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Renato Carlos Zambon Ronan Cleber Contrera Theo Syrto Octavio de Souza Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA3412 - Saneamento 2 Lembrete 2: slide não é material de estudo!!! Lembrete 1: o material das aulas é atualizado durante o semestre... http://www.pha.poli.usp.br Graduação > Disciplinas > PHA3412 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS SISTEMAS DE CAPTAÇÃO, TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO • 4 a 14 d.C. – Distribuição de água por tubos – Cidade de Ephesus, Turquia • 1500 a.C. – 1ª tubulação de distribuição de água – cidade de Knossos, ilha de Creta 3 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Entre 312 a.C. e 226 d.C. – 11 aquedutos romanos: 502 km 4 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 5 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 6 1. Captação 2. Poços de queda 3. Decantação 4. Túnel e poços de visita 5. Trincheira coberta 6. Ponte em arcos 7. Sifão invertido 8. Canal sobre aterro 9. Arcada 10. Castelo d’água 11. Distribuição (tubos de chumbo) EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Séculos antes de Roma: Persia (Qanats), India, Egito... 7 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Aquedutos Nazca (tuneis, poços e trincheiras, século VI) 8 fotos: Denise Brunoro, 2017 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • Incas (579 km e 4 m de profundidade), Maias e Astecas (Tenochtitlán: 100-200 mil habitantes em 1519) 9 EVOLUÇÃO HISTÓRICA • 1237 – Primeiro sistema de abastecimento de água encanada de Londres, Inglaterra • 1455 – Primeira tubulação de ferro fundido no Castelo de Dillenburgh, Alemanha • 1652 – Adutora de ferro fundido em Boston, Estados Unidos 10 1537 - Évora • 1664 – Palácio de Versailles na França – Adutora em ferro fundido com mais de 22 km • 1754 – Pennsylvania – 1º sistema de abastecimento de água nos Estados Unidos Elevatórias de águas com bombas tocadas a vapor 11 EVOLUÇÃO HISTÓRICA EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL Rio de Janeiro: • 1561 – 1º sistema de abastecimento de água no Brasil • 1723 – Construção do primeiro aqueduto • 1750 – Aqueduto Carioca, com 13 km • 1810 – 20 chafarizes públicos • 1860 – Distribuição de 8 milhões de litros por dia • 1876 – 1º sistema de abastecimento de água encanada 12 EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL São Paulo: • 1744 – Primeiro chafariz público • 1746 – Adutoras para os conventos de Santa Teresa e da Luz • 1842 – Primeiro projeto de adução e distribuição de água Implantação de sistemas de abastecimento em outras cidades • 1861 – Porto Alegre, RS • 1870 – Santos, SP • 1880 – Campos, RJ • 1891 – Campinas, SP • 1892 – Bofete, SP • 1897 – Belo Horizonte, MG 13 DADOS DEMOGRÁFICOS DO BRASIL Área: 8.511.965 km2 5.570 municípios População total: 203 milhões de habitantes (IBGE, 2015) População urbana: 84% (31% em 1940) 14 hab/km² 15 HISTÓRICO E PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO 0 50 100 150 200 250 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 m ilh õe s d e h ab ita nt es ano 16 RMSP, Taxa de crescimento demográfico 1991-1996 (taxa geométrica média, por distritos e subdistritos censitários) Crescimento Demográfico na RMSP 17 Cobertura da Rede de Esgoto na RMSP SANEAMENTO NO BRASIL REGIÃO DÉFICIT - REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (% de domicílios) DÉFICIT - REDES COLETORAS DE ESGOTOS (% de domicílios) 2000 2008 2000 2008 Norte 55,7 54,7 97,6 96,2 Nordeste 47,1 31,7 85,3 77,6 Sudeste 29,5 12,5 47,0 30,2 Sul 30,9 15,8 77,5 69,8 C. Oeste 33,7 18,0 71,9 66,3 Brasil 46,1 21,4 66,5 56,0 Distribuição regional dos déficits em saneamento Fonte: PNSB 2008 18 • 21% de brasileiros sem água encanada (e mais o crescimento da população nos próximos anos) • Uma parcela da população não conta com abastecimento contínuo e nem com água potável de qualidade • 56% dos domicílios não tem coleta de esgoto • Dos 44% coletados, apenas 69% recebem algum tipo de tratamento R$ 420 bilhões até 2030 