RESERVATÓRIOS - CAPITULO 8

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSUNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CAMPUS CATALÃOCAMPUS CATALÃO
SANEAMENTO BÁSICOSANEAMENTO BÁSICO
Professor Ed Carlo Rosa PaivaProfessor Ed Carlo Rosa Paiva
RESERVATÓRIOS 
DE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSUNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CAMPUS CATALÃOCAMPUS CATALÃO
DE
DISTRIBUIÇÃO
DE ÁGUA
RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO DE 
ÁGUA
� Regularizar a vazão
� Segurança ao abastecimento
� Reserva de água para incêndio
Regularizar pressões
�Principais finalidades:
� Regularizar pressões
RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO DE 
ÁGUA
� Vantagens:
� Bombeamento de água fora do horário de 
pico elétrico
� Aumento no rendimento dos conjuntos 
elevatórios
� Desvantagens:
� Custo elevado de implantação
� Localização
� Impacto ambiental
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
� Quanto à localização no sistema
� Quanto à localização no terreno
� Quanto à sua forma� Quanto à sua forma
� Quanto aos materiais de construção
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
� Localização do reservatório no sistema
� Reservatório de montante
� Reservatório de jusante
� Reservatório de posição intermediária � Reservatório de posição intermediária 
� Limites de pressão nas redes de distribuição
� Pressão estática máxima: 500 kPa (50 mH2O)
� Pressão dinâmica mínima: 100 kPa (10 mH2O)
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Reservatório de montante
Reservatório 
semi-enterrado
Reservatório 
elevado
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Reservatório de montante
Reservatório com 
distribuição 
escalonada
Reservatórios 
principal e 
complementar
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Reservatório de jusante
Reservatório de 
montante e de 
jusante
Reservatório 
elevado de 
jusante
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Reservatório de jusante
Reservatório apoiado de jusante
CLASSIFICAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Reservatório de posição intermediária
Adução mista com reservatórios intermediários
Reservatório intermediário para abastecimento da rede
LOCALIZAÇÃO DO RESERVATÓRIO NO 
TERRENO
FORMAS DE RESERVATÓRIOS EM PLANTA
� Um reservatório retangular, em planta, terá o menor
comprimento de paredes se suas dimensões apresentarem
a relação acima.
FORMAS DE RESERVATÓRIOS ELEVADOS
RESERVATÓRIO 
ELEVADO
MATERIAL DE CONSTRUÇÃO DOS 
RESERVATÓRIOS
� Concreto armado (comum ou protendido)
� Aço
� Poliéster armado com fibras de vidro
� Outros materiais (madeira, borracha,� Outros materiais (madeira, borracha,
alvenaria, etc.)
RESERVATÓRIOS INTERMEDIÁRIO
RESERVATÓRIO RETANGULAR
RESERVATÓRIOS CIRCULAR
RESERVATÓRIO, EM CHAPA DE AÇO, 
APOIADO
RESERVATÓRIO APOIADO DE POLIÉSTER
ARMADO COM FIBRA DE VIDRO
RESERVATÓRIO APOIADO
RESERVATÓRIO SEMI-ENTERRADO
RESERVATÓRIO ENTERRADO
RESERVATÓRIO ELEVADO EM CONCRETO 
ARMADO
SISTEMA DE CONSTRUÇÃO DE UM
RESERVATÓRIO ELEVADO
RESERVATÓRIO, EM CHAPA DE AÇO, 
ELEVADO
RESERVATÓRIO ELEVADO
RESERVATÓRIO ELEVADO
CENTRO DE RESERVAÇÃO
Com um reservatório retangular
dividido em duas câmaras Com dois reservatórios circulares
� Centro de Reservação é o local que reuni as obras dos
reservatórios e outras instalações necessárias para o
funcionamento do sistema.
Com reservatório 
retangular, estação
elevatória e 
reservatório elevado
CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS
� Volume para atender às variações de
consumo de água; (Volume útil)
� Volume para combate a incêndios;� Volume para combate a incêndios;
� Volume para emergências;
CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS
� Quando se dispõe da curva de consumo
Determinação do volume útil para atender
as variações do consumo de água
� Quando se dispõe da curva de consumo
� Quando não se dispõe da curva de consumo
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
onde:
Método baseado na curva de consumo - Adução contínua
onde:
V = volume de reservação
Q = vazão consumida
Q = vazão média do dia
t2 = instante em que 
consumo é menor que a 
vazão fornecida
t1 = instante em que 
consumo é maior que a 
vazão fornecida
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
Diagrama de massa para determinação da capacidade do 
reservatório com adução contínua
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
EXEMPLO
HORA VAZÃO (l/s) HORA VAZÃO (l/s)
1 50 13 280
2 60 14 270
3 70 15 250
Um medidor de vazão instalado na saída do reservatório de
distribuição de água de uma cidade registrou as vazões
apresentadas na tabela abaixo, durante 24 horas sucessivas.
3 70 15 250
4 80 16 240
5 90 17 220
6 120 18 210
7 150 19 200
8 200 20 150
9 300 21 120
10 400 22 90
11 350 23 70
12 300 24 60
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
EXEMPLO
Pede-se:
a) Determinar a vazão media;
b) Elaborar o gráfico da curva de demanda e determinar o volume
útil do reservatório;
c) Elaborar o grafico das curvas de volumes acumulados e
determinar o volume útil;
d) Elaborar a tabela dos volumes diferenciais considerando a vazao
de alimentaçao, a vazao de distribuiçao e determinar o volume
útil.
� SOLUÇÃO:
a)
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
EXEMPLO
300
350
400
450
CURVA DE DEMANDA
V
A
Z
Ã
O
 
