TRABALHO DE SANEAMENTO

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UNIVERSIDADE PARANAENSE – UNIPAR 
 
Reconhecida pela portaria – MEC N.º 1580, de 09/11/93 – D.O.U. 10/11/93 
Mantenedora: Associação Paranaense de Ensino e Cultura – APEC 
 
Unidade Paranavaí 
 
 
 
WESLEY DE LIMA ALEXANDRE; R.A.: 00184680 
DAISY GÓIS; R.A.: 00178523 
RAFAELY C. CAMARGO; R.A. 00179031 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE SANEAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARANAVAÍ 
2018 
 
2 
 
WESLEY DE LIMA ALEXANDRE; R.A.: 00184680 
DAISY GÓIS; R.A.: 00178523 
RAFAELY C. CAMARGO; R.A. 00179031 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE SANEAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado como requisito para a 
avaliação parcial do 1° bimestre da disciplina 
de Saneamento, do curso de Engenharia Civil, 
na Universidade Paranaense – UNIPAR- 
Unidade de Paranavaí, Paraná. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARANAVAÍ 
2018 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 5 
1.1. OBJETIVOS ................................................................................................................ 5 
1.1.1. Objetivo geral ........................................................................................................... 5 
1.1.2. Objetivos específicos................................................................................................ 5 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 6 
2.1. COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA ............... 6 
2.2. NORMAS APLICÁVEIS AO PROJETO ................................................................... 7 
3. DESCRIÇÃO DO LOCAL .............................................................................................. 8 
3.1. DADOS E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL .......................................................... 8 
3.2. DEMANDA POPULACIONAL ................................................................................. 8 
4. DESCRIÇÃO DO PROJETO ......................................................................................... 9 
4.1. MANANCIAL PRETENDIDO ................................................................................... 9 
4.2. PERÍODO DE ALCANCE DO PROJETO ................................................................. 9 
4.3. REPRESENTAÇÃO .................................................................................................... 9 
5. RESULTADOS ............................................................................................................... 10 
5.1. CÁLCULO DE VAZÃO ........................................................................................... 10 
5.2. DIMENSIONAMENTO DAS GRADES .................................................................. 10 
5.2.1. Cálculos de Perda de Cargas .................................................................................. 11 
5.2.2. Cálculo do Número de Barras para as Grades........................................................ 12 
5.3. DIMENSIONAMENTO DO DESARENADOR ...................................................... 12 
5.3.1. Representação do desarenador ............................................................................... 15 
5.4. DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS ............................................................ 15 
5.5. DIMENSIONAMENTO DAS BOMBAS ................................................................. 17 
5.5.1. Representação da casa de bombas .......................................................................... 18 
6. REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 19 
4 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Representação com a definição do Sistema de Captação e Tratamento de Água 
Figura 2. Representação do Desarenador. 
Figura 3. Representação da casa de bombas. 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1. População de São Pedro do Ivaí em 2010 e 2017 (IBGE, IPARDES). 
Tabela 2. Perda de Carga Forma C 
Tabela 3. Perda de Carga Forma E 
Tabela 4. Dimensionamento das Bombas. 
5 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Este trabalho visa à elaboração de um Projeto de Saneamento, para dimensionar sistemas 
elevatórios de água, baseado em estudos demográficos, topográficos e fórmulas matemáticas, 
principalmente, visa propor a implantação de um sistema de abastecimento de água na cidade 
de São Pedro do Ivaí - PR. 
 
1.1. OBJETIVOS 
 
1.1.1. Objetivo geral 
 
O trabalho tem por objetivo geral dimensionar uma Estação de Tratamento de Água, para o 
município de São Pedro do Ivaí, no Paraná. Pretende-se contemplar toda a população pela ETA, 
estimando-se um alcance de projeto de 20 anos. 
 
1.1.2. Objetivos específicos 
 
Para atingir o objetivo geral deste trabalho, os seguintes objetivos específicos foram 
estabelecidos: 
 
• Realizar o levantamento populacional da cidade de São Pedro do Ivaí; 
• Realizar o levantamento bibliográfico referente aos atuais sistemas de tratamento de água; 
• Realizar o levantamento de dados referentes ao Rio Barbacena; 
• Realizar os dimensionamentos necessários para a captação e transporte de água até a ETA. 
 
