Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ DIMENSIONAMENTO DE UM ABASTECIMENTO DE UMA PEQUENA CIDADE COM ÁGUA POTÁVEL, SISTEMAS DE ESGOTO SANITÁRIOS E SISTEMAS DE ÁGUA PLUVIAIS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA HIDRÁULICA PROFESSOR: MODESTO GUEDES ALUNOS: RIO DE JANEIRO / 2015 1. INTRODUCÃO Estabelecer sistemas de abastecimento de água potável e de remoção de dejetos tornou-se o mais importante projeto de infraestrutura de toda cidade industrializada do planeta. No Brasil, milhares de pessoas ainda sofrem com as chamadas doenças de veiculação hídrica e o tratamento de esgoto é inadequado ou inexistente em muitas localidades. Visando diminuir os efeitos impactantes de suas atividades, o homem vem procurando adequar-se à nova realidade buscando tecnologias de menor custo para este fim. A qualidade e o acesso aos serviços de saneamento estão diretamente relacionados à saúde pública; a água encanada e tratada é considerada um grande benefício para as comunidades, mas se esse serviço não vier acompanhado de um sistema de tratamento de esgoto adequado poderá não acabar com os problemas de saúde relacionados à veiculação hídrica. A disposição adequada dos efluentes deve atender aos objetivos sanitário, estético e socioeconômico, sendo indispensável para a melhoria da saúde da população e redução dos recursos aplicados no tratamento de doenças; impacta ainda na diminuição dos custos de tratamento da água para abastecimento (que seriam ocasionados pela poluição dos mananciais), eliminação da poluição estética/visual e desenvolvimento do turismo, e na conservação ambiental. 2. OBJETIVO Desenvolver um projeto de abastecimento de água, coleta, transporte e tratamento de esgoto, e drenagem de águas pluviais em uma pequena cidade. 3. ABASTECIMENTO DE ÁGUA 3.1. CAPTAÇÃO A água é transportada dos mananciais ou represas até as estações de tratamento através de tubos muito grandes chamados de adutoras. Nas estações de tratamento, a água é purificada. Em seguida, ela é conduzida para outras tubulações que ligam às caixas de água e reservatórios que abastecem a cidade. A captação de água pode ser realizada de forma superficial ou subterrânea. Captação Superficial: é feita nos rios, lagos ou represas, por gravidade ou bombeamento. Se por bombeamento, uma casa de máquinas é construída junto à captação. Essa casa contém conjuntos de moto bombas que sugam a água do manancial e a enviam para a estação de tratamento. Captação Subterrânea: é efetuada através de poços artesianos, perfurações com 50 a 100 metros feitas no terreno para captar a água dos lençóis subterrâneos. A água também pode se captada por moto bombas instaladas perto do lençol d’água e enviada à superfície por tubulações. A água dos poços artesianos está, em sua quase totalidade, isenta de contaminação por bactérias e vírus, além de não apresentar turbidez. Como a água dos mananciais pode estar com muitas impurezas, ela deve passar por uma estação de tratamento. Se esta água não for bem tratada pode provocar sérios problemas na saúde da população. A água chega imprópria para o consumo na estação de tratamento, onde ocorrerá a purificação da mesma, tornando-a própria para consumo humano. 3.2 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA) A água, antes de chegar aos reservatórios de nossas casas, é captada na superfície (em barragens, rios e lagos) e passa por uma série de etapas que irão purificá-la, para que possa ser consumida. As águas retiradas da superfície são tratadas nas chamadas ETA’s (Estações de Tratamento de Água). Podemos dizer que estas etapas de tratamento são: coagulação, decantação, filtração e desinfecção, como mostra o desenho abaixo: 1) A água é bombeada até um tanque, onde se processam as fases do tratamento. 2) Na fase de coagulação, é adicionado um produto químico chamado “sulfato de alumínio” na água bruta do tanque. 