Sistema de Abastecimento Abastecimen to de Água
Adutoras
ADUTORAS 1. INTR INTROD ODUÇ UÇÃO ÃO O termo adutora é empregado para designar as canalizações que transportam água entre as unidades que constituem o sistema de abastecimento d’água. Do ponto de vista econômico e também estratégico, podemos afirmar a adutora é a unidade é a mais importante do sistema. or isso, os cuidados com prováveis acidentes, que ven!am causar interrupç"o do funcionamento da adutora, n"o se deve limitar a fase do pro#eto e e$ecuç"o das obras, mas se estender por toda vida %til do sistema através de um controle operacional adequado. &omo essas lin!as transportam grandes volumes de água, os conc concer erto toss dos dos esto estoura urame ment ntos os mobi mobililiza zar" r"o o maio maiore ress recu recurs rsos os e ter" ter"o o refl refle$ e$os os no funcionamento de todo sistema, contribuindo, inclusive, para desgastar a imagem da empresa. 'e o sistema for alimentado por uma %nica adutora, dependendo das condições de acesso ao local do acidente, os reparos ser"o bem mais dif(ceis de realizar e a insatisfaç"o do usuário aumenta na medida em que esse tempo se prolonga. Do ponto de vista econômico, em regiões como a nossa, onde é comum a escass escassez ez de água água e as adutor adutoras, as, normal normalmen mente, te, aprese apresenta ntam m grande grandess e$tens e$tensões ões,, a esco escol! l!a a crit criter erio iosa sa do di)m di)met etro ro pode pode cond conduz uzir ir a uma uma redu reduç" ç"o o subs substa tanc ncia iall nos nos investimentos. *m per(odos de grandes estiagens estiagens é comum moradores moradores da zona rural realizarem ligações clandestinas nas lin!as adutoras mesmo quando de trata de adutora de água bruta. bruta. *sse *sse aspect aspecto o sanitá sanitário rio também também n"o pode pode ser esquec esquecido ido pelo pelo pro#et pro#etist ista+ a+ e a possib possibili ilidade dade de realiz realizar ar o tratam tratament ento o logo logo a #usant #usante e da captaç captaç"o "o se consti constitui tui uma alternativa a ser analisada.
2. CLASSIFI CLASSIFICAÇÃ CAÇÃO O DAS ADUTO ADUTORAS RAS 2.1.QUANTO AO DESNÍVEL ENTRE OS PONTOS EXTREMOS a -dutora -dutora por ravidade/ ravidade/ 0uando 0uando o ponto inicial inicial 1e$tremo 1e$tremo de montante montante possui a cota mais alta em relaç"o a todos os outros pontos da lin!a. 2essas condições o escoamento ocorre e$clusivamente pela aç"o da gravidade. b -dutor -dutora a por 3ecalqu 3ecalque e / 0uando 0uando o ponto de cota cota mais elevad elevada a se encont encontra ra na e$tremidade de #usante. 2este caso, o escoamento s4 se tornará poss(vel através de bombeamento. 2.2. QUANTO AO REGIME DE FUNCIONAMENTO 35
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a &ondutos &ondutos livres/ livres/ - press" press"o o na superf(cie superf(cie l(quida l(quida é igual 5 press"o atmosférica atmosférica 1regime de canal+ o tubo nesses casso podem funcionar parcialmente c!eio. b &ond &ondut utos os forç forçad ados os// - press" press"o o na supe superf rf(c (cie ie l(qu l(quid ida a é supe superi rior or 5 pres press" s"o o atmosférica. Observações:
b -s adutoras adutoras s4 funcio funcionam nam como condutos condutos livres livres sob determ determina inadas das condiçõe condiçõess do transporte por gravidade+ b -s adutoras por recalque e a maioria das adutoras por gravidade funcionam como condutos forçados+ b 2a aduç"o por gravidade, deve6se evitar que ocorram trec!os consecutivos com regimes diferentes+ 2.3. QUANTO AO DIÂMETRO a 7nifor 7niformes mes 1um s4 di)met di)metro ro++ b 8istas 8istas 1doi 1doiss ou mais mais di)me di)metro tros. s. 2.4. QUANTO AO MATERIAL a 7nifor 7niforme me 1um s4 materi material al++ b 8istos 8istos 1doi 1doiss ou mais mais mater materiai iais. s.
3. HIDRÁUL HIDRÁULICA ICA DAS DAS CANALIZ CANALIZAÇÕ AÇÕES ES O dimensionamento das lin!as adutoras utiliza as f4rmulas #á consagradas na mec)nica dos fluidos e na !idráulica. 3.1 - EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE CONTINUIDADE 9
' v
:igura ;
- vaz"o que escoa através da seç"o ' do tubo tubo da :igura ; é dada por/ 0 =
=olume
.
