Aducao n

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
Adução de ÁguaAdução de Água
DISCIPLINA: SANEAMENTO
PROF. CARLOS EDUARDO F MELLO
e-mail: cefmello@gmail.com
AduçãoAdução
Adutoras são canalizações dos sistemas de abastecimento de água que
conduzem a água para as unidades que precedem a rede de distribuição.
Figura 1: Partes constituintes de um sistema de abastecimento de água
Classificação das adutoras:
�Natureza da água conduzida
- adutoras de água bruta
AduçãoAdução
- adutoras de água bruta
- adutoras de água tratada
Classificação das adutoras:
AduçãoAdução
Figura 2: Adutoras de água bruta e água tratada
Fonte: http://www.casan.com.br/index.php?sys=452
Classificação das adutoras:
�Energia para movimentação da água
- adutora por gravidade
� conduto forçado (P > P )
AduçãoAdução
� conduto forçado (P > Patm)
� conduto livre (P = Patm)
� mais seguro e econômico
- adutora por recalque
- adutoras mistas
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Classificação das adutoras:
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Definido com base em critérios técnicos e
econômicos
�Levantamento planialtimétrico
Evitar regiões:
�Pantanosas;
Dificultam:
� Implantação;�Levantamento planialtimétrico
�Levantamento de geotécnico
� Inspeções de campo
�Pantanosas;
�Declividades elevadas;
�Vias de tráfego intenso;
�Etc.
� Implantação;
�Operação;
�Manutenção.
Deve-se considerar:
�Características topográficas do terreno
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
�Influência do plano de carga e da linha piezométrica
�Localização e perfil da adutora
�Faixas de servidão ou desapropriação para a
implantação e operação das adutoras
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Por questão de segurança sanitária e estabilidade do funcionamento hidráulico, as adutoras são
projetadas para operarem totalmente abaixo das linhas piezométricas efetivas do escoamento
permanente, ou coincidentes.
�Perfil 1 e 2 ou combinação destes
�Perfil 3:
� construção caixa de transição (pode ↑D→ ↑custo)
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
� mudar o traçado da adutora
� construir túnel para a tubulação
� Perfil 4 e 5:
� instalação de elevatória para impulsionar o líquido
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Traçado das AdutorasTraçado das Adutoras
Figura 3 - Booster tipo in line
Fonte: http://www.saneamento.poli.ufrj.br/site/pt-br/esgotamento-sanitario/
Elevatória para reforço
�Vazão (Q)
� Material da tubulação
Dimensionamento HidráulicoDimensionamento Hidráulico
� Comprimento da tubulação
� Diferença entre as cotas dos níveis de
água dos reservatórios
Deve considerar:
�Horizonte de projeto
�Vazão de adução
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
�Vazão de adução
�Período de funcionamento da adução
Horizonte de projeto
- vida útil da obra
- evolução da demanda de água
- custo da obra
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
- custo da obra
- flexibilidade na ampliação do sistema
- custo de energia elétrica
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
Adutora de água bruta (captação até a ETA)
P = população da área abastecida;
q = consumo per capita de água ℓ/hab. dia;
K1 = coeficiente do dia de maior consumo;
Qesp = vazão específica, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc), ℓ/s; 
CETA = Consumo na ETA.
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
Adutora que interliga a ETA ao reservatório de 
distribuição
P = população da área abastecida;
q = consumo per capita de água ℓ/hab. dia;
K1 = coeficiente do dia de maior consumo;
Qesp = vazão específica, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc), ℓ/s.
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
Adutora que interliga o reservatório à rede
P = população da área abastecida;
q = consumo per capita de água ℓ/hab. dia;
K1 = coeficiente do dia de maior consumo;
K2 = coeficiente da hora de maior consumo;
Qesp = vazão específica, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc), ℓ/s. 
Vazão de DimensionamentoVazão de Dimensionamento
Período de funcionamento da adução
�Adução por gravidade: período de bombeamento 
pode chegar a 24 horas
�Adução por recalque: período de bombeamento 
diário de 16 a 20 horas 
Obs.: Multiplicar a vazão da adutora subsequente à elevatória pelo fator 24/T
Tubos metálicos
�Aço
TubulaçãoTubulação
Tubulação é normalmente definida como um conjunto de tubos e conexões
com a finalidade de transportar água de um ponto a outro.
�Aço
�Ferro fundido dúctil
�Ferro fundido cinzento
Tubos não metálicos
�Materiais plásticos (PVC, poliéster reforçado com
fibra de vidro)
�Cimento amianto
Para selecionar o tipo de material deve-se considerar:
�Qualidade de água
�Quantidade de água
Materiais das tubulaçõesMateriais das tubulações
�Quantidade de água
�Não provocar vazamentos nas juntas
�Resistir a pressão da água
�Economia
Para selecionar o tipo de material deve-se considerar:
�Características do local (declividade, altura de aterro
etc)
�Disponibilidade (dimensões, espessuras, juntas, etc)
Materiais das tubulaçõesMateriais das tubulações
�Disponibilidade (dimensões, espessuras, juntas, etc)
�Propriedades (revestimento, resistência à compressão
etc)
�Pressões externas
�Métodos de assentamento
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equação da continuidade
Equações fundamentais
Para o dimensionamento da seção transversal de uma adutora
considera-se o escoamento como permanente
Equação da continuidade
Q = U1A1 = U2A2 = constante
Q = vazão, m3/s
V = velocidade média na seção, m/s
A = área da seção de escoamento, m2
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações fundamentais
U
U
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equação da energia
Nos escoamentos forçados, a
carga de velocidade (U2/2g) é
muito pequena em relação à
carga de pressão (P/γ). Nas
adutoras é da ordem de 1% eadutoras é da ordem de 1% e
neste caso é desprezada.
