Reservatórios de Água: Tipos e Capacidade

Prévia do material em texto

Sistema de Abastecimento de Água 	Reservação
RESERVAÇÃO
FINALIDADES
	São unidades destinadas a compensar as variações horárias da demanda, garantindo a continuidade da alimentação da rede distribuidora, com vazões e pressões suficientes ao atendimento pleno.
Figura 01
A importância do reservatório intercalado entre as unidades de produção e distribuição tem dois objetivos:
Construção das unidades de produção a um custo mais econômico, (cerca de 50% na hipótese de k1=1,2), visto que serão dimensionadas para a vazão máxima diária.
Como as variações diárias são bem menores que as horárias o controle operacional nas unidades produtoras será mais eficiente. 
TIPOS
Quanto à posição relativa ao terreno:
Apoiado;
Semi-enterrado,
 Enterrado;
Elevados.
Quanto à forma:
Cilíndricos - Por serem mais fáceis de executar são os mais utilizados, sejam eles de solo ou elevados.
Prismáticos retangulares – Forma mais usada para os grandes reservatórios de solo.
Troncos de cone ou de pirâmide (elevado) 
Tipo Hintze
Quanto à posição em relação à rede 
Reservatório de montante;
Reservatório de jusante ou de sobras.
VOLUME DE RESERVAÇÃO NECESSÁRIO
3.1 – CAPACIDADE DETERMINADA PELA CURVA DE CONSUMO
		A determinação precisa do volume do reservatório requer o conhecimento das variações do consumo horário da cidade nos dias de maiores consumo, como o apresentado no gráfico da Figura 02.(COÊLHO, Adalberto Cavalcanti, 20º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, Rio de Janeiro 1999. Conhecido o diagrama de consumo e a vazão aduzida é possível estabelecer adequadamente a capacidade do reservatório. Esse método para ser aplicado exige que o sistema não sofra interrupções no fornecimento d’água, condição primordial para o acompanhamento permanente dos volumes macromedidos. 
Figura 02 – Vazão na Saída do Reservatório de Distribuição Vila 7ºRO – Olinda
3.2 – CAPACIDADE DETERMINADA ADMITINDO CONSUMO SENOIDAL
	Na grande maioria dos casos não se dispõe de dados suficientes para o traçado da curva de variação diária de consumo da área a ser atendida pelo reservatório. Para essas situações, admitindo que o comportamento do consumo seja senoidal (Figura 03), a capacidade pode ser determinada pela expressão:
Figura 03 – Variação de Consumo Senoidal
				
 
Onde: 
	VR – Capacidade do reservatório
	K1 – Coeficiente da hora de maior consumo;
	V – Volume consumido no dia de maior consumo, ou seja, o volume aduzido em 24 horas no dia de maior consumo.
3.3 - CAPACIDADE PELO CRITÉRIO DA ANTIGA P-NB-594/77
A adução sendo contínua durante as 24 horas do dia, o volume armazenado será igual ou maior que 1/3 do volume distribuído no dia de consumo máximo. 
A adução sendo descontínua e se fazendo em um só período que coincidirá com o período do dia em que o consumo é máximo, o volume armazenado será igual ou maior que 1/3 do volume distribuído no dia de consumo máximo e igual ou maior que o produto da vazão média do dia de consumo máximo pelo tempo em que a adução permanecerá inoperante nesse dia de consumo máximo.
A adução sendo descontínua ou sendo contínua não coincidindo com o período do dia em que o consumo é máximo, o volume armazenado será igual ou maior que 1/3 do volume distribuído no dia de consumo máximo acrescido do produto da vazão média do dia de consumo máximo pelo tempo em que a adução permanecerá inoperante nesse dia de consumo máximo.
O volume mínimo de reservatório elevado, necessário para garantir as condições de pressão na rede será igual a 1/30 do volume distribuído no dia de consumo máximo. O restante do volume previsto para a zona de pressão abastecida através do reservatório elevado poderá estar contido em um reservatório enterrado ou apoiado. 
Quando se adota reservatórios elevados com a finalidade de garantir as pressões na rede (Torres Piezométricas), critério (d) da P-NB-594/77 temo:
	Volume da Torre Piezométrica(VTP)
		 