&omo a seç"o do tubo é constante o volume contido no trec!o 9 da canalizaç"o será/ 36
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= > '.9 ?
∴0 =
'.9 . t
'endo a velocidade de escoamento v resulta/ 0 > 'v equaç"o da continidade. Onde/ 0 6 vaz"o, em m@As+ ' 6 seç"o do conduto, em mB+ = 6 velocidade de escoamento da água, em mAs. C. 6 2E8*3O D* 3*F2O9D' 13 e O 2%mero de 3eGnolds é um admensional con!ecido pela relaç"o entre as forças de inércia e as forças de viscosidade. ode6se determinar a sua e$press"o através da análise dimensional. ma ρ9C 9 9< 9I 9v 3e = = $ = C = µ -v < µ9 9 µ9 < υ H Ou se#a, o 2%mero de 3eGnolds é funç"o da velocidade de escoamento, da viscosidade do fl%ido e de uma dimens"o da seç"o. ara tubos de seç"o circular/ 3e =
v.D υ
Onde/ > ;J6K mAs 1viscosidade cinemática da água v 6 velocidade da água, mAs D 6 Di)metro da tubulaç"o, m O regime de escoamento é caracterizado de acordo com o 2%mero de 3eGnolds 3e L JJJ / 3egime laminar+ 3e M NJJJ / 3egime turbulento JJJ L 3eL NJJJ/ zona de transiç"o 1apresenta caracter(sticas dos dois regimes O regime laminar é caracter(stico do escoamento em meios porosos como o que ocorre no meio filtrante das estações de tratamento d’água. 2a prática, o movimento da água nas canalizações sempre se apresenta de natureza turbulenta. νagua
3.3 - PERDA DE CARGA Duas f4rmulas s"o usualmente empregadas+ a :4rmula 7niversal recomendada pela antiga 626IP;AQQ, e a :4rmula de Razen6Siliams. :4rmula 7niversal 13ecomendada pela 26IP;A;PP; ! p = f
9 v D g
.
Onde/ !p 6 perda de carga 1m+ 9 6 comprimento da tubulaç"o 1m+ D 6 di)metro da tubulaç"o 1m+ v 6 velocidade 1mAs+ g 6 aceleraç"o da gravidade 1mAsB+ f 6 coeficiente que depende das asperezas do tubo e do 2%mero de 3eGnolds, obtido pela e$press"o de &O9*3OOT6SRU<*/ 37
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V ; ,I; ; = −log + . f f C,QD 3 e Onde/ V > dimens"o média das asperezas das paredes do tubo, tabelados conforme o material utilizado na fabricaç"o dos tubos. 1
0 ;,WI 1J,QWW& ;,WI D N,WQ
0 > vaz"o, 1m@As D > di)metro do tubo, 1m X > perda de carga unitária, 1m & > coeficiente de rugosidade das tubulações 1conforme
K (mm) J,JI ,NJ J,JI J,QJ ;,IJ J,NJ N,JJ J,; J,KJ J,J; J,J;
C ;CJ PJ ;NJ ;CJ ;J ;CJ PJ ;CJ ;;J ;NJ ;NJ
Perdas de carga localizadas
Dever"o ser levadas em consideraç"o sempre que o comprimento da canalizaç"o n"o e$ceder N.JJJ vezes o seu di)metro. *ssas perdas s"o observadas nas cone$ões e peças especiais distribu(das ao longo do camin!amento da adutora. '"o normalmente determinadas pelas e$pressões/ a ela e$press"o geral das perdas localizadas v !p = V g
Rp 6 perda localizada, em m+ v 6 velocidade da água, em mAs+ g 6 aceleraç"o da gravidade, em mAs + V 6 coeficiente obtido e$perimentalmente para cada singularidade. b elo método dos comprimentos virtuais 38
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! p = f
Adutoras 9 v D g
e
!p = V
v g
Ugualando os termos do segundo membro teremos/ 9 v v f =V D g p g
⇒9 = V
D f
Onde/ 9 6 comprimento virtual equivalente a cada singularidade VAf 6 tabelado
(!").D J,CJ ;D J,QI QID J,NJ CJD J,J ;ID J,;J ;JD J,NJ CJD J,;I KD J,J WD ;,QI ;QID ,IJ ;JJD J,KJ JD ;,CJ IJD ;,WJ KID J,IJ ;QD ;,JJ CID ;,JJ CID
#. DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS $OR GRA%IDADE 4.1 – LIMITES DE VELOCIDADE 2"o e$iste norma espec(fica estabelecendo velocidades limites nas adutoras. *ntretanto, cabe6nos observar que a utilizaç"o de velocidades muito bai$as conduz a di)metros anti6econômicos, enquanto velocidades elevadas podem ocasionar pressões transientes muito elevadas ocasionando avarias nas tubulações. arecem6nos aceitáveis valores compreendidos entre J,KJmAs e C,JJmAs, dependendo evidentemente do estudo econômico. 4.2 – EXERCÍCIOS ; Z Dimensionar a adutora indicada na :igura J, empregando tubos =& 1&>;NJ para uma vaz"o de ;WlAs.
