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DEA 7833 - SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL CONSUMIDORES DE ÁGUA.

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1 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL CONSUMIDORES DE ÁGUA

2 CONSUMO DOMÉSTICO; COMERCIAL; INDUSTRIAL; PÚBLICO. Políticas tarifárias SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

3 CONSUMO TIPO DE EDIFICAÇÃOCONSUMO (L/DIA) Alojamentos provisórios80 Apartamento de padrão médio250 Apartamento padrão luxo300 Edifícios públicos, comerciais80 Escolas50 Garagens e postos de serviços150/automóvel Hospitais e hotéis250 Matadouros300/animal Templos2/lugar DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

4 CONSUMO Ex: DAAE – Araraquara-SP DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

5 CONSUMO Ex: CESAN DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

6 CONSUMO Ex: CESAN DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

7 Água para uso doméstico: Bebida; Higiene pessoal; Preparo de alimentos; Lavagem de roupa; Lavagem de utensílios domésticos e limpeza em geral; Rega de jardim. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

8 Água para uso doméstico Fatores que interveem CLIMA Temperatura e umidade semi-frio: 150 l/hab.d; tropical muito seco: 300 l/hab.d CONDIÇÕES SÓCIO-ECONÔMICAS E HÁBITOS DA POPULAÇÃO banhos, lavagem de pisos, logradouros, jardins... > condição econômica, > consumo: maquina lavar, automóveis » eletricidade DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

9 Água para uso doméstico Fatores que interveem CARACTERÍSTICAS DA CIDADE E CRESCIMENTO URBANO desenvolvimento econômico: indústrias perdas físicas do SAA MEDIÇÃO DO CONSUMO E CUSTO DA ÁGUA hidrometração x consumo CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS DO SAA disponibilidade de água pressurização DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

10 PREVISÃO DE POPULAÇÃO Anteriormente ao cálculo da população deve ser estabelecido o período ou alcance de projeto. Alcance de projeto: tempo em que o sistema funcionará com utilização plena de sua capacidade sem sobrecargas e deficiências na distribuição comprometendo a qualidade da água potável. Pode estar relacionado com: a vida útil das obras e equipamentos; período de amortização do capital investido, Velocidade de crescimento populacional (alta, onera demais os custos iniciais); Dimensão do sistema (ex. barragens com ampliação difícil, 50 anos): DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

11 PREVISÃO DE POPULAÇÃO Quadro – Vida útil media e horizontes de amortização e de projeto considerados para obras ligadas a Engenharia Sanitária DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

12 PREVISÃO DE POPULAÇÃO No Brasil é comum adotar-se o tempo de 20 anos indistintamente para todas as partes constitutivas do sistema podendo-se dividir as obras em etapas para não haver ociosidade do sistema e custos altos iniciais arcados pela comunidade. Fixados os períodos de projeto e etapas de construção, deve ser estimada a população a ser abastecida nestes anos. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

13 PREVISÃO DE POPULAÇÃO População residente: Pessoas que tem o domicílio como residência habitual. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

14 PREVISÃO DE POPULAÇÃO População flutuante: É a população que se estabelece em núcleo urbano por curto período de tempo como no caso dos municípios de veraneio, estâncias climáticas e hidrominerais. Impõem ao sistema de abastecimento de água consumo unitário análogo ao da população residente. Variação no consumo de energia elétrica; Variação no consumo de água; Variação no fluxo de veículos; Crescimento da capacidade instalada na região para alojamento, DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

15 PREVISÃO DE POPULAÇÃO População abastecível da área de projeto: No mínimo 80% da população residente; Parcelas da população flutuante e temporária. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

16 PREVISÃO DE POPULAÇÃO Consumidor singular: Apresente um consumo específico significativamente maior que o produto da vazão específica da área, pela área por ele ocupada. Consumidor especial: Aquele que deve ser atendido, independentemente de aspectos econômicos. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

17 PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.) Métodos de Previsão A evolução do crescimento populacional das áreas urbanas, deve ser estudada de forma complementar e harmônica no estudo de uso e ocupação do solo considerando as diversidades de cada distrito do município. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

