Aula 3 - Consumo de água

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14/03/2022
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Sistema de tratamento de água e 
efluente
Prof. Carlos Mendes, DSc
Aula 03 – Consumo de água
Introdução à disciplina 
Concepção de projeto de sistemas de abastecimento de água
Consumo de água
Adução e estações elevatórias
Reservatórios de distribuição de água
Redes de distribuição de água
Concepção de ETA
Concepções de ETE
Caracterização do esgoto
Tratamento preliminar 
Lagoas aeradas
Lagoas de estabilização
Sistemas anaeróbios
Conteúdo da aula
Conteúdo programático – Plano de ensino
Conteúdo da aula
Bibliografia
Básica
• Abastecimento de água para consumo humano. 2ª ed, 
volumes 1 e 2. Léo Heller, Valter Lúcio de Pádua. Belo Horizonte: 
Editora UFMG, 2010. 
• JORDÃO, Eduardo Pacheco e PESSÔA, Constantino de Arruda.
Tratamento de esgotos domésticos”. 5ª edição. ABES. Rio de 
Janeiro, 2005 
Complementar
• Abastecimento de Água. Milton Tomoyuki Tsutiya. São Paulo, 
2006. 
• METCALF e EDDY. Tratamento de Efluentes e Recuperação 
de Recursos. 5ª edição. McGraw-Hill. 2016
Conteúdo da aula
Bibliografia básica
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Estudar e compreender:
- os principais setores de consumo de água;
- as vazões e capacidades das unidades das 
instalações de abastecimento;
- os principais métodos para estimativa da 
população;
- consumo per capita; 
Objetivo da aula
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção de vazão
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção de vazão
Usos da água
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Consumos a serem atendidos:
Doméstico: Demandas no interior e no peridomicílio das unidades residenciais
Comercial: Estabelecimentos comerciais distribuídos na área urbana
Público: Abastecimento dos prédios públicos e das demandas urbanas
Industrial: Pequenas e médias indústrias
Próprio SAA: Água necessária para operar a ETA
Perdas: Físicas e não-físicas que ocorrem no SAA
Consumos no SAA e Perdas:
Demandas em uma instalação p/ abastecimento 
Fatores importantes na estimativa da capacidade das 
unidades: 
Consumo per capita (qpc): L/hab.dia
Variação temporal das vazões:
- Devem ser operadas para demanda média, mas também capazes de 
suprir as variações;
- Coeficiente de reforço
- k1: dia de maior consumo; 
- k2: hora de maior consumo.
Demandas para abastecimento de água
Consumo de água:
Pode ser 
determinado 
por:
Micromedição – leitura dos hidrômetros
Macromedição – leitura na saída 
do reservatório
Ausência de medições – valores de consumo médio ou 
valores de áreas semelhantes
Demandas para abastecimento de água
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção
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Vazão média de dimensionamento
ത𝑄=
𝑃 × 𝑞𝑝𝑐
86.400
ത𝑄 (L/s) = vazão média
P (hab) = população
qpc (L/hab.dia) = consumo per capita
Vazões nas diversas unidades do SAA
Exercício
2.1. Exemplo
Estimar a vazão das unidades de um sistema de 
abastecimento de água, considerando os seguintes 
parâmetros:
• P para dimensionamento das unidades de produção, exceto adutoras 
(alcance = 10 anos) = 20.000 hab;
• P para dimensionamento de adutoras e rede de distribuição (alcance = 20 
anos) = 25.000 hab;
• qpc = 200 L/hab.dia;
• t = 16 horas;
• qETA = 3 %;
• k1 = 1,2;
• k2= 1,5;
• Qs = 1,6 L/s.
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção
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Estimativa da 
população
Estimativas de população
Para o projeto do sistema de abastecimento de água, 
é necessário o conhecimento da população de final 
de plano, bem como da sua evolução ao longo do 
tempo, para o estudo das etapas de implantação.
Aspectos a serem considerados (Tysutia 2014)
Qualidade das 
informações;
Efeito do 
tamanho da área;
Período de 
tempo alcançado 
pela projeção;
Compatibilização 
das diversas 
projeções 
realizadas.
Levantamento 
dos últimos 
quatro censos;
Levantamento 
dos dados 
atuais;
Pesquisa de 
campo;
Análise do 
Plano Diretor 
do Domicílio;
Levantamento 
de planos e 
projetos;
Aspectos a serem considerados (Alcantara 2002)
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Métodos de projeção populacional
• Métodos matemáticos
• Crescimento aritmético
• Crescimento geométrico
• Regressão multiplicativa
• Taxa decrescente de crescimento
• Curva logística
• Métodos de quantificação indireta
• Comparação gráfica entre cidades similares
• Método da razão e correlação
• Previsão com base nos empregos
Aritmético
Geométrico
Curva logística
Método matemático
➢ Considera o crescimento linear da população...