39
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2.- > ;JJ,JJm
9i n! a i ez . D > ;I 9i n! J a m m + 0 ie z . D 9 > ;W i A n >; IJ ! a l s ( m m + i ez . ) 0 > ; D > ; W A l s ( ' IJ m m ) + 0 > J ,; l s ( A &
)
2.- > NP,KJm
KJJJm
:igura J
'O97[\O/ O dimensionamento tem in(cio e$aminando6se o perfil do camin!amento da adutora. =erificando6se a e$istYncia de pontos altos, isto é, situados acima da lin!a que interliga os pontos e$tremos da adutora. 2este caso apresentado como n"o e$istem tais pontos a soluç"o é mais simples. −
C!" #$%&'()*+, / ;JJ,JJ − NP,KJ X= = J,JJWNmAm KJJJ
−
D+0+!$(' #' #$+0!' (+5+%%6!$' D/ *$plicitando o valor de D na formula de Razen6Silliams vem/ D =
,KC
0 J,QWW&X J,IN
D =
,KC
J,J;W J,QWW$;NJ $J,JJWN J,IN
∴D>J,;NCm
&omo o di)metro encontrado é muito pr4$imo ao de ;IJ mm oferecido no mercado, utilizaremos este di)metro, e como conseq]Yncia teremos uma vaz"o aduzida um pouco maior, conforme mostrado a seguir. −
P+!# #+ 5!" &! *7' #+ 18,9% 0;,WI X = 1J,QWW&;,WI D N,WQ !p > X.9 > J,JJKPC$KJJJ !p > N;,IWm. &om a carga total dispon(vel é de IJ,Nm !averá uma sobra de/ ∆!> IJ,N Z N;,IW > W,WWm 40
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*sta sobra de energia poderá ser aproveitada para retirada de maior vaz"o do sistema. V7' 6:$ ';0$# 5' 0<;'% #+ 1=> O valor será obtido também pela e$press"o de Razen6Silliams. 0 > J,QWW . & . D ,KC . XJ,IN 0 > J,QWW$;NJ$J,;IJ,KC$J,JJWNJ,IN 0 > J,JJ;m@As > J,;lAs −
−
V+,'5$##+ */ v=
N0 πDB
v=
N$J,JJ; = ;,;NmAs π$J,;IJB
T!#' # ,$(? &$+7'@0!$5 O traçado da lin!a piezométrica é feito sempre de montante para #usante. ara o problema apresentado temos duas alternativas/ −
a iezométrica para a vaz"o má$ima de J,;lAs. 2este caso, a lin!a piezométrica interliga os n(veis de água dos dois reservat4rios, reta 1a. b iezométrica para vaz"o de ;WlAs. ara que a vaz"o permaneça ;WAs teremos de introduzir um dispositivo controlador de vaz"o que absorva a sobra de carga e$istente que é de W,WWm. 'e esse dispositivo for um registro instalado na e$tremidade de #usante, a lin!a piezométrica terá o aspecto 1b. 'e esse dispositivo for colocado #unto 5 barragem a lin!a piezométrica terá o aspecto1c. Z Dimensionar a adutora indicada na :igura JC, empregando tubos =& 1&>;NJ para uma vaz"o de CJlAs. ;JJ,JJm 9. .
