SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA – SANDOLÂNDIA – TOCANTINS

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIRG
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA – SANDOLÂNDIA – TOCANTINS
GURUPI
MAIO/2017
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIRG
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA – SANDOLÂNDIA – TOCANTINS
Trabalho apresentado à disciplina de Projeto de abastecimento de água, ministrada pelo Professor... para obtenção parcial da nota da referida disciplina no curso de Engenharia Civil do Centro Universitário UNIRG.
GURUPI
MAIO/2017
PROJETO DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
SANDOLÂNDIA - TOCANTINS
GURUPI
MAIO/2017
SUMÁRIO
	1 INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA
	06
	1.1 INTRODUÇÃO
	06
	1.2 CONCEPÇÃO DO PROJETO
	07
	1.2.1 Partes Componentes de uma Instalação
	07
	1.3 OBJETIVO GERAL
	07
	1.3.1 Objetivos Específicos
	08
	1.4 REGULAMENTAÇÕES
	08
	1.4.1 Normas Da ABNT
	08
	1.5 DESCRIÇÕES
	08
	1.5.1 Materiais
	09
	2 CONSUMO DIÁRIO
	10
	2.1 CÁLCULO DO VOLUME DE ÁGUA
	10
	2.1.1 Consumo Predial
	10
	3 RAMAL DE ENTRADA (PREDIAL)
	12
	4 DIMENSÕES DOS RESERVATÓRIOS
	14
	4.1 RESERVATÓRIOS
	14
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
1 
1.1 INTRODUÇÃO
A água constitui elemento essencial à vida vegetal e animal. O homem necessita de água de qualidade adequada e em quantidade suficiente para atender as suas necessidades, para proteção de sua saúde e para propiciar o desenvolvimento econômico. 
Um Sistema de Abastecimento de Água caracteriza-se pela retirada da água da natureza, adequação de sua qualidade, transporte até os aglomerados humanos e fornecimento à população em quantidade compatível com suas necessidades. Pode ser concebido para atender a pequenos povoados ou a grandes cidades, variando nas características e no porte de suas instalações. Pode ser definido como o conjunto de obras, equipamentos e serviços destinados ao abastecimento de água potável a uma comunidade para fins de consumo doméstico, serviços públicos, consumo industrial, consumo comercial e outros usos. Essa água fornecida pelo sistema deverá ser em quantidade suficiente e da melhor qualidade, do ponto de vista físico, químico e bacteriológico, sendo assim ele deve estar dentro dos padrões de potabilidade adequados ao consumo humano, conforme legislação específica.
Um sistema de abastecimento público de água compreende diversas unidades, tais como: Manancial (captação); Tratamento; Reservatórios; Rede de distribuição; Estações Elevatórias e/ ou de recalque.
Sistema de tratamento escolhido: Captação superficial – ETA 
1.2 OBJETIVOS 
Elaborar um roteiro prático, para dimensionar sistemas elevatórios de água, baseado em estudos demográficos, topográficos, fórmulas matemáticas e dados experimentais de laboratório e, principalmente, visa simular a implantação de um sistema de abastecimento de água na cidade de Sandolândia no Estado do Tocantins. 
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 ELEMENTOS PARA ESTUDO DE IMPLANTAÇÃO
Para a implantação de um sistema de abastecimento de água, faz-se necessária a elaboração de estudos e projetos com vistas à definição das obras a serem empreendidas. Essas obras deverão ter a sua capacidade determinada não somente para as necessidades atuais, mas também para o atendimento da comunidade, prevendo-se a construção por etapas. O período das obras projetadas, também chamado de alcance do plano, varia geralmente de 10 a 30 anos.
2.1 Consumo
O consumo de água é função de uma série de fatores inerentes à própria localidade a ser abastecida e varia de cidade para cidade, assim como pode variar de um setor para outro, na mesma cidade. Os principais fatores que influenciam no consumo são: clima, padrão de vida da população, sistema de fornecimento e cobrança (serviço medido ou não), qualidade da água fornecida, custo da água (tarifa), pressão na rede distribuidora, consumo comercial, industrial e público, existência de rede de esgotos. O consumo per capita em geral, em nível de projeto, é utilizado o valor de 200 litros por habitante dia (valor utilizado nos cálculos desse projeto)
Controle de perdas: Para orientação do combate às perdas de água, principalmente na rede de distribuição, é necessário defini-las. Perda é a diferença entre o volume de água produzida nas estações de tratamento de água (ETA) e o total de volumes medidos nos hidrômetros, ou seja, índice de perdas é a porcentagem do volume produzido que não é faturada pela concessionária dos serviços. As perdas de água podem ser perdas físicas ou administrativas.