3) O sulfato provoca uma atração entre as impurezas que estão suspensas na água, o que vai formando pequenos flocos. 4) À medida que esses flocos vão ficando mais pesados, tendem a se depositar no fundo, tornando então a água mais clara. Esta é a fase de decantação. 5) A água, a seguir, passa por outro processo, chamado de filtração, e que nada mais é do que um filtro que retém os flocos que não decantaram, as bactérias e demais impurezas em suspensão na água. 6) Por último, na etapa de desinfecção, é adicionado o cloro, que tem a propriedade de eliminar as bactérias que ainda conseguiram passar pelos filtros. Essas bactérias, que são pequeninos seres vivos, muitos dos quais nos causam graves doenças, são mortos pela ação do cloro. Após estas fases, a água tratada é bombeada por meio de uma tubulação denominada de adutora de água tratada, e é conduzida até um grande reservatório. A este reservatório, normalmente localizado em um morro próximo, é ligada outra tubulação, que conduzirá a água até as nossas casas. Essa tubulação, chamada de rede de distribuição, passa por debaixo de todas as ruas e avenidas da cidade. Embora a água seja enviada pela ETA de forma potável, ela pode ser contaminada nas tubulações, quando há rompimentos ou infiltrações, e nas caixas d’água, se não forem mantidas limpas. Desta forma, é indicado o uso de filtros em casa, para garantir a ausência de resíduos. Em frente a cada um dos prédios, residências e comércios, é efetuada uma ligação a outro tubo de pequeno diâmetro e que é denominado de ramal predial. Este tubo está ligado diretamente ao hidrômetro que é responsável por medir o consumo de água da edificação. Depois, a tubulação segue até alimentar o reservatório, que se encarregará de abastecer as torneiras, máquinas de lavar roupas, chuveiros, através da rede predial de distribuição. 3.3 REDES DE DISTRIBUIÇÃO Para chegar às casas, a água passa por vários canos enterrados sob pavimentação das ruas da cidade. Essas canalizações são chamadas redes de distribuição. Para que uma rede de distribuição possa funcionar perfeitamente, é necessário haver pressão satisfatória em todos os seus pontos. Onde existe menor pressão, instalam-se bombas, chamadas boosters, cujo objetivo é bombear a água para locais mais altos. Muitas vezes, é preciso construir estações elevatórias de água, equipadas com bombas de maior capacidade. Nos trechos de redes com pressão em excesso, são instaladas válvulas redutoras. 3.4 LIGAÇÕES DOMICILIARES A ligação domiciliar é uma instalação que une a rede de distribuição à rede interna de cada residência, loja ou indústria, fazendo a água chegar às torneiras. Para controlar, medir e registrar a quantidade de água consumida em cada imóvel, instala-se um hidrômetro junto à ligação. A conta de água é calculada sobre a quantidade de litros que foi consumida e registrada pelo hidrômetro. 4. SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO O Sistema Coletivo de Esgoto é o responsável pela coleta, afastamento e tratamento do esgoto com transporte hídrico. É o mais recomendado por não despejar no solo qualquer tipo de resíduo de esgoto, visto que é coletado diretamente por uma rede de tubulações, que o encaminha para um adequado tratamento. O esgoto proveniente das casas e comércios em geral é encaminhado pelo coletor predial até uma rede coletora chamada de coletor público. Este passa pelas ruas da cidade, enterrado, até as Estações de Tratamento de Esgoto (ETE). Um sistemade esgotos sanitários é constituído das seguintes unidades: Rede coletora: Trata-se das tubulações que recebem os esgotos gerados nas residências, estabelecimentos comerciais e industriais, etc. É implantada sob via pública ou passeios, sendo dotada de poços de visita, para inspeção e introdução de equipamentos de limpeza. Há predominância