Aula 5 Adutoras

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SANEAMENTO BÁSICO II 
- AULA 5- 
Prof. Eloá Cristina F. Pelegrino (eloa.pelegrino@unifran.edu.br) 
UNIFRAN – 2017 
8º Período – Curso de Engenharia Civil 
Disciplina 
 
SANEAMENTO BÁSICO II 
 
ADUTORAS 
 
Aula 5 – Adutoras 
As adutoras são tubulações dos 
sistemas de abastecimento de 
água que conduzem a água para 
as unidades que precedem a 
rede de distribuição. 
Fonte: TSUTIYA (2004) 
Elas interligam: 
Captação a Estação de tratamento de água - 
ETA; 
 ETA aos reservatórios de distribuição; 
 NÃO DISTRIBUEM A ÁGUA AOS 
CONSUMIDORES. 
São consideradas as unidades principais de um SAA: 
qualquer interrupção que venham a sofrer afetará 
o abastecimento à população. 
Necessitam de cuidados especiais na elaboração 
do projeto e na implantação das obras: 
Criteriosa análise do traçado em planta e em 
perfil; 
 Correta colocação de seus órgãos acessórios; 
Ancoragens nos pontos onde ocorrem esforços 
que possam causar deslocamento das peças. 
Classificação das adutoras 
 
Quanto à natureza da água transportada: 
 Adutoras de água bruta: transportam
 água sem tratamento (da captação até a ETA); 
 
 Adutoras de água tratada: transportam a 
água tratada (da ETA até os reservatórios). 
Quanto à energia para a movimentação da água: 
 Adutora por gravidade: transportam a água de uma 
cota mais elevada para uma cota mais baixa 
aproveitando o desnível existente (energia hidráulica). 
É o meio mais seguro e econômico de se 
transportar a água 
 
 Pode ser feita por conduto livre ou forçado. 
Adutora por gravidade em conduto livre: a linha 
piezométrica coincide com o nível da água no 
conduto 
 
A água escoa sempre em declive mantendo uma 
superfície livre sob o efeito da pressão atmosférica. 
Os condutos podem ser abertos ou fechados, não 
funcionando com seção plena (totalmente cheios). 
• A velocidade na tubulação é o primeiro parâmetro a ser 
estudado. Pequenas velocidades favorecem a formação de 
depósitos de materiais sedimentáveis na tubulação e 
dificultam a remoção hidráulica de ar nos pontos altos. 
• Quando a adutora transporta água com materiais sólidos deve-
se observar o limite mínimo para a velocidade de modo a 
impedir a deposição de sedimentos. A tabela mostra as 
velocidades mínimas em função da qualidade da ;agua. 
Adutora por gravidade em conduto livre 
 Adutora por gravidade em conduto forçado: a água 
fica sob pressão superior à atmosfera (tem-se a linha 
piezométrica acima da linha d’água). 
 Os condutos desse tipo de adutora têm seção 
circular, pois é a forma que melhor resiste às 
pressões internas da água. 
Adutora por gravidade em conduto forçado 
 Adutora por gravidade em condutos livre e forçado: é 
constituída com trechos em conduto livre (aqueduto) e 
trechos em conduto forçado (sifões invertidos). 
 Sifão invertido: é um conduto forçado 
gravidade, situado inteiramente abaixo da 
por 
linha 
piezométrica e que interliga dois trechos de adutora 
de conduto livre. 
Adutora por gravidade em condutos livre e forçado 
 Adutora por recalque: transportam a água de 
um ponto a outro de cota mais elevada através 
de uma estação elevatória (conjunto moto- 
bomba e acessórios). 
O sistema de adução por recalque é composto por 
condutos forçados. 
A adução pode ser feita por recalque simples ou 
recalque duplo (booster). 
Adutoras por recalque: recalque Simples 
 Adutoras mistas: compõem-se de trechos por 
recalque e de trechos por gravidade 
Documentos de referência para projetos de adutoras 
de adutora de água para •NBR 12215 – Projeto 
abastecimento público. 
São documentos que também devem ser consultadas no 
momento do dimensionamento/execução do projeto. 
•NBR 09650 – Verificação da estanqueidade no 
assentamento de adutoras e redes de água; 
•NBR 10156 – Desinfecção de tubulações de sistema público 
de abastecimento de água; 
•NBR 12211 – Estudos de Concepção de Sistemas Públicos 
de Abastecimento de Água; 
•NBR 12213 – Projeto de captação de água de superfície 
para abastecimento público; 
•NBR 12214 – Projeto de sistema de bombeamento de água 
para abastecimento público; 
•NBR 12216 – Projeto de estação de tratamento de água 
para abastecimento público; 
•NBR 12217 – Projeto de reservatório de distribuição de 
água para abastecimento público; 
As vazões indicadas correspondem a adução 24 h/dia (os 
sistemas por gravidade funcionam 24 horas por dia). 
 