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
�Perdas distribuídas
� condutos livres
- Equação de Chézy- Equação de Chézy
- Equação de Manning
� condutos forçados
- Fórmula Universal
- Fórmula de Hazen-Williams
�Perdas localizadas
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos livres
Equação de ChézyEquação de Chézy
V = C√RHI
V = velocidade média do escoamento, m/s
RH = raio hidráulico, m
I = declividade da linha de energia, m/m
C = coeficiente de Chézy
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos livres
Equação de Manning
C = RH1/6/n - coeficiente de resistência, onde n é o 
coeficiente de rugosidade de Manning
V = 1/nRH2/3I1/2 ou V/√I = 1/nRH2/3
nQ/√I = ARH2/3 ou Q/√I = 1/nARH2/3
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos livres
Material dos condutos N de Manning
Cerâmico 0,013Cerâmico 0,013
Concreto 0,013
PVC 0,010
Ferro fundido com revestimento 0,012
Ferro fundido sem revestimento 0,013
Cimento amianto 0,011
Aço soldado 0,011
Poliéster, polietileno 0,011
Valores do coeficiente n de Manning
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos forçados
∆h = perda de carga, m
f = fator de atritoFórmula Universal f = fator de atritoL = comprimento da tubulação, m
V = velocidade média, m/s
D = diâmetro da tubulação, m
g = aceleração da gravidade, m/s2
Q = m3/sO f varia em função do número de 
Reynolds (Re) e da rugosidade 
relativa (ε/D).
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos forçados
Equação de Hazen-Williams para perda de carga Equação de Hazen-Williams para perda de carga 
contínua
É recomendada para tubos com 
diâmetros acima de 50 mm, 
conduzindo água fria.
C = coeficiente de rugosidade
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Condutos forçados
Valor do coeficiente C para a fórmula de Hazen-Williams
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Equações para cálculos das perdas de carga
Perdas Localizadas
∆hL= K.U2/2g∆hL= K.U2/2g
∆hL= perda de carga localizada, m
K = coeficiente adimensional que 
depende do número de Reynolds, da 
rugosidade da parede e, em alguns 
casos, das condições de escoamento
V = velocidade média, m/s
g = aceleração da gravidade, m/s2
Hidráulica para AdutorasHidráulica para Adutoras
Valores de K para o cálculo das perdas de carga localizadas
Norma para o DimensionamentoNorma para o Dimensionamento
Exercício 1Exercício 1
Dimensionamento de uma Adutora por gravidade
A figura a seguir mostra os reservatórios R1 e R2,
com níveis médios de água nas cotas 810,0 m e
784,0 m, interligados por uma adutora de 1200 m de784,0 m, interligados por uma adutora de 1200 m de
comprimento, para conduzir 60 L/s de água.
Supondo que as perdas de carga localizadas sejam
devidas a: 3 curvas 90º, 6 tês de passagem direta, 1
entrada normal e 1 saída de canalização e 1 válvula
de gaveta aberta, pede-se:
Dimensionamento de uma Adutora por gravidade
Exercício 1Exercício 1
Lembrete;
A capacidade máxima de uma adutora por gravidade ocorre quando toda a
carga hidráulica disponível é utilizada na perda de carga ao longo do conduto.
Dimensionamento de uma Adutora por gravidade
a) Dimensionar o diâmetro desta tubulação,
admitindo ser de PVC com aspereza média de
0,035 mm;
Exercício 1Exercício 1
0,035 mm;
b) Calcular a vazão efetiva que poderá ser
conduzida na adutora dimensionada e a
velocidade correspondente;
c) Indicar algumas medidas que poderão ser
tomadas para a adutora conduzir exatamente a
vazão especificada.
Exercício 1Exercício 1
Exercício 1Exercício 1
Exercício 2Exercício 2
Dimensionamento de uma Adutora por gravidade
A figura a seguir mostra o perfil do terreno no qual
deverá ser assentada uma adutora em PVC de 1200
m de extensão, para interligar os reservatórios R1 em de extensão, para interligar os reservatórios R1 e
R2, cujos níveis de água médios estão nas
elevações 810,0 e 784,0, respectivamente. Pede-se
dimensionar essa adutora para conduzir 60L/s de
água.
Exercício 2Exercício 2
Exercício 2Exercício 2
Exercício 2Exercício 2
Dimensionamento de uma Adutora por Recalque
Exercício 3Exercício 3
Exercício 3Exercício 3
Dimensionamento de uma Adutora por Recalque
Dimensionar uma adutora, com base em critérios
econômicos, para conduzir em média a vazão de 220 L/s
e no máximo de 260 L/s, a uma altura geométrica de 40me no máximo de 260 L/s, a uma altura geométrica de 40m
numa extensão de 10 km. As principais despesas são: R$
1,83 por diâmetro (em mm) e por comprimento de
tubulação (em m) assentada em área rural; R$ 15000,00
por kW de conjunto motobomba instalado, com reserva
de 50%; R$ 0,08 por kWh de energia consumida.
Considerar a taxa de descontos de 12% ao ano,
rugosidade interna da tubulação de 0,5 mm, temperatura
da água de 20°C e alcance de 25 anos para o projeto.
ExercícioExercício
Dimensionamento de uma Adutora por Recalque
K = 1,2 D = 0,56
Q = 0,22 m3/s
Aplicando a fórmula de
Bresse para: