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Hidráulica Geral (ESA024A) Prof. Homero Soares 2º semestre 2014 Terças de 10 às 12 h Quintas de 08 às 10h Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Redes de Distribuição de Água Conceito -Conjunto de condutos interligados destinados a distribuir água ao longo do seu percurso; - Exemplos:Redes de abastecimento de água - Redes de irrigação Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Classificação a) Rede Ramificada • Caracteriza-se por apresentar uma tubulação principal com várias derivações; • Utilizada geralmente em pequenos sistemas de abastecimento. INCONVENIENTE Dependência das derivações em relação ao duto principal. Qualquer interrupção pontual, acidental ou para manutenção, paralisa todo o abastecimento de água a jusante do local da intervenção. Exemplos: Espinha de Peixe Grelha Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Classificação CARACTERÍSTICA VAZÕES UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDAS NOS TRECHOS: VAZÃO EM MARCHA ONDE: qm = vazão em marcha [m3/sm] Q = Vazão total da rede [m3/sm] L = Comprimento da rede Espinha de Peixe Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares L Q qm Classificação b) Redes em Anéis (ou Malhadas) • Reduz os inconvenientes de interrupções no fornecimento de água devido a manutenções, pois o escoamento se mantém por outros caminhos em função da justaposição dos módulos. Exemplo: Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares 1. Numerar os trechos de jusante para montante; 2. Determinar o comprimento de cada trecho (L), medido em planta, em metros (m); 3. Determinar a vazão de jusante do trecho (QJ), em litros por segundo (l/s); 4. Determinar a vazão de distribuição (QD) no trecho (l/s); 5. Determinar a vazão de montante (QM) do trecho (l/s); 6. Determinar a vazão fictícia (QF) do trecho (l/s); 7. Determinar o diâmetro (mm) do conduto, com base na tabela de pré- dimensionamento de canalizações; 8. Calcular a velocidade média de escoamento no trecho (m/s); Rede Ramificada (Sequência de Cálculo) QD = qm.L QM = QJ + QD QF = (QM + QJ)/2 U = QM /A OBS: Utilizar a vazão de montante (QM) em m 3/s. OBS: Utilizar a vazão de Montante (QM) Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares 9. Calcular a perda de carga total no trecho (m); 10. Inserir o valor de pressão conhecido em algum ponto da rede. Normalmente se estabelece um ponto da rede cuja pressão mínima deva ser respeitada; 11. Determinar a cota piezométrica de montante do trecho (CPM), em metros; 12. Determinar a pressão disponível de jusante e de montante, em metros. Rede Ramificada (Sequência de Cálculo) OBS: Utilizar Hazen Willians ou Fórmula Universal; Utilizar a Vazão Fictícia (QF). OBS: Com o valor da pressão (P) conhecida no ponto e a cota do terreno (CT), obtida em planta topográfica, determina-se a cota piezométrica do ponto (CP). CPM = CPJ + hf PJ = CPJ – CTJ PM = CPM – CTM Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Tabela de Pré-dimensionamento (Tubos PVC) DN DE (mm) DI (mm) Umáx (m/s) Qmáx (l/s) 50 60 54,6 0,68 1,6 75 85 77,2 0,72 3,4 100 110 100,0 0,75 5,9 150 170 156,4 0,83 16,0 200 222 204,2 0,91 29,7 250 274 252,0 0,98 48,8 300 326 299,8 1,05 74,1 400 429 394,6 1,19 145,8 500 532 489,4 1,33 251,0 Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Problema III.4 (Cap. III-10) Dimensionar a rede de distribuição cujo esquema é mostrado a seguir e calcular as pressões disponíveis nos nós, considerando: 1. Trecho R5 virgem; 2. Consumo concentrado no nó 1 4 l/s; 3. Diâmetro mínimo para a rede 50 mm; 4. Coeficiente de perda de carga C = 100; 5. Cota do nível da água no reservatório 500 m; 6. Consumo percapita q = 200 l/hab.dia; 7. População atendida = 821 habitantes. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares • Considera-se que as vazões que saem das tubulações estejam concentradas nos nós Centros de consumo das áreas de influência dos módulos. • Considera-se a vazão entre dois nós consecutivos UNIFORME. • Deve-se pré-determinar as vazões em cada trecho da rede, de maneira a realizar o EQUILÍBRIO HIDRÁULICO DO ANEL, considerando-se: PRINCÍPIO DA CONTINUIDADE PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA Dimensionamento de Redes Malhadas Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Logo: Q1 = Q2 + Q5 + qa • A soma das vazões que chegam ao nó é igual à soma da vazões que dele saem. 1º) Princípio da Continuidade Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares • A soma das perdas de carga nos condutos que formam o anel é zero. • Atribui-se à perda de carga o mesmo sentido da vazão (convenção: sentido horário positivo) 2º) Princípio da Conservação da Energia Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soarees As equações SQ=0 e SDh=0 formam um sistema de equações não lineares, onde a solução é alcançada através do método interativo MÉTODO DE HARDY- CROSS ou do balanço de energia. 2º) Princípio (Continuação) Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Se: Rede equilibrada NBR12218/94 mcahf EsLQ 05,0 /1,0 S D Problema III.5 (p CIII-14 verso) Na rede de distribuição mostrada a seguir, determine os diâmetros, equilibre as vazões nos trechos do anel e calcule as pressões disponíveis nos nós da rede, sabendo-se que o NA do reservatório está na cota 100 m. As tubulações são de Ferro Fundido (C = 100). Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Problema III.6 (p CIII-18A) a) Dimensionar a rede em anel apresentada a seguir, sabendo-se que: • Material da rede é de Ferro Fundido Novo (C = 130) • Pressão mínima na rede = 15 mca • Cotas: A = 234,0 m; B = 230,0 m; C = 222,0 m; D = 231,0 m • Erro de Fechamento (admissível) = 0,05 m b) Pede-se também determinar o NA do reservatório. Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares Problema III.7 (p CIII-16 verso) Determinar a vazão que passa em cada trecho do anel da re de distribuição esquematizada a seguir, considerando o coeficiente de perda de carga da fórmula universal f = 0,025. Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – ESA Prof. Homero Soares
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