na utilização de tubulações de 150 mm. Interceptores: São tubulações implantadas ao longo dos cursos d'água, que têm a função de receber os esgotos coletados pelas redes coletoras e conduzi-los ao emissário ou diretamente às estações de tratamento. São assim denominados por interceptar ou impedir que os efluentes das redes coletoras sejam lançados nos rios ou córregos sem tratamento. Emissário: Tubulação que conduz os esgotos dos interceptores à Estação de Tratamento. Elevatório de esgoto: São estações de recalque concebidas para bombear os esgotos de uma cota inferior para pontos mais elevados. Faz-se necessário implantá-las nos bairros situados em cota mais baixa, com a finalidade de conduzir os esgotos para a Estação de Tratamento de Esgotos ou mesmo para redes coletoras. Estação de tratamento de esgoto: Destina-se à depuração dos esgotos produzidos na cidade. Existem vários processos de tratamento a serem selecionados em função dos seguintes fatores: tamanho da população, condições climáticas da região, área disponível para a estação, grau de poluição dos esgotos, porte do corpo receptor, etc. Emissário final: Canalização que conduz os efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos, já despoluídos, ao corpo receptor, que pode ser córrego, rio, lago, etc. 4.1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE) A água com impurezas que retorna de casas, empresas e indústrias passa por várias etapas para ser despoluída e devolvida ao meio ambiente. Um processo que leva até vinte dias, na fase líquida e sólida, para que sejam retirados todos os dejetos. A fase líquida é constituída pelos seguintes processos: Tanque de areia: O esgoto circula bem devagar para que a areia fique depositada no fundo do tanque; Reatores: as bactérias dos depósitos contribuem para reduzir a poluição e originar o lodo; Tanques de aeração: as bactérias aeróbias auxiliam na destruição das impurezas, à medida que produzem a oxigenação da água; Decantado secundário: o esgoto fica em repouso, o que contribui para que quase todas as impurezas fiquem no fundo do reservatório; Na última etapa da fase líquida – outras bactérias estéreis, originadas pelos raios ultravioleta, terminam por consumir o restante das impurezas. Em seguida, a água retornará para o curso do rio. No processo sólido, o lodo é secado, em um equipamento chamado adensador, para a total retirada da água, compactado e, assim, despejado em aterro sanitário. 5. CARACTERÍSTICAS DO EMPREENDIMENTO Residencial constituído de 4 condomínios: Condomínio A (4 Blocos): • 20 apartamentos / bloco • 2 dormitórios / apartamento (Blocos 1 e 2). • 3 dormitórios / apartamento (Blocos 3 e 4). • Taxa de ocupação – 2 pessoas por dormitório • Consumo por pessoa – 200 l/dia. • Funcionamento da bomba – 8h/dia. • Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo (Bloco 1 e 2): 16m³/dia – 80m³/5dias Res. Superior – 32m³ por bloco Consumo (Bloco 3 e 4): 24m³/dia – 120m³/5dias Res. Superior – 48m³ por bloco Res. Inferior do condomínio: 240m³ Condominio B (3blocos): •42 apartamentos / bloco •2 dormitórios / apartamento (D) (blocos 1 e 2). •3 dormitórios / apartamento (D) (bloco 3). •Taxa de ocupação – 2 pessoas por dormitório •Consumo por pessoa – 200 l/dia. •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo (Bloco 1 e 2): 33,6m³/dia – 168m³/5dias Res. Superior – 67,2m³ por bloco Consumo (Bloco 3): 50,4m³/dia – 252m³/5dias Res. Superior – 100,8m³ por bloco Res. Inferior do condomínio: 352,8m³ Condomínio C (5 blocos): •16 apartamentos / bloco •2 dormitórios / apartamento (D) (blocos 1, 2 e 3). •3 dormitórios / apartamento (D) (bloco 4 e 5). •Taxa de ocupação – 2 pessoas por dormitório •Consumo por pessoa – 200 l/dia. •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo (Bloco 1, 2 e 3): 12,8m³/dia – 64m³/5dias Res. Superior – 25,6m³ por bloco