D > ; I J m m 9. . D + 0 > J > C J J m m + l s A 0 > C J A l s e X >J , J JW N m A m 9. . D > J J m m 9. + 0 > . D CJ A > ; I l s e J m X >J , J m + J WN m A m 0 > C J l s e A X >J , J J W N m A m
KJJJm
:igura JC
'O97[\O 41
2.- > NP,KJm
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−
C!" #$%&'()*+, / ;JJ,JJ − NP,KJ = J,JJWNmAm X= KJJJ
−
D+0+!$(' #' #$+0!' (+5+%%6!$' D/ *$plicitando o valor de D na formula de Razen6Silliams vem/ D =
,KC
0 J,QWW&X J,IN
D =
,KC
J,JCJ J,QWW$;NJ $J,JJWN J,IN
∴D>J,;QIm
&omo o di)metro encontrado é muito diferente dos e$istentes no mercado, utilizaremos uma adutora mista, com um trec!o de ;IJ mm e outro de JJ mm, de modo que a energia dispon(vel se#a totalmente aproveitada nesses dois trec!os. Designando por/ 9; comprimento do trec!o de ;IJ mm+ 9 comprimento do trec!o de JJ mm+ X; perda de carga unitária no tubo de ;IJ mm+ X perda de carga unitária no tubo de JJ mm. D+0+!$(' #'% 5'&!$+(0'% #+ 5# 0!+5?' ;JJ,JJ 6 NP,KJ 9; ^ 9 > KJJJ −
J,JCJ;,WI J,JCJ;,WI 9 + 1KJJJ 6 9; = 50,4 1J,QWW$;N J;,WI J,;IJ N,WQ ; 1J,QWW$;N J;,WI J,JJ N,WQ J,J;QW9; ^J,JJNCP;1KJJJ Z9; > IJ,NJ J,J;QW9; 6 J,JJNCP;9; > IJ,NJ Z K,CI 9 > N.JPm ∴9;>;.QP;m e *$istem duas alternativas para o traçado da lin!a piezométrica, dependendo do ordenamento dos trec!os no camin!amento da adutora. - disposiç"o dos tubos de ;IJ mm 5 montante submete a adutora a menores pressões de serviço. Xá a utilizaç"o do maior di)metro, como trec!o de montante, constitui6se na mel!or opç"o quando se tem que vencer pontos altos no camin!amento da adutora. C Z Dimensionar a adutora indicada na :igura JN, empregando tubos =& 1&>;NJ para uma vaz"o de ;JJ lAs.
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2.- > ;JJ,JJm 9i n! a
i ez . D > NJ J m m + 0 > ;J J A l s
PQ,DJm PI,JJm
9i n ! a i e z . D > C J J m m + 0 > 9i n ; J J ! a l s A i e z . D > C J J m m + 0 > ; J J l s A
*'&O-8*2
K.JJJm
D.JJJm
A
9 . 0 . D > ; > J J l s I J A m 2.- > IW,JJm m +
B
C
:igura N
'O97[\O Devido 5 e$istYncia do ponto alto 1cota PI,JJ, o problema será tratado como se tivéssemos duas adutoras. <3*&RO - − C!" #$%&'()*+, 1 / ;JJ,JJ − PI,JJ X= = J,JJImAm JJJ −
D+0+!$(' #' #$+0!' (+5+%%6!$' D/ D =
,KC
0 J,QWW&X J,IN
D =
,KC
J,;JJ J,QWW$;NJ $J,JJI J,IN
∴D>J,CIC m
O di)metro encontrado indica que !averá necessidade de realizar, como no e$emplo , uma composiç"o dos di)metros de CJJ mm e NJJ mm+ porém se optarmos por tubos de NJJ mm !averá sobra de carga que poderá ser utilizada no segundo trec!o, possibilitando o uso de dois di)metros, apenas no segundo trec!o. −
P+!# #+ 5!" &! *7' #+ 1>> ,9% + D4>> . 0;,WI X = 1J,QWW&;,WI D N,WQ !p > X.9 > J,JJ;CPI$JJJ !p ≈ ,WJ m.
