Classificação e Capacidade de Reservatórios

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<p>RESERVATÓRIO</p><p>Prof. Gemael Barbosa Lima</p><p>Centro Universitário do Espírito Santo</p><p>- UNESC</p><p>Conteúdo</p><p> Introdução a reservatório;</p><p> Classificação de Reservatórios:</p><p>Quanto a localização no sistema;</p><p>Quanto a localização no terreno;</p><p>Quanto à sua forma;</p><p>Quanto aos materiais de construção.</p><p> Capacidade;</p><p> Dimensionamento.</p><p>Introdução</p><p> Finalidade dos reservatórios:</p><p>Regularizar a vazão;</p><p>Segurança ao abastecimento;</p><p>Reserva de água para incêndio; e</p><p>Regularização pressão.</p><p> Vantagens:</p><p>Bombeamento de água fora do horário de pico</p><p>elétrico; e</p><p>Aumento no rendimento dos conjuntos elevatórios.</p><p> Inconvenientes:</p><p>Custo elevado de implantação;</p><p>Localização; e</p><p>Impacto ambiental.</p><p>• Pressão estática máxima: 500 kPa (50 mH2O);</p><p>• Pressão estática mínima: 100 kPa (10 mH2O)</p><p>Classificação de Reservatório</p><p> Quanto a Localização:</p><p>Reservatório de Montante:</p><p>o Localiza-se a montante da rede de distribuição</p><p>(Figura 1);</p><p>o Em caso pressão excessiva – distribuição</p><p>escalonada através de dois reservatórios (Figura</p><p>2); e</p><p>o Reservatório complementar ao principal (Figura</p><p>3).</p><p>Figura 1: Reservatório de montante.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Figura 2: Reservatório de Montante, com distribuição escalonada.</p><p>Fonte:Tsutiya, 2006.</p><p>Figura 3: Reservatórios principal e complementar localizados a montante da rede de</p><p>distribuição.</p><p>Fonte:Tsutiya, 2006.</p><p>Classificação de Reservatório</p><p> Quanto a Localização:</p><p>Reservatório de Jusante:</p><p>o Localiza-se a jusante da rede de distribuição</p><p>(Figuras 4 e 5);</p><p>o Também chamado de reservatório de sobra;</p><p>o Entrada e saída de água é efetuado por uma</p><p>única tubulação;</p><p>Figura 4: Reservatório de Jusante ou de sobras.</p><p>Fonte:Tsutiya, 2006.</p><p>Figura 5: Reservatório elevado de Jusante.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Classificação de Reservatório</p><p> Quanto a Localização:</p><p>Reservatório de posição intermediária:</p><p>o Reservatório intercalado no sistema de adução</p><p>(Figura 6);</p><p>o Função: Servir de volante de regularização das</p><p>transições entre bombeamento e/ou adução por</p><p>gravidade.</p><p>Figura 6: Reservatório intermediário.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Classificação de Reservatório</p><p> Localização do reservatório no terreno:</p><p>Reservatório enterrado: inteiramente na cota</p><p>inferior à do terreno;</p><p>Reservatório semi-interrado: pelo menos 1/3</p><p>da altura está abaixo do terreno;</p><p>Reservatório apoiado: laje de fundo apoiada no</p><p>terreno;</p><p>Reservatório elevado: cota do fundo do</p><p>reservatório é superior à cota do terreno.</p><p>Figura 7: Posições dos reservatórios em relação ao terreno.</p><p>Fonte: Tsutiya, 20006.</p><p>Classificação de Reservatório</p><p> Formas de Reservatório:</p><p>Circular ou retangular – reservatórios enterrados,</p><p>semi-enterrados e apoiados;</p><p>Não existe restrição quanto a forma;</p><p>Variedades de formas – reservatório elevado.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Considerações:</p><p>Volume para atender as variações de consumo de</p><p>água;</p><p>Volume para combate a incêndios; e</p><p>Volume para emergência.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Determinação do volume útil:</p><p>Quando dispõe de curva de consumo:</p><p>o Adução contínua; e</p><p>o Adução intermitente.</p><p>Quando não se dispõe da curva de consumo.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Adução contínua:</p><p>Vazão constante durante as 24 horas do dia,</p><p>considera-se a adução para o dia de maior consumo;</p><p>Volume de reservação:</p><p>(1)</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p>Onde:</p><p>V = Volume de reservação;</p><p>Q = Vazão consumida;</p><p>Q = Vazão média do dia;</p><p>t2 = instante em que o consumo é menor que a vazão</p><p>fornecida;</p><p>t 1 = instante em que a consumo é maior que a vazão fornecida.</p><p>Figura 8: Curva de consumo e adução contínua.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Exemplo 1</p><p>Um medidor de vazão instalado na saída do reservatório de</p><p>distribuição de água de uma cidade, registrou as vazões</p><p>apresentadas na Tabela 1, durante um período de 24 horas</p><p>sucessivas. Com isso pede-se:</p><p>a) Determinar a vazão média.</p><p>b) Determinar o volume útil do reservatório.</p><p>c) Elaborar o gráfico da curva dos volumes acumulados e</p><p>determinar o volume útil.</p><p>Hora Vazão (l/s) Hora Vazão (l/s)</p><p>1 50 13 280</p><p>2 60 14 270</p><p>3 70 15 250</p><p>4 80 16 240</p><p>5 90 17 220</p><p>6 120 18 210</p><p>7 150 19 200</p><p>8 200 20 150</p><p>9 300 21 120</p><p>10 400 22 90</p><p>11 350 23 70</p><p>12 300 24 60</p><p>Tabela 1: Consumo de água de uma cidade.</p><p>Solução</p><p>a) Cálculo da vazão média (Qméd.):</p><p>CÁLCULO DO VOLUME ÚTIL</p><p>PELO DIAGRAMA DE RIPPL</p><p>Tabela 2: Determinação do volume útil do reservatório.</p><p>Hora Qalim</p><p>(l/s)</p><p>Qdistr</p><p>(l/s)</p><p>Valim</p><p>(m3)</p><p>Vdistr</p><p>(m3)</p><p>Valim –Vdistr (m3)</p><p>1 180,4167 50 649,5 180 469,5</p><p>2 180,4167 60 649,5 216 433,5</p><p>3 180,4167 70 649,5 252 397,5</p><p>4 180,4167 80 649,5 288 361,5</p><p>5 180,4167 90 649,5 324 325,5</p><p>6 180,4167 120 649,5 432 217,5</p><p>7 180,4167 150 649,5 540 109,5</p><p>8 180,4167 200 649,5 720 - 70,5</p><p>9 180,4167 300 649,5 1080 - 430,5</p><p>10 180,4167 400 649,5 1440 - 790,5</p><p>Hora Qalim</p><p>(l/s)</p><p>Qdistr</p><p>(l/s)</p><p>Valim</p><p>(m3)</p><p>Vdistr</p><p>(m3)</p><p>Valim –Vdistr (m3)</p><p>11 180,4167 350 649,5 1260 - 610,5</p><p>12 180,4167 300 649,5 1080 - 430,5</p><p>13 180,4167 280 649,5 1008 - 358,5</p><p>14 180,4167 270 649,5 972 - 322,5</p><p>15 180,4167 250 649,5 900 - 250,5</p><p>16 180,4167 240 649,5 864 - 214,5</p><p>17 180,4167 220 649,5 792 - 142,5</p><p>18 180,4167 210 649,5 756 - 106,5</p><p>19 180,4167 200 649,5 720 - 70,5</p><p>20 180,4167 150 649,5 540 109,5</p><p>Continuação da tabela 2.