REDE DE DISTRIBUIÇÃO

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Sistema de Abastecimento de Água	Rede de Distribuição
REDE DE DISTRIBUIÇÃO
INTRODUÇÃO
	É a unidade do sistema de responsável pelo transporte da água, desde os reservatórios de distribuição até os domicílios de todos os clientes da empresa. Na rede de distribuição é onde se concentra a maior parte dos recursos aplicados na implantação de um serviço de abastecimento d’água e é na rede, juntamente com as ligações domiciliares, onde se verifica o maior índice de perdas e as maiores dificuldades para as atividades rotineiras de manutenção e controle operacional. Dentre outros fatores que contribuem para o aumento de vazamentos na rede destacamos:
Utilização de pressões elevadas, superiores a 50 mca.
Má qualidade dos materiais aplicados.
Má qualidade da mão de obra.
Cadastro ineficiente.
Deficiência ou inexistência de válvulas redutoras e controladoras de pressão.
Deficiência ou inexistência de sistema de macromedição.
	A apresentação desses fatos já evidencia a necessidade da empresa adotar políticas de gerenciamento adequadas desde a fase de projeto, execução das obras e operação das redes distribuidoras.
TIPOS DE REDE SEGUNDO O TRAÇADO DOS DISTRIBUIDORES
Rede Ramificada – É caracterizada por possuir um distribuidor principal (tronco), que se localiza ao longo da área a ser atendida. Desse distribuidor derivam os distribuidores secundários que vão alimentar os diversos logradouros da área servida.	
Figura 01 – Rede ramificada
Rede Malhada – Nesse tipo de rede os distribuidores troncos formam circuitos fechados (anéis distribuidores), de onde partem canalizações secundárias responsáveis pelo atendimento dos logradouros ou distritos. Essa disposição deve ser sempre utilizada quando se trata de grandes áreas a ser servidas, pois apresenta maior equilíbrio das pressões e permite melhor acompanhamento operacional.
Figura 02 – Rede malhada
VAZÕES DE PROJETO
3.1 VAZÃO TOTAL DISTRIBUÍDA Q
	As redes são dimensionadas para a vazão máxima horária da área a ser atendida, obtida pela expressão:
				
						(1)
	Onde:
	Q – Vazão máxima horária da área atendida (l/s);
	k1 – coeficiente do dia de maior consumo;
	k2 – coeficiente da hora de maior consumo;
	q – Consumo “per capita” (l/hab/dia)
	P – População servida (hab.)
3.2 VAZÃO ESPECÍFICA
	Trata-se de uma taxa de distribuição de vazão normalmente referida à extensão, por metro de rede, ou unidade de área servida. Para as redes ramificadas utiliza-se a taxa linear (Coeficiente Linear de vazão). Quando se tem redes malhadas é mais prático utilizar a Vazão por Unidade de Área.
	Coeficiente Linear de Vazão (ql)
	No conjunto dos diversos trechos que compõem a rede podemos identificar as seguintes formas de distribuição: 
Lo - Extensão total das canalizações que não efetuam distribuição 
L1 - Extensão total das canalizações com distribuição para um só lado da via;
L2 - Extensão total das canalizações com distribuição para os dois lados;
Lt - Extensão total da rede distribuidora.	
Esses diversos trechos da rede distribuidora estão relacionados pela equação:
				Lt = Lo + L1 + L2
Com essas considerações podemos identificar dois coeficientes de distribuição conforme mostrado a seguir:
Trechos com distribuição para um lado (ql1)
Se o coeficiente para os trechos que distribuem para os dois lados da via é ql2 o coeficiente para os trechos com distribuição para apenas um lado será						ql1 = 0,5.ql2.							(2)
Trechos com distribuição para os dois lados (ql2)
A vazão total que escoa pela rede será obtida pela equação:
			Q = ql1L1 + ql2L2
Da igualdade (2) vem: 			
			Q = 0,5ql2L1 + ql2L2
			
Observação
Os trechos que não distribuem em marcha, evidentemente não são afetados por esses coeficientes.