 
6 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
Os recursos hídricos são um bem natural renovável, por causa do ciclo das águas, e seu volume 
total no planeta permanece praticamente constante ao longo do tempo, porém de todo volume 
de água da Terra, apenas 2,5% é doce, e menos de um terço dessa água doce está disponível 
para uso humano. Entretanto, estima-se que o Brasil concentre entre 12% e 16% do volume 
total de recursos hídricos do mundo. Apesar de ser um número bastante expressivo, os recursos 
não estão distribuídos de forma homogênea, 72% encontra-se na Amazônia e 6% no Sudeste, 
além de se encontrarem ameaçados por fatores socioeconômicos variados (BARLOW; 
CLARKE, 2002). 
O tratamento da água de abastecimento e a coleta e tratamento do esgoto gerado é essencial 
para a manutenção de nossos recursos hídricos, de superfície e subterrâneo, cada município tem 
o dever de se responsabilizar pela gestão adequada de suas águas. 
 
2.1. COMPOSIÇÃO DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
 
A composição de um sistema de abastecimento de água, segundo Tsutiya, é concebido da 
seguinte forma: 
 
• Manancial: é a fonte de água que pode ser superficial ou subterrâneo, a qual supre o sistema 
de abastecimento. Que deve fornecer vazão suficiente para suprir a demanda de água no 
período compreendido pelo projeto, com qualidade dentro dos limites aceitáveis, a fim que 
ela esteja dentro dos padrões de potabilidade através de tratamentos convencionais. 
• Captação: é o conjunto de estruturas e dispositivos, construídos ou instalados junto ao 
manancial, para a tomada de água que irá suprir o sistema de abastecimento. 
• Estação elevatória: são as obras e equipamentos que se destinam a recalcar a água bruta, ou 
tratada para a próxima unidade. Nos sistemas de abastecimento, normalmente há inúmeras 
estações elevatórias. 
• Adutora: tubulação que conduz a água entre as unidades antes da rede de distribuição. Não 
se destina a distribuir a água aos consumidores, porém podem existir derivações que são 
denominadas de sub-adutoras. 
7 
 
• Estação de tratamento de água: conjunto de unidades destinadas a tratar a água de forma a 
adequá-la aos padrões de potabilidade. 
• Reservatório: é a estrutura do sistema de distribuição de água que tem por definição 
regularizar as variações entre as vazões de adução e de distribuição e condicionar as 
pressões narede de distribuição. 
• Rede de distribuição: etapa do sistema de abastecimento de água formada por tubulações e 
órgãos acessórios, para distribuir a água potável entre os consumidores, de forma 
ininterrupta, em quantidade e pressão recomendada. 
 
No presente trabalho, a unidade referente à rede de distribuição e reservatório não serão 
abordados, portanto o projeto irá tratar da escolha do manancial ao projeto de estação de 
tratamento. 
 
2.2. NORMAS APLICÁVEIS AO PROJETO 
 
As normas da ABNT que serão consideradas para o projeto de sistema de abastecimento de 
água, estão listadas abaixo. 
 
• NBR 12.211: Estudos de Concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água, 
promulgada em 1992; 
• NBR 12.213: Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público, 
promulgada em 1992; 
• NBR 12.214: Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para Abastecimento 
Público, promulgada em 1992; 
• NBR 12.215: Projeto de Adutora de Água para Abastecimento Público, promulgada em 
1991; 
• NBR 12.216: Projeto de Estação de Tratamento de Água para Abastecimento Público, 
promulgada em 1992; 
• NBR 12.217: Projeto de Reservatório de Distribuição de Água para Abastecimento 
Público, promulgada em 1994; 
 
8 
 
3. DESCRIÇÃO DO LOCAL 
 
3.1. DADOS E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL 
 
São Pedro do Ivaí do Estado do Paraná, se estende por 322,380 km² e contava com 10 167 
habitantes no último censo. A densidade demográfica é de 31,5 habitantes por km² no território 
do município. Situado a 440 metros de altitude, São Pedro do Ivaí tem as seguintes coordenadas 
geográficas: Latitude: 23° 51' 55'' Sul, Longitude: 51° 51' 23'' Oeste. 
 
3.2. DEMANDA POPULACIONAL 
 
Com base na população informada pelo IBGE para o município, referente ao censo de 2010, e 
a estatística populacional de 2017 feita pelo IPARDES (Tabela 1), pode-se, utilizando-se o 
método da projeção geométrica (VON SPERLING, 1996), estimar a população do município 
para o ano de 2024, tempo de alcance da ETA de que se trata o presente trabalho, conforme 
abaixo: 
 
População (2010) 
10.167 habitantes 
População (2017) 
10.928 habitantes 
 
Tabela 1. População de São Pedro do Ivaí em 2010 e 2017 (IBGE, IPARDES). 
 
