Aula 7 Reservatório

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SANEAMENTO BÁSICO II 
- AULA 7- RESERVATÓRIO 
Prof. Eloá Cristina F. Pelegrino (eloa.pelegrino@unifran.edu.br) 
UNIFRAN – 2017 
8º Período – Curso de Engenharia Civil 
Aula 7 - Reservatórios de distribuição de água 
Considerações iniciais 
Reservatórios de regularização x Reservatórios de distribuição: 
Reservatórios de regularização são formados normalmente por 
represas (barragens) em cursos d’água naturais (água bruta); 
Volume útil elevado (centenas ou milhares de hectômetros 
cúbicos); 
Promovem a regularização mensal das vazões (de montante 
para jusante): 
Reservatórios de distribuição são apoiados ou elevados 
(água tratada); 
Volume da ordem de dezenas, centenas, no caso dos 
apoiados alguns milhares de m³; 
Promovem a regularização horária das vazões (entre uma 
adutora e uma rede de distribuição). 
Objetivos principais: 
A NBR 12217 - Projeto de reservatório de distribuição de água 
para abastecimento público define reservatório de 
distribuição como o elemento do sistema de abastecimento de 
água destinado a regularizar as variações entre as vazões de 
adução e de distribuição e condicionar as pressões na rede de 
distribuição. 
 
Segundo TSUTIYA, as principais finalidades dos reservatórios 
de distribuição são: 
 Regularizar a vazão: receber uma vazão constante, igual à 
demanda média do dia de maior consumo de sua área de 
influência, acumular água durante as horas em que a 
demanda é inferior à média e fornecer as vazões 
complementares quando a vazão de demanda for superior 
à média. 
 Condicionar as pressões na rede de distribuição: a 
localização dos reservatórios de distribuição pode influir 
nas condições de pressão na rede, principalmente, 
reduzindo as variações de pressões. 
 Segurança ao abastecimento: fornecer água por ocasião 
de interrupções no funcionamento normal da adução, como 
conseqüência da ruptura da adutora, paralisação da 
captação ou estação de tratamento, falta de energia 
elétrica, etc. 
 Reserva para incêndio: suprir vazões extras para o 
combate a incêndio. 
Os reservatórios devem ser localizados de forma a manter o 
funcionamento da rede de distribuição entre pressões 
estáticas máximas e pressões dinâmicas mínimas. 
Pressões estáticas referem-se ao nível máximo do reservatório 
quando a rede não esta em funcionamento. 
Pressões dinâmicas são as pressões nos pontos da rede de 
distribuição computadas a partir do nível mínimo do 
reservatório, descontadas as perdas de carga que ocorrem 
durante o movimento da água nas tubulações. 
Por vezes, em função da escala do sistema de distribuição ou 
das condições topográficas, faz-se necessário mais de um 
reservatório, sendo cada um responsável pela garantia de 
adequada pressurização em respectivas zonas de pressão. 
A NBR 12218 - Projeto de rede de distribuição de água para 
abastecimento público recomenda que os reservatórios de 
distribuição devam ser localizados de modo a abastecer as 
redes de distribuição com os seguintes limites de pressão: 
 
Pressão estática máxima: 500 kPa (50 mH2O - mca); 
Pressão dinâmica mínima: 100 kPa (10 mH2O - mca). 
A ABNT tem 
reservatórios: 
uma norma especifica para projeto de 
NBR 12217 – Projeto de reservatório de 
distribuição de água para abastecimento público. 
As unidades que antecedem o reservatório são dimensionadas 
para a vazão média do dia de maior consumo (QD>C); 
Que é o produto da cota per capita pela população de projeto, 
maximizada pelo coeficiente do dia de maior consumo (k1). 
No dimensionamento das redes de distribuição essa vazão 
acresce-se do coeficiente da hora de maior consumo (k2); 
Os reservatórios permitem que as unidades precedentes 
apresentem dimensões mais econômicas compatíveis a vazões 
de menor magnitude. 
Permitem ainda menores variações na vazão de recalque e 
redução do consumo de energia elétrica. 
 
Os gastos com energia elétrica despendem de 12 a 20% da 
arrecadação dos sistemas de abastecimento de água no País. 
 
É o segundo insumo mais importante, superado apenas pelos 
gastos com pessoal. 
 
Estima-se que 95% deste consumo de energia elétrica advenha 
das estações de recalque. 
Outra Vantagem é o aumento no rendimento dos conjuntos 
elevatórios: com valores de altura manométrica e vazão 
aproximadamente constante, os conjuntos motor-bomba 
poderão operar próximos ao seu rendimento máximo. 
 
