Concepção

Prévia do material em texto

06/10/2014
1
Prof. Pedro Heller
Disciplina: Saneamento
� Não há solução única .
� várias possibilidades e diferentes variantes de concepção e projeto.
� O planejamento envolve múltiplas decisões.
� Prática da “boa engenharia” (aspectos positivos e negativos).
� Qual é a melhor solução? A mais econômica, segura, moderna?
� A mais apropriada à realidade social que deve ser implantada.
Concepção de instalações para o abastecimento de água
06/10/2014
2
1. Manancial: fonte de água, início do abastecimento.
2. Captação: extração da água do manancial.
• Características físicas dos cursos d'água e margens
• Variações vazões
3. Adução: transporte da água.
4. Estações Elevatórias: vencer desníveis geométricos.
5. Tratamento: atender à Portaria de Qualidade da Água.
6. Redes: tubulações, conexões e peças acessórias.
7. Reservatórios: compensação entre vazão de produção e
variações na vazão de consumo..
Partes constituintes de um sistema de abastecimento de água
Reservatório de água 
de lavagem de filtros
EE
Mistura 
rápida
Floculadores
Galeria de 
comando 
de filtros
C
lo
ro
Para distribuição
Filtros
Reservatório de 
água tratada
R1
Decantadores
R2
C
al
 p
ar
a 
co
rr
eç
ão
 d
e 
p
H
 f
in
al
cal
coagulante
ETA convencional
Esquema geral
Casa de Química
Fonte: adaptado de Orsini (1996) 4
06/10/2014
3
� NBR 1.038/1986 - Verificação de estanqueidade no assentamento de adutoras e 
redes de água.
� NBR 12.211/1989 - Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de 
água 
� NBR 12.212/1990 - Projeto de poço para captação de água subterrânea.
� NBR 12.213/1990 - Projeto de captação de água de superfície para abastecimento 
público.
� NBR 12.214/1990 - Projeto de sistema de bombeamento de água para 
abastecimento público.
� NBR 12.215/1991 - Projeto de adutora de água para abastecimento público.
� NBR 12.216/1989 - Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento 
público.
� NBR 12.217/1994 - Projeto de reservatório de distribuição de água para 
abastecimento público.
� NBR 12.218/1994 - Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento 
público.
� Portaria MS nº 518/2004, referente à qualidade da água para consumo humano.
5
Normas relativas aos Sistemas de Abastecimento de Água
Rio
Área de recarga 
para aquífero
livre
Área de recarga 
para aquífero
confinado
• subterrâneo freático ou não-
confinado (Pressão = P atm);
•-subterrâneo confinado ( P> P 
atm);
•-superficial sem acumulação;
•-superficial com acumulação;
•água de chuva.
Tipos de mananciais
Fonte: Migliorini, 2007
06/10/2014
4
Ciclo Hidrológico
Evaporação
Escoamento 
superficial
Escoamento 
subterrâneo
Precipitação
Infiltração
Transpiração
Distribuição da água no planeta
Atmosfera 0,001%
Água Superficial 0,020%
Água Subterrânea 4,390%
Gelos e Glaciares 1,650%
Oceanos 93,940%
Fonte: Human Development Report 2006
4,41%
O destino da água doce usada 
pela humanidade*
Doméstico 8%
Indústria 22%
Agricultura 70%
*Uso consuntivo
06/10/2014
5
Escassez na abundância: um paradoxo.
A demanda metropolitana brasileira em meados do Século XX:
aspectos demográficos, políticos e econômicos orientaram a
construção de grandes sistemas de abastecimento de água.
Captação de água da Represa Billings. Estação de Tratamento de Água Guaraú
33 m3/s abastece m mais de 9 milhões de 
habitantes.
Fotos: Odair Farias / Sabesp
Distribuição 
da água
Tipos de 
manancial Seleção
Aspectos 
gerais 
Concepção
Quantidade
Qualidade
Exemplo
Situação atual
06/10/2014
6
Seleção do manancial - estudos a realizar
(escritório + campo)
� Aproveitamento do sistema existente: estudo de mananciais, captações e 
do cadastro das redes. 
� Consulta à comunidade, envolvimento e participação: a solução deve 
refletir os anseios da população e sua realidade local (recursos humanos).