C'0 &$+7'@0!$5 (' &'(0' $% ,0' B & > ;JJ,JJ Z ,WJ > PQ,J m. - press"o dispon(vel neste ponto será/ −
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> PQ,J Z PI,JJ > ,J m. T!#' # ,$(? &$+7'@0!$5 – T!+5?' AB artindo6se da cota PQ,J m no ponto , a lin!a piezométrica com inclinaç"o X>J,JJ;CPI mAm atingirá a barragem na cota ;JJ,JJ m. −
<3*&RO & − C!" #$%&'()*+, &! %+"<(#' 0!+5?' −
D+0+!$(' #' #$+0!' (+5+%%6!$' D/ D =
,KC
J,;JJ J,QWW$;NJ $J,JJKICC J,IN
∴D>J,P; m
'er"o utilizados tubos de IJ mm e CJJ mm. −
D+0+!$(' #'% 5'&!$+(0'% #+ 5# 0!+5?' X;$9; ^ X$9 > PQ,J Z IW,JJ > CP,Jm 9; ^ 9 > KJJJ
J,;JJ;,WI J,;JJ;,WI 9 + 1KJJJ 6 9; = 39,20 1J,QWW$;N J;,WI J,IJ N,WQ ; 1J,QWW$;N J;,WI J,CJJ N,WQ J,J;CQN9; ^J,JJIKIC1KJJJ Z9; > CP,J J,J;CQN9; 6 J,JJIKIC9; > CP,J Z CC,P 9 > I.CNQ m. ∴9;> KIC m e −
P+!# #+ 5!" + 5# 0!+5?' &! *7' #+ 1>> ,9% !p; > X.9; > J,J;CQN$KIC > W,PQm !p > X.9 > J,JJIKIC$I.CNQ > CJ,C m
−
T!#' # ,$(? &$+7'@0!$5 - T!+5?' BC
a iezométrica para D>CJJ mm e IJ mm &omo n"o e$istem pontos altos no segundo trec!o a ordem de colocaç"o dos di)metros é qualquer. 7tilizando6se 5 montante tubos de IJ mm, !averá necessidade de instalaç"o de um stand6pipe no ponto mais alto da lin!a, para evitar o aparecimento de pressões negativas, nas pro$imidades desse ponto, !a#a vista a lin!a piezométrica se encontrar muito pr4$ima ao terreno nas imediações desse ponto. &om a instalaç"o desse dispositivo, o trec!o nas pro$imidades do ponto mais alto, fica submetido ao escoamento livre.
b iezométrica com apenas tubos de CJJ mm 'e optarmos pela n"o utilizaç"o dos tubos de IJ mm teremos uma sobra de energia que poderá ser aproveitada para e$ploraç"o de maior vaz"o na !ip4tese do crescimento da demanda. *nquanto vaz"o permanecer em ;JJlAs, um trec!o inicial da adutora, pr4$imo ao ponto , terá seu funcionamento como conduto livre. 44
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Adutoras
N Z Dimensionar a adutora indicada na :igura JI, empregando tubos =& 1&>;NJ para uma vaz"o de ;KlAs.
2.->;JJ,JJm
9i n!a i e z. D > J Jm m+
0 > ;K A l s v > J, I ;m A s
2.->WK,JJm
;J.JJJm
:igura JI −
C!" #$%&'()*+, / ;JJ,JJ − 86,00 = J,JJ;NmAm X= ;J.JJJ
−
D+0+!$(' #' #$+0!' (+5+%%6!$' D/ *$plicitando o valor de D na formula de Razen6Silliams vem/ D =
,KC
0 J,QWW&X J,IN
D =
,KC
J,J;K J,QWW$;NJ $J,JJ;N J,IN
∴D≈JJmmm −
V+,'5$##+ */
N0 _DB N$J,J;K v= = J,I;mAs π$J,JJB Devido 5 bai$a velocidade associada 5 grande e$tens"o da adutora, certamente, a alternativa de bombeamento é a mais econômica. - lin!a piezométrica para D>JJmm encontra6se representada na :igura JI. v =
. DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS $OR RECAL*UE *nquanto as adutoras por gravidade admitem uma %nica soluç"o para transporte da vaz"o, nas adutoras por recalque o problema fica indeterminado devido 5 possibilidade de se adotar, teoricamente, qualquer di)metro, desde que associado corretamente ao 45
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Adutoras
equipamento de recalque. Dependendo do di)metro adotado a lin!a piezométrica assume configurações semel!antes 5s apresentadas na :igura JK.