A adutoras por recalque trabalham por um período de tempo 
“T” (de 16 a 20 horas por dia). 
 
- Para permitir a manutenção dos equipamentos das 
elevatórias e permitir a operação dessas fora do horário de 
ponta do sistema elétrico. 
- Economia de energia elétrica: parada das bombas por 3 
horas, entre 17:00 e 22:00 h 
Vazão de adução 
Equações hidráulicas fundamentais 
Fonte: Zambon e Contrera (2013) 
Hidráulica das adutoras 
Equações hidráulicas fundamentais 
Fonte: TSUTIYA (2004) 
Equações hidráulicas fundamentais 
Equação da continuidade: 
 
Q = V1.S1 = V2.S2 = constante 
 Q: vazão (m³/s) 
 V: velocidade média na seção (m/s) 
 S: área da seção de escoamento (m²) 
 
Obs: em canais pode ser necessário acrescentar as perdas por 
evaporação... 
Perdas distribuídas: condutos livres 
Equação de Manning 
Perdas distribuídas: condutos forçados 
A NBR 12215 recomenda a equação Universal para 
avaliação da perda de carga distribuída. 
Entretanto, a equação de Hazen-Williams pode ser 
utilizadas (desde que dentro dos limites 
recomendados). 
As perdas de carga localizadas devem ser 
consideradas no cálculo (geralmente são pouco 
significantes). 
Equação Universal para perda de carga distribuída 
O valor de f varia em função do número de Reynolds (R), 
rugosidade (K) e dimensões da tubulação (D) e de outros 
fatores: 
Equação de Hazen-Williams para perda de carga contínua 
Perda de carga localizada (para uma determinada peça) 
K = coeficiente que depende da geometria da singularidade 
e do número de Reynolds. 
Traçado das adutoras 
Perfil (1) - Tubulação assentada totalmente abaixo da linha 
piezométrica efetiva (LPE). 
As seções da adutora estão submetidas a uma carga de 
pressão positiva (superior a atmosférica – segmento AB). 
A perda de carga é igual ao desnível geométrico 
correspondente à diferença de cotas dos reservatórios. 
Trata de um escoamento forçado sem problemas de 
escoamento. 
Nesse caso, as ventosas funcionarão bem porque a 
pressão na canalização será maior do que à 
atmosférica. 
Perfil (2) - Tubulação coincidente com a linha 
piezométrica efetiva (LPE). 
• Adutora por gravidade com tubulação em conduto livre. 
• Pressão = pressão atmosférica. 
É a adutora por gravidade com tubulação em 
conduto livre, com pressão na superfície igual à 
atmosférica. 
 
