Hidráulica Modesto City

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
ENGENHARIA CIVIL
HIDRÁULICA
PROJETO DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO DE UMA PEQUENA CIDADE
ALUNOS: GISELE ALVES, LUIZ PAULO SANTOS, MARCELA CARNEIRO, RAFAEL FERREIRA E WALLACE RODRIGUES
PROFESSOR: MODESTO GUEDES
TURMA: 3032
RIO DE JANEIRO, 10 DE DEZEMBRO DE 2016
1. INTRODUÇÃO:
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 sanitários, estéticos e socioeconômicos, 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, desenvolvimento do turismo e conservação ambiental.
	
2. OBJETIVO:
 Desenvolver um projeto hidráulico de uma pequena e fictícia cidade, dimensionando um sistema de abastecimento de água e de coleta e tratamento de esgoto sanitário.
3. COMPOSIÇÃO ESTRUTURAL DA CIDADE:
2850 habitantes.
 Bairro 1 – Vila Modesto Ferreira
Vila de casas:
16 casas com 5 pessoas cada;
Consumo diário de água (200 l/dia por pessoa) – 0,000185 m3/s.
Banco:
30 funcionários;
Consumo diário de água (50 l/dia por pessoa) – 0,0000174 m3/s.
Delegacia:
20 funcionários;
Consumo diário de água (50 l/dia por pessoa) – 0,0000116 m3/s.
Restaurante:
100 refeições por dia;
Consumo diário de água (25 l/dia por refeição) – 0,0000289 m3/s.
Posto de gasolina:
10 funcionários;
Consumo diário de água (25 l/dia por pessoa) – 0,00000289 m3/s.
Shopping Center:
Capacidade: 500 pessoas;
Consumo diário de água (50 l/dia por pessoa) – 0,000289 m3/s.
Consumo diário total do bairro – 0,000535 m3/s.
Reserva de abastecimento (para 5 dias) – 0,00267 m3/s.
 Bairro 2 – Jardim Guedes Junior
Condomínio Residencial:
6 blocos com 15 andares cada e 6 apartamentos por andar;
90 apartamentos por bloco;
Taxa de ocupação por apartamento – 5 pessoas;
Consumo de água por pessoa – 200 l/dia;
Consumo diário total de água no condomínio – 0,00625 m3/s
Reserva de abastecimento – 5 dias;
Consumo total de água no condomínio em 5 dias – 0,03125 m3/s
Capacidade da cisterna – 2700 m³;
Funcionamento da bomba hidráulica – 8h/dia.
Hospital:
Capacidade – 570 pessoas;
Consumo diário de água (25 l/dia por pessoa) – 0,000165 m3/s.
Farmácia:
5 funcionários;
Consumo diário de água (25 l/dia por pessoa) – 0,00000145 m3/s.
Prefeitura:
70 funcionários;
Consumo diário de água (50 l/dia por pessoa) – 0,0000405 m3/s.
Corpo de Bombeiro:
30 funcionários;
Consumo diário de água (150 l/dia por pessoa) – 0,0000521 m3/s.
Igreja:
50 lugares;
Consumo diário de água (2 l/dia por lugar) – 0,00000116 m3/s.
Mercado:
1000 m2;
Consumo diário de água (5 l/dia por m2 de área) – 0,0000579 m3/s.
Padaria:
50 atendimentos por dia;
Consumo diário de água (25 l/dia por atendimento) – 0,0000145 m3/s.