9 i n ! a i e z . D > 9i n D ; ! a e 0 i e l s A z . D > D e 0 A l s 9i n! a i e z . D > D C e 0 l A s
9i n!a ie z . D > D N e 0 l s A 9in!a iez . D>DN e 0 lA s
D;LDDLDCLDN
:igura JK
- indeterminaç"o do problema desaparece quando se considera os aspectos econômicos da quest"o, ou se#a, dentre os vários di)metros poss(veis de atendimento adota6se o mais econômico. *$istem vários métodos para determinaç"o do di)metro mais econômicos, entre eles destacamos/ a :4rmula de resse+ b 8étodo do &usto Uncremental 8édio de longo razo 1adotado pela &ai$a *conômica :ederal •
D+,+-m/&0 D4m+,- 5+6& F7-m86& + B-+99+ D3 = V 0
Onde/ D3 6 Di)metro da adutora por recalque 1m+ 0 6 =az"o recalcada 1m CAs+ 46
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V 6 &oeficiente que varia de J,P a ;,N. *ste coeficiente depende dos custos de implantaç"o, operaç"o e manutenç"o de cada pa(s. 2o rasil, o valor usualmente adotado conforme momento econômico varia de ;,J a ;,. *$./ ara 0 > KJ lAs > J,JK m CAs
⇒ D 3 = J,PCm ≈ CJJmm D 3 = ;, J,JK Di)metro de sucç"o 1D' 2ormalmente adota6se o di)metro comercial imediatamente superior ao di)metro de recalque. 1D'> CIJmm •
D+,+-m/&0 D4m+,- 5+6 C89, I/-+m+/,&6 M: + L/; $-&<
*ste método consiste em levantar, para cada di)metro, os custos com a implantaç"o do sistema e as despesas de e$ploraç"o, ao longo de toda sua vida %til 1CJ anos. *ntre as despesas operacionais est"o, as despesas com pessoal de operaç"o, equipes de manutenç"o e energia elétrica. 2a
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definir o C<%0' I(5!++(0, M@#$' #+ L'("' P!7' CIML, em 3Am@, da alternativa estudada. 3epetindo6se este procedimento para outros di)metros e escol!e6se aquele que apresentar menor custo por m@ consumido. PJJmm -2O JJW JJP J;J J;; J; J;C J;N J;I J;K J;Q J;W J;P JJ J; J JC JN JI JK JQ JW JP JCJ JC; JC JCC JCN JCI JCK JCQ JCW JCP JNJ
RO3-' D* 3OD7[-O :72&UO2-8*2
J J ;N,J ;N,Q ;I,I ;K,C ;Q, ;W,J ;W,P ;P,W J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J
J J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J ;,N C, I,; Q,J W,P ;J,P ;,P ;I,J ;Q,; ;P,C J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J
J J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J C,K P,J ;N,N J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J J,J
=O978* &O2'78UDO m@Aano J J K.NPJ.NNC K.WI;.PQ Q..INJ Q.KJ.CQ; Q.PP;.KPP W.CPJ.QIP W.QPP.QPK P.;P.JIP P.KNW.WJN ;J.JWP.P ;J.INJ.QPC ;;.JJC.IW; ;;.NQQ.PCW ;;.PKN.;II ;.NK.IQ ;.PQC.CIW ;C.NPK.PKJ ;N.JCC.KI ;N.IWC.QK; ;I.;NQ.KN ;I.QI.IW ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ ;K.C;Q.PPJ =>.1?#.@2
D*'*'-' D* *9. essoal *. *létrica J J J J NJ.CJ,JJ ;Q.NQJ,;J NJ.CJ,JJ Q.W;,I NJ.CJ,JJ CW.N;C,IJ NJ.CJ,JJ NP.QP,I; NJ.CJ,JJ KJ.N;Q,;K NJ.CJ,JJ Q;.WCC,K NJ.CJ,JJ WC.ICN,QK NJ.CJ,JJ PI.IW,QP NJ.CJ,JJ CNC.CWN,KI NJ.CJ,JJ CKJ.QIP,PC NJ.CJ,JJ CQW.IKP,IP NJ.CJ,JJ CPK.WN,NP NJ.CJ,JJ N;I.ICI,QK NJ.CJ,JJ NCN.Q;N,W NJ.CJ,JJ NIN.CQC,CI NJ.CJ,JJ NQN.IC,CN NJ.CJ,JJ NPI.;QQ,JP NJ.CJ,JJ I;K.CNQ,;Q NJ.CJ,JJ IQC.;;P,KK NJ.CJ,JJ KJJ.;CK,;C NJ.CJ,JJ KQ.WW,J; NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W NJ.CJ,JJ KIK.;,;W 31=.22># 2.>?3.@#2 CIML @3=>?@3
U2=*'
:onte/ 8anual de :omento Z &ai$a *conômica :ederal
=.1- RGÃOS ACESSRIOS - DISPOSITIVOS DE OPERAÇÃO E PROTEÇÃO 48
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Adutoras
a 3egistros de parada Unstalados no in(cio e no final das adutoras, nas derivações de lin!as secundárias e em pontos estratégicos da lin!a. O \ [ = U 3 * D
6 3*U'<3O D* -3-D-
3*'*3=.
&-<-[ \O
-D7
:igura JQ Z Disposiç"o de 3egistros de arada
b 3egistros de descarga &olocados nos pontos mais bai$os das canalizações, com as seguintes finalidades/ − ermitir o seu esvaziamento quando da necessidade de efetuar reparos na adutora+ − *$traç"o do ar quando do enc!imento da lin!a no in(cio do funcionamento. − ermitir a remoç"o de sedimentos.
