Prova Lista de Exercícios Resolvida Com Respostas - Reservatório de Distribuição de água - Reservação de água -Macrossistemas de Abastecimento de Água - Engenharia Civil - UFAM - Universidade Federal

Prévia do material em texto

A8 PARTE 2 - MACROSSISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUAS
1) Responda:
a) Explique quais as funções do reservatório de água.
b) Comente sobre cada classificação dos reservatórios de água e suas
características principais:
b.1) Quanto à localização no sistema.
b.2) Quanto à localização no terreno.
b.3) Quanto à sua forma.
b.4) Quanto aos materiais de construção.
c) Quais os fatores que são levados em consideração na definição da capacidade
dos reservatórios? Comente as principais características de cada volume que
constitui a capacidade total dos reservatórios.
d) Na determinação do volume útil necessário para atender as variações de
consumo de água no sistema são utilizados dois métodos. Comente sobre a
determinação do método baseado na curva do consumo para adução contínua.
2) Relacione para a elaboração de projetos de reservatórios as principais
recomendações da NBR 12217/94 da ABNT para a determinação do volume.
3) Comente sobre dois elementos acessórios que constituem o projeto dos
reservatórios.
4) Faça uma estimativa dos volumes de projeto de um reservatório enterrado e
um elevado para atender área com as seguintes características:
• População: 6200 habitantes
• Consumo per capita: 200 L/hab. dia
• Coeficiente do dia de maior consumo: K1=1,2.
RESPOSTAS
1) a) As funções dos reservatórios de água são várias:
- Regularizar a vazão: receber água equivalente à demanda, acumular
água quando a demanda é menor que a média e fornecer as vazões
complementares quando a vazão for superior à média;
- Fornecer água quando ocorrem interrupções no funcionamento da
adução (seja por ruptura da adutora, manutenção e etc);
- Suprir vazões extras para o combate à incêndio;
- Regularizar pressões: a localização dos reservatórios de distribuição
pode, principalmente, reduzir as variações de pressões na rede;
- Permitem que se faça o bombeamento de água fora do horário de pico
elétrico, diminuindo os custos de energia elétrica;
- Aumentar o rendimento dos conjuntos elevatórios: os conjuntos
motor-bomba podem operar próximos ao ponto de rendimento máximo
devido aos valores de altura manométrica e vazão aproximadamente
constante.
b)
b.1) Quanto à localização do reservatório no sistema, eles podem ser
classificados em reservatório de montante, de jusante e de posição intermediária.
O reservatório de montante localiza-se a montante da rede de distribuição,
sendo o que sempre fornece água à ela.
Em casos nos quais as populações estão em áreas com declividades muito
acentuadas, as pressões nas áreas mais baixas podem alcançar valores muito altos
então para atender aos limites de pressão pode-se optar por uma distribuição
escalonada com dois reservatórios, um mais alto e um mais baixo.
Em outros casos pode-se haver um reservatório principal e um complementar
com capacidade inferior, ambos à montante da rede de distribuição. Em horas de
baixo consumo, o reservatório principal alimenta a rede e o reservatório
complementar, e em horas de alto consumo, a rede é alimentada pelos dois
reservatórios. Essa solução é normalmente utilizada quando há necessidade de
aumentar a reservação, devido ao aumento do consumo de água acima do previsto
e/ou por insuficiência de pressão na rede.
O reservatório de jusante localiza-se a jusante da rede de distribuição de
água. Podem ser chamados de reservatórios de sobras, porque têm como
características receber água durante as horas de menor consumo e auxiliar o
abastecimento durante as horas de maior consumo.
Esse tipo de reservatório possibilita uma menor oscilação de pressão nas
zonas de jusante da rede e uma particularidade é que a entrada e saída de água
acontecem por meio de uma tubulação única.
Por fim, o reservatório de posição intermediária, o qual consiste em
reservatório intercalado no sistema de adução e tem a função de servir de volante
de regularização das transições entre bombeamento e/ou adução por gravidade.