para a universalização dos serviços de saneamento básico (PLANSAB, 2011) (água, esgotos, drenagem e lixo) 19 SANEAMENTO NO BRASIL - DESAFIOS PARTES CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA M anancia l Rede de D istribu ição Reservatório Captação Estação de Tratam ento de Água Adutora de água tra tada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta 21 INDICADORES DE CUSTO DO SISTEMA CONVENCIONAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Partes constituintes do sistema Custo (%) P 10.000 10.000 < P 40.000 40.000 < P 100.000 P > 100.000 Captação 30 20 8 3 Adução 8 9 11 11 Bombeamento 6 5 5 1 Tratamento 12 9 9 5 Reservação 6 6 6 4 Distribuição 38 51 61 76 P = população em habitantes. 22 NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA NBR 12211:1992 – Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água; NBR 12212:2006 – Poço tubular - Projeto de poço tubular para captação de água subterrânea; NBR 12213:1992 – Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público; NBR 12214:1992 – Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público; NBR 12215:1991 – Projeto de adutora de água para abastecimento público; NBR 12216:1992 – Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público; NBR 12217:1994 – Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público; NBR 12218:1994 – Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público. As companhias de saneamento também possuem normas e especificações próprias que devem ser consultadas. (ex.: NTS – Normas Técnicas da Sabesp) 23 CONCEPÇÃO - DEFINIÇÃO É o conjunto de estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. 24 CONCEPÇÃO - OBJETIVOS Identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o sistema de abastecimento de água Diagnóstico do sistema existente Estabelecimento de parâmetros básicos de projeto Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas para as alternativas selecionadas Escolha da alternativa mais adequada mediante comparação técnica, econômica e ambiental Estabelecimento das diretrizes gerais de projeto 25 Modelagem Hidráulica: CRede Traçado da rede em planta Dimensionamento • Determinação dos diâmetros • Determinação das vazões PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 26 Modelagem Hidráulica: CRede PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 27 Modelagem Hidráulica: Rede 28 Modelagem Hidráulica: Adut 29 Modelagem Hidráulica: WaterCAD 30 Modelagem Hidráulica: EPANET 31 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 1. Caracterização da área de estudo – Características físicas – Uso e ocupação do solo – Aspectos sociais e econômicos – Sistemas de infra-estrutura e condições sanitárias 2. Análise do sistema de abastecimento de água existente – Descrição – Diagnóstico 3. Levantamento dos estudos e planos existentes 4. Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo 5. Critérios e parâmetros de projeto 6. Demanda de água – Estudo de demanda – Cálculo das demandas 7. Estudo de mananciais – Manancial superficial – Manancial subterrâneo – Seleção de mananciais 32 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 8. Formulação das alternativas de concepção 9. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas – Captação – Estação elevatóriae linha de recalque – Adutoras – Estação de tratamento de água – Reservatórios – Rede de distribuição 10. Estimativa de custo das alternativas propostas 11. Análise comparativa das alternativas propostas – Análise técnica – Análise econômica – Análise ambiental – Análise social 12. Concepção escolhida 33 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Mananciais: Manancial superficial Captação em curso de água Captação em represas Captação em manancial de serra Manancial subterrâneo Captação através de caixas de tomada e drenos Captação através de poços horizontais Captação através de poços profundos 34 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA a) Planta b) Perfil Curso de água Rede de D istribu ição Reservatório Captação Estação de Tratam ento de Água Adutora de