18 PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.) O estudo deve ser feito com a seguinte metodologia: Levantamento dos últimos quatro censos, dos dados populacionais considerando a população residente e os domicílios ocupados; Levantamento dos dados atuais do número de ligações de luz e água e imposto predial (residenciais, comerciais, industriais e públicas); Pesquisa de campo (diferentes usos dos lotes, padrão econômico, índice de verticalização, etc); Análise do Plano Diretor do Domicílio; Levantamento de planos e projetos que possam afetar a dinâmica populacional. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

19 Métodos para o estudo demográfico Método dos componentes demográficos; Métodos matemáticos; Métodos de extrapolação/comparação gráfica. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

20 PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.) Métodos para o estudo demográfico Método dos componentes demográficos A expressão geral da população em função do tempo pode ser expressa por: P = P 0 + (N – M) + (I – E) P: população na data t; P 0 : população na data inicial t 0 ; N: nascimentos no período t; M: óbitos; I: imigrantes E: emigrantes no período DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

21 Métodos Matemáticos Os principais métodos utilizados para o cálculo da população P são: crescimento aritmético; crescimento geométrico; curva logística; taxa decrescente de crescimento; Outros métodos. O crescimento populacional pode também ser estimado através da análise estatística da regressão (linear ou não linear). DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

22 PREVISÃO DE POPULAÇÃO Método Aritmético O incremento populacional no período é obtido por: k a = P 2 – P 1 P t = P 2 + k a (t – t 2 ) t 2 – t 1 K a : taxa de crescimento aritmética; P 2 e P 1 : população final e inicial conhecidas; Pt: população de projeto; t 2 e t 1 : ano final e inicial conhecidos; t : ano de final de projeto. Este método admite que a população varie linearmente com o tempo e é utilizado para período pequenos entre 1 e 5 anos. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

23 Método Geométrico k G = lnP 2 – lnP 1 P t = P 2. e kg(t-t2) t 2 – t 1 k G : taxa de crescimento geométrica Este método é também denominado de Método de Crescimento Percentual Constante e o crescimento é pressuposto ilimitado. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

24 Método Geométrico (continuação) DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

25 Método da Curva Logística O crescimento populacional segue uma relação matemática, que estabelece uma curva em forma de S. A população tende assintoticamente a um valor de saturação. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

26 Método da Curva Logística DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

27 Método da Curva Logística Parâmetros Considerando que: t 1 – t 0 = t 2 – t 1, P 0 < P 1 < P 2, P 0 P 2 < (P 1 ) 2 Ps = 2P 0 P 1 P 2 – (P 1 ) 2 (P 0 + P 2 ) P 0 P 2 – (P 1 ) 2 Ps: População de saturação da área; DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 3 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

28 Método da Extrapolação Gráfica A extrapolação gráfica também denominada de método do prolongamento manual consiste no traçado de uma curva arbitrária que se ajusta aos dados já observados, sem se preocupar em estabelecer equação para a mesma. Figura 4.3 Extrapolação gráfica 3.1 PREVISÃO DE POPULAÇÃO (cont.) DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

29 Distribuição Demográfica Com base na ocupação atual pode-se definir áreas homogêneas, cujas previsões futuras podem ser feitas mediantes os métodos de previsão demográficas; Para o projeto de redes de água, é importante analisar como as futuras populações se distribuirão sobre a área da cidade; Os resultados da projeção populacional devem ser coerentes com a densidade populacional da área em questão. Valores típicos de densidades populacionais estão apresentados no Quadro 1. Já o Quadro 2 apresenta valores típicos de densidades populacionais de saturação, em regiões metropolitanas altamente ocupadas. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

30 Distribuição Demográfica Com base na ocupação atual pode-se definir áreas homogêneas, cujas previsões futuras podem ser feitas mediantes os métodos de previsão demográficas. Quadro 1. Densidades populacionais típicas em função do uso do solo Fonte: adaptado de Fair, Geyer e Okun (1973) e Qasim (1985) (valores arredondados) Uso do soloDensidade populacional (hab/ha)(hab/km 2 ) Áreas residenciais Residências unifamiliares; lotes grandes12 – – Residências unifamiliares; lotes pequenos36 – – Residências multifamiliares; lotes pequenos90 – – Apartamentos250 – – Áreas comerciais36 – – Áreas industriais12 – – Total (excluindo-se parques e outros equipamentos de grande porte) 25 – – DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