Desvantagens: 
Custo elevado de implantação; 
Localização: para atender as variações de pressão na rede, o 
reservatório deve ser localizado em cota adequada; 
 
Impacto ambiental; 
Classificação de reservatórios de distribuição 
critérios que permitem classificar os São vários os 
reservatórios: 
 Quanto à localização no sistema; 
 Quanto à localização no terreno; 
 Quanto à sua forma; 
 Quanto aos materiais de construção. 
a) Localização do reservatório no sistema: 
 
 Reservatório de montante: o reservatório localiza- 
se a montante da rede de distribuição (antes da rede). 
Caracterizam-se por ser o próprio reservatório que 
sempre fornece água à rede de distribuição. 
Pode haver múltiplos reservatórios dependendo da 
área a ser atendida ou do escalonamento para 
atender limites de pressão. 
 Reservatório de jusante (ou 
a jusante 
de sobras): o 
da rede de reservatório localiza-se 
distribuição de água. 
Esse reservatório recebe água durante as horas de 
menor consumo e auxilia o abastecimento durantes as 
horas de maior consumo. 
Este reservatório possibilita uma menor oscilação de 
pressão nas zonas de jusante da rede. 
 Reservatório de posição intermediaria: Consiste em 
reservatório intercalado no sistema de adução e tem a 
função de servir de volante de regularização das 
transições entre bombeamento e, ou, adução por 
gravidade. 
Normalmente são reservatórios de pequena 
capacidade. 
Reservatório de montante e jusante 
b) Localização do reservatório no terreno 
 Reservatório enterrado: se situa inteiramente em cota 
inferior à do terreno em que esta localizado. 
 Reservatório semi-enterrado: é aquele que apresenta 
pelo menos um terço de sua altura total situado abaixo do 
nível do terreno onde se encontra localizado. 
 Reservatório apoiado: o fundo se encontra a uma 
profundidade correspondente a menos que um terço de 
sua altura total abaixo do nível do terreno em que se 
localiza. 
 Reservatório elevado: é o reservatório cuja cota de 
fundo é superior à cota do terreno onde se localiza. 
 stand pipe: reservatório elevado com a estrutura de 
elevação embutida de modo a manter contínua o 
perímetro da secção transversal da edificação. 
O reservatório enterrado tem a vantagem de ser isolado 
termicamente e provocar menos impacto ambiental do que os 
outros tipos de reservatórios. 
 
Entretanto o custo de execução é maior, e a entrada e saída do 
reservatório e sua descarga são mais difíceis e onerosas. 
 
Os reservatórios semi-enterrado e apoiado são mais fáceis de 
se construir, no entanto, necessitam de um isolamento 
adequado. 
Os reservatórios elevados são necessários nos casos em que a 
topografia do terreno não é adequada para abastecer a área 
por outros tipos de reservatórios. 
 
Os principais inconvenientes do reservatório elevado são o 
custo elevado e o impacto ambiental. 
 
Em casos de relevo mais acidentado, é comum a instalação de 
uma estação 
distribuição, 
elevatória 
denominada 
instalada na própria rede de 
booster, para assegurar oabastecimento nas áreas mais altas, com custo menor que os 
reservatórios elevados e de fácil implantação. 
Via de regra, os reservatórios elevados são alimentados por 
estações elevatórias, assim, a tubulação de chegada deve ser 
instalada para que a água entre pelo ponto mais alto (reduzir a 
variação de altura manométrica). 
 
c) Formas dos reservatórios 
 
Para os reservatórios enterrados, semi-enterrados e apoiados, 
predominam as formas circulares e retangulares (não existe 
restrição quanto à forma dos reservatórios). 
é normalmente utilizado como O reservatório circular 
reservatório apoiado. 
para reservatório O reservatório retangular é utilizado 
enterrado, semi-enterrado e apoiado. 
É comum construir esses reservatórios divididos em duas 
câmaras por uma parede interna. 
 
Sobre aspecto estrutural, a forma cilíndrica é a mais ecnômica. 
Reservatórios Apoiados 
Reservatórios Semi-Enterrados 
Reservatórios Elevados 
Reservatórios Elevados 
d) materiais de construção 
Os reservatórios de maior porte são usualmente construídos 
de concreto armado e, menos freqüentemente, aço, alvenaria 
estrutural e concreto protendido. 
 
