Memorial pronto parte 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
CENTRO DE ENGENHARIA
ENGENHARIA CIVIL
DISCIPLINA DE SISTEMAS URBANOS DE ÁGUA
Memorial de Cálculo 2 - Distribuição da Rede de Abastecimento de Água
					
Fernanda Pasqualotti
Julia Souza Manzke
Paula Gonçalves Sobreira
Renata Rabassa Morales
Pelotas, 2017
FERNANDA PASQUALOTTI
JULIA SOUZA MANZKE
PAULA GONÇALVES SOBREIRA
RENATA RABASSA MORALES
Memorial de Cálculo 2 - Distribuição da Rede de Abastecimento de Água
Segunda parte do projeto referente a disciplina Sistemas Urbanos de Água apresentado à faculdade de Engenharia Civil da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial à obtenção da aprovação na disciplina no semestre 2017/01.
Professor: Hugo Guedes
Pelotas, 2017
Introdução
O presente trabalho é referente a construção da segunda etapa da rede de distribuição para atender o crescimento da cidade com horizonte de projeto de 20 anos. Nele será descrito os cálculos utilizados para o dimensionamento da rede de distribuição, informações técnicas e as dificuldades e soluções encontradas no decorrer da construção do projeto. Ainda é constituído de uma Prancha 01/01 com o traçado da tubulação de distribuição e um Anexo 01 com todos os valores dimensionados para a tubulação de rede de distribuição.
População de Projeto
	Para o dimensionamento e locação da rede de distribuição deve ser considerado a estimativa do crescimento populacional da cidade para o ano de 2040.
	Para a cidade, foi realizada a estimativa através do método Aritmético, obtendo uma população de 53.122 habitantes. 
 Vazão de Distribuição ()
	Foi considerado que o sistema de abastecimento funcionará 24 horas por dia, portanto, considerando K1 e K2 iguais a 1,2 e 1,5 respectivamente e o consumo efetivo per capita (q) igual a 130 L/s. 
	A vazão entre o reservatório e a rede de distribuição é calculada da seguinte forma:
Assim, o valor encontrado de Vazão de Distribuição é de 186,87L/s.
Reservatório de Distribuição
	O reservatório será instalado na cota 60,50 m e apresentará nível de água mínimo e máximo igual a 75 m e 85 m, respectivamente. Em planta, o reservatório está representado pela letra A.
 Escolha da Rede de Distribuição de Água
	Foi escolhida a rede de distribuição ramificada, utilizada para pequenas cidades. A escolha da mesma foi devido ao fator populacional, uma vez que a cidade apresenta um baixo número de habitantes e não há índices de grande crescimento populacional.
	A rede de distribuição será instalada em terreno plano, com todos os nós na cota de 35 m. Serão consideradas as seguintes vazões especiais: 
Centro comercial, com vazão concentrada de 13 L/s, representado pelo ponto B e retirada no nó 85; 
Clube, com vazão concentrada de 20 L/z, representado pelo ponto C e retirada no nó 124; 
Parque, com vazão concentrada de 10 L/s, representado pelo ponto D e retirada no nó 116. 
 Material da Tubulação
	O material escolhido para a tubulação foi o PE100, mesma tubulação utilizada nas adutoras até o reservatório de distribuição. Além disso, esse material possui valores de diâmetros mais variados que outros tipos de tubulação se adequando melhor os valores dimensionados da rede. Também como dito no primeiro memorial esse material possui uma fábrica perto da cidade que será utilizada, diminuindo o valor do frete. 
O coeficiente de rugosidade utilizado para o dimensionamento da tubulação PE100 é igual a C = 140.
Escolha dos Trechos e Traçado da Tubulação
Para escolha do traçado e dos trechos foram considerados alguns fatores, como:
Deve-se ter numerações no início e no fim de cada trecho para facilitar a localização; 
Não ultrapassar 600m de comprimento em cada trecho;
Sempre que houver mudanças de direção drásticas (≥ 90°) no traçado deve-se nomear um trecho;
Nunca fechar uma poligonal deixando-as como ponta seca;
Sempre que houver uma bifurcação deve-se finalizar um trecho e iniciar outro no nó.
O traçado da tubulação da cidade e a especificação de cada trecho estão localizados na Prancha 01/01.
Dimensionamento de Redes Ramificados
O Dimensionamento foi feito em uma planilha do Excel, localizada no Anexo 01 com os valores e variáveis calculados descritas de acordo este item.
8.1 Vazão de distribuição em marcha (qm)
A vazão em Marcha é dada pela seguinte formula:
Desse modo a vazão em marcha encontrada no projeto foi igual a 0,0082L/s.
8.2 Vazões do Trecho
8.2.1 Vazão de Distribuição (Qt)
A vazão de distribuição por trecho pode ser calculada pela seguinte formula:
Onde, qm é a vazão em marcha encontrada e o L é o comprimento do trecho a ser calculado.
8.2.2 Vazão de Montante (Qm) e Jusante (Qj)	
	A vazão de montante é dada por: 
	Sendo a vazão de jusante igual a zero nas extremidades da rede, é iniciado o dimensionamento de redes ramificadas, podendo ser calculada a vazão de montante, já que se conhece as vazões de distribuição e de jusante.
8.2.3 Vazão Fictícia
	
