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SANEAMENTO
AULA 5 – Sistemas de 
Adução
Prof. Me. Danilo de Andrade Bem
ADUTORAS EM SISTEMAS DE 
ABASTECIMENTO DE ÁGUA
C urso de água
R ede da zona alta
Reservatório
R ede da 
zona baixa
Reservatório
elevado
Captação
Estação 
e levatória
Estação 
e levatória
ETA
Adutora
2
Adutora de 
água bruta
por recalque
Adutora para o
reservatório da
zona alta por
recalque
Adutora para o
reservatório da
zona baixa por
gravidade
CLASSIFICAÇÃO DAS ADUTORAS
3
Quanto à natureza da água transportada
 Adutoras de água bruta
 Adutoras de água tratada
Quanto à energia para a movimentação da água
 Adutora por gravidade (conduto livre ou forçado)
 Adutora por recalque
 Adutoras mistas
ADUTORAS POR GRAVIDADE
Conduto Forçado
4
 Adutoras por gravidade: transportam a água de uma cota 
mais elevada para a cota mais baixa.
 Adução por gravidade em conduto forçado: a água está 
sob pressão maior que a atmosférica.
ADUTORAS POR GRAVIDADE
Conduto Livre
5
 Adução por gravidade em conduto livre: a água 
permanece sob pressão atmosférica.
ADUTORAS POR GRAVIDADE
Trechos em Conduto Livre e Forçado
6
 Também, as adutoras por gravidade podem ter trechos 
em conduto forçado e trechos em conduto livre.
ADUTORAS POR RECALQUE
Recalque Simples
7
 Adutoras por recalque: 
transportam a água de um 
ponto a outro com cota 
mais elevada.
ADUTORAS POR RECALQUE
Recalque Duplo
8
ADUTORAS MISTAS
Trechos por Recalque e por Gravidade
9
 Adutoras mistas são compostas de trechos 
por recalque e de trechos por gravidade.
VAZÃO DE ADUÇÃO (PROJETO)
10
Para o cálculo da vazão de dimensionamento das adutoras é 
necessário conhecer os seguintes fatores intervenientes:
 Horizonte de projeto (20 a 50 anos);
 Vazão de adução;
 Período de funcionamento da adução.
O horizonte de projeto a ser considerado depende vários 
fatores, tais como:
 Vida útil da obra;
 Evolução da demanda de água;
 Custo da obra;
 Flexibilidade na ampliação do sistema;
 Custo da energia elétrica.
VAZÃO DE ADUÇÃO (PROJETO)
Rede
Captação
Estação 
e levatória
C urso de água
Estação de 
Tratam ento
Qa Qb Qc
Qa
1
a
K  P  q
Q =

+ Q C esp 1  E T A
 86400 
b esp 1
86400
K  P  q
Q = 1 + Q
c esp 2
86400
K  K  P q
Q = 1 2 + Q
Esqueçam as fórmulas!!! O importante é o 
que deve ser considerado em cada caso...
10
PERÍODO DE FUNCIONAMENTO 
DA ADUÇÃO
12
 As vazões indicadas correspondem a adução 24 h/dia;
 Deverão ser maiores se o período for reduzido, por 
exemplo entre 16-20 h/dia em uma linha por 
recalque;
 Pode haver economia com operação fora de horário
de ponta do sistema elétrico (início da noite).
HIDRÁULICA PARA ADUTORAS
Equação da energia entre duas seções transversais de um 
escoamento (Bernoulli):
 z: carga de posição, cota (m)
 p/: carga de pressão (m)
 V²/2g: carga cinética (m)
 H: perda de carga (m)
Linha piezométrica
13
Linha de carga ou energia
+ 2 +