	Coeficiente por Unidade de Área (qA)
		
	Onde:
	A – Área a ser atendida pelo distribuidor.
ASPECTOS NORMATIVOS
	A NBR 12218 – Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público estabelece entre outras as seguintes exigências:
Os condutos principias devem ser localizados em vias públicas, formando, preferencialmente, circuitos fechados.
Os condutos secundários devem formar rede malhada, podendo ou não ser interligados nos pontos de cruzamento.
Ao longo de condutos principais, com diâmetro superior a 300 mm, devem ser previstos condutos secundários de distribuição.
A velocidade mínima nas tubulações deve ser de 0,6 m/s, e a máxima, 3,5 m/s; estes limites referem-se às demandas máximas diárias no início e no final do da etapa de execução da rede.
O diâmetro mínimo dos condutos secundários é de 50 mm. 
A pressão estática máxima nas tubulações distribuidoras deve ser de 500 kPa, e a pressão dinâmica mínima, de 100 kPa.
Para atender aos limites de pressão, a rede deve ser subdividida em zonas de pressão.
Os valores da pressão estática superiores à máxima e da pressão dinâmica inferiores à mínima podem ser aceitos, desde que justificados técnica e economicamente.
A rede de distribuição pode ter booster instalado, não devendo, entretanto, ser permitido o consumo através de bomba com sucção direta da rede.
	A Norma Interna COMPESA SOP – 092 estabelece entre outras as seguintes 	exigências:
Os limites para as pressões dinâmicas mínimas e estáticas máximas, deverão sempre que possível, não extrapolar o intervalo de 6 a 30 mca, valores estes referidos aos N.A. mínimo e máximo nos reservatórios, respectivamente.
Para cidades que apresentem grandes irregularidades topográficas deve ser feito um estudo preliminar de alternativas com base em aspectos econômicos e operacionais, buscando-se o mais possível, soluções que limitem a pressão estática máxima em 40 mca.
A adoção de um zoneamento de pressão poderá implicar na necessidade da criação de setores isolados, cada um deles devendo dispor de adequado sistema de macromedição.
Os limites máximos de vazão das tubulações serão aqueles que em função do diâmetro do tubo e do material determinem uma perda de carga de 8 m/Km.
 Recomenda-se para pequenas vilas, povoados, conjuntos habitacionais, e ainda para áreas carentes inseridas ou periféricas a zona urbana das localidades mais desenvolvidas, a adoção de diâmetro interno mínimo de 32mm.
Na esquematização da rede distribuidora devem-se prever convenientemente registros de parada e de descarga, garantindo-se setores de manobras distintos e a limpeza de toda a rede distribuidora. Sempre que possível, serão assentados nas calçadas, fora das vias públicas. 
No caso de rede dimensionada pelo Processo de Seccionamento Fictício, obrigatoriamente deverá ser apresentado o quadro de verificação das pressões.
No caso de Rede Distribuidora pelo Método de Hardy Cross, recomenda-se:
No traçado dos anéis os nós devem ficar localizados, preferencialmente, em pontos de derivações naturais (cruzamento de ruas) ou, ao longo de trechos sem derivação, à distância não superior a 500m.
O carregamento dos nós será feito em função das áreas abastecidas a partir de cada nó.
DIMENSIONAMENTO PELO MÉTODO DOS SECCIONAMENTOS FICTÍCIOS
	Inicialmente, traça-se em planta o distribuidor tronco e procede-se à numeração dos seus trechos (colunas 1 e 2). Em seguida, partindo da primeira ramificação do distribuidor tronco, traça-se o caminhamento do primeiro distribuidor secundário e efetua-se a numeração dando seqüência àquela já adotada para o tronco. Para os demais distribuidor repete-se o mesmo procedimento. Se dois distribuidores têm seus trechos em circuito fechado, considera-se que existe um seccionamento fictício em um ponto do circuito, estabelecido racionalmente, conforme o sentido de escoamento adotado. Ver Figura 03
Figura 03
	No nó 7 foi admitido que o trecho 6-7 encontra-se seccionado, muito embora este seccinoamento não exista de fato.