Manancial: Podem ser divididos em mananciais subterrâneos e superficiais. As águas desses mananciais deverão preencher requisitos mínimos no que tange à qualidade das mesmas no ponto de vista físico, químico, biológico e bacteriológico, assim como no que diz respeito aos aspectos quantitativos, como, por exemplo, se o manancial é capaz de suprir a comunidade por um período considerável do ponto de vista técnico e econômico. No caso de Sandolândia, o manancial escolhido foi o superficial por encontrar-se próximo a cidade, com boa qualidade de água e volume disponível.
Entende-se por manancial superficial os córregos, rios, lagos, represas, onde tenha-se um espelho de água na superfície terrestre.
Captação de água: Na análise das obras de captação de água deverá ser levado em consideração o manancial a ser aproveitado na implantação do sistema de abastecimento de água. Os mananciais superficiais são constituídos pelos córregos, rios, lagos e reservatórios artificialmente criados, sendo que esses últimos, quando construídos com o objetivo de garantir um determinado volume de água para fins de abastecimento público, passam a fazer parte da captação do sistema.
Para o projeto de captação de mananciais superficiais, devem ser examinados cuidadosamente todos os dados e elementos que digam respeito às características quantitativas e qualitativas dos mesmos, tais como:
Dados hidrológicos da bacia em estudo e, na falta destes, dados referentes a bacias próximas e/ ou semelhantes para estudos de correlação entre elas, notadamente no que tange á vazão específica da bacia;
3 TRATAMENTO DE ÁGUA
TRATAMENTO DE ÁGUA
As Estações de Tratamento de Água (ETA’s) têm a finalidade de transformar a água denominada bruta (sem tratamento e imprópria ao consumo humano) em água denominada potável (tratada e adequada ao consumo humano). Nesse processo, a qualidade da água do manancial abastecedor exerce influência direta no tipo de tratamento a ser adotado pelas ETA’s, a fim de que a mesma, ao final do processo, esteja dentro dos padrões de potabilidade adequados ao consumo humano, conforme legislação específica. No Brasil, a legislação que regulamenta o padrão de potabilidade de água para consumo humano é a Portaria nº2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde. Esta Portaria “estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências”. 
Em uma ETA do tipo físico-químico convencional completa têm-se, normalmente, as seguintes etapas principais: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção, fluoretação, reservação/distribuição.
ETAPA DENOMINADA COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
 
A matéria-prima (água bruta desprovida de tratamento) apresenta-se sob a forma de uma dispersão coloidal, onde a fase dispersante é líquida (água) e a fase dispersada é sólida (colóide ou impureza). A fase sólida dispersada na fase líquida confere cor e turbidez à água.
A cor é proveniente da presença de substâncias coradas dissolvidas na água, podendo-se ainda classificar em cor verdadeira e cor aparente, conforme definido a seguir.
1. Cor verdadeira: devida somente às substâncias dissolvidas tendo sido separada a turbidez.
2. Cor aparente: devida à cor e turbidez,determinada sem separação do material em suspensão.
A água colorida é de aspecto desagradável (fator estético), sendo indesejável ao abastecimento público. A cor exerce influência na escolha do tipo do tratamento a que deve ser submetida a água e sua variação obriga a alterar a dosagem dos produtos químicos usados na etapa de clarificação. A cor natural provém principalmente da vegetação e de processos de degradação do ambiente.