1 1 2 2
p pV
2 V 2
H = z + = H + H = z +1 1
 2g
2 +  H
2g
 Regime permanente e uniforme.
HIDRÁULICA PARA ADUTORAS
Escoamento em conduto livre
Escoamento em conduto forçado
14
HIDRÁULICA PARA ADUTORAS
15
Equação da Continuidade (Lei de Conservação de Massa):
 Q: vazão (m³/s)
 V: velocidade média na seção (m/s)
 A: área da seção de escoamento (m²)
Obs: em canais pode ser necessário acrescentar as perdas por 
evaporação...
2 2
Q = V1  A1 = V A = constante
ESCOAMENTO EM CONDUTOS LIVRES
Equação de Manning
 Q: vazão (m³/s)
 n: coeficiente de Manning
 S: seção molhada (m²)
 RH: raio hidráulico (m)
 i: declividade da linha de energia (m/m)
15
2 /31
i
n
Q = A  RH
A e RH dependem da 
geometria da seção 
e da profundidade
resultante.
RH = Seção molhada
Perímetro molhado
16
“Canal da Integração” / “Eixão das Águas” 
(Ceará, 255 km, 22 m³/s)
17
California Aqueduct (State Water Project)
Dos Amigos Pumping Plant (36 m x 437 m³/s, 715 km)
ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS
Fórmula de Hazen-Williams
 Normalmente utilizada para pré-dimensionamentos
 Q: vazão (m³/s)
 C: coeficiente de Hazen-Williams
 D: diâmetro interno da tubulação (m) *D ≥ 100 mm+
 j: perda de carga unitária (m/m)
18
Q = 0, 2785 C D 2,63  j
0,54
Coeficiente de Hazen-Williams
19
ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS
Fórmula Universal
 H: perda de carga distribuída (m)
 f: fator de atrito
 L: comprimento da tubulação (m)
 V: velocidade média (m/s)
 D: diâmetro da tubulação (m)
 k: rugosidade (m)
 g: aceleração da gravidade (9,81 m/s²)
 : viscosidade cinemática (10-6 m²/s)
 R: número de Reynolds
 Q: vazão (m³/s)
2
21
2
D 2g
D

4 Q
V =
V D
R =
L V
H = f
ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS
Fórmula Universal
 Escoamento laminar (R<2500):
 Crítico (transição): pode ser adotada interpolação linear
64
R
 Escoamento turbulento (R>4000, Colebrook-White):
f =
f
22
1  k 2,51 
+= −2  log  
 3,71 D R f 
ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS
Fórmula Universal
 Cálculo iterativo de f no escoamento turbulento, adota-se por 
exemplo f0=0,020, com poucas iterações o resultado converge:
 Ou pode ser adotada a equação alternativa (Souza, 1986):
1
fi
k 2,51
R f
i −1
 
= −2  log  + 
 3,71 D



1
23
f R
0,9
 k 5,62 
+= −2  log 
 3,71 D


64
2500
R 0,9f
f 2
k
 D 2 
4 Q V  D
V = ; R =
 k 5,62 
+
 3,71 D


64 1 
+
L V 2
D 2 g
escoam ento lam inar:

 R  2500  f =
 R
escoam ento turbulento:

 1
 R  4000  = − 2  log 

f :
 transição (in terpolação linear):
 2500  R  4000 

5,62 
; = − 2  log  
 3,71 D 4000
0 ,9

f1 =

R − 2500
( f 2 − f1) f = f 1 +
4000 − 2500
 H = f
Q,D,k,g, V,R,f,H
Perda de Carga (Fórmula Universal)
24
ESCOAMENTO EM CONDUTOS FORÇADOS
Perdas Localizadas
V 2
2g
HC = K
25
TRAÇADO DA ADUTORA
O traçado da adutora deve levar em consideração:
 Presença de vias e terrenos públicos, áreas de proteção ambiental;
 Planta e perfil do terreno (topografia);
 Tipo de solo, rochas, várzeas, etc.;
 Interferências e travessias (rodovias, ferrovias, rios, etc.);
 Material da tubulação, ventosas, descargas, blocos de ancoragem, 
proteção contra corrosão;
 São favoráveis traçados que apresentem trechos ascendentes longos
com pequena declividade (>0,2%), seguido de trechos descendentes
curtos, com maior declividade (>0,3%);
26
 Quando a inclinação do conduto for superior a 25%, há necessidade
de se utilizar blocos de ancoragem para estabilidade do conduto
(varia com o material e tipo de junta...);
 A linha piezométrica da adutora em regime permanente deve 
situar-se, em quaisquer condições de operação, sempre acima da 
geratriz superior do conduto.
TRAÇADO DA ADUTORA
27
PLANTA E PERFIL DE 
UMA ADUTORA
28
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
por Gravidade em Conduto Forçado
descarga
ventosa
R1
R2
L.P. dinâmica
L.C. estática (Q=0)z1
z2
H
Obs1: as L.P. acima são efetivas, descontada patm/
Obs2: quando a velocidade é baixa, a L.P. se confunde com a L.C.
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Q,L,H  D
Fórmula universal
ou Hazen-Williams 
(H = Z)
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
por Gravidade em Conduto Livre
R1
R2
L.P. acompanha 
o nível d’água
z1
z2
H/L=I
Q,L,H 
seção do canal pela
equação de ManningConsiderar remanso 
se houver variações
30
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
Velocidades máximas 
em condutos forçados: 
3,0 a 6,0 m/s
30
EXERCÍCIO 5.1
Em um sistema de abastecimento de água, uma adutora que interliga 2 reservatórios, 
deverá transportar uma vazão de 143 l/s. Sabendo-se que, o comprimento da adutora 
é de 5350 m e os níveis médios de água nesses reservatórios correspondem às cotas 
altimétricas 576,25 m e 552,69 m, determinar:
• Diâmetro da adutora;
• Vazão máxima a ser veiculada e a sua velocidade.
O material da adutora é de ferro fundido dúctil novo com revestimento de argamassa 
de cimento. Utilize a fórmula de Hazen-Williams, desprezando as perdas de cargas 
localizadas.
32
EXERCÍCIO 5.2
Determine o diâmetro da adutora representada na figura, dados:
• Material da tubulação: PVC (C=140)
• Despreze as perdas de carga localizadas 
• NA(R1)=810,0 m
• NA(R2)=784,0 m
• L=1200 m
• Q=60 L/s
EXERCÍCIO 5.3
Dada a figura de uma adutora, determine o menor diâmetro para o trecho BD que 
conduz 70 L/s sob carga de pressão na tubulação igual ou superior a 2,0 m. Considere 
tubulação DEFoFo (C=130) e despreze as perdas de carga localizadas.
EXERCÍCIO 5.4
Para a adutora por recalque representada na figura, determine os diâmetros das 
tubulações de sucção e de recalque, a altura manométrica e a potência hidráulica. 
Considere os seguintes dados:
• Material da tubulação (FoFo): C=120
• Funcionamento 24h/dia
• Q=45 L/s
• LS=15 m
• LR=3000 m
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
por Recalque
R
L.C. estática (Q=0)
L.P. dinâmica
z2
H
Q,L,Hg,H=?,D=?
EE
Hg
36
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
por Recalque
 O diâmetro é hidraulicamente indeterminado...
 Depende de aspectos econômico-financeiros:
37
DIMENSIONAMENTO DE ADUTORAS
por Recalque
38
Recomendações para o estudo do diâmetro econômico da 
adutora:
 Pré-dimensionamento do diâmetro (dentro da faixa usual de 
velocidades ou perda de carga) e avaliação de alternativas 
considerando a vazão de projeto, o comprimento da adutora, 
o desnível geométrico, o material da tubulação
 Análise econômica através do critério do valor presente
 Consideração de todos os custos não comuns: tubulação,
montagem, escavação e reaterro, equipamentos, energia
elétrica
 As obras e custos comuns não necessitam ser considerados
MATERIAIS DAS ADUTORAS
39
Aspectos que devem ser considerados na escolha:
 Não ser prejudicial à qualidade da água
 Alteração da rugosidade com o tempo (incrustação, etc.)
 Estanqueidade
 Resistência química e mecânica
 Resistência a pressão da água (estática, dinâmica, 
transitórios)
 Economia (não só custo da tubulação, mas instalação, 
aspectos construtivos, necessidade de proteção a 
corrosão, manutenção, etc.)
PRINCIPAIS MATERIAIS DAS TUBULAÇÕES
40
Materiais metálicos:
 Aço
 Ferro Fundido Dúctil
Materiais não metálicos:
 Polietileno de Alta Densidade e Polipropileno (PE e PP)
 PVC
 Poliéster Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV)
TUBULAÇÃO DE AÇO
41
Vantagens
• Alta resistência às pressões
internas e externas
• Estanqueidade (com junta 
soldada)
• Vários diâmetros e tipos de 
juntas
• Competitivo principalmente 
em maiores diâmetros e 
pressões
Desvantagens
• Pouca resistência à 
corrosão externa
• Precauções para transporte 
e armazenamento
• Cuidados com a dilatação 
térmica
• Dimensionamento das 
paredes dos tubos quanto 
ao colapso
TUBULAÇÃO DE AÇO
Revestimentos externos
– FBE (Fusion Bonded Epoxy)
– Polietileno tripla camada
– Poliuretano tar
– Primer epoxy com alumínio fenólico 
Revestimento interno
– Coaltar epoxy
42
junta flangeada
TUBULAÇÃO DE AÇO
• Tipos de juntas
junta soldada junta elástica
(1) Junta soldada nas extremidades
(2) Junta soldada nas extremidades com anel
(3) Junta com solda dupla nas extremidades
(4) Junta com solda tipo copo
(5) Junta com solda nas duasextremidades
Junta soldada Junta elástica
43
TUBULAÇÃO DE FERRO FUNDIDO DÚCTIL
40
• Diâmetros: 16 opções de 50 a 
1200 mm
• Comprimento: 6 a 8 m
• Classes: K-9, K-7 e 1 MPa
• Revestimento interno com 
argamassa de cimento
• Revestimento externo com 
zinco e pintura betuminosa
• Tipos de juntas:
➢ Elástica
➢ Elástica travada
➢ Mecânica
➢ Flanges
TUBULAÇÃO DE FERRO FUNDIDO DÚCTIL
Detalhes das juntas de tubulações de ferro fundido dúctil
Junta elástica
Junta elástica travada
Junta mecânica Junta de flange
45
TUBULAÇÃO DE 
POLIETILENO
46
• Diâmetros: 32 opções de 16 a 1600 mm
• Comprimento: limitado pelo transporte, 
até centenas de metros sem juntas 
(emissários submarinos)
• Classes: 9 opções de 40 a 250 mca
• Sem revestimento interno ou externo
• Leve e flexível
• Estanqueidade
• Resistência química
• Resistência a abrasão
• Menor rugosidade
• Baixa celeridade (transitórios)
• Principais juntas em adutoras:
➢ Solda termoplástica (topo)
➢ Flanges
Bombeamento de 4 m³/s, transferência Rio Grande - Taiaçupeba (RMSP) 
(2 tubulações em paralelo PE ø 1200 mm)
47
OPERAÇÃO DAS ADUTORAS
48
Condições operacionais:
 Condição normal: condição prevista no projeto como manobra
de válvulas, enchimento e esvaziamento da adutora, partida e
parada do bombeamento, etc.
 Regime permanente
 Transiente
 Condição emergencial: falha operacional de dispositivos
 Condição catastrófica: acidente operacional com riscos a vida