	O dimensionamento segue usualmente a rotina a seguir que pode ser acompanhadaatravés da planilha apresentada.
Anotam-se os respectivos comprimentos dos trechos na coluna 3.
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Figura 04
Anotam-se os respectivos comprimentos dos trechos na coluna 3.
Na coluna 4 são registrados os tipos de distribuição.
Zero quando o trecho não realizar distribuição em marcha;
Um quando o trecho distribuir para apenas a um lado da via;
Dois quando o trecho distribuir para os dois lados da via.
 A coluna “Vazão de Jusante” é preenchida como segue: 
Valor “Zero” quando o trecho considerado for de extremidade e não alimentar zonas de expansão ou realizar descargas pontuais.
Soma da “Vazão de Montante” de todos os trechos alimentados pelo trecho considerado e das descargas pontuais ou de expansão.
A coluna “Vazão Corrente” (Vazão do trecho) – Multiplica-se o comprimento de cada trecho pelo respectivo coeficiente linear de vazão. O somatório de toda esta a coluna com as vazões pontuais e descargas de expansões é igual à vazão total distribuída. 
A coluna correspondente à “Vazão de Montante” é sempre igual à soma da coluna “Vazão Corrente” com a coluna “Vazão de Jusante”.
A “Vazão Fictícia” é a média aritmética das vazões de Montante e Jusante.
O diâmetro é adotado segundo o critério da velocidade ou da perda de carga.
Calculam-se a velocidade, perda de carga unitária e a perda de carga total, relativas à “Vazão Fictícia”, para cada trecho.
“Cota Piezométrica de Montante” e “Cota Piezométrica de Jusante”.
Para o primeiro trecho, alimentado pelo reservatório, a “Cota Piezométrica de Montante” é igual à cota do nível d’água no reservatório. A “Cota Piezométrica de Jusante” deste trecho se obtém subtraindo-se da “Cota Piezométrica de Montante” a perda de carga no trecho.
Para os demais trechos a “Cota Piezométrica de Montante” é igual à “Cota Piezométrica de Jusante” do trecho situado à montante. A “Cota Piezométrica de Jusante” é igual “Cota Piezométrica de Montante” menos a perda de carga.
A pressão na extremidade de jusante de cada trecho se obtém subtraindo-se da “Cota Piezométrica de Jusante”, desse trecho, a cota do terreno.
Depois de concluídos os cálculos verificam-se nos pontos de seccionamentos fictícios quais os valores das pressões obtidos através dos circuitos possíveis. Segundo Azevedo Netto, é tolerável uma diferença entre essas pressões de até 10% em relação ao valor médio delas.
DIMENSIONAMENTO PELO METÓDO DE HARDY-CROSS
	Esse método é adotado no dimensionamento dos distribuidores principais de uma rede do tipo malhada, não se aplicando às redes do tipo ramificadas nem na determinação dos distribuidores secundários. Para aplicação do método a rede considerada é subdivida em anéis alimentadores cuja distribuição de água ocorre apenas em determinados pontos estrategicamente localizados. O dimensionamento desses anéis envolve um processo iterativo para a determinação das vazões, permitindo uma distribuição mais equilibrada das pressões que as observadas pelo método dos seccionamentos fictícios. O método pode ser descrito segundo as seguintes etapas:
Traçam-se em planta os anéis responsáveis pelo suprimento da área a ser atendida. É desejável do ponto de vista econômico que a área envolvida pelo anel seja aproximadamente igual à área externa ao mesmo.
Definem-se os pontos de descarga (nós), ao longo do anel, e calculam-se as vazões para atendimento às áreas de cada um desses pontos. Durante esse procedimento devem-se considerar as áreas de expansão e a existência de consumidores singulares. Deve-se respeitar a distancia máxima de 500m, entre os nós, estabelecida pela Norma Interna COMPESA SOP – 092. Segundo TSUTIYA, Milton Tomoyuki, respeitada a distancia máxima de 300 a 500 m entre os distribuidores principais, os distribuidores secundários poderão ser de 50 mm.