-D7
3*U'<3O D* D*'&-3-
:igura JW Z &ai$a de roteç"o para 3egistros de Descarga
recomendável que esses dispositivos se#am abrigados por meio de cai$as de proteç"o como na :igura JW. ara adutoras de pequeno di)metro essas cai$as s"o de pequeno vulto e podem ser constru(das em alvenaria de ; vez. ara grandes di)metros é aconsel!ável que suas paredes se#am em concreto armado.
Sistema de Abastecimento de Água
Adutoras
bai$os da adutora, esses registros devem se situar em derivaç"o situada abai$o da geratriz inferior da lin!a adutora. 'egundo -zevedo 2etto, esses dispositivos podem ser dimensionados pela e$press"o/ d ≥
D K
Onde/ d Z di)metro da descarga+ D Z di)metro da adutora. c =entosas '"o peças de funcionamento automático, colocadas nos pontos elevados das adutoras desempen!ando as seguintes funções/ − *$pulsar o ar e$istente durante o enc!imento da adutora e e$pulsar o ar acumulado durante o funcionamento. − -dmitir ar para o interior da lin!a quando da ocorrYncia de estouramentos. s vezes a sa(da brusca da água 1esvaziamento gera pressões negativas no interior das canalizações que tendem a pressionar o tubo de fora para dentro. Os tubos de aço, devido 5 pequena espessura de suas paredes, s"o mais vulneráveis. -s ventosas, aliadas a outros dispositivos au$iliam na proteç"o dos tubos contra esse fenômeno.
:oto J; Z =entosa de Dupla :unç"oUnstalada em
Do mesmo modo que os registros de parada e de descarga, as ventosas devem ser devidamente abrigadas em cai$as, cu#as paredes, podem ser de alvenaria ou concreto 1:igura ;J. -s ventosas de pequeno di)metro podem ser rosqueadas diretamente na tubulaç"o ou por meio de abraçadeiras. - partir de IJmm as ventosas s"o fabricadas com 50
Sistema de Abastecimento de Água
Adutoras
flanges e sua instalaç"o na lin!a requer um
:oto J Z =entosa para *$clus"o de -r Unstalada com -braçadeira
=*2
3*U'<3O 9-&- D* 3*D7[\O
:igura JP Z &ai$a de roteç"o para =entosas
'egundo -zevedo 2etto, para admiss"o e e$clus"o de ar, as ventosas podem ser dimensionados pela e$press"o/ 51
Sistema de Abastecimento de Água
ou
Adutoras
d ≥
D , W
d ≥
D ,se o ob#etivo é apenas de e$clus"o de ar. ;
Onde/ d Z di)metro da descarga+ D Z di)metro da adutora. - acumulaç"o de ar nas adutoras depende da velocidade de escoamento. 'e a velocidade for inferior a determinado valor, *+,'5$##+ 5!)0$5 1*5/, o ar se acumulará nos pontos altos e !averá necessidade de ventosas. 0uando a velocidade de for superior a velocidade cr(tica o pr4prio escoamento se encarregará de efetuar o arraste das bol!as de ar que se formam. - velocidade cr(tica é obtida pela f4rmula de Tent 1<'7
Onde/ =c Z velocidade cr(tica 1mAs+ g Z aceleraç"o da gravidade 1mAsB+ D Z di)metro da adutora 1m+ θ 6 )ngulo entre a adutora e a !orizontal no trec!o de #usante do ponto alto. *$aminando6se o perfil do terreno com o au$(lio de f4rmula de Tent é poss(vel definir os locais da lin!a que necessitam da colocaç"o das ventosas. d Xuntas de e$pans"o '"o empregadas com o ob#etivo de facilitar montagens no interior dos prédios de estações elevat4rias ou estações de tratamento, servindo ainda para amenizar os efeitos dos transientes !idráulicos 1golpes de ar(ete. '4 s"o usadas em canalizações de ferro fundido e aço. -s #untas de e$pans"o para ferro fundido s"o con!ecidas como − `X72<-' U-79< e para aço, como `X72<-' D3*''*3. 2"o se usa #untas de e$pans"o em =& ou em tubulações enterradas. − e `'tand ipe '"o reservat4rios colocados nos pontos altos da lin!a adutora de modo que o n(vel d’água em seu interior fique submetido 5 press"o atmosférica. 'ua utilizaç"o é recomendada nos seguintes casos/ • 2a transiç"o entre os trec!os de recalque e gravidade+ • 2a transiç"o de dois trec!os por gravidade com declividades diferentes+ • *m adutoras por gravidade quando se dese#a reduzir a press"o estática na lin!a+ • *m adutoras por gravidade, para evitar a ocorrYncia de pressões negativas.