Normalmente são reservatórios de pequena capacidade.
b.2) Quanto à localização no terreno, os reservatórios podem ser
classificados em reservatório enterrado, semi-enterrado, apoiado e elevado.
Reservatório enterrado é aquele que fica em uma cota inferior à do terreno.
Reservatório semi-enterrado é aquele que pelo menos um terço da altura
total fica abaixo do nível do terreno.
Reservatório apoiado é aquele cujo fundo se encontra a uma profundidade
correspondente a menos de um terço da altura total dele abaixo do nível do terreno.
Reservatório elevado é aquele cuja cota do fundo é superior à cota do
terreno.
O reservatório enterrado tem a vantagem de ser isolado termicamente e
provoca menos impacto ambiental que outros tipos de reservatórios, entretanto,
possui custo de execução maior, entrada, saída e descarga do reservatório mais
difíceis e onerosas. Os semi enterrados e apoiados são mais fáceis de se construir,
mas normalmente precisam de um isolamento térmico adequado.
Os reservatórios elevados são necessários nos casos em que a topografia do
terreno não é adequada para usar os outros tipos de reservatórios com a
desvantagem de possuírem custo elevado e impacto ambiental. Eles podem
funcionar como um dispositivo de proteção das tubulações do sistema de
distribuição de água, contra o fenômeno dos transitórios hidráulicos e como reserva
de água para o combate a incêndios ou situações de emergência, além de permitir
maior controle de pressões na rede de distribuição com a diminuição das perdas de
água.
Outra característica dos reservatórios elevados é que podem ter mais de um
compartimento para a reservação de água, de modo que, cada compartimento
atende a uma determinada zona de pressão.
b.3) Quanto à forma, ela deve proporcionar máxima economia global em
fundação, estrutura, utilização de área disponível, equipamentos de operação e
interligação das unidades.
Nos reservatórios enterrados, semi-enterrados e apoiados o formato é
normalmente circular ou retangular, mas não existe restrição e poderia ser
hexagonal, octogonal ou outro. É comum construir esses reservatórios divididos em
duas câmaras por uma parede interna. Às vezes, uma das câmeras é construída
para atender a primeira etapa de construção, e posteriormente, é construída a
segunda câmara.
Em relação aos reservatórios elevados, eles também são construídos com
grande variedade de formas.
b.4) Quanto ao material de construção, os reservatórios podem ser
construídos de diversos materiais, tais como: concreto armado, aço, poliéster
armado com fibras de vidro, madeira, borracha, alvenaria, etc.
A escolha do material deve ser feita após estudo técnico e econômico que
leve em consideração as condições da fundação, a disponibilidade do material da
região e a agressividade da água a armazenar e do ar atmosférico.
c) A capacidade dos reservatórios é determinada levando em consideração o
volume necessário para atender às variações de consumo de água, para combate a
incêndios e para emergências.
O volume para atender às variações diárias de consumo é denominado de
volume útil. Esse volume é compreendido entre o nível máximo (maior nível que
pode ser atingido em condições normais de operação) e o nível mínimo
(correspondente à quantidade necessária para evitar vórtices, cavitação e arraste de
sedimentos do fundo do reservatório).
O volume adicional para combate a incêndio é necessário quando a
capacidade do sistema de abastecimento de água não é suficiente, o que
geralmente acontece em sistemas de pequeno e médio porte. Em sistemas de
grande porte, onde as demandas de incêndio são uma fração muito pequena da
demanda máxima diária, normalmente não há necessidade de se prever um volume
adicional para essa finalidade.
Para determinar as vazões para o combate a incêndio, deve-se levar em
consideração as características e dimensões do incêndio, a capacidade de
fornecimento de água pelo sistema de abastecimento e a possibilidade do corpo de
bombeiros levar água por caminhões tanques. Para calcular o volumeadicional
necessário, multiplica-se a vazão necessária pela duração do fogo.