Os reservatórios elevados de menor porte são também 
construídos em argamassa armada, fibra de vidro e aço. 
 
Em reservatórios de concreto armado, dispõe-se camada de 
brita ou argila expandida sobre a laje de cobertura para reduzir 
os efeitos de dilatação nos períodos mais quentes do ano. 
Capacidade dos reservatórios 
Leva em consideração: Volume para atender às variações de 
consumo de água; Volume para combate a incêndios e Volume 
para emergências. 
 
a) Volume para atender às variações de consumo de água (ou 
volume útil): esse volume é compreendido entre o nível máximo 
(maior nível que pode ser atingido em condições normais de 
operação) e o nível mínimo (corresponde à lamina para evitar 
vórtices, cavitação* e arraste de sedimentos do fundo do 
reservatório). 
* formação de cavidades (bolhas de vapor ou de gás) num líquido por efeito de uma redução da 
pressão total 
O calculo do volume útil é feito considerando-se a adução para 
o dia de maior consumo (dia mais desfavorável). 
 
O cálculo do volume útil pode ser feito quando se dispõe da 
curva de consumo e também quando não se dispõe da curva 
de consumo (neste caso, é feita uma hipótese de variação da 
curva de consumo. Uma delas é admitir a forma senoidal - 
onda). 
 
O calculo do volume útil baseado na curva de consumo pode 
ser realizado considerando-se a adução continua ou 
intermitente ao reservatório. 
 Adução continua (vazão constante durante as 24 horas 
do dia). 
No tempo t1, a vazão de consumo começa a ultrapassar a vazão de 
adução, de modo que o reservatório começa a esvaziar, 
terminando no tempo t2. 
Entre os intervalos t2 e 24 horas e 24 horas e t1, a adução supera o 
consumo e o reservatório vai acumulando água em excesso, para 
cedê-la ao setor no intervalo de tempo t1 e t2. 
As áreas hachuriadas em tracejado são iguais às áreas não 
hachuriadas, representando cada uma delas a capacidade mínima 
do reservatório para atender o consumo normal no dia de 
consumo máximo. 
poderá ser determinado através da O volume de reservação 
seguinte equação: 
 Adução intermitente (adução para um intervalo de 
tempo de funcionamento de t horas). 
Ao iniciar o funcionamento da adução, no instante t1 o 
reservatório irá acumulando os volumes de água até o fim do 
período de funcionamento no instante t2, em que o nível de 
água do reservatório atinge o seu valor máximo. 
A área hachuriada em traços contínuos representa o volume 
que deve estar disponível no reservatório para que possa ser 
atendido o consumo de água durante os intervalos de tempo 
t2 a 24 horas e 24 horas a t1. 
As áreas hachuriadas com traços interrompidos representa os 
volumes consumidos durante os intervalos de tempo em que 
não esta funcionando o sistema adutor. 
No dia de maior consumo, as duas áreas, correspondentes ao 
saldo de adução e ao consumo quando a adutora não esta 
funcionando, são iguais. Cada uma delas representa a 
capacidade mínima do reservatório para atender os consumos 
normais do setor de abastecimento. 
b) Volume adicional para combate a incêndios 
É necessário quando a capacidade do sistema de 
abastecimento de água não é suficiente, o que geralmente 
acontece em sistemas de pequenos e médios portes. 
 
Sendo os incêndios um evento de frequência relativamente 
baixa no Brasil, principalmente em cidades de médios e 
pequenos portes normalmente não se destina um volume de 
reservação para o combate a incêndios. 
c) Volume para emergências 
As paralisações no sistema de produção de água (captação, 
elevatórias, ETA), por acidentes de curta duração são 
relativamente freqüentes, e são consideradas situações de 
emergência. 
 
Não há nenhuma fórmula para se determinar o volume de 
emergência. 
A decisão de se considerar um determinado volume para 
emergência, deverá ser do responsável pelo sistema de 
abastecimento, pois esse volume depende da vulnerabilidade 
do sistema. 
 
d) Volume de reservação utilizados na elaboração de projetos 
Para a elaboração de projetos de reservatórios, 
normalmente se utilizam as recomendações da NBR 12217. 
Segundo a NBR 21217, não existindo dados suficientes para 
traçar a curva de variação de consumo, o volume mínimo 
armazenado será igual ou maior que 1/3 do volume distribuído 
no dia de maior consumo. 
 