𝑷𝒇 = 𝑷𝒊 (𝟏 + 𝒊) 
𝒕 (1) 
10.928 = 10.167 (1 + 𝑖) 7 
𝑖 = 0,9% 
𝑃𝑜𝑝2024 = 10.167 (1 + 0,009) 
34 = 13.788ℎ𝑎𝑏 
 
 
9 
 
4. DESCRIÇÃO DO PROJETO 
 
Os resultados apresentados no presente trabalho se tratam do dimensionamento das unidades a 
serem utilizadas no sistema de tratamento de água, sendo elas: gradeamento, desarenador, 
adutoras e bombeamento. 
 
4.1. MANANCIAL PRETENDIDO 
 
Rio Barbacena, Bacia Hidrográfica do Rio Ivaí. 
 
4.2. PERÍODO DE ALCANCE DO PROJETO 
 
O presente projeto de Estação de Tratamento de Água, para o município de São Pedro do Ivaí, 
estima um alcance de 20 anos. 
 
4.3. REPRESENTAÇÃO 
 
O projeto abrange os dimensionamentos da Captação de Água até a Estação de Tratamento de 
Água (ETA). A seguir a representação do projeto: 
 
 
Figura 1. Representação com a definição do Sistema de Captação e Tratamento de Água 
 
10 
 
5. RESULTADOS 
 
5.1. CÁLCULO DE VAZÃO 
 
De acordo com VON SPERLING (1996), para pequenas localidades, ou seja, com população 
ente 10 e 50 mil habitantes, o consumo per capita de água (QPC) situa-se na faixa de 110 a 180 
litros diários. Para este estudo será adotado um QPC médio de 134,8 l/hab. dia. Sendo assim, 
calculamos as vazões. 
 
𝑄𝐴 = (
1,2 ∗ 13.788 ∗ 134,8
86400
) ∗ 1,04 = 26,85 𝑙/𝑠 
𝑄𝐵 = (
1,2 ∗ 13.788 ∗ 134,8
86400
) = 25,8 𝑙/𝑠 
𝑄𝐶 = (
1,2 ∗ 1,5 ∗ 13.788 ∗ 134,8
86400
) = 38,7 𝑙/𝑠 
 
5.2. DIMENSIONAMENTO DAS GRADES 
 
Segundo a NBR 12213 (1989), para o dimensionamento das grades e telas, o espaçamento entre 
barras paralelas deve estar entre 7,5 cm 15 cm para a grade grosseira, e 2 cm a 4 cm para a 
grade fina ou média. As telas devem estar de 8 a 16 fios/dm. As grades, ou telas sujeitas a 
limpeza manual exigem inclinação a jusante de 70º a 80º em relação a horizontal, e passadiço 
para fácil execução dos serviços de manutenção. Na seção de passagem correspondente ao nível 
mínimo de água, a área das aberturas da grade deve ser igual ou superior a 1,7 cm² por litro por 
minuto de modo que a velocidade resultante seja igual ou inferior a 10 cm/s, sendo as perdas 
de carga avaliadas admitida a obstrução de 50% da seção da passagem. 
 
Devido ao Rio Barbacena não estar sujeito a regime torrencial e não possuir incidência de 
corpos flutuantes de grandes dimensões que possam causar danos às grades, foi considerado 
apenas as grades médias de 4cm de espaçamento e 0,79cm de espessura. 
 
𝐾 = 𝛽 ( 
𝑠
𝑏
 )
1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛(𝛼) (2) 
ℎ = 𝐾 ( 
𝑉2
2𝑔
 ) (3) 
11 
 
 
Onde: 
h : perda de carga (m); 
K : coeficiente da perda de carga em função dos parâmetros geométrico das grades e telas; 
v : velocidade média (m/s); 
g : aceleração da gravidade (m/s²); 
β : coeficiente em função da forma da barra; 
s : espessura das barras; 
b : distância livre entre as barras; 
α : ângulo da grade em relação à horizontal. 
 
Foram escolhidas as formas C (β:1,67) e E (β:0,92) para as grades. A seguir, são apresentados 
os cálculos de perda de carga nas grades e nas telas, considerando a velocidade média do curso 
do rio de 2,5m/s, e o dimensionamento das barras. 
 