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Adutoras
l i n! a p i e zo < r e c! t ri o p mé or r ec c a al qu e
'<-2D U*
l i n ! a p i e z o m é t r i c a 6 < r e c ! o p o r g r a v i d a d e
:igura ;J a Z 'tand ipe 'ituado na
'<-2D U*
<3*&RO *8 *'&O-8*2
'<-2D U*
<3*&RO *8 *'&O-8*2
:igura ;J b Z 'tand ipe com :inalidade de *vitar ressões 2egativas na -dutora
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Sistema de Abastecimento de Água
Adutoras =*3<*DO73O 2.-. má$.
*<3-=-'O3
2.-. m(n.
&-9[-D-
&O3<* -6-
-
-
9-2<-
:igura ;; Z 'tand ipe
f locos de ancoragem 7sados para absorver ou combater os esforços originados em curvas, derivações, tampões,etc, das canalizações, podendo ser de concreto simples, armado ou cicl4pico. - 23 ;C;;A;PPN fi$a as condições para dimensionamento das ancoragens. Os blocos s"o dimensionados para resistir a uma resultante dos esforços `3, determinada pelas seguintes e$pressões/ 6 2as curvas ou derivações/ 3 = .'.p.sen
h
6 2as reduções/
3 = p.1'; 6 ' 6 ara flange cego e cap/ 54
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Adutoras
3 = p.'
onde/ 3 6 3esultante dos esforços, Vgf+ ' 6 'eç"o do tubo, m + p 6 press"o, m.c.a. α 6 )ngulo da curva ou da derivaç"o. '; Z rea da maior seç"o. '; Z rea da menor seç"o. Os blocos de ancoragem podem ser dimensionados para resistir aos esforços de duas maneiras/ Z elo peso pr4prio do bloco/ 1para canalizações aparentes. 6 -ncoragem com apoio sobre o terreno natural/ 1para canalizações enterradas 0uando a resistYncia é realizada pelo peso pr4prio do bloco 1:igura ; a, o empu$o !orizontal *! é combatido pelo esforço normal 2 que o bloco e$erce sobre o terreno. O volume do bloco será determinado a seguir/ Designando por/ :at Z força de atrito. µ 6 coeficiente de atrito. Z peso do bloco. γ 6 peso espec(fico do bloco. = Z volume do bloco. eso do bloco :at > µ . 2 &omo :at>*! > 3+ e 2 > vem/ 3 > µ . ⇒ > 3Aµ −
−
=olume do bloco γ =
=
⇒ = =
γ
2
*!
:at
CORTE
$LANTA
:igura ; aZ loco de -ncoragem 6 3esistYncia por -trito
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Adutoras
0uando o bloco se ap4ia lateralmente sobre o terreno, conforme :igura ;b, a dimens"o !orizontal 9, pode ser determinada pela e$press"o/ 9=
'p σ admR
.sen
α
onde/ 9 6 lado do encosto do bloco, cm+ ' 6 seç"o do tubo, cm + 6 press"o interna da água, VgfAcm+ σadm 6 tens"o admiss(vel do terreno, VgfAcm + R 6 altura do bloco, cm.
-
9
&
R b
- CORTE A A
$LANTA
:igura ; b Z loco de -ncoragem com -poio 9ateral
*$emplo/ Dimensionar um bloco para ancoragem para uma curva de NIj, numa canalizaç"o com IJJ mm de di)metro, su#eito a PJm.c.a. de press"o interna+ sabendo6se que a tens"o admiss(vel no terreno é de σadm > ;,J VgfAcm . 'O97[\O −
C6,5<,' #' +&<:' ,0+!, R/ &omo p > PJm.c.a > P,JTgfAcmB vem/ 3 = .'.p.sen
h
.J,IJJ NI π 3 = . .P.sen
N 3 > ;,CIVgfAcmB −
D$+(%' #' +(5'%0' ,0+!, L -dotando uma altura R> ;,m teremos para um σadm > ;,J VgfAcm
k adm = 9=
;,CI 9.R
;,CI = ;,;Im . ;,J$;,J
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Adutoras
BIBLIOGRAFIA D-&-&R, 2elson andur Z S(++(0' B6%$5' Z 3io de Xaneiro 9ivros <écnicos e &ient(ficos *ditora '. -. ;PQP. F-''7D-, *duardo 3. e 2O-8U, aulo '. 6 T@5($5 #+ A;%0+5$+(0' + T!0+(0' #+ "< – &*<*' =ol.;., '"o aulo, ;PQC <'7
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