Volume total = volume útil + volume para combate a incêndios 
+ volume para emergência 
 
Tubulações e órgãos acessórios 
 
a) Tubulação de entrada: A entrada de água pode ser feita em 
qualquer posição da altura do reservatório. 
Entretanto, duas posições de entrada prevalecem, a entrada 
acima do nível de água (entrada livre) e a entrada afogada. 
No Brasil, é usual a entrada livre devido a tradição e a menor 
complexidade no projeto para a escolha do conjunto moto- 
bomba. 
 
A velocidade da água na tubulação de entrada não deve 
exceder o dobro da velocidade na adutora que alimenta o 
reservatório. 
 
A entrada de água deve ser dotada de sistema de fechamento 
por válvula ou comporta, manobrada por dispositivo situado 
na parte externa do reservatório. 
No caso de entrada afogada em reservatório de montante, a tubulação 
de entrada deve ser dotada de dispositivos para impedir o retorno de 
água. 
b) Tubulação de saída: A velocidade da água na tubulação de saída 
não deve exceder uma vez e meia a velocidade na tubulação da rede 
principal imediatamente a jusante. 
 
A saída de água deve ser dotada de sistema de fechamento por 
válvula ou comporta, manobrada por dispositivo situado na parte 
externa do reservatório. 
 
A saída de água de reservatório é um dos componentes de maior 
importância, pois é nela que acontece os fenômenos hidráulicos 
referentes a formação de vórtices (escoamento giratório). 
A entrada de ar através de vórtices poderá acarretar no 
sistema de abastecimento de água os seguintes problemas: 
Diminuição da vazão nas adutoras;  
 Redução da capacidade de armazenamento do 
reservatório; 
 Diminuição da eficiência e vazão da bomba; 
 Vibração e cavitação da bomba. 
O procedimento para evitar a formação de vórtices consiste 
em se considerar uma submergência mínima na saída de água 
do reservatório. 
c)Extravasor: os reservatórios devem ser providos de 
extravasor com capacidade para a vazãomáxima afluente em 
condições normais de operação. 
 
A água de extravasão deve ser encaminhada por conduto livre 
a um corpo receptor adequado. 
 
→ Limita o nível máximo de água no reservatório 
→ Recomenda-se uma distância mínima de 0,30m entre o nível 
máximo e a cobertura 
→ Dimensionado para vazão máxima afluente 
 
Extravasor com calha coletora 
d)Ventilação: Devido à oscilação da lâmina d’água é necessário 
abertura de ventilação para saída de ar quando a lâmina sobe 
e a entrada de ar quando a lâmina desce. 
Isso é feito para evitar os esforços devido ao aumento e diminuição 
da pressão interna. 
 
A vazão de ar para dimensionamento deve ser igual à máxima 
vazão de saída de água do reservatório. 
 
Ventilação deve ser protegida com telas e protegida para evitar a 
entrada de água de chuva e poeira 
 
e) Acesso ao interior do reservatório: Os reservatórios devem ter 
na sua laje de cobertura aberturas que permitem o fácil acesso ao 
seu interior, bem como escadas fixadas nas paredes. 
 
A abertura mínima deverá medir 0,60m x 0,60 livres 
f) Descarga de fundo: 
 
Inferior à cota da tubulação de saída 
→ Diâmetro mínimo de 150 mm 
→ Dimensionamento em função do tempo de esgotamento (3 a 6 
horas) 
Operação de reservatórios 
 
Volume nominal: volume compreendido entre o fundo do 
reservatório e o nível do extravasor (limite de 
extravasamento). 
 
Limite baixo: nível mínimo do reservatório para que não haja 
formação de vórtices, entrada de ar na tubulação de saída, ou 
mau funcionamento da estação elevatória. 
Limite alto: nível máximo do reservatório para que haja tempo 
hábil de manobra, evitando que a água atinja o extravasor ou 
que a bóia de segurança seja acionada. 
 