		VR = 1/3. Consumo máximo diário 
					
Nessa hipótese, a torre piezométrica deverá ser alimentada por bombas com capacidade para recalcar a vazão máxima horária.
TUBULAÇÕES E ÓRGÃOS ACESSÓRIOS
 - TUBULAÇÕES
	As tubulações e suas respectivas funções são: 
Tubulação de entrada 
	Normalmente é realizada acima do nível d’água máximo previsto para o reservatório. Essa forma de abastecimento implica na necessidade de se colocar anteparos junto à chegada da canalização para evitar o impacto da água sobre o a laje de fundo quando o reservatório estiver vazio. Além disso, a utilização da chegada pela parte superior do reservatório conduz a maior desperdício de energia elétrica. A preferência da alimentação pelo nível superior do reservatório é justificada pelos seguintes aspectos:
Na hipótese de estouramentos na linha adutora o volume armazenado permanece preservado;
Na hipótese de se utilizar a entrada afogada, para evitar possível retorno da água armazenada, há necessidade de instalar válvulas adequadas para esse fim.
Maior facilidade na seleção das bombas 
Tubulação de Saída 
	A NBR 12217/1994 recomenda:
A velocidade da água na canalização de saída não deve exceder uma vez e meia a velocidade na tubulação da rede principal imediatamente à jusante.
A saída de água deve ser dotada de sistema de fechamento por válvula, comporta ou adufa, manobrada por dispositivo situado na parte externa do reservatório.
A saída de água deve ser protegida por crivo ou grade com abertura máxima de 50 mm e com passagem pelo menos maior que a da seção de saída.
Extravasor
	Entre as principais recomendações da NBR 12217/1994 temos:
A água de extravasão deve ser coletada por um tubo vertical que descarrega livremente em uma caixa, e daí encaminhada por conduto livre a um corpo receptor adquado.
A folga mínima entre ao cobertura do reservatório e o nível máximo atingido pela água em axtravasão é de 0,30m.
Deve ser previsto um dispositivo limitador ou controlador de nível máximo, para evitar a perda de água pelo extravasor.
Figura 04 – Reservatório Elevado Padrão Compesa
Eesgoto
	Deve ser previsto também uma tubulação para esgotamento e limpeza dos reservatórios. Com o destino das águas de limpeza tem o mesmo destino das águas de extravasão é possível a interligação dessas duas tubulações. A tubulação de esgotamento deve se situar pelo menos 0,10m abaixo da tubulação de saída. A NBR 12217/1994 recomenda para a descarga de fundo um diâmetro mínimo de 0,15m.
4.2 – ORGÃOS ACESSÓRIOS
Inspeção 
Cada câmara do reservatório deve ser dotada de uma abertura de inspeção com dimensão mínima de 0,60m.
A inspeção deve se situar, de preferência, junto à parede divisória das câmaras do reservatório.
As bordas da abertura da inspeção devem se situar acima da laje de cobertura pelo menos 0,10m.
Ventilação
Deve ser previsto um dispositivo para permitir a entrada e saída de ar no reservatório. Podem ser utilizados tubos providos com tela para impedir a entrada de animais ou insetos.
Dispositivos de Segurança
As principais recomendações da NBR 12217/1994 com relação á segurança são:
Os reservatórios elevados devem ter escada de acesso à coberta protegida por guada-corpo.
Deve ser prevista escada interna permanente no reservatório elevado.
No topo do reservatório elevado, devem ser previstos pára-raios e luz de sinalização de obstáculo elevado, conforme padrões do Ministério da Aeronáutica
Recomendações Gerais
O reservatório deve ser dotado de um dispositivo indicador do nível d’água.
Sob o fundo do reservatório, deve ser previsto um sistema de drenagem subestrutural, para eventuais vazamentos.
Deve existir uma estrutura de medição e controle de vazão na entrada e saída do reservatório.
 
