Aula02_Cálculo de demanda de água.

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Prof. Me. Renan Maycon Mendes Gomes
TERESINA
2022
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINOVAFAPI/AFYA
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Cálculo de Demanda de Água
Cálculo de Demanda de Água
Usos da Água
• Abastecimento doméstico
• Abastecimento industrial
• Irrigação
• Dessedentação de animais
• Aquicultura
• Preservação da flora e da fauna
• Recreação e lazer
• Geração de energia elétrica
• Navegação
• Diluição de despejos
Principais usos da água
Cálculo de Demanda de Água
Usos da Água
Os quatro primeiros (abastecimento doméstico, abastecimento industrial, irrigação e
dessedentação de animais) implicam na retirada significativa de água das fontes onde se
encontram, por isso são considerados como uso consuntivo. Os demais usos são
considerados não consuntivos, em função da não retirada do recurso do meio original.
Obs.: Em termos gerais, apenas o
abastecimento doméstico e o
abastecimento industrial necessitam
de um tratamento prévio.
Cálculo de Demanda de Água
Usos da Água
Ainda quanto aos seus usos, a água pode ser considerada sob três aspectos distintos:
Aspectos Utilidades
Elemento ou Componente físico da 
natureza
• manutenção da umidade do ar, da relativa
estabilidade do clima na Terra e da beleza de algumas
paisagens;
• geração de energia;
• meio para navegação, pesca e lazer;
• transporte de resíduos, despejos líquidos e
sedimentos
Ambiente para a vida aquática • ambiente para a vida dos organismos aquáticos
Fator indispensável à manutenção da 
vida terrestre
• irrigação de solos, dessedentação de animais e
abastecimento público e industrial.
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
O ser humano precisa de água com qualidade satisfatória e quantidade suficiente, sendo
um princípio considerar a quantidade de água de grande importância no controle e na
prevenção de doenças.
O volume de água necessário para abastecer uma população é obtido levando em
consideração os seguintes aspectos:
 Doméstico (bebida; cozinha; banho; lavagem de roupas e utensílios; limpeza da casa; 
descarga dos aparelhos sanitários; irrigação de jardins; e lavagem dos veículos);
 Comercial (hotéis; pensões; restaurantes; estabelecimento de ensinos particulares; 
postos de abastecimento de combustível; padarias; e açougues);
 Industrial (transformação de matéria-prima; entra na composição do produto; fins 
agropecuários; e clubes recreativos);
 Público (fontes; irrigação de jardins públicos; limpeza pública; e edifícios públicos);
 Segurança (combate de incêndio). 
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Fatores que influenciam o consumo dos diferentes consumidores
• Fatores climáticos;
• Condições socioeconômicas;
• Características operacionais do SAA.
Consumidores Domésticos
• Tamanho e tipo de estabelecimento
Consumidores Comerciais
• Tamanho e tipo de indústria.
Consumidores Industriais
• Edifícios públicos, irrigação de
jardins, fontes, chafarizes, combate
a incêndio, etc.
Consumidores Públicos
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Fatores que influenciam o CONSUMO DOMÉSTICO
 Fatores climáticos: em regiões tropicais, onde a temperatura e a umidade são
normalmente elevadas, o consumo costuma ser mais alto. Em áreas de temperatura
mais amena o consumo é menor;
 Condições socioeconômicas e hábitos da população hábitos: hábitos como maior
número de banhos por dia, lavagem de pisos, logradouros, lavagem de carros e irrigação
de jardins tendem a elevar o consumo. Em regiões onde a renda per capita da
população é maior, o consumo de água tende também a ser mais elevado.
Características operacionais do SAA: o consumo de água aumenta com o aumento da
pressão na rede. Desta maneira, as redes de distribuição devem trabalhar com pressões
tão reduzidas quanto possível, desde que assegurem o abastecimento adequado. O
aumento das perdas no abastecimento também representa o aumento do consumo da
água destinada ao abastecimento;
 Formas de gerenciamento do SAA: Elevações do preço costumam ocasionar reduções
no consumo, até um valor limite de consumo essencial. Quando não há micromedição, o
consumo é apenas estimado, o que pode gerar alto consumo e perda no faturamento do
prestador de serviço de água.
Cálculo de Demanda de Água
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
DEMANDA FLUTUANTE
 Variação mensal do consumo As variações climáticas promovem uma variação mensal
do consumo. Quanto mais quente e seco for o clima maior
é o consumo verificado. O consumo médio do inverno é
aproximadamente 80% da média diária anual e do verão
de mais de 25% desta média.
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
DEMANDA FLUTUANTE
 Variação diária do consumo
• O volume distribuído num ano dividido por 365 permite conhecer a vazão
média diária anual. A relação entre o maior consumo diário verificado e a
vazão média diária anual fornece o coeficiente do dia de maior consumo (k1).
• Seu valor varia entre 1,2 e 2,0 dependendo das condições locais (o valor
usualmente adotado no Brasil para k1 é 1,20);
• As normas para projetos adotadas em cada localidade, estado ou região
estabelecem o valor do coeficiente do dia de maior consumo a ser adotado nos
estudos.