Volume de emergência é aquele necessário para os casos de paralisação no
sistema de produção de água (captação, estação elevatória e tratamento). Essa
determinação é do responsável pelo sistema de abastecimento, considerando a
vulnerabilidade do sistema. Não há uma fórmula exata para determiná-lo. Em geral,
é determinado pela multiplicação da vazão máxima horária e o período de tempo de
interrupção do fornecimento de água.
Se o sistema tem várias fontes de abastecimento de água e o tratamento e
bombeamento possuem sistemas auxiliares para fornecimento de energia elétrica
por vários circuitos, a necessidade de volume para emergência é pequena. Caso
não seja esse o caso, necessita-se de um volume significativo para emergência.
d) Para determinar o volume útil para atender às variações do consumo de
água existem dois métodos: quando se dispõe da curva de consumo e quando não
se dispõe da curva de consumo.
Quando conhece-se a curva de consumo, o volume útil é calculado
considerando-se a adução contínua ou intermitente ao reservatório.
No caso da adução contínua, com vazão constante durante as 24h do dia,
considera-se a adução para o dia de maior consumo. O volume de reservação
poderá ser determinado através de métodos gráficos ou através da seguinte
equação:
Onde:
V = volume de reservação;
Q = vazão consumida;
= vazão média do dia;
t2 = instante em que consumo é menor que a vazão fornecida;
t1 = instante em que consumo é maior que a vazão fornecida.
Pode-se também determinar o volume de reservação através do diagrama de
massa (gráfico dos volumes acumulados).
2) De acordo com a NBR 12217/1994, para a determinação do volume útil
existem algumas condições específica:
- A cada zona de pressão deve corresponder um volume útil, previsto em um
ou mais reservatórios interligados.
- O volume útil correspondente a uma zona de pressão pode estar total ou
parcialmente incluído em reservatório de outra zona quando:
- Esta solução for a mais econômica para o sistema de distribuição;
- As obras mínimas necessárias de uma etapa de implantação da rede
de distribuição forem compatíveis com essa condição de
funcionamento temporário.
- O volume necessário para atender às variações de consumo deve ser
avaliado a partir de dados de consumo diário e do regime previsto de
alimentação do reservatório, aplicando-se o fator 1,2 ao volume assim
calculado, para levar em conta incertezas dos dados utilizados.
- Os dados de consumo diário podem se referir à comunidade em estudo ou à
comunidade com características semelhantes de desenvolvimento
sócio-econômico, hábitos e clima.
- Inexistindo dados confiáveis para a avaliação do volume útil conforme o
penúltimo item, deve-se proceder a estudo técnico-econômico específico que
justifique o valor adotado.
- O volume útil do reservatório elevado deve ser fixado, considerando a
compatibilização das variações de consumo com o sistema de recalque,
visando a minimizar os custos de investimento e de operação.
- O restante do volume útil necessário à zona de pressão abastecida pelo
reservatório elevado pode estar incluído no volume útil do reservatório
principal da zona de pressão imediatamente inferior.
3) O extravasor é um elemento acessório nos reservatórios que serve para
escoar um casual excesso de água. Eles devem ter capacidade para a vazão
máxima afluente. A água de extravasão deve ser coletada por um tubo
vertical que descarregue livremente em uma caixa, e daí encaminhada por
conduto livre a um corpo receptor adequado. A folga mínima entre a
cobertura do reservatório e o nível máximo atingido pela água em extravasão
é de 0,30 m.
Outro elemento acessório é a ventilação. Devido à oscilação da lâmina
d’água é necessário abertura de ventilação para a saída de ar quando a
lâmina sobe e a entrada de ar quando a lâmina desce, a fim de evitar os
esforços devido ao aumento e diminuição da pressão interna. As ventilações
são constituídas por tubos com uma curva, ficando a sua abertura voltada
para baixo, protegida por tela fina, de modo a impedir a entrada de insetos,
águas de chuva e poeiras.
4)