5.2.1. Cálculos de Perda de Cargas 
 
Perda de Carga Forma C 
Ângulo 30º 
𝐾 = 1,67 ∗ (
0,79
4
)
1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛(30) = 0,096 
ℎ = 0,096 ∗ (
2,5
2 ∗ 9,81
)
2
= 0,03𝑚 
Ângulo 60º 
𝐾 = 1,67 ∗ (
0,79
4
)
1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛(60) = 0,16 
ℎ = 0,16 ∗ (
2,5
2 ∗ 9,81
)
2
= 0,05𝑚 
Tabela 2. Perda de Carga Forma C 
 
12 
 
Perda de Carga Forma E 
Ângulo 30º 
𝐾 = 0,92 ∗ (
0,79
4
)
1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛(30) = 0,05 
ℎ = 0,05 ∗ (
2,5
2 ∗ 9,81
)
2
= 0,01𝑚 
Ângulo 60º 
𝐾 = 0,92 ∗ (
0,79
4
)
1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛(60) = 0,09 
ℎ = 0,09 ∗ (
2,5
2 ∗ 9,81
)
2
= 0,02𝑚 
Tabela 3. Perda de Carga Forma E 
 
5.2.2. Cálculo do Número de Barras para as Grades 
 
Número de Barras: 
𝑙𝐵 = 4 + 0,79 = 4,79𝑐𝑚 
𝑛𝐵 =
50
4,79
= 10 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 
 
5.3. DIMENSIONAMENTO DO DESARENADOR 
 
Após o gradeamento, será instalado no sistema um desarenador para a remoção de sólidos com 
diâmetros inferiores aqueles removidos pelas grades, no entanto, superior ao diâmetro dos 
sólidos dissolvidos contida nos efluentes domésticos. Segundo a NBR 12213 (1989), o 
desarenador pode ser dimensionado segundo os seguintes critérios: 
 
𝑣𝑠 : 0,021𝑚/𝑠 
𝑣ℎ : 0,30 𝑚/𝑠 
𝐿 : 1,5. 𝐿’ 
 
13 
 
Onde, 
𝑣𝑠 : velocidade de sedimentação, 𝑒𝑚 𝑚/𝑠; 
𝑣ℎ : velocidade horizontal, em m/s; 
𝐿 ′: 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟, 𝑒𝑚 𝑚; 
𝐿 : 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑚 50% 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑙𝑔𝑎, 𝑒𝑚 𝑚. 
 
Para os cálculos de dimensionamento do desarenador desse projeto, foram consideradas as 
velocidades de fluxo (Vf) de 0,6m/s e 0,3m/s e a vazão (Q) de 0,02685m
3/s para determinar a 
área e poder assim estipular as medidas de base (b) a altura (h). Para tal, usamos a seguinte 
fórmula: 
 
𝐴 =
𝐴 
𝑉𝑓
 (4) 
 
Considerando a velocidade de fluxo de 0,6 m/s, temos as seguintes dimensões: 
 
𝐴 =
0,02685 
0,6
= 0,04475𝑚 
∴ b = 0,5m / h = 0,09m 
 
Considerando a velocidade de fluxo mínima de 0,3 m/s, temos as seguintes dimensões: 
 
𝐴 =
0,02685 
0,3
= 0,09𝑚 
∴ b = 1,0m / h = 0,09mO tempo de sedimentação do desarenador é dado pela razão ente a altura do desarenador e a 
velocidade mínima de sedimentação adotada pelo projeto de 0,025m/s. 
 
𝑡 =
ℎ
𝑉𝑆
 (5) 
𝑡 =
0,09
0,025
= 3,6𝑠 
 
14 
 
A largura do desarenador é dado pelo produto entre a velocidade de fluxo mínima de 0,3m/s e 
o tempo de sedimentação de 3,6s. 
 
𝑙 = 𝑉𝑓 ∗ 𝑡 (6) 
𝑙 = 0,3 ∗ 3,6 = 1,08𝑚 
 
A taxa de escoamento superficial do desarenador é dado por: 
 
𝑞 =
𝑄∗86.400
𝑏∗𝑙
 (7) 
𝑞 =
0,02685 ∗ 86.400
1 ∗ 1,08
= 1.115,30𝑚3/𝑚2𝑑 
 
Vale salientar que a taxa de escoamento superficial (q) recomendada é de 600 m³/m².d a 1.300 
m³/m².d (USP, 2011). 
 