</p><p>Hora Qalim (l/s) Qdistr</p><p>(l/s)</p><p>Valim (m3) Vdistr (m3) Valim –Vdistr (m3)</p><p>21 180,4167 120 649,5 432 217,5</p><p>22 180,4167 90 649,5 324 325,5</p><p>23 180,4167 70 649,5 252 -397,5</p><p>24 180,4167 60 649,5 216 433,5</p><p>∑ = 3798 ∑ = - 3798</p><p>Continuação da tabela 2.</p><p>O volume útil do reservatório é de 3.798 m3.</p><p>Hora Volume acumulado</p><p>(m3)</p><p>Hora Volume acumulado</p><p>(m3)</p><p>1 180 13 8820</p><p>2 396 14 9792</p><p>3 648 15 10692</p><p>4 936 16 11556</p><p>5 1260 17 12348</p><p>6 1692 18 13104</p><p>7 2232 19 13824</p><p>8 2952 20 14364</p><p>9 4032 21 14796</p><p>10 5472 22 15120</p><p>11 6732 23 15372</p><p>12 7812 24 15588</p><p>Tabela 3: Volumes Acumulados.</p><p>Figura 9: Curva dos Volumes acumulados.</p><p>Exercício Proposto</p><p>Hora Vazão (l/s) Hora Vazão (l/s)</p><p>1 100 13 370</p><p>2 110 14 320</p><p>3 120 15 300</p><p>4 130 16 290</p><p>5 150 17 250</p><p>6 270 18 240</p><p>7 280 19 220</p><p>8 320 20 200</p><p>9 350 21 150</p><p>10 370 22 130</p><p>11 380 23 120</p><p>12 400 24 100</p><p>QUAL É A CAPACIDADE</p><p>DO RESERVATÓRIO?</p><p>REPOSTA: A CAPACIDADE</p><p>DO RESERVATÓRIO É DE</p><p>3847,5 m3</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Adução Intermitente:</p><p>Início do funcionamento da adução em t1;</p><p>Fim do período de funcionamento em t2;</p><p>Calculo da capacidade do reservatório – diagrama</p><p>de massa de Rippl.</p><p>Conclusão: o reservatório irá acumular água entre t1 e t2</p><p>(Figura 10).</p><p>Figura 10: Capacidade do reservatório em função da curva do consumo e adução intermitente.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Figura 11 apresenta o volume acumulado do consumo e</p><p>da adução intermitente, onde:</p><p>C1 = representa o consumo do setor de</p><p>abastecimento de 24 a t1; e</p><p>C2 = representa o consumo do setor de</p><p>abastecimento de 24 a t2.</p><p>C = capacidade mínima do reservatório que é igual</p><p>a C1 + C2.</p><p>Figura 11: Diagrama de massa para a determinação da capacidade do reservatório com adução</p><p>intermitente.</p><p>Fonte: Tsutiya, 2006.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Volume para combate a incêndio:</p><p>Necessário quanto a capacidade do reservatório não</p><p>é suficiente;</p><p>Sistema de pequeno e médio porte;</p><p>Sistema de grande porte – não há necessidade;</p><p>Constatada a necessidade de volume de combate a</p><p>incêndio –Volume = vazão necessária pelo tempo de</p><p>duração do fogo.</p><p>Figura 12:Volume para combate a incêndio.</p><p>Fonte:Tsutiya, 2006.</p><p>Vazão para combate a</p><p>incêndio (l/s)</p><p>Duração do fogo (h)</p><p>Menos que 157 2</p><p>189 - 220 3</p><p>251 - 755 4</p><p>Tabela 2: Parâmetros para a determinação do volume para combate a incêndio.</p><p>Fonte: AWWA (1998).</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Volume para emergência:</p><p>Paralisações no sistema de produção de água devido</p><p>a:</p><p>o Captação;</p><p>o Estação elevatória;</p><p>o Tratamento; e</p><p>o Acidentes de curta duração.