A turbidez é proveniente da presença de substâncias visíveis (partículas) em suspensão que interferem na transparência da água. As matérias em suspensão são sílica, argila, matéria orgânica finamente dividida, plâncton e outros microorganismos. Também pode ser devida à presença de pequenas bolhas de ar. A turbidez define-se como a medida da interferência à passagem da luz, provocada pelas matérias em suspensão, ocasionando a reflexão e a absorção da luz. Depende da granulometria e da concentração das partículas. Partículas grandes, mesmo em concentrações elevadas, acusam pequena turbidez, enquanto que partículas menores acusam maior turbidez. Assim como a cor, a turbidez também está relacionada com fator estético. Águas com altos valores de turbidez podem reduzir a eficiência do tratamento e alterar o sabor e odor da água.
A turbidez exerce grande interferência na determinação da cor e deve ser removida por centrifugação da amostra a ser analisada. Não é recomendado realizar a filtração da amostra, porque o processo de filtração remove parte da cor. Caso não seja possível a remoção da turbidez para a análise da cor, registra-se o valor da cor como sendo, conforme mencionado anteriormente, “cor aparente”. Adicionalmente, o parâmetro cor é fortemente influenciado pelo valor do pH da amostra, e aumenta à medida que o pH também aumenta. Ao se determinar o valor da cor, deve-se registrar o valor do pH correspondente. 
Para a remoção de cor, turbidez e carga orgânica presentes nas águas, ou seja, para a remoção de impurezas, torna-se necessário a desestabilização da dispersão coloidal. Como, de um modo geral, a maioria dos colóides dispersos em água, onde o a faixa de pH se encontra entre 5 a 10, apresentam carga negativa, deve ser adicionado à água um eletrólito que contenha uma carga de sinal contrário à carga das partículas coloidais presentes na água.
A desestabilização é a minimização e/ou eliminação das forças repulsivas que mantém as impurezas separadas. Esta desestabilização é conseguida na etapa de coagulação. Torna-se importante destacar que as etapas de coagulação e floculação são praticamente simultâneas e interdependentes e, por este motivo, podem ser consideradas uma única etapa denominada coagulação/floculação.
A etapa de coagulação é um processo unitário que consiste na formação de coágulos, através da reação do coagulante, promovendo um estado de equilíbrio eletrostaticamente instável das partículas no seio da massa líquida. Os coagulantes mais usados no processo de coagulação são os sais de metais à base de alumínio ou ferro, tais como sulfato de alumínio, cloreto férrico, sulfato férrico, sulfato ferroso e policloreto de alumínio. Também se utilizam produtos auxiliares conhecidos como polieletrólitos catiônicos, aniônicos ou não iônicos. A coagulação depende de fatores como temperatura, pH, alcalinidade, cor verdadeira, turbidez, sólidos totais dissolvidos, força iônica do meio, tamanho das partículas, entre outros parâmetros.
A etapa de floculação ocorre imediatamente após a coagulação e consiste no agrupamento das partículas eletricamente desestabilizadas (coágulos), de modo a formar outras partículas maiores denominadas flocos, suscetíveis de serem removidos por decantação (ou flotação) seguido de filtração. A floculação torna-se favorecida em condições onde se tem uma agitação moderada, aumentando o contato entre as partículas formando flocos. Esses flocos apresentam massa específica superior à massa específica da água. Assim sendo, nesta etapa tem-se a remoção de cor e turbidez, carga orgânica, organismos patogênicos passíveis de coagulação, eliminação de algumas substâncias que conferem sabor e odor, entre outros.
 
ETAPA DENOMINADA DECANTAÇÃO
A etapa denominada decantação é onde ocorre a separação (física) das partículas suspensas mais pesadas formadas durante a floculação (flocos) no meio líquido, as quais pela força da gravidade apresentam um movimento descendente, depositando-se no fundo dos tanques decantadores formando uma massa sólida denominada lodo. A decantação das partículas suspensas propicia a clarificação da água pela separação da fase sólida ao mesmo tempo em que a camada de lodo formada no fundo do decantador precisa ser removida periodicamente.
Ao contrário da decantação, onde os flocos formados nos floculadores são obrigados, sob a ação da gravidade, a se depositarem (sedimentarem) no fundo dos tanques decantadores, conforme mencionado anteriormente, existe ainda um processo denominado de flotação ou flutuação. Neste caso, as partículas formadas nos floculadores (flocos) são forçadas a flutuarem antes de serem removidas da água clarificada. 