Escola:
Capacidade – 250 pessoas;
Consumo diário de água (100 l/dia por pessoa) – 0,000289 m3/s.
Vila de casas:
14 casas com 5 pessoas por casa;
Consumo diário de água (200 l/dia por pessoa) – 0,000162 m3/s.
Consumo diário total do bairro – 0,00703 m3/s.
Reserva de abastecimento (para 5 dias) – 0,03515 m3/s.
4. MEMORIAL DE CÁLCULOS:
Capacidade do reservatório – 3500 m3
Projeto do sistema de recalque:
Cálculo do diâmetro (D) da tubulação de recalque;
 Dados: velocidade do fluido (v) = 1,5 m/s (adotado); vazão (Q) = 0,03782 m3/s.
 D = √4 * Q / π * v
 D = √4 * 0.03782 / π * 1,5
 D = 0,179 m ou 179 mm
Diâmetro adotado para a tubulação – 0,2 m ou 200 mm;
Material adotado para a tubulação – MPVC;
Cálculo da perda de carga do recalque (Hfr);
Dados: vazão (Q) = 0,03782 m3/s; C = 100; diâmetro (D) = 0,2 m.
Comprimento total (Lt) = comprimento da tubulação (L) + comprimento equivalente (Leq)
Lt = 113 + 7,6
Lt = 120,6 m
 Hfr = 10,643 * (Q / C)1,852 * (L / D4,87)
 Hfr = 10,643 * (0,03782 / 100)1,852 * (120,6 / 0,24,87)
 Hfr = 1,49 mca
	Perda de carga do recalque – tubulação de 200 mm
	Acessórios
	Quantidade
	Leq unid. (m)
	Total (m)
	Registro de gaveta
	2
	1,4
	2,8
	Curva de 90º
	2
	2,4
	4,8
	Total
	4
	-
	7,6
Projeto do sistema de sucção:
Diâmetro adotado para a tubulação ≥ ao diâmetro da tubulação de recalque;
Material adotado para a tubulação – MPVC;
Cálculo da perda de carga da sucção (Hfs);
Dados: vazão (Q) = 0,03782 m3/s; C = 100; diâmetro (D) = 0,25 m.
Comprimento total (Lt) = comprimento da tubulação (L) + comprimento equivalente (Leq)
Lt = 20,7 + 322,7
Lt = 343,4 m
 Hfs = 10,643 * (Q / C)1,852 * (L / D4,87)
 Hfs = 10,643 * (0,03782 / 100)1,852 * (343,4 / 0,24,87)
 Hfs = 4,25 mca
	Perda de carga da sucção – tubulação de 250 mm
	Acessórios
	Quantidade
	Leq unid. (m)
	Total (m)
	Válvula de pé com crivo
	1
	322,7
	322,7
	Total
	1
	-
	322,7
Estação de Tratamento de Água (ETA):
Cálculo de potência da bomba hidráulica;
Dados: HfS = 2 m; HfR = 8 m; altura geométrica total (HgT) = 30 m; 
 Altura geométrica do recalque (HgR) = 20 m; altura geométrica de sucção
 HgS) = 10 m; altura manométrica de sucção (HmS) = 2 m; g = 9800 N/m3;
 vazão (Q) = 0,03782 m3/s.
Altura manométrica do recalque (HmR) = HfR + HgR
HmR = 8 + 20 = 28 m
Altura manométrica total (HmT) = HmR + HmS
HmT = 28 + 2 = 30 m
 Phid = g * Q * HmT
 Phid = 9800 * 0,03782 * 30 = 11119,08 watts = 15,13 CV
 Pabs = (g * Q * HmT) / n
 Pabs = 11119,08 / 0,75 = 14825,44 watts = 20, 17 CV
 Obs.: Considerando a potência absorvida com 75% de rendimento da bomba
 e 1 CV igual a 735 w.
Projeto de abastecimento bairro 1:
 