</p><p>Decisão do projetista em considerar ou não volume</p><p>de emergência;</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p>Para</p><p>pequenas populações – mesma recomendação</p><p>do volume de incêndio (Tabela 2);</p><p>Para médias e grandes populações – muito maior</p><p>que o volume de incêndio;</p><p>Alguns países utilizam uma reserva de 25% do</p><p>máximo consumo diário previsto.</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Volume total de reservação:</p><p> Leva em consideração:</p><p>o Volume útil;</p><p>o Volume para combate a incêndio; e</p><p>o Volume de emergência.</p><p>Considera-se o volume útil mais o maior volume</p><p>entre o volume para combate de incêndio e o de</p><p>emergência.</p><p>Adota-se, geralmente, 1/3 do volume consumido no</p><p>dia de maior consumo (PNB 594/77 da ABNT).</p><p>Capacidade dos Reservatórios</p><p> Capacidade do reservatório elevado:</p><p>É comum adotar de 10 a 20% do valor total da</p><p>capacidade de reservação necessária;</p><p>Segundo a norma PNB 594/77 o volume mínimo é</p><p>de 1/30 do volume distribuído no dia de consumo</p><p>máximo.</p><p>Capacidade limitada a 1000 m3, sendo mais comum</p><p>a capacidade máxima de 500 m3;</p><p>Exemplo 2</p><p>Dimensionar os reservatórios enterrado e elevado</p><p>pertencentes a um centro de reservação, sendo conhecido os</p><p>seguintes dados:</p><p> Zona baixa a ser atendida pelo reservatório enterrado, com</p><p>uma população de 30.000 habitantes e a zona alta a ser</p><p>atendida pelo reservatório elevado com 12.000 habitantes.</p><p> São conhecidos:</p><p>Consumo per capta de água: 250 l/hab.d;</p><p>Coeficiente do dia de maior consumo: K1 = 1,2;</p><p>Coeficiente da hora de maior consumo: K2 = 1,5;</p><p>O terreno do centro de reservação é plano, na cota de</p><p>100,00 m;</p><p> Estudadas as necessidades de pressão nas redes da zona</p><p>alta e a baixa, conclui-se que o reservatório enterrado</p><p>deverá ter o NAmáx. na cota 101,00 e NAmín. Na cota</p><p>97,00 m e a torre o NA máx. na cota 119,00 m e o</p><p>NAmín. na cota 115,50 m;</p><p>O volume de reservação a ser adotado deve ter 1/3 do</p><p>volume consumido no dia de maior consumo.</p><p>Solução</p><p> Cálculo das vazões:</p><p>Zona baixa: vazão para o dia de maior consumo:</p><p>Zona alta: vazão para o dia de maior consumo:</p><p>Vazão total: 104,127 + 41,67 = 145,84 l/s</p><p>Solução</p><p> Volume de reservação:</p><p>Para a zona baixa:</p><p>Para a zona alta:</p><p>Volume total = 3.000 + 1.200 = 4.200 m3</p><p>Solução</p><p> Capacidade dos reservatórios:</p><p>Reservatório elevado (torre): adotado 500 m3 (o</p><p>que equivale 11,9% do volume total);</p><p>Reservatório enterrado: 4.200 – 500 = 3.700 m3;</p><p> Etapas dos reservatórios:</p><p>Reservatório enterrado – duas unidades com 1850</p><p>m3 cada;</p><p>Solução</p><p> Altura do nível de água nos reservatórios:</p><p>Reservatório enterrado:</p><p>He = NAmáx – NAmín = 101,00 – 97,00 = 4 m</p><p>Reservatório elevado (torre):</p><p>Ht = NAmáx – NAmín = 119,00 – 115,50 = 3,5 m</p><p>Solução</p><p> Cálculo do Diâmetro:</p><p> Reservatório enterrado:</p><p>Solução</p><p> Reservatório elevado (torre):</p>