Aula 5 Linha piezométrica

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INTRODUÇÃO AO
ESTUDO DO
ESCOAMENTO EM
CONDUTOS FORÇADOS
THAYSE GAMA DE CARVALHO
ENGENHEIRA CIVIL – UEFS
MBA EM GERENCIAMENTO DE PROJETOS –FGV
engthaysegama@hotmail.com
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
▪ Nos problemas de dimensionamento, a capacidade
futura das instalações tem que ser considerada. Isto
envolve fatores que não foram abordados até agora:
1. Tempo estimado de uso da tubulação;
2. Consumo populacional;
3. Traçado dos condutos.
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
▪ Com relação ao tempo estimado de uso, é necessário
fazer a previsão da vida útil da obra, de modo que o seu
funcionamento seja satisfatório durante todo o período
de utilização.
▪ Sendo assim, costuma-se fazer o dimensionamento para
que os tubos sejam usados no mínimo 20 anos.
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
▪ O projeto também deve considerar a capacidade para o
futuro, considerando a questão do consumo populacional.
▪ É necessário fazer previsões sobre o número de
habitantes e sua projeção para os próximos anos, para
veri�car se a vazão projetada vai ser su�ciente para a
futura demanda.
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
▪ Finalmente, além dos fatores abordados anteriormente,
ainda há que se levar em conta, a topogra�a dos
terrenos, onde as tubulações serão instaladas.
▪ Para entendermos melhor este aspecto, é necessário
entendermos os conceitos de Linha de Carga e Linha
piezométrica.
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
▪ Linha de Carga
É o lugar geométrico dos pontos representativos das 3 cargas:
▪ Velocidade,
▪ Pressão
▪ Posição
Linha piezométrica
▪ É a linha de pressões
ESCOAMENTO EM CONDUTO
FORÇADO
TRAÇADO DAS CANALIZAÇÕES
▪ Devido à topogra�a dos terrenos e das condições de instalações a tubulação pode
estar totalmente abaixo, coincidente ou acima, em alguns pontos, da linha
piezométrica.
TRAÇADO DAS
CANALIZAÇÕES
▪ Traçado 1 (Tubulação totalmente abaixo da Linha Piezométrica)
­  Conduto forçado (P/δ > Patm) em todo o seu perfil;
­  Cuidados especiais nos pontos altos ➔ Instalação de ventosas⇨ retirar o ar acumulado proveniente, DE GASES
dissolvidos na água e do processo de enchimento da linha. REDUZ performance do escoamento;
­  Cuidados especiais nos pontos baixos ➔ Instalação de válvulas de descarga para promover a limpeza da tubulação.
OBS: Recomendado para
instalação de adutoras por
questões de segurança
Neste caso em qualquer
ponto do conduto a pressão
será positiva e a vazão de
escoamento será igual a de
projeto.
▪ Traçado 2 (Tubulação coincide com a Linha Piezométrica Efetiva)
­  Tubulação funciona como conduto livre (P = Patm) ➔Nesse caso, a vazão do escoamento coincide
com a calculada.
TRAÇADO DAS
CANALIZAÇÕES
▪ Traçado 3 (Tubulação corta a LPE, mas �ca abaixo do PCE – Plano de Carga Estático)
OBS: Entre os pontos A e B ➔ P/δ < Patm ➔ Difícil evitar as bolsas de ar
(Risco de contaminação ➔ pelas juntas ou caso ocorra rompimento neste local)
Ventosas comuns seriam prejudiciais, porque, nesses pontos, a pressão é inferior à
atmosférica.
Alternativa recomendável: construir caixa de transição (Reservatório) no ponto mais alto ⇨
altera a posição da Linha Piezométrica, ⇨ Toda a tubulação localiza­se abaixo da LP,
sujeita a pressões positivas como no Traçado 1.
OBS: O acúmulo de ar
formando bolhas, reduz a
vazão escoada.
• Escoamento torna­se
irregular.
TRAÇADO DAS
CANALIZAÇÕES
▪ Traçado 4 (Tubulação corta a LPE e o PCE – Plano de Carga Estático)
­  Trata­se de um sifão que funciona em condições precárias, exigindo escorva
quando
  entra ar na canalização.
­  A água não atinge por gravidade o trecho acima do NA no reservatório R1
­  O escoamento só é possível após o enchimento da tubulação.
TRAÇADO DAS
CANALIZAÇÕES
▪ Traçado 5 (Tubulação corta Linha Piezométrica Absoluta)
­  Trata­se de um sifão funcionando nas piores condições possíveis.
­  Impossível o escoamento por gravidade.
­  O fluxo só é possível se for instalada uma bomba para impulsionar o líquido até
o ponto mais alto da tubulação.
TRAÇADO DAS
CANALIZAÇÕES
EXERCÍCIO 1
▪ Numa cidade o número de casas atinge 1340 e a ocupação média
dos domicílios é de 5 pessoas por habitação. O sistema de
abastecimento está ilustrado na Figura. O diâmetro da linha
adutora é 150mm, e o comprimento é 4240m sendo os tubos de
ferro fundido com bastante uso. Sabendo que a perda de carga
entre o ponto de captação e o reservatório de distribuição é de
36m, veri�que se o volume aduzido diariamente pode ser
considerado satisfatório para o abastecimento atual da cidade,
admitindo-se o consumo individual médio de 200L por habitante,
e que nos dias de maior calor a demanda é cerca de 25% maior
que a média. Considerar C=100(Utilizar H Williams)
EXERCÍCIO 1
Discussão:
▪ Demanda de pico
Q = 19,4L /s
▪ Vazão calculada
Q = 14,5L / s
▪ A vazão oferecida não é su�ciente para satisfazer a demanda de
pico. O valor é cerca de 30% menor, praticamente não satisfaz a
necessidade usual.
EXERCÍCIO 2
▪ Para a adução de água em uma represa para a Estação de
Tratamento foram construídas várias linhas com tubo de ferro
fundido com 1m de diâmetro nominal e 5900m de comprimento.
Cada linha deve conduzir 1000L/s sob bombeamento. As cotas
são praticamente iguais na tomada e na chegada da ETA.
Estimar as perdas de carga para o início de funcionamento do
sistema e a cada 10 anos, até 30 anos de funcionamento,
admitindo-se que não haverá limpeza da tubulação. Considerar
C_0 = 130, C_10 =113, C_20 = 100, C_30 = 90 (Utilizar H
Williams)
EXERCÍCIO 2
▪ A perda de carga vai aumentando ao longo dos anos.
▪ As bombas têm que operar com uma potência maior
para que a vazão não se altere ao longo dos anos.