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Pedro Alem Sobrinho Ronan Cleber Contrera Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA2412 - Saneamento II EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS SISTEMAS DE CAPTAÇÃO, TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO • 4 a 14 d.C. – Distribuição de água por tubos – Cidade de Ephesus, Turquia • 1500 a.C. – Primeira tubulação de distribuição de água – Cidade de Knossos, na ilha de Creta 2 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Entre 312 a.C. e 226 d.C. – 11 aquedutos romanos: 502 km 3 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 4 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 5 1. Captação 2. Poços de queda 3. Decantação 4. Túnel e poços de visita 5. Trincheira coberta 6. Ponte em arcos 7. Sifão invertido 8. Canal sobre aterro 9. Arcada 10. Castelo d’água 11. Distribuição (tubos de chumbo) EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Séculos antes de Roma: Persia, India, Egito... • Incas (579 km e 4 m de profundidade), Maias e Astecas (Tenochtitlán: 100-200 mil habitantes em 1519) 6 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • 1237 – Primeiro sistema de abastecimento de água encanada de Londres, Inglaterra • 1455 – Primeira tubulação de ferro fundido no Castelo de Dillenburgh, Alemanha • 1652 – Adutora de ferro fundido em Boston, Estados Unidos 7 1537 - Évora • 1664 – Palácio de Versailles na França – Adutora em ferro fundido com mais de 22 km • 1754 – Pennsylvania – Primeiro sistema de abastecimento de água nos Estados Unidos Elevatórias de águas com bombas tocadas a vapor 8 EVOLUÇÃO HISTÓRICA EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL Rio de Janeiro: • 1561 – 1º sistema de abastecimento de água no Brasil • 1723 – Construção do primeiro aqueduto • 1750 – Aqueduto Carioca, com 13 km • 1810 – 20 chafarizes públicos • 1860 – Distribuição de 8 milhões de litros por dia • 1876 – 1º sistema de abastecimento de água encanada 9 EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL São Paulo: • 1744 – Primeiro chafariz público • 1746 – Adutoras para abastecer conventos de Santa Teresa e da Luz • 1842 – Primeiro projeto de adução e distribuição de água Implantação de sistemas de abastecimento em outras cidades • 1861 – Porto Alegre, RS • 1870 – Santos, SP • 1880 – Campos, RJ • 1891 – Campinas, SP • 1892 – Bofete, SP • 1897 – Belo Horizonte, MG 10 O BRASIL HOJE (IBGE, 2010) Área: 8.511.965 km2 5.565 Municípios População total: 190 milhões de habitantes População urbana: 81% (31% em 1940) 11 0 50 100 150 200 250 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 m ilh õe s d e h ab ita nt es ano Projeção da população brasileira (IBGE, 2008) 12 13 RMSP, Taxa de crescimento demográfico 1991-1996 (taxa geométrica média, por distritos e subdistritos censitários) 14 SANEAMENTO NO BRASIL REGIÃO DÉFICIT - REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (% de domicílios) DÉFICIT - REDES COLETORAS DE ESGOTOS (% de domicílios) 2000 2008 2000 2008 Norte 55,7 54,7 97,6 96,2 Nordeste 47,1 31,7 85,3 77,6 Sudeste 29,5 12,5 47,0 30,2 Sul 30,9 15,8 77,5 69,8 C. Oeste 33,7 18,0 71,9 66,3 Brasil 46,1 21,4 66,5 56,0 Distribuição regional dos déficits em saneamento no Brasil Fonte: PNSB 2008 15 Resumo dos nossos desafios • 21% de brasileiros sem água encanada (e mais o crescimento da população nos próximos anos) • Uma parcela da população não conta com abastecimento contínuo e nem com água potável de qualidade • 56% dos domicílios não tem coleta de esgoto • Dos 44% coletados, apenas 69% recebem algum tipo de tratamento R$ 200 bilhões nos próximos 20 anos para a universalização dos serviços de saneamento básico (ABDIB, 2007) 16 SANEAMENTO NO BRASIL PARTES CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Manancial Rede de Distribuição Reservatório Captação Estação de Tratamento de Água Adutora de água tratada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta 18 INDICADORES DE CUSTO DO SISTEMA CONVENCIONAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Partes constituintes do sistema Custo (%) P 10.000 10.000 < P 40.000 40.000 < P 100.000 P > 100.000 Captação 30 20 8 3 Adução 8 9 11 11 Bombeamento 6 5 5 1 Tratamento 12 9 9 5 Reservação 6 6 6 4 Distribuição 38 51 61 76 P = população em habitantes. 19 NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA NBR 12 211 – Estudos de Concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água, promulgada em 1992; NBR 12 212 – Projeto de Poço para Captação de Água Subterrânea, promulgada em 1992; NBR 12 213 – Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público, promulgada em 1992; NBR 12 214 – Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para Abastecimento Público, promulgada em 1992; NBR 12 215 – Projeto de Adutora de Água para Abastecimento Público, promulgada em 1991; NBR 12 216 – Projeto de Estação de Tratamento de Água para Abastecimento Público, promulgada em 1992; NBR 12 217 – Projeto de Reservatório de Distribuição de Água para Abastecimento Público, promulgada em 1994; NBR 12 218 – Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público, promulgada em 1994. As companhias de saneamento também possuem normas e especificações próprias que devem ser consultadas. (Ex: NTS – Normas Técnicas da Sabesp) 20 CONCEPÇÃO - DEFINIÇÃO É o conjunto de estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. 