As adutoras devem ser projetadas segundo 
esta posição (Perfil 2), ou quando em conduto 
forçado, na posição anterior (Perfil 1) ou uma 
combinação destes (adutora mista). 
Perfil (3) – Tubulação acima da linha piezométrica 
efetiva (LPE), porém abaixo da linha piezométrica 
absoluta (LPA). 
Quando a tubulação corta a linha piezométrica efetiva as 
condições de funcionamento não são satisfatórias. 
O trecho da tubulação situado acima da LPE fica sujeito a pressões 
inferiores à atmosférica (P < Patm entre A e B). 
Entre os pontos A e B é difícil evitar a entrada de ar. Isso pode 
ocasionar: 
Redução da vazão; 
 A contaminação da água, pela possibilidade de sucção. 
Nesse caso, as ventosas seriam prejudiciais, porque, 
nesses pontos, a pressão é inferior à atmosférica. 
É um caso de sifão verdadeiro que necessita de escorva (eliminação do ar 
existente no interior da bomba e da tubulação de sucção.) 
* Esta operação consiste em preencher com o fluído a ser bombeado todo o 
interior da bomba e da tubulação de sucção, antes do acionamento da 
mesma. 
Quando as condições topográficas indicarem um Perfil (3), 
uma solução é construir um reservatório de transição no 
ponto mais alto da tubulação para alterar a posição da 
linha piezométrica. 
Assim, a tubulação fica totalmente abaixo desta e, 
portanto, sujeita a pressões positivas, como no Perfil (1). 
aumento do Entretanto essa solução implica 
diâmetro de parte da tubulação. 
Algumas vezes é mais indicado mudar o traçado da adutora, 
contornando o ponto alto ou mesmo construindo um túnel 
para que a tubulação não corte a linha piezométrica. 
Perfil (4) – Tubulação corta a LPE e o plano de carga estático [ou 
plano de carga efetivo] (PCE), mas fica abaixo da linha 
piezométrica absoluta (LPA). 
A água não atinge naturalmente o trecho situado acima do nível de 
água no reservatório R1 e o escoamento só é possível após o 
enchimento da tubulação. 
O trecho situado acima da linha piezométrica efetiva é um sifão 
(funcionando em condições precárias). 
A solução para os Perfis (4) e (5) (que têm parte do seu traçado 
situado acima do plano de carga estático) é a instalação de 
uma elevatória e, assim, obter pressões superiores a pressão 
atmosférica em toda a tubulação (booster). 
Perfil (5) – O conduto corta LPE, LPA e PCE, mas fica baixo do 
plano de carga absoluto (PCA) sendo, portanto, impossível o 
escoamento por gravidade. 
Recomendações para o traçado das adutoras 
 Deverá ser implantada, de preferência em ruas e terrenos 
públicos; 
 Deve-se evitar traçado onde o terreno é rochoso, 
pantanoso e de outras características não adequadas; 
 Quando a inclinação do conduto for superior a 25%, há 
necessidade de se utilizar blocos de ancoragem para dar 
estabilidade ao conduto. 
 São favoráveis traçados que apresentem trechos ascendentes 
longos com pequena declividade (> 0,2%), seguidos de trechos 
descendentes curtos, com maior declividade (> 0,3%); 
Exemplos de travessia aérea em 
cursos d’água 
Travessia aérea 
Dimensionamento de adutoras: 
por gravidade em conduto forçado 
Dimensionamento de adutoras: 
por gravidade em conduto livre 
Dimensionamento de adutoras por recalque 
Os diâmetros das adutoras por recalque são escolhidos com 
base num critério econômico: 
Um diâmetro menor ocasiona: uma perda de carga maior; maior 
altura manométrica; maior potência do conjunto motobomba; preço 
do conjunto é maior e as despesas com energia também. 
Um diâmetro maior implica: despesa mais elevada para a 
implantação da tubulação; menor perda de carga; potência reduzida; 
menor custo para a aquisição e operação dos conjuntos elevatórios. 
Materiais das adutoras 
 
Aspectos que devem ser considerados na escolha: 
 Não ser prejudicial a qualidade da água; 
 Alteração da rugosidade com o tempo (incrustação, etc.); 
 Estanqueidade; 
 Resistência química e mecânica; 
 Resistência a pressão da água (estática, dinâmica); 
 Economia (custo da tubulação, instalação, aspectos 
a corrosão, construtivos, necessidade de proteção 
manutenção) 
Principais materiais das adutoras 
 
Materiais metálicos: 
Aço 
 Ferro Fundido Dúctil 
 
Materiais não metálicos: 
Polietileno de Alta Densidade e Polipropileno (PE e PP) 
PVC 
Poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) 
Tubulação de aço 
 
Vantagens: 
 Alta resistência às pressões internas e externas 
 Estanqueidade (com junta soldada) 
 Vários diâmetros e tipos de juntas 
 Competitivo principalmente em maiores diâmetros e pressões 
Desvantagens: 
 Pouca resistência à corrosão externa 
 Precauções para transporte e armazenamento 
 Cuidados com a dilatação térmica 
 Dimensionamento das paredes dos tubos quanto ao colapso 
Tubulação de ferro fundido dúctil 
 
Diâmetros: 16 opções de 50 a1200 mm. 
Comprimento: 6 a 8 m. 
Revestimento interno com argamassa de cimento 
Revestimento externo com zinco e pintura betuminosa 
Tipos de juntas: 
 Elástica 
 Elástica travada 
 Mecânica 
 Flanges 
O ferro fundido dúctil distingue-se dos ferros fundidos 
tradicionais pelas suas propriedades mecânicas 
excecionais (elasticidade, resistência aos impactos, 
alongamento...). Estas são devidas à forma esferoidal 
das partículas de grafite, que é o carbono cristalizado 
Tubulação de polietileno 
 
