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ADUTORA ETA - Cobi. ADUTORA Adução É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água em um sistema.

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1 ADUTORA ETA - Cobi

2 ADUTORA Adução É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água em um sistema de abastecimento entre: captação e reservatório de distribuição; captação e ETA; captação a rede de distribuição; ETA e reservatório; ETA e rede; reservatório à rede; reservatório e reservatório;

3 Classificação das adutoras: De acordo com a energia de movimentação do líquido: gravidade, recalque e mista; De acordo com o modo de escoamento do líquido: livre, forçada e mista; De acordo com a natureza da água: bruta e tratada. ADUTORA

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6 Classificação das adutoras: Figura - Esquema da terceira adutora de Campina Grande

7 ADUTORA Projeto de linhas adutoras Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade: 1. Vazão de adução; 2. Comprimento da adutora; 3. Declividade disponível; 4. Material da tubulação. Diâmetro da adutora

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12 ADUTORA Projeto de linhas adutoras Velocidade máximas em condutos livres - (NB-591/91) MaterialVelocidade máxima (m/s) Alvenaria de tijolos2,5 Rochas estratificadas2,5 Rochas compactas4,0 Concreto5,0 Qualidade da águaVelocidade mínima (m/s) Suspensões finas0,30 Areias finas0,45 Matéria orgânica0,60

13 ADUTORA Projeto de linhas adutoras O dimensionamento hidráulico de um conduto pressurizado consiste em determinar: a velocidade média da água (V); a vazão (Q); o diâmetro do tubo (D); a perda de carga (hf). Para o dimensionamento dispõe-se de duas equações: Q = A. V hf = f (Q,D)

14 ADUTORA Recomendações para o traçado das adutoras

15 ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras: Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado; Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura); Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, para informações geotécnicas sobre o subsolo; Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros; Elaboração do perfil do terreno e da adutora.

16 ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras: A adutora deverá ser implantada de preferência em ruas e terrenos públicos (minimizando o problema de desapropriação ou faixa de utilização); Trechos ascendentes longos com pequena declividade > 0,2 % e trechos descendentes curtos com declividade > 0,4 %; Localizar adutoras, ventosas e registros;

17 ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras; (continuação) Procurar terrenos com características de solos com capacidade de suportar esforços evitando: Solos rochosos, alagadiços e solos de baixa resistência; Prever blocos de ancoragem.

18 ADUTORA Traçado de linhas adutoras por gravidade A linha piezométrica não deve cortar a tubulação prejudicial ao funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume) O que se deve fazer? Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da piezométrica L D Corte no terreno LP NA

19 ADUTORA Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser dimensionado como já explicado. NA h 2,5 D 2 D2D2 NA Caixa intermediária LP, J 2 LP, J 1 A D1D1 Corte no terreno L2L2 L1L1

20 ADUTORA Opção 3: Dimensionar a linha com dois diâmetros D 1 >D 2.; A piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J 1 ) para ultrapassar o ponto alto; Deve-se ter uma folga da piezométrica de no mínimo 1,5m acima do terreno. Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada operacionalmente a cada caso.

21 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque Em geral são conhecidos: Vazão de adução, Q (m 3 /s) Comprimento da adutora, L (m) Desnível a ser vencido, H g (m) Material da adutora

22 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque LrLs NA Q Gs Dr, J, V Gr hf A Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A

23 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque LrLs NA Q Gs Dr, J, V Gr hf A Indeterminação do problema há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão para uma mesma vazão de dimensionamento

24 Solução de casos práticos: adutora por recalque Pré-dimensionamento do diâmetro Adução contínua 24 horas FÓRMULA DE BRESSE: D diâmetro da adutora de recalque (m) Q vazão aduzida (m 3 /s) K fator da fórmula de Bresse

25 A constante K depende de custos de: Material Mão-de-obra Operação Manutenção do sistema, etc. Varia de local para local e no tempo, principalmente em regimes inflacionários Normalmente: 0,75 < K < 1,4 De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se utilizam tubos de ferro fundido

26 Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia: X fração de horas por dia X = n/24 n = número de horas de funcionamento por dia Recomendada pela NBR-5626

27 Algumas observações sobre a fórmula de Bresse Trata-se de uma equação muito simples, para representar um problema complexo e com muitas variáveis econômicas aplicada na fase de anteprojeto; Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6, pode conduzir a um diâmetro aceitável; A fixação de um valor para K velocidade de econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s); Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de funcionamento contínuo (24 hs)

28 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque Diâmetros escolhidos com base em critério econômico considera-se as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador; Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e outros custos de operação)

29 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque Aspectos econômico-financeiros: Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos Aquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetro Operação, manutenção e consumo de energia elétrica Amortização e juros

30 Dimensionamento hidráulico Adutora por recalque Aspectos econômico-financeiros:

31 Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de investimento das instalações, é uma despesa operacional de relevância na determinação do diâmetro econômico das adutoras Representam 50% das despesas das companhias de saneamento Solução de casos práticos: adutora por recalque

32 1. Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores; 2. Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro; 3. Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro; 4. Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa; 5. Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global. Solução de casos práticos: adutora por recalque

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34 ADUTORA Dimensionamento hidráulico das adutoras por recalque Velocidades na sucção (NBR590/1990) No barrilete a velocidade mínima é de 0,60 m/s e a velocidade máxima recomendada é de 3,00 m/s. Projeto de linhas adutoras Diâmetro nominal – DN (mm)Velocidade máxima (m/s) >