Anotam-se as distâncias entre os pontos de carregamento das vazões dfinidos em (b).
Estabelece-se, arbitrariamente, uma distribuição inicial das vazões em cada trecho do anel, indicando-se por setas o sentido de fluxo adotado. Para maior facilidade é recomendável que essa distribuição se inicie de montante para jusante no anel considerado. Nesta etapa deve-se ter em conta que a soma das vazões que alimenta determinado nó é igual à soma das vazões de saída nesse nó. 
Adota-se um sentido único (horário ou anti-horário), para os circuitos dentro dos anéis.
Adota-se o sinal + para as vazões cujo escoamento se dá no mesmo sentido do circuito considerado e o sinal – para as vazões em sentido contrário.
Calculam-se as perdas de carga hp em cada trecho do anel respeitando-se a mesma convenção de sinal utilizada para as vazões.
Se for utilizada a fórmula de Hazen-Williams determina-se para cada trecho o valor da expressão: 
. Os valores de R, evidentemente, são positivos, pois resultam de uma relação entre grandezas de mesmo sinal.
Somam-se, algebricamente, as perdas de carga e os valores de R correspondente ao anel.
Determina-se a correção (Q a ser aplicada a cada vazão inicial Qo dos diversos trechos do anel. O valor de Q é obtido dividindo-se o somatório das perdas de carga pelo somatório de R. Quando um determinado trecho é comum a dois anéis adota-se, para esse trecho, a correção determinada pela diferença entre os valores das correções do anel considerado e a correção do anel vizinho.
Determinam-se as vazões corrigidas de cada trecho, constituídas pela vazão inicial Qo mais a respectiva correção, e repete-se todo procedimento até se atingir a precisão desejada. A esse respeito a NBR 12218 estabelece:
O dimensionamento dos circuitos fechados, formado de condutos principais, e a análise do funcionamento global da rede devem ser realizados por métodos de cálculo iterativos, que garantam resíduos máximos de vazão e de carga piezométrica de 0,1 l/s e 0,5 kPa, respectivamente.
	EXERCÍCIO
	Dimensionar, pelo método de HardY-Cross, os distribuidores principais para atendimento da área indicada na Figura 05, constituída de 7 setores de distribuição cujas áreas em ha e as densidades estão representadas na tabela a seguir. Considerar um consumo “per capita” de 150l/hab/dia, K1 = 1,2 e K2 = 1,5.
	SETORES
	ÁREA ha
	DENSIDADE hab/ha 
	POPULAÇÃO
	Qmax. l/s
	1
	87,9
	35
	3077
	9,61
	2
	72,6
	35
	2541
	7,94
	3
	112,7
	35
	3945
	12,33
	4
	55,6
	85
	4726
	14,77
	5
	57,9
	85
	4922
	15,38
	6
	72,9
	85
	6197
	19,36
	7
	67,5
	85
	5738
	17,93
	 
	 
	 
	SOMA
	97,32
�
Figura 05
�
BIBLIOGRAFIA
TSUTIYA, Milton Tomoyuki – Abastecimento de Água – Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004.
MARTINS, José Augusto, - Técnica de Abastecimento e Tratamento de Água – CETESB Vol.1., São Paulo, 1973.
DACACH, Nelson Gandur – Sistemas Urbanos de Água – Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S. A. 1979.
ABNT/NBR 12218/1994 – Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento Público . – Rio de Janeiro 1994.
AZEVEDO NETTO, José M. e VILLELA, Swami M. – Manual de Hidráulica. - Editora Edgard Blucher Ltda. 5ª Edição, São Paulo, 1970. 
COMPESA - NORMA INTERNA SOP – 092 – Critérios, Padrões e Procedimentos para Elaboração, Análise e Acompanhamento de Estudos e Projetos de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) e Esgotamento Sanitário (SES). - Recife , 2004.
MARTINS, José Augusto, - Curso Sobre Técnica Modernas de Abastecimento de Água – SANER Saneamento do Recife S. A. Vol.1., Recife, 1971.
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