Diâmetros: 30 opções de 16 a 1200 mm 
Comprimento: limitado pelo transporte, até centenas de 
metros sem juntas (emissários submarinos) 
 Sem revestimento interno ou externo 
 Leve e flexível 
 Estanqueidade 
 Resistência química 
 Resistência a abrasão 
 Menor rugosidade 
Principais juntas em adutoras: solda termoplástica (topo) e 
flanges 
Bloqueio de adutoras 
 
As águas contêm em torno de 2% de ar dissolvido. 
Esse ar em regiões de baixa pressão tende a ser liberado e se 
acumula em pontos mais altos da tubulação, formando bolhas. 
 
Se este não é removido, a seção de escoamento fica reduzida: 
Isso ocasiona a redução da capacidade de escoamento na tubulação e 
até mesmo a interrupção do fluxo. 
Na região da bolha de ar o escoamento se processa como se estivesse 
em um conduto livre 
Ventosas nas adutoras 
As ventosas são aparelhos dotados de flutuadores, que 
acompanham o nível da água. 
Assim, quando o nível de água desce o niple de descarga 
se abre, permitindo a passagem de ar; 
Se o nível da água sobe, o flutuador também sobe, 
vedando o orifício do niple de descarga. 
Dependendo da vazão de ar a escoar, as ventosas podem 
ter uma ou duas câmaras: 
As ventosas são montadas na parte superior da 
canalização (onde existe a tendência de acúmulo de ar). 
Para manutenção, esse equipamento é geralmente 
precedido de um registro de gaveta. 
A remoção do ar durante o processo de enchimento de 
água da adutora é uma das principais funções das ventosas 
(sem isso o funcionamento da adutora não seria possível). 
Deve-se instalar ventosas imediatamente antes e logo 
após as descargas de água das adutoras. 
O perfil da adutora é determinante para a localização 
deste equipamento. 
A norma recomenda um traçado formado por trechos 
ascendentes longos, com pequena declividade, seguido 
de trechos descendentes curtos, com maior declividade 
Isso facilita o acúmulo de ar nos pontos mais altos e 
reduz o arraste de bolsas de ar contrárias ao fluxo, 
facilitando a localização dos pontos de ventosa 
Descargas nas adutoras 
 
Cuidados especiais devem ser tomados nos pontos 
baixos das adutoras → instalação de válvulas de descarga 
para Proporcionar o esvaziamento completo do trecho da 
adutora. 
A necessidade de esvaziamento ocorre na fase de pré- 
operação (limpeza e desinfecção da tubulação) e para drenar 
a linha quando alguma parte necessita de manutenção ou 
mesmo limpeza dos resíduos sólidos eventualmente 
decantados após algum tempo de uso. 
O escoamento deve ocorrer por gravidade (se não for 
possível, podem ser utilizadas bombas para completar o 
esvaziamento). 
Dependendo do desnível a velocidade do escoamento 
pode ser muito elevada, devendo ter sua energia cinética 
dissipada.O efluente deve ser encaminhado ao sistema receptor 
(córregos e galerias de águas pluviais). 
Outro inconveniente gerado pela alta velocidade é a 
cavitação*, que pode danificar rapidamente a válvula de 
descarga. 
Os diâmetros dessas descargas são condicionados pelo tempo 
requerido para esvaziamento do trecho da linha e pela 
velocidade mínima necessária ao arrasto do material 
eventualmente sedimentado. 
Como regra prática utiliza-se diâmetro superior a 1/6 do 
diâmetro da tubulação (dd ≥ D/6). 
A cavitação ocorre quando a pressão é reduzida ao 
valor da pressão de vapor a temperatura ambiente. 
Nessa pressão, o gás dissolvido na água é 
gradualmente liberado ou a água começa a se 
vaporizar 
 
PEÇAS ESPECIAIS E ÓRGÃOS ACESSÓRIOS – Adutoras por gravidade 
PEÇAS ESPECIAIS E ÓRGÃOS ACESSÓRIOS – Adutoras 
por gravidade 
• Registros de parada: interromper o fluxo 
 