𝑑𝑡
𝑑𝑃
=𝐾 𝑎 𝑃t = 𝑃0+ 𝐾𝑎(𝑡 −𝑡0)
𝐾
𝑎
= 
𝑃2 − 𝑃0
𝑡2 −𝑡0
t representa o ano de projeção e P a população
Aritmético 
Método matemático
𝑑𝑡 𝑔
𝑑𝑃
= 𝐾 𝑃
𝑔𝐾 =
ln(𝑃2 0) − ln(𝑃 )
𝑡2 −𝑡0
➢ Considera o crescimento exponencial da população...
t representa o ano de projeção e P a população
𝑃 =𝑃0𝑒𝐾𝑔(𝑡−𝑡0)
Geométrico 
Método matemático
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t0
P0
PS
t
➢ Estabelece uma curva em forma de “S”....
Método da curva logística
Método matemático
𝑑𝑡
𝑑𝑃
= 𝐾l 𝑃
𝑃𝑆−𝑃
𝑃𝑆
𝑃𝑆=
12𝑃0. 𝑃1. 𝑃2 − 𝑃
2 (𝑃0 +𝑃2)
1𝑃0. 𝑃2 − 𝑃
2
𝐾l =
1 𝑃0(𝑃𝑆 − 𝑃1)
𝑡2 − 𝑡1
. 𝑙𝑛
𝑃1(𝑃𝑆 − 𝑃0)
𝑐 =
(𝑃𝑆−𝑃0)
𝑃0
𝑃 =
𝑃𝑆
1 + 𝑐𝑒𝐾𝑙(𝑡−𝑡0)
Coeficientes:
Condições:
Dados censitários equidistantes no tempo 
P0<P1<P2 e P0.P2<P1²
➢ Estabelece uma curva em forma de “S”....
Método da curva logística
Método matemático
Com base nos dados censitários apresentados a
seguir, elaborar a projeção populacional, utilizando-se
os métodos baseados em equações matemáticas.
Dados:
Exercício 1
Método matemático
Com base nos dados censitários apresentados a
seguir, elaborar a projeção populacional, utilizando-se
os métodos baseados em equações matemáticas.
Dados:
➢ Calcular a população para 2010 e 2020
Exercício 2
Método matemático
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Extrapolação gráfica
Consiste no traçado de uma curva arbitrária, que se ajusta aos dados 
observados, de população de outras comunidades com características 
semelhantes ao estudo.
Método de quantificação indireta 
Analisar a experiência de implantação de loteamentos ou áreas com 
características similares em outros locais;
Definir qual será o ano de início de funcionamento do loteamento (ano zero)
Estimar a população de saturação da área loteada;
Fixar a população nos seguintes anos: (a) ano 0, (b) ano em que a população de 
saturação é atingida (ou 99% atingida). (métodos aritmético e geométrico)
Analisar diferentes cenários de crescimento (ex.: lento, intermediário e rápido), 
simplesmente mudando os anos ou as populações associadas a cada um dos três 
anos;
Estimativa da população de novos loteamentos
Em localidades turísticas e de veraneio é comum a 
variação da população ao longo do ano....
Estimativa da população flutuante
Exemplo de ocupação em uma cidade turística sujeita 
a variações advindas de população flutuante
Estimativa da população flutuante
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Estimativa da população flutuante...???
➢ Registros de consumo de água e de energia elétrica; 
➢ Medições nas estradas de acesso;
➢ Índice de ocupação da capacidade de alojamento.
Estimativa da população flutuante
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção
Definição
qpc (L/hab.dia) =
Va (𝒎𝟑 ) × 𝟏. 𝟎𝟎𝟎
𝑃(ℎ𝑎𝑏)
qpc: Consumo per capita
Va : média diária do volume anual
consumido por uma dada população
𝑷: População abastecidaConsumo doméstico
Demanda doméstica de água depende de fatores 
pertencentes a seis classes distintas (Narchi 1989):
• Características físicas;
• Renda familiar;
• Características da habitação;
• Características do abastecimento de água;
• Forma de gerenciamento do sistema;
• Características culturais da comunidade.
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Consumo doméstico Consumo doméstico
O consumo comercial inclui, entre outras, as 
demandas de água por hotéis, bares, restaurantes...
Consumo comercial Consumo comercial
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4. Consumo per capita
Manutenção de parques e jardins, monumentos, 
aeroportos, terminais rodoviários, limpeza de vias, 
prevenção de incêndios, entre outros, além do 
abastecimento dos próprios prédios públicos.
Consumo público Consumo público
O consumo industrial varia com as diversas tipologias 
industriais, podendo ocorrer como matéria prima, na 
limpeza, no resfriamento, nas instalações sanitárias, 
cozinhas e refeitórios.