� Previsão das tendências futuras de ocupação no município e na área de 
entorno do manancial.
� Estudo de caracterização demográfica e socioeconômica nos níveis local e 
regional.
� Alcance de projeto.
� Verificação de possibilidade de economia em adutoras.
� Fornecimento e previsão de gastos com energia elétrica. 
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais: 
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
06/10/2014
7
Porte da Localidade
População (hab) Consumo per 
capita 
(L/hab.dia)
Vazão de 
produção (L/s)
Diâmetro (mm)3
2.000 100 4,171 75
20.000 200 55,462 250
200.000 250 694,442 1.000
•Projeto e execução complexos de adutoras de grandes diâmetros
•Pequenos localidades – possibilidade do emprego de mananciais 
subterrâneos 
• Pequenas populações:
– mananciais subterrâneos: desinfecção simples.
Fonte: Heller e Pádua (2007) adaptado de DIS – SSA (1980)
Poço
Reservatório elevado
Tubulação do sistema de distribuição
cloração
06/10/2014
8
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais: 
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
• Grandes populações:
– mais de um manancial: compatibilizar diferentes aduções com
diferentes vazões;
– implantação de barragem de acumulação: impactos ambientais e
deterioração da qualidade da água bruta;
– mananciais com qualidade da água comprometida, exigindo
cuidados especiais no tratamento;
– aduções com comprimentos e desníveis geométricos elevados:
projetos mais complexos.
06/10/2014
9
Densidade demográfica
•Solução individual ou coletiva?
•Provida de rede ou não?
•Comunidades rurais, indígenas de assentamentos rurais.
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais 
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
06/10/2014
10
Seleção do manancial
� No abastecimento de água não há solução única.
� Qual solução é a mais apropriada à realidade social?
� Qual é a mais econômica?
� Qual a mais segura?
� Qual a mais moderna?
� Grande importância no estudo de concepção das unidades do
sistema de abastecimento de água.
� Estudo detalhado de alternativas:
� Aspectos economico-financeiros, técnicos, sanitários e ambientais.
Distribuição 
da água
Tipos de 
manancial Seleção
Aspectos 
gerais 
Concepção
Quantidade
Qualidade
Exemplo
Situação atual
� Consulta à localidade local – usos e novos mananciais;
� Inspeções de campo – uso da água subterrânea, diagnóstico visual 
águas superficiais (bacias entorno);
� Estudos hidrogeológicos – potencial de exploração
� Estudos hidrológicos- vazões e necessidades de barragens
� Análises físico-químicas e microbiológicas dos mananciais candidatos.
QUANTIDADE E QUALIDADE
Seleção do manancial - estudos a realizar
(escritório + campo)
06/10/2014
11
Exemplo:
Captação superficial Captação com barragem
de acumulação
Captação em bateriade poços profundos
Avaliação comparativa entre alternativas de mananciais
ETA completa ETA simplificada Desinfecção
∆H = 80 m ∆H = 30 m ∆H = 120 m
L= 4 kmL= 8 kmL= 20 km
Fonte: Heller e Pádua, 2007
Bateria de poços 
profundos 
Fator de comparação
Alternativa A 
Manancial de 
superfície sem 
acumulação
Alternativa B 
Manancial de 
superfície com 
acumulação
Alternativa C 
Manancial 
subterrâneo
Custo de implantação da 
tomada d´água
Número de equipamentos 
eletromecânicos (manutenção)
Custo de aquisição de bombas
Consumo de energia elétrica
Custo de implantação da 
adutora
Custo de implantação do 
tratamento
Consumo de produtos químicos 
no tratamento
Nota: (*) mais vantajosa; (**) intermediária; (***) menos vantajosa.
* *** **
* * ***
** * ***
** * ***
*** ** *
*** ** *
*** ** *
06/10/2014
12
Fator de comparação
Alternativa A 
Manancial de 
superfície sem 
acumulação
Alternativa B 
Manancial de 
superfície com 
acumulação
Alternativa C 
Manancial 
subterrâneo
Geração de resíduos no tratamento,
podendo gerar impactos 
ambientais
Riscos potenciais à saúde, devido a 
presença de microrganismos
Riscos potenciais à saúde, devido a 
presença de substâncias químicas
Riscos potenciais à saúde, devido a 
presença de algas tóxicas
Impactos ambientais da exploração 
dos recursos hídricos
Notas: (*) mais vantajosa; (**) intermediária; (***) menos vantajosa.