31 CONSUMO DE ÁGUA Distribuição Demográfica Quadro 2. Densidades demográficas e extensões médias de arruamentos por ha, em condições de saturação, em regiões metropolitanas altamente ocupadas (Dados médios da Região Metropolitana de São Paulo Fonte: Além Sobrinho e Tsutiya (1999). Uso do soloDensidade populacional de saturação (hab/ha) Extensão média de arruamentos (m/ha) Bairros residenciais de luxo, com lote padrão de 800 m Bairros residenciais médios, com lote padrão de 450 m Bairros residenciais populares, com lote padrão de 250 m Bairros mistos residencial-comercial da zona central, com predominância de prédios de 3 e 4 pavimentos Bairros residenciais da zona central, com predominância de edifícios de apartamentos com 10 e 12 pavimentos Bairros mistos residencial-comercial –industrial da zona urbana, com predominância de comércio e indústrias artesanais e leves Bairros comerciais da zona central com predominância de edifícios de escritórios

32 CONSUMO DE ÁGUA Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos : Os estudos de projeção populacional são normalmente bastante complexos. Devem ser analisadas todas as variáveis (infelizmente nem sempre quantificáveis) que possam interagir na localidade específica em análise. Ainda assim podem ocorrer eventos inesperados que mudem totalmente a trajetória prevista para o crescimento populacional. Isto ressalta a necessidade do estabelecimento de um valor realístico para o horizonte de projeto, assim como da implantação da estação em etapas;

33 CONSUMO DE ÁGUA Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos : As sofisticações matemáticas associadas às determinações dos parâmetros de algumas equações de projeção populacional perdem o sentido se não forem embasadas por informações paralelas, na maioria das vezes não quantificáveis, como aspectos sociais, econômicos, geográficos, históricos etc; Sempre que possível, deve-se adotar a análise da regressão, que permite a incorporação de uma maior série histórica, ao invés de apenas 2 ou 3 pontos, como nos métodos algébricos;

34 CONSUMO DE ÁGUA Ao se fazer as projeções populacionais, deve-se ter em mente os seguintes pontos : O bom senso do analista é de grande importância na escolha do método de projeção a ser adotado e na interpretação dos resultados. Ainda que a escolha possa se dar tendo por base o melhor ajuste aos dados censitários disponíveis, a extrapolação da curva exige percepção e cautela;

35 CONSUMO DE ÁGUA Exemplo:

36 Consumo médio per capita Leitura dos hidrômetros; Leitura do macromedidor instalado na saída do reservatório; Quando não existirem medições. Leituras em hidrômetros Obtém-se o valor do consumo médio per capita dividindo-se o volume total de água distribuída durante um ano, por 365 dias, e pelo número de habitantes. É expresso em L/hab.dia. qm = volume distribuído anual 365. População beneficiada DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

37 Consumo médio per capita Quando não existir medição A literatura apresenta valores que variam: 30 L/hab.dia para zonas servidas por torneiras; 150 a 200 L/ hab.dia para cidades com população inferior a habitantes, devendo utilizar-se no mínimo 100 L/hab.dia. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

38 Para determinação dos valores per capita quando não se dispões de leituras são utilizadas a seguinte distribuição do consumo: Doméstico: bebida, asseio corporal e das habitações, preparo de alimentos, lavagem de roupas e utensílios – 50 a 90 l/hab.dia; Comercial ou industrial: escritórios restaurantes, hotéis, pequenas indústrias - 50 l/hab.dia; Público: irrigação de jardins, lavagem de ruas – 25 l/hab.dia; Perdas: águas perdida por vazamentos e em problemas operacionais - 40 l/hab.dia. Verificar Tabelas na literatura. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

39 Consumo médio per capita Quando não existir medição Considerações:Consumo per capita (L/hab.dia) 0 – 4 SM100 4 – 8 SM150 8 – 12 SM200 > 12 SM250 Média - MG246 Média - SP294 Média - RJ324 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

40 Consumo médio per capita Tabela 1: Coeficientes de captação e consumo de água Fonte: SNIS 2000 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