Consumo industrial Consumo industrial
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Sistema de Abastecimento de Água
Processo e Setorização
ReservatórioEstação de 
Tratamento de 
Água - ETA
Torre
Represa
Reservatório
Torre
Bomba
Setor Zona Alta
Setor Zona Baixa
Captação
Setor Zona Alta
Bomba
Rede de 
Distribuição
Adutora
Rede de 
Distribuição
Setor Zona ABlataixa
Foco: Rede de Distribuição
Perdas
O entendimento básico do conceito considera
perdas no sistema de abastecimento como:
“A diferença entre o volume de água
tratada colocado à disposição da distribuição
e o volume medido nos hidrômetros dos
consumidores finais, em um determinado
período de tempo”
As Perdas constituem um dos principais
indicadores de desempenho operacional das
empresas de saneamento em todo mundo
Perdas
Perdas Reais Perdas Aparentes
São perdas físicas de água 
decorrentes de vazamentos 
na rede de distribuição e 
extravasamentos em 
reservatórios
IMPORTANTE
ESTE TIPO DE PERDA 
IMPACTA A 
DISPONIBILIDADE DE 
RECURSOS HÍDRICOS 
SUPERFICIAIS E OS CUSTOS 
DE PRODUÇÃO E 
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA 
TRATADA
São perdas não-físicas, 
decorrentes de submedição 
nos hidrômetros, fraudes e 
falhas do cadastro comercial 
(perdas comerciais)
IMPORTANTE
A ÁGUA É CONSUMIDA, 
PORÉM NÃO É FATURADA 
PELA EMPRESA DE 
SANEAMENTO
Perdas = Perdas Reais + Perdas Aparentes
Perdas 4. Consumo per capita
Perdas Inevitáveis: nível de perdas a partir
do qual não há mais condições técnicas ou
tecnológicas para se buscar a sua redução.
Nível Econômico de Perdas: nível a partir do
qual o custo para recuperar 1m3 é maior do
que o custo para produzir e distribuir 1m3 de
água tratada
NÃO EXISTE “PERDA ZERO” EM SISTEMAS 
DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
Novos Conceitos
Perdas
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Perdas Fatores intervenientes no consumo per capita
Nível 
socioeconómico 
da população
Clima
Porte, 
características e 
topografia da 
cidade
Administração 
do sistema de 
abastecimento 
de água
Conteúdo da aula
Conteúdo da aula
Demandas para abastecimento de água
Capacidade das unidades
Estimativa da população
Consumo per capita
Coeficientes e fatores de correção de vazão
Coeficiente do dia de maior consumo (k1)
1k = 
𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 𝑛𝑜𝑎𝑛𝑜
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜 𝑛𝑜 𝑎𝑛𝑜
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Autor/Entidade - Ano Local K1
Cetesb (1978) Valinhos (SP) 1,25 - 1,42
Tsutiya (1989) São Paulo (SP) 1,08 - 3,08
Saporta et al. (1993) Barcelona 1,1 - 1,25
Walski et al. (2001) EUA 1,2 - 3,0
Hammer (1996) EUA 1,2 - 4,0
AEP (1996) Canadá 1,5 - 2,5
Recomendação ABNT : K1 = 1,2
Coeficiente do dia de maior consumo (k1)
Valores médios - Coeficiente do dia de maior consumo (k1)
obtidos em escala real
Coeficiente da hora de maior consumo (k2)
2k = 
𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 ℎ𝑜𝑟á𝑟𝑖𝑎 𝑛𝑜 𝑑𝑖𝑎
𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑎
Valores médios - Coeficiente do hora de maior consumo (K2)
obtidos em escala real
Autor/Entidade - Ano Local K2
Cetesb (1978) Valinhos (SP) 2,08 – 2,35
Tsutiya (1989) São Paulo (SP) 1,5 – 4,3
Saporta et al. (1993) Barcelona 1,3 – 1,4
Walski et al. (2001) EUA 3,0 – 6,0
Hammer (1996) EUA 1,5 – 10,0
AEP (1996) Canadá 3,0 – 3,5
Recomendação ABNT : K2 = 1,5
Coeficiente da hora de maior consumo (k2)
Estimar ano a ano, até o ano de 2025, as vazões das
unidades do sistema da sede de um município, cujos dados
censitários estão apresentados a seguir:
• Censo de 1950: 2.307 habitantes;
• Censo de 1960: 5.023 habitantes;
• Censo de 1970: 12.486 habitantes;
• Censo de 1980: 18.637 habitantes;
• Censo de 1991: 25.145 habitantes;
• Censo de 2000: 30.712 habitantes.
Exercício de aplicação
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Exercício de aplicação
Muito obrigado!
Sistema de tratamento de água e 
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