Figura 05 – Reservatório Apoiado Padrão Compesa
EXERCÍCIO
	Devido ao crescimento de determinado setor de distribuição de uma cidade o operador do sistemacontratou um projeto para ampliação da sua capacidade de produção/reservação. Esse estudo, elaborado para um horizonte de 20 anos, recomendou a ampliação da vazão fornecida através da estação elevatória para 50m³/h e a construção de um reservatório elevado de 400m³, cuja capacidade foi estimada tomando-se 1/3 do consumo máximo diário.
	Para proceder a implantação das melhorias propostas você foi designado para elaborar o diagnóstico operacional do sistema com vistas a tentar reduzir a capacidade do reservatório. Para isso, você concentrou suas observações em um reservatório que atualmente atende satisfatoriamente a zona central da cidade, objetivando coleta de dados a serem utilizados como parâmetros na estimativa do volume do reservatório projetado.
	O reservatório objeto da pesquisa tem 1.000 m³ de capacidade e uma altura útil de 5,0m e é alimentado por uma linha cuja vazão, determinada pela equipe de pitometria, é de 200 m³/h. Devido à impossibilidade de implantação, a curto prazo, de um medidor de vazão localizado na linha de saída do reservatório, você se valeu dos registros existentes, relativos às medições de nível no reservatório, e extraiu os dados apresentados na Tabela 1, referentes ao dia de maior consumo (quando o reservatório apresentou nível mais baixo).
 
Tabela 1
	HORA
	N.A.(m)
	0
	1,8
	2
	3,0
	4
	4,2
	6
	5,0
	8
	4,8
	10
	4,0
	12
	3,3
	14
	2,2
	16
	1,6
	18
	0,9
	20
	0,5
	22
	1,0
	24
	1,8
Com base nos dados coletados solicita-se:
Curva de consumo para o dia estudado;
Coeficiente de variação de vazão máxima horária K1;
Percentual do volume utilizado em relação ao reservatório existente;
Capacidade mínima do reservatório projetado na hipótese de um bombeamento contínuo durante 24 horas;
Capacidade mínima do reservatório projetado caso a vazão de recalque seja ampliada para 60 m³/h e que ocorra interrupção no bombeamento no intervalo entre as 18:00 e 22:00 horas.
SOLUÇÃO
Curva de consumo
	O balanço entre os volumes fornecidos pela bomba VF, os volumes retirados para a rede distribuidora VR e a variação de volume ocorrido no reservatório (V é representado pela equação:
				VF = VR + (V.
Sendo (V tomado como positivo quando o nível d’água no reservatório sobe e negativo caso contrário.
				
Tomando-se os volumes correspondentes a n horas (intervalo entre as leituras), tem-se:
				
Nesta última expressão: 
S - Área da seção horizontal do reservatório;
(H - Elevação do nível no reservatório durante n horas sem consumo;
h - Alturas obtidas a partir dos registros do medidor de nível (Tabela 1);
QR - Vazão requerida pela rede;
QF - Vazão fornecida ao reservatório.
				
				
No reservatório pesquisado o intervalo de tempo utilizado sendo de 2 horas a variação de nível, nesse período de tempo, com a saída para a distribuição fechada será:
			VOLUME			ALTURA
			 1000 m³ ------------------------ 5,0m
			 2x200 --------------------------- (h	
					((H = 2,00
Tabela 2
	HORA
	NÍVEL D’ÁGUA
	VARIAÇÃO
DE NÍVEL
	VAR. RELATIVA A ALTURA DE 2,00m %
	COEF. DE VARIAÇÃO K2
	0
	1,8
	-
	-
	-
	2
	3
	1,2
	60
	0,4
	4
	4,2
	1,2
	60
	0,4
	6
	5
	0,8
	40
	0,6
	8
	4,8
	-0,2
	-10
	1,1
	10
	4
	-0,8
	-40
	1,4
	12
	3,3
	-0,7
	-35
	1,35
	14
	2,2
	-1,1
	-55
	1,55
	16
	1,6
	-0,6
	-30
	1,3
	18
	0,9
	-0,7
	-35
	1,35
	20
	0,5
	-0,4
	-20
	1,2
	22
	1
	0,5
	25
	0,75
	24
	1,8
	0,8
	40
	0,6
Os dados fornecidos pela Tabela 1 permitem a elaboração da Tabela 2, onde é possível se obter os percentuais de variação K2 a cada duas horas. A curva de consumo relativa à esse dia (Figura 6), obtém-se a partir da primeira e última coluna.
Coeficiente de variação de vazão máxima horária K1;
	Da curva de consumo obtém-se K2 = 1,55
Figura 06
Percentual do volume utilizado em relação ao reservatório existente 
Na Tabela 1 observa-se que o nível mínimo de operação do reservatório é de 0,5m o que significa que apenas 90% da sua capacidade vem sendo utilizada, ou seja, há necessidade de desligar a alimentação para evitar transbordamentos.
Capacidade do reservatório a ser construído para 24 horas de bombeamento.
Tabela 3
	HORA
	N.A.
	COEF. DE VARIAÇÃO K1
	VOLUME BOMBEADO
	DEMANDA PREVISTA VR
	SALDOS
	DÉFICITS
	0
	1,8
	-
	 - 
	 - 
	 -
	 -
	2
	3
	0,4
	100
	40
	60
	