 
ETAPA DENOMINADA FILTRAÇÃO
                   A etapa de filtração consiste na remoção das partículas suspensas e coloidais e de microorganismos presentes na água que escoa através de um meio filtrante, o qual pode ser composto de uma ou de várias camadas de areia de diferentes granulometrias, carvão (antracito) ou camadas alternadas de areia e carvão. É nesta etapa que as partículas mais finas e leves, que não foram retidas nos decantadores são removidas da água. É considerado como um processo final de remoção de impurezas na ETA, portanto é um dos responsáveis pelo cumprimento dos padrões de potabilidade da água. Na filtração as impurezas são retidas num meio filtrante sendo necessária à lavagem dos filtros após certo período de tempo, geralmente, realizada com a introdução de água com alta velocidade no sentido ascensional. A água utilizada na lavagem, normalmente, retorna ao início do processo de tratamento.
Dentre todas estas etapas, a coagulação, a floculação, a decantação e a filtração são partes integrantes de um processo denominado clarificação da água. Entretanto, a água clarificada, apesar de parecer limpa e livre de impurezas, contém ainda muitos microorganismos nocivos ao ser humano, podendo tornar-se um meio de transmissão de várias doenças. Para a destruição destes microorganismos, tem-se a etapa denominada desinfecção.
 
ETAPA DENOMINADA DESINFECÇÃO
A desinfecção é um processo onde se tem por objetivo a remoção ou destruição (inativação) de microorganismos patogênicos presentes na água capazes de causar várias doenças. A destruição desses microorganismos é realizada mediante a destruição da estrutura celular, pela interferência no metabolismo como inativação de enzimas, pela interferência na bio-síntese e no crescimento celular, através da adição de produtos químicos denominados agentes desinfetantes.
Com relação aos vários produtos químicos agentes desinfetantes disponíveis atualmente no mercado, os mais conhecidos e utilizados são os produtos à base de cloro, tais como o cloro gasoso (Cl2(g)), o hipoclorito de sódio (NaClO(l)) solução aquosa e o hipoclorito de cálcio (Ca(ClO)2(g)) sólido. Outros agentes desinfetantes disponíveis, porém menos conhecidos e utilizados são dióxido de cloro (gás dissolvido em água – ClO2(g)), o ozônio gás (O3(g)) e a radiação ultravioleta (UV). A grande vantagem da utilização dos produtos químicos à base de cloro como agentes desinfetantes é que os mesmos, quando adicionados à água, apresentam concentrações residuais de cloro que permanecem na água até esta chegar à casa do consumidor final garantindo, desta forma, o padrão microbiológico da mesma. Isto não acontece com o ozônio e com a radiação ultravioleta, por exemplo. Outras vantagens que podem ser mencionadas é que os produtos à base de cloro são adquiridos prontos para utilização sob a forma líquida (através de soluções aquosas), sólida (através de pastilhas) e/ou gasosa (confinadosem cilindros), além de apresentarem relação custo/benefício adequada.
 
ETAPA DENOMINADA FLUORETAÇÃO
Adicionalmente à desinfecção da água, tem-se ainda a etapa denominada fluoretação, sendo uma exigência do Ministério da Saúde Brasileiro. Sabe-se que o flúor, em pequenas quantidades, é benéfico à saúde humana, principalmente em crianças, promovendo o endurecimento da matriz mineral dos dentes e esqueleto e tem se mostrado como o agente químico mais eficiente na prevenção da cárie dentária, daí sua adição nos sistemas de abastecimentos públicos de água ser uma prática muito difundida e obrigatória.
A fluoretação tem por objetivo básico a redução de incidência de cárie dentária, através da adição de produtos químicos à base de flúor à água. Alguns dos produtos químicos usados para este fim são o fluossilicato de sódio (sal sólido) e o ácido fluossilícico (solução líquida).
O município de Sandolândia, onde os habitantes se chamam sandolandenses, se estende por 3 528,6 km² e contava com 3 326 habitantes no último censo de 2010 com projeção para 3410 (2016) segundo IBGE 2010. A densidade demográfica é de 0,9 habitantes por km² no território do município.
Sandolândia se situa a 86 km a Norte-Leste de São Miguel do Araguaia a maior cidade nos arredores.