• Registros de descarga: pontos baixos para esvaziar 
(D = metade do diâmetro adutora) 
 
• Ventosas: pontos elevados - expulsar e entrar o ar, 
evitar pressões negativas 
 
• Válvula de redução de pressão – usadas somente em 
adutoras por gravidade ou em redes de distribuição – 
não há perda total de pressão, pois a água não entra 
em contato com a atmosfera 
PEÇAS ESPECIAIS E ÓRGÃOS ACESSÓRIOS – Adutoras 
por recalque 
Além das anteriores, utiliza-se também: 
• Válvulas anti-golpe - reduzir a pressão interna; 
ocorre quando existe parada de bombas 
 
• Válvulas de retenção - impedir o retorno da 
água para bombas) 
Enchimento das adutoras 
• Condição para enchimento - expulsão plena de ar, com 
a gradativa e lenta admissão de água 
 
• Velocidade média para enchimento: 0,3 m/s 
 
• Válvulas para expulsão de ar: ventosas 
 
Dispositivos de proteção das 
adutoras 
• Blocos de ancoragens 
 
• Proteção contra corrosão 
 
• Proteção contra os transitórios hidráulicos 
 ondas de pressão que se propagam ao longo da tubulação sempre que 
o escoamento sofrer aceleração ou desaceleração. 
 
Ex.: abertura e fechamento de válvula, partida ou parada de bomba ou 
mesmo o rompimento de um ponto de tubulação 
Ancoragem de adutoras em declives 
1) Assentamento de tubulação aérea: ancoragem tubo por tubo 
2) Assentamento de tubulação enterrada - ancoragem por trecho travado 
Corrosão 
• Corrosão - deterioração de material, por ação 
química ou eletroquímica, aliada ou não a 
esforços mecânicos 
 
 
Limpeza das adutoras 
Deposição de minerais insolúveis em 
tubo de ferro fundido ductil com 
revestimento. 
 
Adutora de água tratada, 250 mm. 
Idade da tubulação ~ 15 anos. 
Coeficiente de rugosidade 
C ~ 85 (Hazen-Williams). 
SEDIMENTAÇÃO INCRUSTAÇÃO 
Incrustação em tubo de ferro 
fundido dúctil sem revestimento. 
 
Adutora de água bruta, 250 mm. 
Idade da tubulação ~ 25 anos. 
Coeficiente de rugosidade 
C ~ 70 (Hazen-Williams) 
Aplicação do revestimento de 
argamassa de cimento 
Limpeza das adutoras 
• A limpeza periódica das 
adutoras é uma forma de 
manter a capacidade de um 
sistema de adução e 
distribuição de água. 
• O objetivo da limpeza é retirar 
os tubérculos, lodo, e outros 
materiais depositados nas 
paredes dos tubos. 
• Além de restaurar a 
capacidade de adução da 
adutora, também é garantida 
melhor qualidade da água. 
• Um PIG é lançado na adutora 
utilizando a própria pressão 
de água. 
Exercícios 
1- Em um sistema de abastecimento de água, uma adutora que interliga 2 
reservatórios deverá transportar uma vazão de 143 L/s. Sabendo-se que o 
comprimento da adutora é de 5.350 m e os níveis médios de água nesses 
reservatórios correspondem às cotas altimétricas de 576,25 m e 552,69 m, 
determinar: 
 • Diâmetro da adutora; 
 • Vazão máxima a ser veiculada e a sua velocidade. O material da adutora 
é de ferro fundido dúctil novo com revestimento de argamassa de cimento. 
Utilize a fórmula de Hazen-Williams, desprezando as perdas de cargas 
localizadas. 
 
2- Calcular o diâmetro de uma adutora de aço usada (C = 
90), que transporta uma vazão de 240 l/s, com uma perda 
de carga unitária de 1,70 m/100 m. Calcule também a 
velocidade. Resp: D = 395 mm (400 mm); v = 1,9 m/s 
 
 
3- Imagine uma tubulação de 100 mm de diâmetro, 
material aço soldado novo, pela qual passa uma vazão de 
11 l/s de água. Dois pontos A e B desta tubulação, distantes 
500 m um do outro, são tais que a cota piezométrica em B 
é igual à cota geométrica em A. Determine a perda de 
carga, em m.c.a. O fator de atrito (f) é 0,0217. Resp: H = 
10,8 m