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
DEMANDA FLUTUANTE
 Variação horária do consumo Ao longo do dia tem-se valores distintos de pico
de vazões horária. Entretanto haverá uma
determinada hora do dia em que a vazão de
consumo será máxima. É utilizado o coeficiente
da hora de maior consumo (k2), que é a relação
entre o máximo consumo horário verificado no
dia de maior consumo e o consumo médio
horário do dia de maior consumo. O consumo é
maior nos horários de refeições e menores no
início da madrugada.
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
O consumo per capita de uma comunidade é obtido dividindo-se o total de seu consumo
de água por dia pelo número total da população servida. A quantidade de água consumida
por uma população varia conforme a existência ou não de abastecimento público, a
proximidade de água do domicílio, o clima, os hábitos da população. Havendo
abastecimento público, o consumo médio varia ainda com a existência de indústria e de
comércio, a qualidade da água e o seu custo.
Obs.: Nos projetos de abastecimento
público de água, o consumo per capita
adotado varia de acordo com a
natureza da cidade e o tamanho da
população. Normalmente adota-se as
seguintes estimativas de consumo:
População abastecida sem
ligações domiciliares
Populações abastecidas com
ligações domiciliares
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
População abastecida sem ligações domiciliares
 Recomenda-se adotar os seguintes consumos per capita:
 Abastecida somente com torneiras públicas ou chafarizes, de 30 a 50 litros/
(habitante/dia);
 Além de torneiras públicas e chafarizes, possuem lavanderias públicas, de 40 a 80
litros/(habitante/dia); e
 Abastecidas com torneiras públicas e chafarizes, lavanderias públicas e sanitário ou
banheiro público, de 60 a 100 litros/(habitante/dia).
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Populações abastecidas com ligações domiciliares
Consumo per capta por faixa de população
Obs.: Podem ser utilizados valores tabelados. 
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Populações abastecidas com ligações domiciliares
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Populações abastecidas com ligações domiciliares
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Populações abastecidas com ligações domiciliares
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Cálculo de Demanda de Água
Consumo de Água
Cálculo de Demanda de Água
Em um projeto do sistema de abastecimento de água, é necessário o conhecimento da
população final de plano, para o estudo das etapas de implantação. Os principais métodos
utilizados para as projeções populacionais são:
Estimativas de população
 crescimentoaritmético;
 crescimento geométrico;
 regressão multiplicativa;
 taxa decrescente de crescimento;
 curva logística;
 comparação gráfica entre cidades similares;
 método da razão e correlação; e
 previsão com base nos empregos.
Cálculo de Demanda de Água
Estimativas de população
Denomina-se população de projeto, à população total a que o sistema deverá atender
considerando-se o fim do período de projeto. A determinação da população futura é
essencial, pois não se deve projetar um sistema de abastecimento de água ou de coleta de
esgotos para beneficiar apenas a população atual de uma cidade com tendência de
crescimento contínuo.
Cálculo de Demanda de Água
Estimativas de população
Cálculo de Demanda de Água
A equação abaixo permite estimar a vazão de abastecimento considerando o consumo
médio per capta com suas respectivas variações:
Vazões de Dimensionamento do SAA
Q = k1 . k2 .
P . q
86400
Onde: 
Q = vazão média anual, em L.s-1; 
P = população da área abastecida; e 
q = consumo médio diário per capta, em L.hab-1.d-1 . 
Obs.: O coeficiente k1 é utilizado
no cálculo de todas as unidades
do sistema, enquanto k2 é usado
apenas no cálculo da rede de
distribuição.
Cálculo de Demanda de Água
Vazões de Dimensionamento do SAA
Cálculo de Demanda de Água
Vazões de Dimensionamento do SAA
 Todas as partes do SAA devem ser dimensionadas de forma a atender as condições de
demanda máxima;
 As unidades entre a captação e o reservatório devem ser dimensionadas para atender a
vazão média do dia de maior consumo do ano;
 A rede deve ser dimensionada para atender a vazão da hora de maior consumo do ano;
 Em muitos sistemas o reservatório recebe uma vazão constante e acumula água nos
períodos de baixo consumo, para atender a demanda nos horários de pico;
 A estação de tratamento de água (ETA) consome entre 1 e 5% do volume tratado para
lavagem dos seus filtros.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
O sistema da figura abaixo apresenta um sistema de abastecimento de água que contém
captação de água superficial, sistema elevatório, estação de tratamento de água,
reservatório e rede de distribuição de água, cuja representação esquemática está
apresentada na figura abaixo.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
A população a ser atendida em 2030 é de 40.000 habitantes e o consumo per capita efetivo
de água previsto é na ordem de 210 l/hab.dia. Os valores adotados para os coeficientes de
variação são K1 = 1,2 e K2 = 1,5, e para as perdas de água na rede de distribuição e na ETA
foram considerados valores na ordem de I = 30,0 % e Ieta = 5,0 %, respectivamente.