(
l
/
s
)
b)
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
V
A
Z
Ã
O
 
(
l
/
s
)
TEMPO (horas)
Vol. 3798 m3
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
EXEMPLO
12000
14000
16000
18000
Vol.acum.(m3)
V
o
l
u
m
e
 
(
m
3
)
c)
0
2000
4000
6000
8000
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
TEMPO (horas)
V
o
l
u
m
e
 
(
m
Vol. 3798 m3
HORA VAZÃO (l/s) VAZÃO (m3/s) Vol/hora Vol.med/dia Vol.diferenciais
1 50 0.05 180 649.5 -469.5
2 60 0.06 216 649.5 -433.5
3 70 0.07 252 649.5 -397.5
4 80 0.08 288 649.5 -361.5
5 90 0.09 324 649.5 -325.5
6 120 0.12 432 649.5 -217.5
7 150 0.15 540 649.5 -109.5
8 200 0.2 720 649.5 70.5
9 300 0.3 1080 649.5 430.5
10 400 0.4 1440 649.5 790.5
11 350 0.35 1260 649.5 610.5
12 300 0.3 1080 649.5 430.5
13 280 0.28 1008 649.5 358.5
d)
13 280 0.28 1008 649.5 358.5
14 270 0.27 972 649.5 322.5
15 250 0.25 900 649.5 250.5
16 240 0.24 864 649.5 214.5
17 220 0.22 792 649.5 142.5
18 210 0.21 756 649.5 106.5
19 200 0.2 720 649.5 70.5
20 150 0.15 540 649.5 -109.5
21 120 0.12 432 649.5 -217.5
22 90 0.09 324 649.5 -325.5
23 70 0.07 252 649.5 -397.5
24 60 0.06 216 649.5 -433.5
Vazão média 
(l/s) 180.4167 0
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
Capacidade do reservatório em função da curva do consumo 
e adução intermitente
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
Diagrama de massa para determinar a capacidade 
do reservatório, com adução intermitente
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
Diagrama de massa para determinar a capacidade 
do reservatório para adução no período t1 a t2 e t3
a t4
DETERMINAÇÃO DO VOLUME ÚTIL
Método de Cálculo do Volume Útil quando não se 
dispõe da Curva de Consumo
Curva de consumo assimilada a uma senóide
VOLUME PARA COMBATE A INCÊNDIOS
VOLUME PARA EMERGÊNCIA
� Depende da confiabilidade do sistema;
� Para SAA de pequenas populações, o volume de
emergencia pode ser igual ao volume de incendio;
� Para populaçoes medias e grandes, recomenda-se
que os volumes de emergência >>> volume de
incêndio;
� Alguns paises utilizam uma reserva de 25% do
consumo máximo diário previsto.
VOLUME DE RESERVAÇÃO UTILIZADOS NA
ELABORAÇÃO DE PROJETOS
� Volume total de reservação - ABNT
Para a norma PNB 594/77:
• 1/3 do volume distribuídono dia de > consumo (Adução
continua 24 h);
– ≥ 1/3 do volume total distribuído no dia de maior
consumo e ≥ ao produto da vazão média e o tempo em que
Capacidade do reservatório elevado
• Volume reservação
– Igual ou maior que 1/30 do volume total distribuído no dia
de maior consumo
– Valores mais utilizados: 10 a 20% do volume total de
reservação.
consumo e ≥ ao produto da vazão média e o tempo em que
a adução ficar inoperante; (Adução descontínua)
VÓRTICES EM RESERVATÓRIOS
� Diminuição da vazão nas adutoras
� Redução da capacidade de armazenamento
do reservatório
� Diminuição da eficiência e vazão da bomba� Diminuição da eficiência e vazão da bomba
� Vibração e cavitação na bomba
MÉTODOS PARA CONTROLE DE VÓRTICES
� Submergência adequada
� Instalação de dispositivo
supressor de vórtices
Submergência na saída dos 
reservatóriosreservatórios
SUPRESSORES DE VÓRTICES
Utilização de placas e paredes para prevenir o vórtice 
superficial
VÓRTICES EM RESERVATÓRIOS
Dispositivo para eliminação de vórtices para reservatório
sem poço de rebaixo
Reservatório sem poço de rebaixo
RESERVATÓRIO SEM POÇO DE REBAIXO –
PESQUISA EM MODELO REDUZIDO
VÓRTICES EM RESERVATÓRIOS
Reservatório com poço de rebaixo
VÓRTICES EM RESERVATÓRIOS
Reservatório com poço de rebaixo
Reservatório com poço de rebaixo
Vórtice de eixo horizontal
Formação do vórtice de eixo horizontal
RESERVATÓRIO COM POÇO DE REBAIXO
Eliminação de vórtice – Cotovelo de 90°
Tubulação de entrada