21 CONCEPÇÃO - OBJETIVOS Identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o sistema de abastecimento de água Diagnóstico do sistema existente Estabelecimento de parâmetros básicos de projeto Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas para as alternativas selecionadas Escolha da alternativa mais adequada mediante comparação técnica, econômica e ambiental Estabelecimento das diretrizes gerais de projeto 22 Modelagem Hidráulica – CRede Traçado da rede em planta Dimensionamento • Determinação dos diâmetros • Determinação das vazões PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 23 Modelagem Hidráulica – CRede PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 24 Modelagem Hidráulica Rede 25 Modelagem Hidráulica Adut 26 Modelagem Hidráulica: WaterCAD 27 Modelagem Hidráulica: EPANET 28 Sistema de Informações Geográficas - GIS 29 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 1. Caracterização da área de estudo – Características físicas – Uso e ocupação do solo – Aspectos sociais e econômicos – Sistemas de infra-estrutura e condições sanitárias 2. Análise do sistema de abastecimento de água existente – Descrição – Diagnóstico 3. Levantamento dos estudos e planos existentes 4. Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo 5. Critérios e parâmetros de projeto 6. Demanda de água – Estudo de demanda – Cálculo das demandas 7. Estudo de mananciais – Manancial superficial – Manancial subterrâneo – Seleção de mananciais 30 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 8. Formulação das alternativas de concepção 9. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas – Captação – Estação elevatória e linha de recalque– Adutoras – Estação de tratamento de água – Reservatório – Rede de distribuição 10. Estimativa de custo das alternativas propostas 11. Análise das alternativas propostas – Análise técnica – Análise econômica – Análise ambiental – Comparação técnica, econômica e ambiental 12. Concepção escolhida 31 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Manancial superficial Captação em curso de água Captação em represas Captação em manancial de serra Manancial subterrâneo Captação através de caixas de tomada e drenos Captação através de poços horizontais Captação através de poços profundos 32 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA a) Planta b) Perfil Curso de água Rede de Distribuição Reservatório Captação Estação de Tratamento de Água Adutora de água tratada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Curso de água Cidade Reservatório Estação de Tratamento de Água Adutora de água tratada Adutora de água tratadaA duto ra d e água bru ta Estação elevatória de água bruta Sistema de abastecimento de água com captação em curso de água e com reservatório apoiado 33 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Sistema de abastecimento de água com captação em curso de água e com reservatório enterrado e elevado. Curso de água Cidade Reservatório elevado Reservatório enterrado Estação de Tratamento de Água Adutora de água tratada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Estação elevatória de água tratada 34 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Sistema de abastecimento de água que atende a zona baixa e a zona alta Rio Reservatório da zona baixa Reservatório da zona alta Rede da zona alta Rede da zona baixa Captação por poços profundos ETA Captação superficial Estação elevatória Estação elevatória 35 Sistema de abastecimento de água de Peruíbe, litoral do Estado de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em manancial de serra 36 MANANCIAL SUPERFICIAL Captação em curso de água Sistema de abastecimento de água da cidade de Boituva, interior do Estado de São Paulo 37 Sistema de abastecimento de água da cidade de Franca, interior do Estado de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em curso de água 38 Sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em represas 39 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de caixas de tomada a) Planta b) Perfil NA Caixa de reunião - Cloração Para consumoCx4 Cx3 Cx2 Cx1 100 101 102 103 40 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos Caixa de inspeção Corte A-A A A Tubo circular Leito drenante areia e pedra Tubos perfurados 41 MOTOR AREIA BOMBA CAMADA IMPERMEÁVEL AREIA VAI PARA DISTRIBUIÇÃO ÁREA DE CAPTAÇÃO MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos 42 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação de água subterrânea Poço Artesiano Jorrante Linha Piesométrica do Aquífero Artesiano Poço Freático Recarga do Aquífero Freático Poço Artesiano Aquífero Freático Aquífero Artesiano Tipos de aqüíferos e de poços. Captação de água subterrânea. 43 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação em poços profundos Sistema de abastecimento de água da cidade de Jales, interior do Estado de São Paulo 44 CAPTAÇÃO EM MANANCIAL SUPERFICIAL E SUBTERRÂNEO Rio Reservatório da zona baixa Reservatório da zona alta Rede da zona alta Rede da zona baixa Captação por poços profundos ETA Captação superficial Estação elevatória Estação elevatória 45 LICENCIAMENTO AMBIENTAL Sistema de abastecimento de água: −Captação (eventuais barragens) −Adução − Tratamento −Reservação −Distribuição Licenciamento ambiental: − Para todo o sistema − Partes do sistema 46 47 Lembrete 2: slide não é material de estudo!!! Lembrete 1: o material das aulas é atualizado durante o semestre... http://www.pha.poli.usp.br Graduação > Disciplinas > PHA2412 BIBLIOGRAFIA Lição de casa: ler páginas 1 a 34 48 Exercício logo depois do intervalo! 49
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