cap 6 adutora(1)

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ADUTORA
ETA - Cobi
ADUTORA
Adução
É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água em um sistema de abastecimento entre:
captação e reservatório de distribuição;
captação e ETA;
captação a rede de distribuição;
ETA e reservatório;
ETA e rede; 
reservatório à rede;
reservatório e reservatório;
Classificação das adutoras:
De acordo com a energia de movimentação do líquido: 
gravidade, recalque e mista;
De acordo com o modo de escoamento do líquido: 
livre, forçada e mista;
De acordo com a natureza da água: 
bruta e tratada.		
ADUTORA
	
ADUTORA
	
ADUTORA
ADUTORA
Classificação das adutoras:
	
Figura - Esquema da terceira adutora de Campina Grande 
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade:
Vazão de adução;
Comprimento da adutora;
Declividade disponível;
Material da tubulação.
	 
 Diâmetro da adutora
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Velocidade máximas em condutos livres - (NB-591/91)
Material
Velocidade máxima (m/s)
Alvenaria de tijolos
2,5
Rochas estratificadas
2,5
Rochas compactas
4,0
Concreto
5,0
Qualidade da água
Velocidade mínima (m/s)
Suspensões finas
0,30
Areias finas
0,45
Matéria orgânica
0,60
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
O dimensionamento hidráulico de um conduto pressurizado consiste em determinar:
 a velocidade média da água (V);
 a vazão (Q);
o diâmetro do tubo (D);
a perda de carga (hf).
Para o dimensionamento dispõe-se de duas equações:
Q = A . V 
hf = f (Q,D)
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Recomendações para o traçado das adutoras:
Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado;
Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura);
Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, para informações geotécnicas sobre o subsolo;
Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros;
Elaboração do perfil do terreno e da adutora.
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ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Recomendações para o traçado das adutoras:
A adutora deverá ser implantada de preferência em ruas e terrenos públicos (minimizando o problema de desapropriação ou faixa de utilização);
Trechos ascendentes longos com pequena declividade > 0,2 % e trechos descendentes curtos com declividade > 0,4 %;
Localizar adutoras, ventosas e registros;
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Recomendações para o traçado das adutoras; (continuação)
Procurar terrenos com características de solos com capacidade de suportar esforços evitando:
Solos rochosos, alagadiços e solos de baixa resistência;
Prever blocos de ancoragem.
ADUTORA
Traçado de linhas adutoras por gravidade
A linha piezométrica não deve cortar a tubulação  prejudicial ao funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume)
O que se deve fazer?
Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da piezométrica
L
D
Corte no terreno
LP
NA
ADUTORA
Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser dimensionado como já explicado. 
NA
h  2,5 D2
D2
NA
NA
Caixa intermediária
LP, J2
LP, J1
A
D1
Corte no terreno
L2
L1
Dimensionamento hidráulico
 Adutora por recalque
Em geral são conhecidos:
Vazão de adução, Q (m3/s)
Comprimento da adutora, L (m)
Desnível a ser vencido, Hg (m)
Material da adutora
Dimensionamento hidráulico
Adutora por recalque
Lr
Ls
NA
Q
NA
DGs
Dr, J, V
DGr
hf
A’
Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada
A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’
Dimensionamento hidráulico
Adutora por recalque
Lr
Ls
NA
Q
NA
DGs
Dr, J, V
DGr
hf
A’
Indeterminação do problema  há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão para uma mesma vazão de dimensionamento
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque
Pré-dimensionamento do diâmetro 
Adução contínua  24 horas
FÓRMULA DE BRESSE:
D  diâmetro da adutora de recalque (m)
Q  vazão aduzida (m3/s)
K  fator da fórmula de Bresse
A constante K depende de custos de:
Material
Mão-de-obra
Operação
Manutenção do sistema, etc.
Varia de local para local e no tempo, principalmente em regimes inflacionários
Normalmente: 0,75 < K < 1,4
De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se utilizam tubos de ferro fundido
Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia:
X  fração de horas por dia
X = n/24
n = número de horas de funcionamento por dia
Recomendada pela NBR-5626
Algumas observações sobre a fórmula de Bresse
Trata-se de uma equação muito simples, para representar um problema complexo e com muitas variáveis econômicas  aplicada na fase de anteprojeto;
Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6’’, pode conduzir a um diâmetro aceitável;
A fixação de um valor para K  velocidade econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s);
Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de funcionamento contínuo (24 hs) 
Dimensionamento hidráulico
Adutora por recalque
Diâmetros escolhidos com base em critério econômico  considera-se as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios
Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador;
Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e outros custos de operação)
Dimensionamento hidráulico
Adutora por recalque
Aspectos econômico-financeiros:
Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos
Aquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetro
Operação, manutenção e consumo de energia elétrica
Amortização e juros
Dimensionamento hidráulico
Adutora por recalque
Aspectos econômico-financeiros:
Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de investimento das instalações, é uma despesa operacional de relevância na determinação do diâmetro econômico das adutoras
Representam 50% das despesas das companhias de saneamento
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque
Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores;
Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro;
Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro;
Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa;
Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global.
Solução de casos práticos: adutora por recalque
Solução de casos práticos: 
adutora por recalque
ADUTORA
Dimensionamento hidráulico das adutoras por recalque
Velocidades na sucção (NBR590/1990)
No barrilete a velocidade mínima é de 0,60 m/s e a velocidade máxima recomendada é de 3,00 m/s.
Projeto de linhas adutoras
Diâmetro nominal – DN (mm)
Velocidade máxima (m/s)
50
0.70
75
0.80
100
0.90
150
1.00
200
1.10
250
1.20
300
1.40
> 400
1.50
ADUTORA
Materiais das adutoras
Ferro fundido;
PVC;
Aço;
Concreto armado.
Pressão interna
Pressão externa
Natureza da água transportada
Custo de implantaçãoADUTORA
Materiais das adutoras
PVC
 Os valores das pressões máximas de serviço decrescem com o aumento da temperatura na base de 20% para cada mais 10o.C.		
Classe
Serviço
8
40
10
50
12
60
15
75
20
100
ADUTORA
Materiais das adutoras
Ferro fundido
 longa durabilidade
 facilidade de assentamento e conexão
 peso elevado
 alto custo
 elevada resistência à pressão interna e cargas externa
 incrustações: cimentado internamente
 diametro até 1200 mm
 v máx: 3,00 m/s
		