Reservatórios apoiado, semi-enterrado e enterrado
TUBULAÇÕES E ÓRGÃOS ACESSÓRIOS
Tubulação de entrada em reservatório elevado
Entrada livre Entrada afogada
TUBULAÇÃO DE ENTRADA EM RESERVATÓRIO
ENTERRADO, SEMI-ENTERRADO E APOIADO
ÓRGÃOS ACESSÓRIOS
Instalação de registros
automáticos de entrada 
de reservatórios
Medidor de nível
ultrassônico
INSTALAÇÃO DA VÁLVULA DE ALTITUDE EM
RESERVATÓRIO ELEVADO
Válvula de altitudeVálvula de altitude
DETALHES DA TUBULAÇÃO DE ENTRADA, SAÍDA, 
EXTRAVASOR E DESCARGA DE UM RESERVATÓRIO 
ELEVADO
TUBULAÇÃO DE SAÍDA DO RESERVATÓRIO
EXTRAVASOR DE RESERVATÓRIO ENTERRADO,
SEMI-ENTERRADO E APOIADO
TUBO DE VENTILAÇÃO PARA RESERVATÓRIO
ESCADA TIPO MARINHEIRO
DETALHES CONSTRUTIVOS
Drenos de fundos
Detalhes do dreno em reservatório retangular
DETALHES CONSTRUTIVOS
Drenos de fundos
Detalhes do dreno em reservatório circular
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Níveis operacionais de reservatórios
Detalhes do dreno em reservatório circular
� Volume nominal: volume 
compreendido entre o fundo e o 
nivel do extravasor;
� Limite baixo: nivel minimo 
do reservatorio para que nao 
haja formaçao de vortice;
� Limite alto: nivel máximo do 
reservatorio para que haja 
tempo hábil de manobra;
� Limite da boia: nivel d’ água a partir do qual é acionado o 
mecanismo de uma boia; (Boia: dispositivo de segurança extrema).
� Limite de extravasamento: nivel d’ água a partir do qual 
começa a ocorrer perda de água; (volume entre a emissao do 
alarme do limite alto e o total fechamento da válvula de controle);
� Volume útil: volume compreendido entre o limite baixo e o alto;
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Níveis operacionais de reservatórios
∆h = Vs × Tt
onde:
∆h = folga de segurança
Vs = velocidade de subida da lâmina d’água
Limites operacionais de segurança
� Determinado a partir do cálculo da folga entre o limite
operacional máximo e a bóia de segurança.
Vs = velocidade de subida da lâmina d’água
Tt = Trec + Tfech x P (%) = tempo de reconhecimento do alarme (Trec) 
somado ao tempo de fechamento da válvula de controle (Tfech), 
proporcional à sua abertura (P)
Cálculo da velocidade de subida 
do nível d’água
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Limites operacionais de segurança
Cálculo da folga de 
extravasão: critério 
da velocidade
Cálculo da folga de 
extravasão: critério 
da altura
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
OBJETIVOS:
� Redução do custo de energia elétrica do sistema
bombeamento-reservação;
� Regularização da vazão de adução;
� Aumento da confiabilidade do sistema.� Aumento da confiabilidade do sistema.
� Maximização da capacidade de reservação de cada
setor;
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Análise da Reservação
� Área do reservatório (Ares);
� Limite alto (LA);
� Limite baixo (LB)� Limite baixo (LB)
� Nível inicial requerido (Ninicial= Nivel em t=t0)
� Vazão média mensal (Qmedia);
� Curva neutra de consumo setorial atualizada;
� Curva neutra de consumo: representa a curva média de
variação de consumo durante o dia, relacionando as variações
temporais da vazão adimensional ocorrida durante o dia.
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Gráfico da curva 
neutra de consumo
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Vazões de entrada e saída do reservatório
Determinação da oscilação da reservação setorial
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Variáveis de cálculo
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Definição das regras operacionais para o reservatório setorial
OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
Regras operacionais
Acidentes devido a falhas em reservatórios