Situado a 248 metros de altitude, de Sandolândia tem as seguintes coordenadas geográficas: Latitude: 12° 31' 37'' Sul, Longitude: 49° 56' 7'' Oeste.
E encontra-se a 389,3 km de Palmas-TO capital do Estado.
Sandolândia possui um lago nos seus arredores, o qual foi escolhido como captação superficial para o fornecimento de água aos moradores.
Sandolândia
3410 habitantes – 2016
C eta = 1,031
Qa - Captação até a ETA
 
 Qa = 9,765861 l/s
Qb – ETA até o reservatório
 Qb = 9,4722 l/s
Qc – Reservatório até a RDA
Qc = 14,20833 l/S
14,20833*3,6 = 51,15 m³/h *24 = 1227,6 m³/dia
Para armazenar 1/3 = 1227,6 * 1/3 = 409,2 m³
Dimensionamento do reservatório
Os reservatórios são unidades hidráulicas de acumulação e passagem de água, situados em pontos estratégicos do sistema de modo a atenderem as seguintes situações: 
• garantia da quantidade de água;
• garantia de adução com vazão e altura manométrica constantes;
• menores diâmetros no sistema; 
• melhores condições de pressão.
Os elevados são projetados para quando há necessidade de garantia de uma pressão mínima na rede e as cotas do terreno disponíveis não oferecem condições para que o mesmo seja apoiado ou semi-enterrado, isto é, necessita-se de uma cota piezométrica de montante superior à cota de apoio do reservatório no terreno local.
Neste dimensionamento optou-se por dois reservatórios elevados de concreto com capacidade de 210 m³ cada (valor comercial), com distância de 10 m da ETA.
Obs: colocar sobre volume máx de reservatório elevado (lei)
A altura foi determinada como sendo 4 m
 
 D = 8,18 m
Dimensionamento da adutora de água bruta
Material utilizado – ferro fundido (POR CAUSA DA PRESSÃO)
L = 2150,97m
NA = 243 m
N eta = 289 m
C = 130
J = 
 ; J = 0,02138 m/m
Qa = 0,2785* C* D^2,63* j^0,54
0,0097658 = 0,2785* 130 * D^2,63* 0,02138^0,54
D = 96,79 m
Adota-se diâmetro comercial de 100 mm
Logo, nova vazão:
Qa = 0,2785* 130* 0,1^2,63* 0,02138^0,54
Qa = 0,01064 m³/s
Qa = 10,64 l/s
Potência da Bomba
Pot = 
Pot = 
Pot = 7,68 CV
Dimensionamento de adutora de água tratada ( ferro fundido)
L = 10m
AMT = Rap – ETA
AMT = (289+5+4) – 289
AMT = 9 m
J= ; J = 0,9 m/m
C = 130
Qb = 9,472 l/s
Qb = 0,2785* C* D^2,63* j^0,54
0,009472 = 0,2785* 130* D^2,63* 0,9^0,54
D = 0,04439 m
D = 44,39 mm
Adotando diâmetro comercial de 50 mm: 
Qb = 0,2785* 130* 0,05^2,63* 0,9^0,54
Qb = 12,95 l/s
Pot = 
Pot = 
Pot = 1,82 CV
Dimensionamento da adutora do reservatório até a RDA (material PVC)
L = 882,65m
N reservatório = 298 m
N distribuição = 277 m 
AMT = 21 m 
C = 140
 J= ; J = 0,02379 m/m
Qc = 14,2083 l/s
Qc = 0,2785* C* D^2,63* j^0,54
0,0142083 = 0,2785* 140* D^2,63* 0,02379^0,54
D = 106,17m
Diâmetro comercial = 150 mm
Nova vazão
Qc = 0,2785* 140* 0,15^2,63* 0,02379^0,54
Qc = 0,035263 m³/s
Qc = 35,26 l/s
Chama-se de sistema de distribuição o conjunto formado pelos reservatórios e rede de distribuição, subadutoras e elevatórias que recebem água de reservatórios de distribuição, enquanto que rede de distribuição é um conjunto de tubulações e de suas partes acessórias destinado a colocar a água a ser distribuída à disposição dos consumidores, de forma contínua e em pontos tão próximos quanto possíveis de suas necessidades.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/Apostila%20IT%20179/Cap%204%20parte%203.pdf