	A vazão fictícia é calculada para Qj = 0 através da seguinte fórmula:
	Para Qj ≠ 0:
8.3 Diâmetros das Tubulações e Velocidades
	Os diâmetros das tubulações foram escolhidos segundo os seguintes critérios:
Qm ≥ Qmáx da tubulação;
Diâmetro mínimo de 50mm;
Velocidade mínima = 0,6 m/s;
Velocidade máxima = 3,5 m/s.
A limitações nas velocidades são importantes porque elas auxiliam na segurança e durabilidade das tubulações.
	Para a escolha dos diâmetros foi considerado a Vazão de Montante (Qm) de cada trecho e relacionado ao valor de diâmetro conforme a Tabela abaixo:
Tabela – Critério de Dimensionamento das Redes
Para a velocidade calcula-se o valor para cada trecho da rede através da equação da continuidade:
	
A Tabela com os critérios apresentados é um modo de estipular o diâmetro das tubulações, no entanto, algumas modificações foram necessárias para os casos em que as velocidades apresentavam valor menor que 0,6 m/s. A solução adotada foi a diminuição do diâmetro imediatamente inferior ao escolhido e a verificação se atendia a velocidade mínima, no Anexo 01 todos os trechos modificados com essa solução estão dispostos na observação em cor laranja.
No entanto, por ser uma cidade pequena e possuir baixa vazão, algumas tubulações apresentaram velocidades abaixo da mínima para o menor diâmetro permitido, no caso 50mm, portanto, para estes casos, a solução encontrada foi verificação das pressões dinâmicas no trecho apresentavam valor mínimo de 10 mca segundo a NBR 12218. Contudo, todas ficaram de acordo a NBR 12218 sendo deixado então o trecho com essas velocidades abaixo do permitido. No Anexo 01 todos os trechos com essa solução estão dispostos na observação em cor cinza claro. 
8.4 Perda de Carga
	A perda de carga foi calculada através da equação de Hazen-Williams em cada trecho:
				
8.5 Pressão Dinâmica Mínima
	Para o cálculo da pressão dinâmicas em cada trecho da rede, foi necessário primeiramente determinar a pressão dinâmica no reservatório, sendo esta dada por:
	De acordo com as características do projeto:
	Calcula-se então a pressão dinâmica a jusante do reservatório, no caso, no ponto A (especificado na Prancha 01/01):
	É importante ressaltar que a cota do terreno onde a rede será instalada é constante de valor igual a 35m, portanto esta parcela anula-se no restante dos trechos. 
	A pressão dinâmica mínima de 10 mca segundo a NBR 12218, foi atendida para todos os trechos, garantindo deste modo que a água alcançará os reservatórios domiciliares.
8.6 Pressão Estática Máxima
	A NBR 12218 estabelece que a pressão dinâmica máxima deve ser igual ou menor a 50 mca. Acima deste valor pode haver efeitos negativos na resistência das tubulações e pode haver descontrole sobre as perdas de água.
	Desse modo o valor encontrado para pressão estática máxima é 50 mca, respeitando a norma.Referências Bibliográficas
ALEN SOBRINHO, P.; CONTRERA, R.C. Redes de Distribuição de Água (1/2). Apresentação da disciplina Saneamento II. São Paulo. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12218: Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1994.