e/ou danos excepcionais como o a ruptura em um ponto baixo.
ENCHIMENTO DE ADUTORAS
49
 Condição para enchimento: expulsão plena de ar, com 
gradativa e lenta admissão de água
 Velocidade média para enchimento: 0,3 m/s
 Válvulas para expulsão de ar: ventosas
ENTRADA DE AR EM ADUTORAS...
Nível muito
baixo na
entrada
Descarga 
superior com 
introdução de ar
Formação 
de vórtice
50
BLOQUEIO DE ADUTORAS
Consiste na paralisação do escoamento, ocasionada pela 
existência de ar confinado nos pontos altos da adutora
Bloqueio da adutora por gravidade
Bloqueio da adutora por recalque
51
VENTOSAS EM ADUTORAS
ventosa simples
ventosa de tríplice função:
•expelir o ar deslocado pela água durante o enchimento da linha;
• admitir quantidade suficiente de ar, durante o esvaziamento da linha;
•expelir o ar proveniente das bombas em operação e difuso na água 
(funcionando como uma ventosa simples).
52
DESCARGA EM ADUTORAS
53
Válvulas de descarga são instaladas em adutoras nos pontos
baixos do perfil topográfico com a finalidade:
 Descarga da água na fase de pré-operação em que ocorre 
a limpeza e a desinfecção da adutora;
 Drenagem da adutora em ocasiões (raras) de manutenção 
de acessórios instalados em linha de adução – quando é 
necessária a remoção do acessório;
 Remoção de sólidos decantados nos pontos baixos;
 Drenagem total da adutora para inspeção interna em 
ocasiões excepcionais.
DESCARGA EM ADUTORAS
Descarga da adutora em galerias, valas e córregos
54
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS 
ADUTORAS
50
Blocos de ancoragens
Proteção contra corrosão
Proteção contra os transitórios hidráulicos
BLOCOS DE ANCORAGEM
56
Os blocos de ancoragem absorvem a resultante dos esforços
externos gerados pelas tubulações e acessórios e transferem
essa força ao solo.
 Em tubulações contínuas, tais como de aço soldado, a
importância dos blocos de ancoragem é menor, pois nesses
casos a própria estrutura do tubo costuma ser suficiente para
absorver os esforços externos resultantes;
 Quando a declividade da tubulação é acentuada de tal forma
que o atrito entre a tubulação e o terreno seja insuficiente
para manter o equilíbrioda tubulação assentada, deve ser
prevista a implantação de blocos de ancoragem.
BLOCOS DE ANCORAGEM
Dimensionamento dos blocos - Dados necessários
• Resultante das forças (direção e intensidade)
• Tensão máxima admissível na parede lateral da 
vala
• Coesão do solo
• Ângulo de atrito interno do solo
• Tensão máxima admissível pelo solo na vertical
• Peso específico do solo
• Especificações do concreto a ser utilizado
• Atrito concreto-solo
Critérios de cálculo
• Por atrito entre o bloco e o solo (peso do bloco);
• Por reação de apoio da parede da vala 
(engastamento).
Forças envolvidas para o 
dimensionamento de um bloco de 
ancoragem
R = força resultante; 
P = peso do bloco; 
W = peso do aterro;
B = apoio sobre a parede da vala; 
f = atrito sobre o solo;
M = momento de tombamento.
57
BLOCOS DE ANCORAGEM
58
ANCORAGEM DE ADUTORAS EM DECLIVE
Assentamento de tubulação enterrada com ancoragem por trecho travado
Assentamento de tubulação aérea: ancoragem tubo por tubo
59
PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
No caso de tubulações metálicas:
Proteção catódica: injeção de corrente contínua na estrutura a ser 
protegida elevando seu potencial em relação ao meio.
Proteção catódica galvânica: a diferença de potencial entre a estrutura a 
ser protegida e o anodo galvânico promove a corrente elétrica de proteção.
60
PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Proteção catódica por corrente impressa: a diferença de potencial entre 