35 ADUTORA Materiais das adutoras Ferro fundido; PVC; Aço; Concreto armado. Pressão interna Pressão externa Natureza da água transportada Custo de implantação

36 ADUTORA Materiais das adutoras PVC Os valores das pressões máximas de serviço decrescem com o aumento da temperatura na base de 20% para cada mais 10o.C. ClasseServiço

37 ADUTORA Materiais das adutoras Ferro fundido longa durabilidade facilidade de assentamento e conexão peso elevado alto custo elevada resistência à pressão interna e cargas externa incrustações: cimentado internamente diametro até 1200 mm v máx: 3,00 m/s

38 ADUTORA Aço elevada resistência à pressão interna baixa resistência à cargas externa incrustações: cimentado internamente corrosão: revestimento externo - pintura anti- corrosiva fácil montagem e conserto - solda diametro > 600 mm, $ + competitivos v máx: 6,00 m/s

39 ADUTORA Concreto baixa resistência à pressão interna: condutos livres elevada resistência à cargas externa peso elevado difícil manuseio concreto simples ( mm) e armado ( mm) moldado in loco v máx: 4,50 m/s

40 ADUTORA Conexões As peças são destinadas a ligarem tubos ou seguimentos de tubos entre si, permitindo mudanças de direção, derivações, alterações de diâmetros etc, e são fabricadas nas classes e juntas compatíveis com a tubulação.

41 ADUTORA Conexões As peças mais comuns são: curvas (mudanças de direção); tês (derivação simples); cruzetas derivação dupla; reduções (mudanças de diâmetro); luvas (ligação entre duas pontas); caps (fechamento de extremidades); junções (derivações inclinadas) etc.

42 ADUTORA Conexões

43 ADUTORA Peças especiais Entre elas as mais comuns são: Registros ou válvulas de manobra para controle do fluxo Válvulas de retenção para impedir retorno do fluxo; Ventosas para aliviar o ar das canalizações; Crivos par impedir a entrada de material grosseiro nos condutos; Válvulas de pé para manter o escorvamento dos conjuntos elevatórios; Comportas e Adufas para controle das entradas e saídas de vazão; Hidrante para fornecimento de água para combte a incêndios

44 ADUTORA Materiais das adutoras Registro de gaveta Válvula borboleta

45 ADUTORA Valvulas Válvula borboleta

46 ADUTORA Válvula de retenção

47 ADUTORA Problemas causados pelo movimento de bolsas de ar nas tubulações: Nas adutoras por gravidade, o ar depositado nos pontos altos, onde há perda de pressão, provoca o aumento da perda de carga, que implica numa diminuição de vazão; Nas adutoras por recalque, a presença de bolsas de ar nos pontos de queda de pressão provocam um aumento de altura manométrica, implicando em redução de vazão ou sobrecarga da bomba, com os conseqüentes prejuízos de consumo de energia ou danificação do equipamento; A movimentação das bolsas de ar pode provocar golpes de ariete em decorrência de sucções bruscas.

48 ADUTORA Instalação das ventosas Instalação de ventosas nos pontos altos da tubulação e ao término dos trechos horizontais, visa eliminar todos os inconvenientes que um fluxo ar inadequado dentro das tubulações pode acarretar. É necessário também tomar as seguintes precauções quanto ao traçado das tubulações: Projetar as tubulações com aclives suaves e declives acentuados, visando facilitar o fluxo de ar a os pontos altos onde estarão instaladas as ventosas; Reduzir ao máximo os trechos horizontais, pois variações muito pequenas de nível podem implicar pontos difíceis de se proteger.

49 ADUTORA Instalação das ventosas Traçado recomendável Traçado não recomendável

50 ADUTORA Materiais das adutoras Ventosas Ventosa de duplo efeito

51 ADUTORA Materiais das adutoras Ventosas Vazão de ar Vazão de ar (l/s) Gráfico de dimensionamento apresentado pela BARBARÁ (hoje Saint Gobain) - (pressão máxima de serviço de 1,5 mpa ( = 15 kgf/cm2) a 2,5 mpa).

52 ADUTORA Materiais das adutoras Adutora de água tratada de Ibes/Boa Vista, em Vila Velha, no valor de R$ 2,9 milhões, foram concluídas em dezembro de Com 2,6 quilômetros de extensão (1.105 metros com redes de 600 mm e metros com redes de 500 mm). (http://www.cesan.com.br)

53 ADUTORA DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS Blocos de ancoragem; Proteção contra corrosão;

54 ADUTORA DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS Adutora do Civit – Serra (http://www.cesan.com.br)

55 ADUTORA DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS

56 ADUTORA DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS Blocos de Ancoragem Podem ser calculados pela fórmula: E = k P A E: empuxo, N; P: pressão do teste hidráulico em campo, Pa; A: área da seção interna do tubo, m 2 ; K: coeficiente que depende da natureza da tubulação.

57 ADUTORA Exercício. Dimensionar uma adutora que interliga dois reservatórios e os níveis médios nesses reservatórios correspondem as cotas altimétricas de 266,20 e 291,30 e estão distanciados de 3680 m. Determinar: 1. Diâmetro da adutora; 2. Vazão máxima e velocidade 3. Diametro e velocidade efetivos.

58 CAPÍTULO 7 ADUTORA Estudar:Capítulo 6 Itens: 6.1 a 6.9 e 6.13


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