ADUTORA
Aço
 elevada resistência à pressão interna
 baixa resistência à cargas externa
 incrustações: cimentado internamente
 corrosão: revestimento externo - pintura anti-corrosiva
 fácil montagem e conserto - solda
 diametro > 600 mm, $ + competitivos
 v máx: 6,00 m/s
ADUTORA
Concreto
baixa resistência à pressão interna: condutos livres
 elevada resistência à cargas externa
 peso elevado
 difícil manuseio
 concreto simples (200 - 1000 mm) e armado (400 - 2000 mm)
 moldado in loco
 v máx: 4,50 m/s
ADUTORA
		
Conexões 
As peças são destinadas a ligarem tubos ou seguimentos de tubos entre si, permitindo mudanças de direção, derivações, alterações de diâmetros etc, e são fabricadas nas classes e juntas compatíveis com a tubulação. 
ADUTORA
		
Conexões 
As peças mais comuns são:
curvas (mudanças de direção);
tês (derivação simples);
cruzetas derivação dupla;
reduções (mudanças de diâmetro);
luvas (ligação entre duas pontas);
caps (fechamento de extremidades);
junções (derivações inclinadas) etc.
ADUTORA
		
Conexões 
ADUTORA
		
Peças especiais 
Entre elas as mais comuns são: 
Registros ou válvulas de manobra para controle do fluxo
Válvulas de retenção para impedir retorno do fluxo;
Ventosas para aliviar o ar das canalizações;
Crivos par impedir a entrada de material grosseiro nos condutos;
Válvulas de pé para manter o escorvamento dos conjuntos elevatórios;
Comportas e Adufas para controle das entradas e saídas de vazão;
Hidrante para fornecimento de água para combte a incêndios
ADUTORA
Materiais das adutoras
Registro de gaveta
Válvula borboleta
		
ADUTORA
Valvulas
Válvula borboleta
		
ADUTORA
Válvula de retenção
		
ADUTORA
Problemas causados pelo movimento de bolsas de ar nas tubulações:
 
Nas adutoras por gravidade, o ar depositado nos pontos altos, onde há perda de pressão, provoca o aumento da perda de carga, que implica numa diminuição de vazão;
Nas adutoras por recalque, a presença de bolsas de ar nos pontos de queda de pressão provocam um aumento de altura manométrica, implicando em redução de vazão ou sobrecarga da bomba, com os conseqüentes prejuízos de consumo de energia ou danificação do equipamento;
A movimentação das bolsas de ar pode provocar golpes de ariete em decorrência de sucções bruscas.
ADUTORA
Instalação das ventosas 
Instalação de ventosas nos pontos altos da tubulação e ao término dos trechos horizontais, visa eliminar todos os inconvenientes que um fluxo ar inadequado dentro das tubulações pode acarretar. É necessário também tomar as seguintes precauções quanto ao traçado das tubulações: 
Projetar as tubulações com aclives suaves e declives acentuados, visando facilitar o fluxo de ar a os pontos altos onde estarão instaladas as ventosas;
Reduzir ao máximo os trechos horizontais, pois variações muito pequenas de nível podem implicar pontos difíceis de se proteger.
ADUTORA
Instalação das ventosas
Traçado recomendável
Traçado não recomendável 
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Ventosas.htm
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ADUTORA
Materiais das adutoras
Adutora de água tratada de Ibes/Boa Vista, em Vila Velha, no valor de R$ 2,9 milhões, foram concluídas em dezembro de 2007. Com 2,6 quilômetros de extensão (1.105 metros com redes de 600 mm e 1.515 metros com redes de 500 mm).
(http://www.cesan.com.br)		
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Blocos de ancoragem;
Proteção contra corrosão;
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Adutora do Civit – Serra (http://www.cesan.com.br)
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Blocos de Ancoragem
Podem ser calculados pela fórmula:
		E = k P A
E: empuxo, N;
P: pressão do teste hidráulico em campo, Pa;
A: área da seção interna do tubo, m2;
K: coeficiente que depende da natureza da tubulação.
ADUTORA
Exercício
Com os dados do exercício anterior, determinar:
Diâmetro comercial das adutoras;
A velocidade
Considere: k = 1,2; C = 120; j = 0,0044 m/m
	
ADUTORA
Exercício Proposto
Dimensionar uma adutora que interliga dois reservatórios e os níveis médios nesses reservatórios correspondem as cotas altimétricas de 266,20 e 291,30 e estão distanciados de 3680 m. Determinar:
Diâmetro da adutora;
Vazão máxima e velocidade
Diametro e velocidade efetivos.
	
CAPÍTULO 7
ADUTORA
Estudar:				Capítulo 6
					Itens: 6.1 a 6.9 e 6.13