41 Consumo médio per capita Tabela 1: Coeficientes de captação e consumo de água Fonte: SNIS 2001 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

42 Consumo médio per capita DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 3 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

43 Fatores que afetam o consumo: Clima; Hábitos e nível de vida da população; Natureza crescimento da cidade; Tamanho da cidade; Medição do consumo; Pressão na rede; Preço da água; Variação do consumo ao longo do ano, ao longo do dia, e durante a hora. DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA e PROJEÇÃO POPULACIONAL

44 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Variações diárias k 1 = maior consumo diário no ano consumo médio diário no ano K 1 : coeficiente do dia de maior consumo - varia entre limites de 1,2 e 2,0. Utiliza-se este coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento das obras de captação, casas de bombas, adutoras e estações de tratamento..

45 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Variações diárias k 1 = maior consumo diário no ano consumo médio diário no ano

46 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Variações horárias k 2 = maior vazão horária no dia vazão média horária no dia K 2 : coeficiente da hora de maior consumo - varia entre limites de 1,5 e 3,0. Utiliza-se este coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento dos condutos de distribuição que partem dos reservatórios.

47 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Variações de consumo Um esquema típico de variação diária de vazões pode ser visualizado na Figura 4.4 Figura 4.4 Curva de variação horária típica De posse dos coeficientes de variação de vazão e da população de projeto é possível determinar a vazão de dimensionamento dos componentes do sistema de tratamento de água. Considera-se na ETA uma perda na lavagem dos filtros em torno de 5% Q medida (L/s) horas do dia Vazão média Vazão máxima

48 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA

49 Vazões de dimensionamento De posse dos coeficientes de variação de vazão e da população de projeto é possível determinar a vazão de dimensionamento dos componentes do sistema de tratamento de água: As obras à montante do reservatório de distribuição devem ser dimensionadas para atender a vazão máxima de maior consumo do ano; A rede de distribuição deve ser dimensionada para a maior vazão de demanda que é a hora de maior consumo do dia de maior consumo; Considera-se na ETA uma perda na lavagem dos filtros em torno de 5%;

50 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Incêndio Deve ser incorporada à vazão de dimensionamento do sistema de distribuição à parcela referente à incêndio. A NBR estabelece: 1) Dispensa-se a instalação de hidrantes na rede quando a demanda total for inferior a 50 l/s; 1) Se a demanda total for superior a 50 l/s a capacidade dos hidrante deve ser: 10 l/s em áreas residenciais; 20 l/s em áreas comerciais e industriais 2) Os hidrantes de coluna terão, cada um, um raio de ação de, no máximo 300 (trezentos) metros;

51 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Incêndio A fórmula abaixo pode também ser utilizada Q = 64,36 P 1/2 (1 – 0,01 P 1/2 ) Sendo: Q: vazão em litros/s; P: população, em milhares de habitantes Esta fórmula se aplica à população inferior a habitantes para a qual a vazão exigida é de 782 L/s. Para populações maiores adiciona-se 126 a 505 L/s destinada a um segundo incêndio.

52 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DAS PARTES PRINCIPAIS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Um sistema de abastecimento de água é geralmente constituído pelos seguintes componentes: Captação; Estação Elevatória; Adutora; Estação de Tratamento de Água; Reservatório; Rede de Distribuição. O dimensionamento dessas diversas partes deve ser feito para as condições de demanda máxima, para que o sistema não funcione com deficiência durante algumas horas do dia ou do ano.

53 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DAS PARTES PRINCIPAIS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA As obras a montante do reservatório de distribuição devem ser dimensionadas para atender a vazão média do dia de maior consumo do ano; A rede de distribuição deve ser dimensionada para a maior vazão de demanda, que é a hora de maior consumo do dia de maior consumo; A estação de tratamento de água geralmente consome cerca de 1 a 5% do volume tratado para lavagem dos filtros e decantadores; A vazão de grandes consumidores (indústrias, comércios, etc), se houver, deve ser incluída no dimensionamento do sistema

54 DEA SANEAMENTO BASICO CAPÍTULO 4 CONSUMO DE ÁGUA Estudar capítulo 3


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