O volume de sedimentação gerado em dois dias é de: 
𝑉𝑑𝑖𝑎 = 0,02685 ∗ 86400 = 2319,84𝑚
3𝑑𝑖𝑎 
𝑉2𝑑𝑖𝑎𝑠 = 2319,84 ∗ 2 = 2319,84𝑚
3 
 
O volume de retenção sedimentar é dado da seguinte forma, considerando 0,1ml de material 
sedimentável por m3. 
𝑉𝑟𝑠 = 4.639,68 ∗ 1 ∗ 10
−4 = 0,46𝑚3 
 
A profundidade da caixa é dada pela seguinte expressão: 
 
𝐶 =
2∗𝑉
𝑙∗𝑏
 (8) 
 
Sendo assim: 
𝐶 =
2 ∗ 0,46 
1,08 ∗ 1
= 0,85𝑚 
 
 
15 
 
5.3.1. Representação do desarenador 
 
Segue a representação com as dimensões do desarenador: 
 
 
Figura 2. Representação do Desarenador. 
 
5.4. DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS 
 
Adutoras são tubulações dos sistemas de abastecimento de água que transportam a água para 
todas as unidades que precedem a rede de distribuição. Elas interligam captação, estação de 
tratamento e reservatórios e não tem por finalidade distribuir a água aos consumidores. Há casos 
em que seguem ramificações da adutora principal (sub-adutoras), que levam a água a outros 
pontos do sistema (TSUTIYA, 2006). 
 
O dimensionamento de linhas adutoras pode ser realizado através da fórmula de Bresse (6), que 
se aplica a estações de bombeamento que operam de forma contínua, através da fórmula da 
ABNT, que se aplica para estações de bombeamento que funcionam algumas horas por dia ou 
através da elaboração de estudos que possibilitam a comparação econômica entre várias 
alternativas de diâmetros. 
 
16 
 
𝐷 = 𝐾 ∗ √𝑄 (9) 
 
Onde: 
D: diâmetro econômico (m); 
K: coeficiente variável, função dos custos de investimento e de operação; 
Q: vazão contínua de bombeamento (m3.s-1). 
 
Dessa forma é necessário encontrar a variável K em função dos custos de investimento e de 
operação do projeto pela fórmula conveniente (6). Sendo assim, tem-se: 
 
𝐾 = √
4
𝜋∗𝑉
 (10) 
𝐾 = √
4
𝜋 ∗ 0,7
= 1,34 
 
Dessa forma realiza-se os cálculos para determinar o diâmetro de todas as seções do sistema de 
tratamento, A, B e C. 
 
𝐷𝐴 = 1,34 ∗ √0,02685 = 0,22𝑚 
𝐷𝐵 = 1,34 ∗ √0,0250 = 0,22𝑚 
𝐷𝐶 = 1,34 ∗ √0,0387 = 0,26𝑚 
 
 
17 
 
5.5. DIMENSIONAMENTO DAS BOMBAS 
 
Conforme os parâmetros de vazão e altura manométrica, serão utilizados as seguintes bombas: 
 
Seção 
Cota 
Altimétrica 
(m) 
Perda de 
Carga (m) 
Vazão (m3/h) Bomba 
Captação 334 - - - 
QA 325 9 96,6 
Bomba 
Normalizada e 
Monobloco 
Série FIT - 
Rotor fechado 
MODELO 100-
065-250 F 
MANC 10 CV 
QB 399 74 92,9 
Bombas 
Normalizada e 
Monobloco 
Série FIT - 
Rotor fechado 
MODELO 080-
050-250 F 
MANC 40 CV 
QC 424 25 139,4 
Bomba 
Normalizada e 
Monobloco 
Série FIT - 
Rotor fechado 
MODELO 100-
065-160 F/R 
MANC 20 CV 
 
Tabela 4. Dimensionamento das Bombas. 
 
 
 
 
18 
 
 
5.5.1. Representação da casa de bombas 
 
Segue a representação da casa de máquinas, baseado para o bombeamento até a Estação de 
Tratamento. 
 
 
Figura 3. Representação da casa de bombas. 
 
 
19 
 
6. REFERÊNCIAS 
 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
NBR 12.211: Estudos de Concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água, 
promulgada em 1992; 
NBR 12.213: Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento Público, 
promulgada em 1992; 
NBR 12.214: Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para Abastecimento Público, 
promulgada em 1992; 
NBR 12.215: Projeto de Adutora de Água para Abastecimento Público, promulgada em 
1991; 
NBR 12.216: Projeto de Estação de Tratamento de Água para Abastecimento Público, 
promulgada em 1992; 
NBR 12.217: Projeto de Reservatório de Distribuição de Água para Abastecimento 
Público, promulgada em 1994; 
NETO, A.; ALVAREZ, G. A. Manual de Hidráulica. 7ª ed. Revista e complementada. São 
Paulo: Ed. Edgard Blucher, 1982.