Consumo (Bloco 4 e 5): 19,2m³/dia – 96m³/5dias Res. Superior – 57,6m³ por bloco Res. Inferior do condomínio: 230,4m³ Condomínio D: • 80 apartamentos / bloco •2 dormitórios / apartamento (D)(bloco 1). •3 dormitórios / apartamento (D) (bloco 2). •Taxa de ocupação – 2 pessoas por dormitório •Consumo por pessoa – 200 l/dia. •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo (Bloco 1): 64m³/dia – 320m³/5dias Res. Superior – 128m³ por bloco Consumo (Bloco 2): 96m³/dia – 480m³/5dias Res. Superior – 192m³ por bloco Res. Inferior do condomínio: 480m³ Comercial constituído de 4 prédios: •1 supermercado •1 hospital •1 igreja Comercial 1: •6 lojas térreo e 16 salas comerciais •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 12,5m³/dia – 62,5m³/ 5 dias Res. Superior: 25m³ Res. Inferior: 37,5m³ Comercial 2: •6 lojas térreo e 16 salas comerciais •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 14m³/dia – 70m³/ 5 dias Res. Superior: 28m³ Res. Inferior: 42m³ Comercial 3: •6 lojas térreo e 16 salas comerciais •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 12m³/dia – 60m³/ 5 dias Res. Superior: 24m³ Res. Inferior: 36m³ Igreja: •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 7,5m³/dia – 37,5m³/ 5 dias Res. Superior: 15m³ Res. Inferior: 22,5m³ Supermercado: •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 15m³/dia – 75m³/ 5 dias Res. Superior: 30m³ Res. Inferior: 45m³ Hospital: •Funcionamento da bomba – 8h/dia. •Reserva de abastecimento – 5 dias Consumo: 20m³/dia – 100m³/ 5 dias Res. Superior: 40m³ Res. Inferior: 60m³ 5.1 PLANTA BAIXA 5.2 RESERVATORIO E VAZÃO Vazão (Q) – Ramal Principal: Consumo TOTAL: 2.577.000 L l/ 8 h => 322125 l/h => 0,089479 m³/s Tubulação de recalque Vazão (Q) = 0,089479 m³/s Velocidade (V) = 1,5 m/s (Adotada) Diâmetro (D) = 0,275m Material Adotado para tubulação: MPVC Diâmetro de Recalque = 300mm em MPVC (RAMAL PRINCIPAL) 𝐷 = √ 4𝑄 𝜋𝑉 Diâmetro Ramal condomínio A Vazão (Q) = 0,01389 m³/s Velocidade (V) = 1,5 m/s (Adotada) Diâmetro (D) =? 𝐷 = √ 4.0,01389 𝜋. 1,5 D = 108,58mm – 125mm PVC Diâmetro Ramal condomínio B Vazão (Q) = 0,020416667 m³/s Velocidade (V) = 1,5 m/s (Adotada) Diâmetro (D) =? 𝐷 = √ 4.0,020416667 𝜋. 1,5 D = 131,6mm – 150mm PVC Diâmetro Ramal condomínio C Vazão (Q) = 0,0133 m³/s Velocidade (V) = 1,5 m/s (Adotada) Diâmetro (D) =? 𝐷 = √ 4.0,01389 𝜋. 1,5 D = 106,25mm – 125mm PVC Diâmetro Ramal condomínio D Vazão (Q) = 0,02778 m³/s Velocidade (V) = 1,5 m/s (Adotada) Diâmetro (D) =? 𝐷 = √ 4.0,02778 𝜋. 1,5 D = 153,55mm – 175mm PVCPerda de Carga do Recalque perda de carga do recalque - tub. 300mm Acessório Quantidade Leq(m) unit. Leq(m) Parcial Leq(m) Total Curva de 90º longa 12 7,89 94,68 Valvula de globo 3 147,2 441,6 Te de derivação 5 21,24 106,2 TOTAL 642,48 Comprimento Equivalente = 386,55m Comprimento da Tubulação=1200m Comprimento da Tubulação (L1) = 1200 m Comprimento equivalente Recalque (Leqr): = 642,48 m Comprimento Total (L) = L1 + Leqr L = 1842,48 m Diâmetro da Tubulação (D) = 0,3 m Vazão (Q) = 0,089479 m³/s C = 150 HAZEN WILIANS 𝑄 𝐶 𝐻𝑓 = 10,643. 0,089479 150 𝐻𝑓 = 10,643. PERDA DE CARGA DO RECALQUE (Hfr) = 7,37mca Altura manométrica do recalque H castelo: 22m Hb = 3 Pressão na entrada do castelo d’agua = 5mca Perda de Carga do recalque = 7,37mca Hmr = 37,73mca DIAMETRO DE SUCÇÃO > ou =ao diâmetro de recalque DIAMETRO DE SUCÇÃO = 350mm em MPVC perda de carga da sucção - tub. 350mm Acessório Quantidade Leq(m) Leq(m) Parcial Leq(m) Total Curva de 90º longa 4 8,6 34,4 Valvula de globo 1 147,2 147,2 Valvula de pe com crivo 1 322,7 322,7 TOTAL 504,3 Comprimento da Tubulação (L2) = 200 m Comprimento equivalente Recalque (Leqs): = 504,3m Comprimento Total (L ) = L2 + Leqs L = 704,3 m Diâmetro da Tubulação (D) = 0,35m Vazão (Q) = 0,089479 m³/s C = 150 𝑄 𝐶 𝐻𝑓 = 10,643. 