Limite de bóia: nível d'água a partir do qual é acionado o 
mecanismo de uma bóia que atua localmente no fechamento 
do reservatório, sendo que a bóia é considerada um recurso de 
segurança extrema; 
 
Limite de extravasamento: lâmina d'água a partir da qual 
começa a haver perda d'água pelo sistema de extravasamento. 
Folga: altura correspondente à diferença entre o limite de bóia 
e o limite alto, e corresponde ao acréscimo de volume entre a 
emissão do alarme de limite alto e o total fechamento da 
válvula de controle; 
 
 
Volume útil: volume compreendido entre o limite baixo e o 
limite alto. 
Regras operacionais podem ser definidas para otimizar o 
sistema buscando atender diversos objetivos: 
 
Redução dos gastos com energia elétrica. 
Minimização das falhas no atendimento a demanda. 
Redução de perdas físicas em função das pressões na 
rede. 
Flexibilidade na operação de sistemas com múltiplos 
reservatórios interligados. 
► EXERCÍCIO: 
 
Um medidor de vazão registrou as vazões de 
demanda de água para uma determinada região 
onde se pretende construir um reservatório. As 
vazões são apresentadas na Tabela, durante um 
período de 24 hs sucessivas 
Pede-se: 
a)calcule a vazão média (Qentrada) 
b)Faça o gráfico com a curva de consumo 
(vazões em função do tempo) 
c)Elaborar o diagrama de massas (volumes 
acumulados em função do tempo) 
d)Elaborar a tabela com os volumes diferenciais 
e)Calcular o volume útil do reservatório 
Hora Q saída (l/s) 
1 50 
2 60 
3 70 
4 80 
5 90 
6 120 
7 150 
8 200 
9 300 
10 400 
11 350 
12 300 
13 280 
14 270 
15 250 
16 240 
17 220 
18 210 
19 200 
20 150 
21 120 
22 90 
23 70 
24 60 
Média (L/s)= 180,4166667 
Média (m³/h)= 649,5 
Curva de consumo 
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
V
az
ão
 (
L/
s)
 
Tempo (h) 
 
Q saída (l/s)
Q entrada (l/s)
Hora 
Q entrada 
(m³/h) 
Q saída 
(m³/h) 
Ve acumulado 
(m³) 
Vs acumulado 
(m³) 
1 649,5 180 649,5 180 
2 649,5 216 1299 396 
3 649,5 252 1948,5 648 
4 649,5 288 2598 936 
5 649,5 324 3247,5 1260 
6 649,5 432 3897 1692 
7 649,5 540 4546,5 2232 
8 649,5 720 5196 2952 
9 649,5 1080 5845,5 4032 
10 649,5 1440 6495 5472 
11 649,5 1260 7144,5 6732 
12 649,5 1080 7794 7812 
13 649,5 1008 8443,5 8820 
14 649,5 972 9093 9792 
15 649,5 900 9742,5 10692 
16 649,5 864 10392 11556 
17 649,5 792 11041,5 12348 
18 649,5 756 11691 13104 
19 649,5 720 12340,5 13824 
20 649,5 540 12990 14364 
21 649,5 432 13639,5 14796 
22 649,5 324 14289 15120 
23 649,5 252 14938,5 15372 
24 649,5 216 15588 15588 
Como calcular??? 
649,5 
649,5+ 649,5=1299 
1299+649,5=1948,5 
...... 
Q e = (Q média*3600) 
 1000 
Q e = (Q saída*3600) 
 1000 
Como calcular??? 
180 
180+216=396 
396+252=648 
...... 
*em cada horário de 
consumo 
Diagrama de massas 
Tabela com os volumes diferenciais 
Volume útil= 
Adução integral (24 hs) Adução intermitente (8 - 23hs) 
Tempo Consumo Adução Saldo Déficit 
(h) m3/h m3/h m3 m3 
1 70 100 30 
2 60 100 40 
3 55 100 45 
4 54 100 46 
5 70 100 30 
6 79 100 21 
7 93 100 7 
8 100 100 0 
9 128 100 -28 
10 140 100 -40 
11 148 100 -48 
12 150 100 -50 
13 145 100 -45 
14 138 100 -38 
15 125 100 -25 
16 120 100 -20 
17 110 100 -10 
18 100 100 0 
19 98 100 2 
20 95 100 5 
21 88 100 12 
22 83 100 17 
23 76 100 24 
24 75 100 25 
100,0 304 -304 
Tempo Consumo Adução Déficit Saldo 
(h) m3/h m3/h m3 m3 
1 70 0 -70 
2 60 0 -60 
3 55 0 -55 
4 54 0 -54 
5 70 0 -70 
6 79 0 -79 
7 93 0 -93 
8 100 150 50 
9 128 150 22 
10 140 150 10 
11 148 150 2 
12 150 150 0 
13 145 150 5 
14 138 150 12 
15 125 150 25 
16 120 150 30 
17 110 150 40 
18 100 150 50 
19 98 150 52 
20 95 150 55 
21 88 150 62 
22 83 150 67 
23 76 150 74 
24 75 0 -75 
150,0 -556 556 
Ex 2