade de gua a ser suprida pelo n.

Distribui-se essa quantidade pelos trechos concorrentes ao n, segundo o sentido de circulao estimado (Fig. 17) e a

condio Q = 0 em cada n (vazes que chegam +, vazes que saem -).

d) Anotaes no trechos. Medem-se as distncias entre os ns, marcam-se as quantidades de gua a serem supridas e o

sentido imaginado para o escoamento nos diversos trechos. Esse sentido ser verificado ou corrigido com a anlise.

e) Condies a que devem satisfazer as canalizaes. Fixa-se uma das seguintes condies comuns aos projetos de redes de

distribuio:

velocidade mxima nas canalizaes, de acordo com os respectivos dimetros comerciais (Tab. 1, por exemplo); perda de carga unitria mxima, tolerada na rede; presses disponveis mnimas em pontos ao longo da rede.

De qualquer uma dessas condies resultar uma indicao inicial para os dimetros das canalizaes. Com a anlise, tais

dimetros podero ser alterados ou corrigidos. Calculadas as perdas de carga dos trechos, verifica-se se hf= 0 em cada anel (sentido horrio +, anti-horrio -), efetuando-se em seguida a correo das vazes.

f) Clculos. Os elementos mencionados nos itens anteriores permitem a organizao de um quadro de clculo semelhante ao

Quadro 8, apresentado no exemplo seguinte. Os clculos, a partir dos elementos iniciais (vazes, dimetros e perdas de

carga dos trechos) devem ser desenvolvidos simultaneamente para todos os anis, encerrando-se quando todos os anis

forem considerados satisfatrios (hf = 0).

Figura 17 - Diagrama para clculo (Hardy-Cross), conforme planta do setor, em escala conveniente para clculo das reas.

Exerccio 18.14.1 - Como exemplo de aplicao prtica do mtodo de Hardy Cross, com as simplificaes j consideradas,

ser estudada a rede de abastecimento de gua, projetada para a parte baixa da cidade de Ilhus, Bahia*.

Para aquela cidade foram projetados dois anis de abastecimento, interligados, um destinado a suprir a denominada Cidade

Velha, mais densamente construda e povoada; outro para a distribuio na Cidade Nova. Desse segundo circuito partir uma

linha importante, destinada a suprir futuramente um dos bairros previstos para expanso da cidade (Malhado, com 17 l/s).

Do levantamento topogrfico cadastral da cidade e do recenseamento realizado, obtiveram-se os seguintes dados relativos

queles distritos e foram feitas as seguintes estimativas e previses:

* Projeto pioneiro feito para o Servio Especial de Sade Pblica pelos Engs. Edmundo P. Sellner, Jos M. de Azevedo

Netto e Walter R. Sanches, 1950. Na verso original o clculo das perdas de carga foi feito com o emprego do nomograma

de O'Connor da frmula de Hazen-Williams. Nesta edio foi utilizada diretamente a frmula, resultando os mesmos valores,

com aproximao desprezvel.

DADOS ATUAIS DADOS FUTUROSCidade Velha Cidade Nova Cidade Velh

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