o leito de anodos e a estrutura a ser protegida é promovida por uma fonte 
geradora de corrente contínua (retificador, bateria ou gerador).
61
LIMPEZA DE ADUTORAS
Deposição de minerais insolúveis em 
tubo de FD com revestimento. AAT
 250 mm, ~ 15 anos, CHW ~ 95.
Sedimentação
62
É o processo de depósito de 
sólidos na tubulação que 
transporta água, quando a 
velocidade é pequena, 
ocasionando a redução da seção 
da tubulação e diminuindo a 
capacidade de transporte de 
água.
LIMPEZA DE ADUTORAS
Incrustação
Incrustação em tubo de FD sem 
revestimento. AAB,  250 mm, ~ 
25 anos, CHW ~ 70.
63
A formação de incrustações na 
superfície interna da tubulação 
é determinada por diversos 
fatores como alcalinidade, 
dureza, presença de sólidos em 
suspensão, temperatura, 
velocidade da água e estado da 
superfície interna dos tubos. A 
presença de ferro, manganês e 
cálcio na água pode ocasionar 
incrustações na rede e coloração 
na água.
LIMPEZA DAS ADUTORAS
Polly-pig:
 Equipamento que remove as incrustações através de
raspagem.
 Tubos metálicos revestidos, tubos de PVC, concreto e 
fibrocimento;
 Tubos metálicos não revestidos (Polly-pig com escovas 
de aço ou raspador de arraste hidráulico); 
Vantagens:
 Não interrompe a operação normal da adutora;
 Custo reduzido;
 Possibilita uma redução significativa da rugosidade.
LIMPEZA DAS ADUTORAS
Polly-pig:
LIMPEZA DAS ADUTORAS
Entrada e saída do “polly-pig” em uma adutora
Introdução do “polly-pig” 
através de hidrante, sem 
registro
Introdução de “polly-pig” 
através de uma peça 
especial
Introdução do “polly-pig”
através de uma peça em Y
57
LIMPEZA DAS ADUTORAS Polly-Pig
67
LIMPEZA DAS ADUTORAS
Variação do coeficiente de Hazen-Williams
devido a limpezas por raspagem
68
APLICAÇÃO DO REVESTIMENTO DE 
ARGAMASSA DE CIMENTO
69
 É utilizado em tubos de ferro fundido com ou sem
revestimento e tubos de aço, com problemas sérios de
corrosão e incrustação (100mm até 2000mm);
 Ø > 150mm – processo econômico se comparado com a troca
de tubulação;
 Ø < 150mm – substituição ou limpeza por raspagem;
 Devolve a tubulação suas características de adução, evitando
o processo corrosivo; Não existe a necessidade de abertura de
vala; Reduz o diâmetro interno da tubulação.
APLICAÇÃO DO REVESTIMENTO DE 
ARGAMASSA DE CIMENTO
Outros revestimentos: epóxi; poliuretano, etc.
70
MEDIDORES EM CONDUTOS FORÇADOS
Medidores de vazão e de pressão
Venturi Orifício
60
MEDIDORES EM CONDUTOS FORÇADOS
Medidores de vazão
– Ultrassônicos
Modo reflexivo
Modo diagonal
– Eletromagnéticos
72
MEDIDORES EM CONDUTOS LIVRES
 Vertedores: triangulares, 
circulares, retangulares, etc;
 Calhas: Parshall,
Palmer-Bowlus, etc.
 Medidor acústico
(ADCP);
 Medidor eletromagnético;
 Medidor ultrassônico.
Calha Parshall
ETA1 Bebedouro (SAAEB)
73
INTERVENÇÃO EM ADUTORAS EM CARGA
Derivação pelo processo de 
furação em carga da adutora do 
SAM Leste da RMSP
74
TRAVESSIAS ENTERRADAS EM CURSOS 
D’ÁGUA
75
 Necessitam de outorga
 Não devem interferir no corpo hídrico (gerar 
obstáculo no fundo)
 Utilizar preferencialmente tubos de maior resistência
mecânica
 Envelopamento dos tubos com concreto magro (de 
baixa resistência)
TRAVESSIAS AÉREAS EM CURSOS D’ÁGUA
76
 Necessitam de outorga
 Estudo Hidrológico
 Não devem interferir no corpo hídrico (construir acima 
da cota de cheia, com folga)
 Diversos tipos de estruturas
 Podem ser feitas junto a obras de arte existentes 
(aproveitando uma lateral por ex.) desde que 
autorizadas
EXEMPLOS DE TRAVESSIAS AÉREAS
77