Responda o que se pede:
a) estimar as vazões de projeto do sistema para fim de plano (Consumo per capita total,
Vazão média diária do ano, Vazão entre o reservatório e rede, Vazão entre a ETA e o
reservatório, Vazão de captação
b) avaliar se a vazão de outorga de 250 l/s atende a vazão prevista para a demanda no
referido ano;
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
RESOLUÇÃO:
a) estimar as vazões de projeto do sistema para fim de plano (Consumo per capita total,
Vazão média diária do ano, Vazão entre o reservatório e rede, Vazão entre a ETA e o
reservatório, Vazão de captação
Consumo per capita total
qt =
qe
(1 − I)
qt =
210
(1 − 0,30)
qt = 300 L/hab. dia
Vazão média diária do ano
Q1 =
P . 𝑞𝑡
86400
Q1 =
40000 . 300
86400
Q1 = 138,89 L/s
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
RESOLUÇÃO:
a) estimar as vazões de projeto do sistema para fim de plano (Consumo per capita total,
Vazão média diária do ano, Vazão entre o reservatório e rede, Vazão entre a ETA e o
reservatório, Vazão de captação
Vazão entre o reservatório e rede
QRR = 250 L/s
Vazão entre a ETA e o reservatório
QRR = k1 . k2 .
P . qt
86400
QRR = 1,2 . 1,5 .
40000 . 300
86400
QER = 166,67 L/s
QER = k1 .
P . qt
86400
QER = 1,2 .
40000 . 300
86400
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
RESOLUÇÃO:
a) estimar as vazões de projeto do sistema para fim de plano (Consumo per capita total,
Vazão média diária do ano, Vazão entre o reservatório e rede, Vazão entre a ETA e o
reservatório, Vazão de captação
Vazão de captação
QC =
QER
(1 − IETA)
QC =
166,67
(1 − 0,05)
QC = 175,44 L/s
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 1
RESOLUÇÃO:
b) avaliar se a vazão de outorga de 250 l/s atende a vazão prevista para a demanda no
referido ano;
Conforme calculado no item anterior, a vazão de captação será de 175,44 L/s e, portanto,
inferior ao concedido para outorga. Dessa forma, o SAA não terá problemas quanto a
quantidade de água captada.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 2
Calcular a vazão das unidades de um sistema de abastecimento de água, considerando os
seguintes parâmetros:
• P para dimensionamento das unidades de produção/distribuição (alcance 20 anos) =
25000 hab;
• q = 200 L/hab.d;
• t = 16 horas;
• qETA = 3%
• k1 = 1,2;
• k2 = 1,5; e
• Qs = 1,6 L/s.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 3
Considere os seguintes dados para um projeto de sistema de abastecimento de água:
 população para o ano de 2035 igual 120.000 hab.;
 consumo per capita médio (perdas incluídas) de 220 L/hab.dia;
 a ETA utiliza para consumo próprio 3% da água produzida;
 K1=1,2 e K2=1,5;
 demanda de consumidores especiais iguais a 40 L/s.
 período de funcionamento da adução: 24 horas.
Determine:
a) A vazão de projeto entre a captação e a ETA.
b) A vazão de projeto para a adutora que abastece o reservatório da cidade.
c) A vazão de projeto para a rede de distribuição na cidade.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 4
Uma cidade será contemplada com uma ETA. Para isso, é necessário calcular uma vazão de
projeto para fim de plano, com objetivo de solicitar outorga do órgão responsável. Para
determinar a vazão de captação é necessário antes conhecer a população futura a ser
abastecida pela ETA. Dessa forma, com base nos dados demográficos abaixo, calcule a
população futura para um horizonte de projeto de 10 anos utilizando o método aritmético
e geométrico.
Ano 2017 2021
População 18.898 hab 21.496 hab
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 4
RESOLUÇÃO:
Método Aritmético
𝑘𝑎 =
30.496 − 18.898
2021 − 2017
= 649,5
Ano 2017 2021
População 18.898 hab 21.496 hab
𝑃2031 = 𝑃2 + 𝑘𝑎 . (𝑡 − 𝑡2)
𝑃2031 = 27.991 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠
Método Geométrico
𝑘𝑎 =
ln𝑃2 − ln𝑃1
𝑡2 − 𝑡1
=
ln 21.496 − ln 18.898
2021 − 2017
= 0,032
𝑃2031 = 𝑃2 . 𝑒
𝑘𝑔 . (𝑡 −𝑡2)
𝑃2031 = 29.603 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 5
Para os valores de população calculados no exercício anterior, calcule a vazão de captação
da Estação de Tratamento de Água, sabendo que o consumo da ETA é de 4% do consumo
total. Dados k1 =1,2 e k2 = 1,5.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 6
Com base nos dados censitários apresentados a seguir, calcule o que se pede:
Ano 2000 2022
População 132.250 hab 189.430 hab
a) Equação de projeção para o método aritmético;
b) Equação de projeção para o método geométrico;
c) População de projeto para o ano de 2030, utilizando os dois métodos;
d) Vazão de captação de água para o ano de 2035, considerando consumo da ETA de 2%;
e) Vazão de distribuição para o ano de 2035, incluindo perdas de 20% na rede.
Cálculo de Demanda de Água
Exercício 7