	4
	4,2
	0,4
	100
	40
	60
	
	6
	5
	0,6
	100
	60
	40
	
	8
	4,8
	1,1
	100
	110
	
	-10
	10
	4
	1,4
	100
	140
	
	-40
	12
	3,3
	1,35
	100
	135
	
	-35
	14
	2,2
	1,55
	100
	155
	
	-55
	16
	1,6
	1,3
	100
	130
	
	-30
	18
	0,9
	1,35
	100
	135
	
	-35
	20
	0,5
	1,2
	100
	120
	
	-20
	22
	1
	0,75
	100
	75
	25
	
	24
	1,8
	0,6
	100
	60
	40
	
	
	
	SOMA
	1200
	1200
	225
	-225
Para o sistema funcionando 24 horas a demanda requerida no dia de maior consumo será:
				V = 50x24 = 1200 m³.
Os valores dos saldos ou dos déficits a cada 2 horas são obtidos aplicando-se o coeficiente de variação diária ao volume bombeado nesses mesmos intervalos de tempo. 
A Tabela 3, elaborada a partir dos dados da Tabela 2, mostra que o volume de reservação necessário é de apenas 225 m³, cerca de 18,75% do volume máximo diário.
Capacidade do reservatório com interrupção no bombeamento
Neste caso, a vazão da bomba deve ser igual ao volume diário pelo número de horas de funcionamento da elevatória.
				QR = 1200/20 = 60 m³/h
De acordo com a Tabela 4 o volume do reservatório é de 290 m³. 
Tabela 4
	HORA
	N.A.
	COEF.DE VARIAÇÃO K1
	VOLUME BOMBEADO
	DEMANDA PREVISTA
	SALDOS
	DÉFICITS
	0
	1,8
	 -
	 -
	 -
	 -
	 -
	2
	3
	0,4
	120
	40
	80
	 
	4
	4,2
	0,4
	120
	40
	80
	 
	6
	5
	0,6
	120
	60
	60
	 
	8
	4,8
	1,1
	120
	110
	10
	 
	10
	4
	1,4
	120
	140
	 
	-20
	12
	3,3
	1,35
	120
	135
	 
	-15
	14
	2,2
	1,55
	120
	155
	 
	-35
	16
	1,6
	1,3
	120
	130
	 
	-10
	18
	0,9
	1,35
	120
	135
	 
	-15
	20
	0,5
	1,2
	0
	120
	 
	-120
	22
	1
	0,75
	0
	75
	 
	-75
	24
	1,8
	0,6
	120
	60
	60
	 
	 
	 
	SOMA
	1200 m³/d
	1200 m³/d
	290
	-290
BIBLIOGRAFIA
COÊLHO, Adalberto Cavalcanti - 20º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, Rio de Janeiro 1999.
MARTINS, José Augusto - Técnica de Abastecimento e Tratamento de Água – CETESB Vol.1, São Paulo, 1973.
TSUTIYA, Milton Tomoyuki – Abastecimento de Água – Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2004.
ABNT/P-NB-594/77 – Elaboração de Projetos Hidráulicos de Redes de Distribuição de Água Potável para Abastecimento Público. – Rio de Janeiro 1977
DACACH, Nelson Gandur – Sistemas Urbanos de Água –, Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 1979.
�PAGE �
�PAGE �104�
_1284810265.unknown
_1284815530.dwg
administrdor
_1302770028.unknown
_1302770509.unknown
_1302771219.unknown
_1302770464.unknown
_1284822032.dwg
administrdor
_1284814474.unknown
_1284805559.unknown
_1284809714.dwg
administrdor
_1284798328.dwg
administrdor