Cálculo da perda de carga do bairro 1 (Hf1);
Dados: vazão do bairro 1 (Q1) = 0,00267; C = 100; diâmetro (D) = 0,2 m.
Comprimento total (Lt) = comprimento da tubulação (L) + comprimento equivalente (Leq)
Lt = 75 + 8,6
Lt = 83,6 m
Hf1 = 10,643 * (Q1 / C)1,852 * (L / D4,87)
Hf1 = 10,643 * (0,00267 / 100)1,852 * (83,6 / 0,24,87)
 Hf1 = 7,64 mca
	Perda de carga do bairro 1 – tubulação de 200 mm
	Acessórios
	Quant.
	Leq unid. (m)
	Total (m)
	Curva de 90º
	1
	2,4
	2,4
	Registro de gaveta
	1
	1,4
	1,4
	Cruzeta
	1
	4,8
	4,8
	Total
	3
	-
	8,6
Projeto de abastecimento bairro 2:
 
Cálculo da perda de carga do bairro 2 (Hf2);
Dados: vazão do bairro 2 (Q2) = 0,03515; C = 100; diâmetro (D) = 0,2 m.
Comprimento total (Lt) = comprimento da tubulação (L) + comprimento equivalente (Leq)
Lt = 224,5 + 32,24
Lt = 256,74 m
Hf2 = 10,643 * (Q2 / C)1,852 * (L / D4,87)
Hf2 = 10,643 * (0,03515 / 100)1,852 * (256,74 / 0,24,87)
 Hf2 = 2,78 mca
	Perda de carga do bairro 2 – tubulação de 200 mm
	Acessórios
	Quant.
	Leq unid. (m)
	Total (m)
	Curva de 90º
	2
	2,4
	4,8
	Registro degaveta
	1
	1,4
	1,4
	Cruzeta
	1
	4,8
	4,8
	T de derivação
	1
	21,24
	21,24
	Total
	5
	-
	32,24
Cálculo da perda de carga do condomínio (Hfcond); 
 Dados: vazão do condomínio (Qcond) = 0,03125; C = 100; diâmetro (D) = 0,2 m.
 Comprimento total (Lt) = comprimento da tubulação (L) + comprimento
 equivalente (Leq)
Lt = 280,5 + 32,24
Lt = 312,74 m
Hf2 = 10,643 * (Q2 / C)1,852 * (L / D4,87)
Hf2 = 10,643 * (0,03125 / 100)1,852 * (312,74 / 0,24,87)
 Hf2 = 2,72 mca
	Perda de carga do condomínio – tubulação de 200 mm
	Acessórios
	Quant.
	Leq unid. (m)
	Total (m)
	Curva de 90º
	2
	2,4
	4,8
	Registro de gaveta
	1
	1,4
	1,4
	Cruzeta
	1
	4,8
	4,8
	T de derivação
	1
	21,24
	21,24
	Total
	5
	-
	32,24
Reservatório de água:
Cálculo de potência da bomba hidráulica;
Dados: HfS = 2 m; HfR = 8 m; altura geométrica total (HgT) = 30 m; 
 Altura geométrica do recalque (HgR) = 20 m; altura geométrica de sucção
 HgS) = 10 m; altura manométrica de sucção (HmS) = 2 m; g = 9800 N/m3;
 vazão (Q) = 0,03782 m3/s.
Altura manométrica do recalque (HmR) = HfR + HgR
HmR = 8 + 20 = 28 m
Altura manométrica total (HmT) = HmR + HmS
HmT = 28 + 2 = 30 m
 Phid = g * Q * HmT
 Phid = 9800 * 0,03782 * 30 = 11119,08 watts = 15,13 CV
 Pabs = (g * Q * HmT) / n
 Pabs = 11119,08 / 0,75 = 14825,44 watts = 20, 17 CV
 Obs.: Considerando a potência absorvida com 75% de rendimento da bomba
 e 1 CV igual a 735 w.
Estação de Tratamento de Esgoto (ETE):
Cálculo da vazão de esgoto sanitário;
 Q = 0,03782 * 0,8
 Q = 0,030256 m³/s
 Obs.: Considerando a vazão do esgoto sanitário igual a 80% da 
 vazão hidráulica.
Cálculo do diâmetro (D) da tubulação;
Dados: vazão do esgoto (Qesg) = 0,030256 m3/s; n = 0,02; k = 0,156.
i = h / L
i = 5 / 289,3
i = 0,0173
D = (Q * n / k * i1/2)0,375
 D = (0,030256 * 0,02 / 0,156 * 0,01731/2)0,375
 
 D = 0.267 m ou 267 mm
Material adotado para a tubulação – MPVC;
Diâmetro da tubulação utilizado - 50% da seção circular.
5. 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.
6. 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 .
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