água tra tada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Curso de água C idade Reservatório Estação de Tratam ento de Água Adutora de água tra tada Adutora de água tratadaA duto ra d e águ a b ruta Estação elevatória de água bruta Com captação em curso de água e reservatório apoiado 35 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Com captação em curso de água e com reservatório enterrado e elevado. Curso de água C idade Reservatório e levado Reservatório enterrado Estação de Tratam ento de Água Adutora de água tra tada Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Estação elevatória de água tra tada 36 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Atendendo zona baixa e zona altaRio Reservatório da zona ba ixa Reservatório da zona a lta Rede da zona a lta Rede da zona ba ixa Captação por poços pro fundos ETA Captação superfic ia l Estação elevatória Estação elevatória 37 Sistema de abastecimento de água de Peruíbe, litoral do Estado de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em manancial de serra 38 MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em curso de água Sistema de abastecimento de água da cidade de Boituva, interior do Estado de São Paulo 39 Sistema de abastecimento de água da cidade de Franca, interior do Estado de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em curso de água 40 Sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em represas 41 Principais sistemas produtores na RMSP: 2013-2014 42 Vazões afluentes Cantareira Cantareira (33 m³/s): V.U.: 982 hm³ 1ª cota: 182 hm³ (-18.5%) 2ª cota: 105 hm³ (-29.2%) 3ª cota: 41 hm³ (-33.4%) 4ª cota: 40 hm³ (-37.5%) Alto Tietê (15 m³/s): V.U.: 519 hm³ “Reserva” : 39 hm³ Guarapiranga (14 m³/s): V.U.: 189 hm³ RG/RC/AC/BC/RE (11 m³/s) 0 10 20 30 40 50 60 70 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez m éd ia m en sa l (m ³/s ) MLT 1953 0 10 20 30 40 50 60 70 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez m éd ia m en sa l (m ³/s ) MLT 1953 2013 0 10 20 30 40 50 60 70 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez m éd ia m en sa l (m ³/s ) MLT 1953 2013 2014 0 10 20 30 40 50 60 70 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez m éd ia m en sa l (m ³/s ) MLT 1953 2013 2014 2015 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 V o lu m e A rm az e n ad o ( h m ³) Cantareira Alto Tietê Guarapiranga Histórico e uso do V.M. no sistema Cantareira 43 reduzindo de 3 a 4 m³/s PCJ e 30 m³/s SP para <1 m³/s PCJ e <15 m³/s SP MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de caixas de tomada a) Planta b) Perfil NAC aixa de reun ião - C loração Para consum oC x4 C x3 C x2 C x1 100 101 102 103 44 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos C aixa de inspeção C orte A -A A A Tubo circula r Le ito drenan te areia e pedra Tubos perfurados 45 MO TOR AREIA BOMBA CAMADA IMPERMEÁVEL AREIA VAI PARA D ISTRIBUIÇÃO ÁREA DE CAPTAÇÃO MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos 46 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação de água subterrânea Poço A rtes iano Jorrante L inha P iesom é trica do Aquífero A rtes iano Poço F reá tico R eca rga do Aquífero Freá tico Poço Artes iano Aquífero F reá tico Aquífero A rtes iano Tipos de aquíferos e de poços. Captação de água subterrânea. 47 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação em poços profundos Sistema de abastecimento de água da cidade de Jales, interior do estado de SP 48 CAPTAÇÃO EM MANANCIAL SUPERFICIAL E SUBTERRÂNEO Rio Reservatório da zona ba ixa Reservatório da zona a lta Rede da zona a lta Rede da zona ba ixa Captação por poços pro fundos ETA Captação superfic ia l Estação elevatória Estação elevatória 49 LICENCIAMENTO AMBIENTAL Sistema de abastecimento de água: − Captação (eventuais barragens) − Adução − Tratamento − Reservação − Distribuição Licenciamento ambiental: − Para todo o sistema − Partes do sistema 50 BIBLIOGRAFIA Lição de casa: ler páginas 1 a 34 51 Exercício logo depois do intervalo! 52
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