1 por lançamento de efluentes industriais ou agrotóxicos, por exemplo
2 por ressuspensão no reservatório, quando ocorre inversão térmica
3 desde que não existam na estrutura geológica do subsolo
4 assumindo que existam conflitos de uso
5 assumindo inexistência de conflito de uso
*** ** *
*** ** *
***1 **
2 * 3
* *** *
**4 *** *
5
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
06/10/2014
13
Características Topográficas
� Características da adutora
� Necessidade de Estações Elevatórias e correspondente 
consumo de energia
� Geometria da rede – diferentes alternativas de traçado
Alternativas de zoneamento na distribuição 
condicionadas pela topografia
06/10/2014
14
Características Topográficas
� Alternativa A – com duas zonas de pressão, três 
reservatórios e uma E.E. com vazão equivalente ao 
consumo máximo de toda a área;
� Alternativa B – com três zonas de pressão, dois 
reservatórios, uma válvula redutora de pressão e uma EE 
com pequena vazão.
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
06/10/2014
15
Características geológicas e geotécnicas
� Condições dos subsolos sobre o qual tubulações e
estruturas (captações, ETAs, EE, reservatórios) serão
assentadas – fundações e respectivos custos
� Pode influenciar no local de instalação das unidades
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
06/10/2014
16
Instalações existentes
� Avaliação cuidadosa – aproveitamento do máximo de unidades
� Cadastro de suas características físicas e de seu estado de conservação
� Motivos de não utilização:
� Captação, EE, AAB – deficiência de quantidade ou comprometimento de qualidade
� Adutoras e redes – diâmetro muito inferiores aos necessários,
� ETA – unidades incompatíveis com a qualidade da água
� Reservatórios – localizados em cotas inadequadas
� EE – mal posicionadas
� Estruturas em péssimo estado de conservação
� Tubulações em péssimo estado, com corrosão ou incrustações.
Energia Elétrica
� Item fundamental na escolha das alternativas
� Ausência de energia elétrica – comunidades mais
distantes e de menor porte – alternativas energéticas
(radiação solar)
� Despesas com energia custo bastante elevado , sendo a
maior parcela das despesas operacionais.
� Ex: Velhas (63% do custo total de produção)
06/10/2014
17
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
Recursos Humanos
� Problemas de carência em regiões ou demanda por 
atividades de capacitação e/ou de supervisão
� Premissa de uma quantidade mínima de pessoal com um 
determinado nível de qualificação.
� IMPORTANTE QUESITO.
06/10/2014
18
Elementos condicionantes na concepção de instalações para o 
abastecimento de água
1 - Porte da localidade
2 - Densidade demográfica 
3 - Definição de Mananciais
4 - Características topográficas
5 - Características geológicas e geotécnicas 
6 - Instalações existentes 
7 - Recursos humanos
8 - Condições econômico-financeiras 
9 - Alcance do projeto
Condições econômico-financeiras
� “custos do sistema devem ser compatíveis com capacidade de 
pagamento dos usuários”, somados aos custos operacionais, 
totalizados ao longo de um determinado alcance de projeto”
� Lógica leva a serviços de qualidade diferente, sem ética!
� Além dos estudos econômico-financeiros:
� Despesas de implantação 
� Despesas de exploração (energia elétrica, produtos químicos e 
pessoal. 
06/10/2014
19
Condições econômico-financeiras
06/10/2014
20
06/10/2014
21
06/10/2014
22
Diferenças
� ETA junto à cidade:
� Redução de despesas com transporte de funcionários e produtos químicos;
� Economia implnatação via de acesso
� Maior visibildiade para a população
� Perdas na adução de água bruta e não tratada
� ETA junto à captação:
� Maior facilidade de operação – juntas (redução mão de obra)
� Redução dos custos de adução (parcela utilizada na ETA não precisa ser 
transportada)
� Redução de gastos com o esgotmaento da ETA – próximo ao corpo receptor
� Terreno para implantação da ETA
� Menor risco à população quanto a vazamentos de produtos químicos
06/10/2014
23