0,089479 150 𝐻𝑓 = 10,643. Perda de carga do recalque (Hfs) = 1,33 mca NPSH Patm = 10,33(Tabela 1) Hgm=0 m.c.a HfS = 1,33 m.c.a Hv=0,239 m.c.a (Tabela 2) NPSHdisp = 8,761 Altura manométrica de sucção H bomba afogada(Hbb): 3mca Hms = Hbb + Hfs Hms = 3+1,33 = 4,33 ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL: Hmt = Hmr + Hms Hmt = 37,73 + 4,33 = 42,06mca Bomba para a cidade (2 bombas) principal + reserva Potencia =9800 N/m³ Q=0,089479M³/S Hmt = 42,06 Pot. Hidráulica = 36882,1 – Arred. = 51CV = 37485watts Pot. Absorvida com 75% de rendimento da bomba = 49980,00 watts ou 68 cv. Sistema de esgoto sanitário: Fator de consumo da cidade = 80% consumo de água Fator de consumo sanitário da cidade = 2577*,8 = 2061,6m³/dia ESGOTO Vazão = 80% da vazão hidráulica Q=0,089479 *0,8 = 0,0715832M³/S = 71,5832L/s Diâmetro da Tubulação (50% SEÇÃO CIRCULAR): 𝐷 = √ 8𝑄 𝜋. 𝑉 𝐷 = √ 8.0,0715832 𝜋. 1,5 D = 0,348m – 350MM PVC Consumo hab. Condominio A RESERV. (L) M3 Res. Superior Res. Inferior = 240,00 Predio 1 16000 80000 80 32 48 Predio 2 16000 80000 80 32 48 Predio 3 24000 120000 120 48 72 Predio 4 24000 120000 120 48 72 ALIMENTAÇÃO 400 50 0,013888889 vazao Condominio B RESERV. (L) M3 Res. Superior Res. Inferior 352,80 Predio 1 33600 168000 168 67,2 100,8 Predio 2 33600 168000 168 67,2 100,8 Predio 3 50400 252000 252 100,8 151,2 ALIMENTAÇÃO 588 73,5 0,020416667 vazao Condominio C RESERV. (L) M3 Res. Superior Res. Inferior 230,40 Predio 1 12800 64000 64 25,6 38,4 Predio 2 12800 64000 64 25,6 38,4 Predio 3 12800 64000 64 25,6 38,4 Predio 4 19200 96000 96 38,4 57,6 Predio 5 19200 96000 96 38,4 57,6 ALIMENTAÇÃO 384 48 0,013333333 vazao Condominio D RESERV. (L) M3 Res. Superior Res. Inferior 480,03 Predio 1 64000 320000 320 128 192 Predio 2 96000 480000 480 192 288 ALIMENTAÇÃO 800 100 0,027777778 vazao Igreja 7500 37500 37,5 15 22,5 Comercial 1 12500 62500 62,5 25 37,5 Comercial 2 14000 70000 70 28 42 Comercial 3 12000 60000 60 24 36 Hospital 20000 100000 100 40 60 Supermercado 15000 75000 75 30 45 l/dia m3/dia Qcidade (m3/dia) 2577000 2577 2061,6 37,73 42,06 Abastecimento: 8h ao dia 8,761 POTENCIA HIDRAULICA 36882,17 Q=AV 322,13 M3/H 50,18 37485 0,09 M3/S 68 49980 89,48 L/S 80% - água p/ esgoto 6. CONCLUSÃO Os resultados aqui apresentados mostram que é possível e necessário que todas as residencias e condominios contenham um sistema de tratamento de água e esgoto. Com o desenvolvimento de novas tecnologias e a chegada das ETEs muitos setores podem agora tratar de maneira adequada seus efluentes e até mesmo reaproveitá-los em outras atividades como jardinagem, limpeza e reabastecimento de vasos sanitários As vantagens de novas tecnologias e redução de espaços aliadas à economia financeira, pois os valores deduzidos da conta dizem respeito não só ao volume de água potável economizado mas também contabilizam a redução do volume de esgoto descarregado na rede pública de saneamento, tornam cada vez mais atrativas e acessíveis as Estações de Tratamento de Efluentes. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL. 2005. Resolução 357 CONAMA que estabelece a classificação dos corpos de água. Legislação de Direito Ambiental. São Paulo: Saraiva, 2010. BRASIL. Legislação de direito ambiental/ obra coletiva de auditoria da Editora Saraiva com a colaboração de Antônio Luiz de Toledo Pinto, Márcia Cristina Vaz dos Santos Windt e LíviaCéspedes.3. ed. -São Paulo: Saraiva, 2010. VON SPERLING, M. (1995). Princípios do tratamento Biológico de águas residuais. Vol. 1. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG. VON SPERLING, M. (1996). Princípios do tratamento biológico de águas residuais. Vol. 2. Princípios Básicos do tratamento de esgoto. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental -UFMG. BRAGA, B. et al. (2005). Introdução à engenharia ambiental -o desafio do desenvolvimento sustentável. -2. Ed.-São Paulo: Pearson Prentice Hall TIGRE.COM.BR
Compartilhar