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EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 1 PROJETO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA LOTEAMENTO CERRO LARGO - RS Juliana Marques Shöntag1 Alessandro Cassiano Vargas do Nascimento2 Júnior Isaías Hoffmann² Andrei Cortes Cardoso² RESUMO O desenvolvimento e concepção de projetos de abastecimento de água tratada são fundamentais na formação de Engenheiros (as) Ambientais e Sanitaristas uma vez que grandes partes dos problemas nas políticas públicas do Brasil estão relacionadas ao saneamento básico, onde se encontram grandes oportunidades para encontrar soluções mais adequadas e viáveis para cada caso. Esse projeto tem como objetivo desenvolver uma rede de distribuição de água para um loteamento fictício com a finalidade de ambientar e proporcionar ao acadêmico o primeiro contato com projetos desta magnitude e todas as considerações e diretrizes que envolvem na elaboração do mesmo. Palavras-chave: Sistemas de abastecimento de água; Dimensionamento; Distribuição. 1 Pós-Doutorada no programa de Engenharia Ambiental pela UFSC. Professora adjunta do Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da Universidade Federal da Fronteira Sul (UFFS) campus Cerro Largo, RS. E- mail: juliana.schontag@uffs.edu.br 2 Graduando de Engenharia Ambiental e Sanitária na Universidade Federal da Fronteira Sul (UFFS) campus Cerro Largo, RS. E-mail: alessandrocvn@hotmail.com; juniorhoffmann.hoffmann@ gmail.com; andreicortes57@outlook.com. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 2 1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS O planejamento urbano é fundamental para a qualidade de vida e meio ambiente, onde visa-se aproveitar e ocupar da melhor forma a área do espaço urbano. Neste sentido questões como de saneamento básico (drenagem urbana, manejo dos resíduos sólidos e sistemas de água e esgoto) são fundamentais para a concepção de cidades, loteamentos e bairros pois, se projetada de maneira correta, pode refletir em, além de qualidade de vida em um meio ambiente equilibrado, menor gastos com possíveis manutenções e uma distribuição ordenada e organizada das residências, comércio e indústrias. Por esta razão, dentre outras, o planejamento e a concepção eficaz da rede de distribuição de água é uma das maneiras que se apresentam para se atingir esses objetivos e garantir acesso de água tratada a população residente, assim como também para as futuras. O objetivo principal deste trabalho é apresentar um projeto de abastecimento de água potável na concepção de um loteamento fictício com o intuito de simular uma situação real de execução de trabalho que poça vir a ser proposto, no qual o acadêmico pode se deparar, visando o preparo do futuro profissional elucidando a complexidade envolvida nestas propostas de trabalho, visto que é necessário recorrer a normas técnicas que orientam e possibilitam a viabilidade técnica de projetos desta proporção. Em vista disso, é apresentado um detalhamento das etapas do projeto de abastecimento de água potável para o loteamento apresentando os seguintes elementos: a) Memorial descritivo do sistema hidráulico; b) Planilha de cálculos hidráulicos; c) Esquema dos cálculos hidráulicos detalhado com todos os dados técnicos; d) Planta geral de implantação na escala de 1:20000, formato A1, com curvas de nível, contendo todos os lotes e o traçado de redes de distribuição de água potável, projeto detalhado apontando o material, diâmetro, extensão, número de nós das tubulações, bem como a indicação das peças e conexões, como, por exemplo, hidrantes e válvulas utilizadas e suas características; e) Relação de materiais – detalhamento de todos os materiais (tubos e conexões, registros, válvulas dentre outros) com as relações de quantidades e especificações; EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 3 f) Projeto do reservatório – detalhamento da localização do reservatório, de todas as dimensões e materiais envolvidos em sua concepção, bem como a capacidade de armazenamento do reservatório. 2. MEMORIAL DESCRITIVO 2.1. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE LOTEAMENTO NA CONCEPÇÃO DO PROJETO 2.2. População média Com destino ao loteamento em questão foi considerado para fins de cálculo uma taxa de ocupação de 4 hab/lote. Dessa forma, assumindo a existência de um distrito residencial e outro distrito comercial com o seu respectivo número de lotes, é possível determinarmos o número de habitantes residenciais e comerciais que irão compor o número total de habitantes do loteamento em questão através do simples produto da multiplicação da taxa de ocupação pelo número de lotes de cada distrito, conforme podemos verificar a tabela 1, abaixo. Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. 2.3. Consumo médio de água Os consumos médios de água estimados foram determinados segundo as orientações do plano de projeto disponibilizado pela orientadora Prfª Juliana Marques Shöntag. Portanto, conforme já visto anteriormente, foi considerada uma taxa de consumo médio de 50 L/hab.dia para os lotes comerciais e 180 L/hab.dia para os lotes residenciais. Tabela 1 - Número de total habitantes da população considerando uma taxa de ocupação de 4 hap/lote. Distrito Número de Lotes Número de habitantes Residencial 1265 5060 Comercial 72 288 Total 5348 EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 4 2.4. Coeficientes do dia e da hora de maior consumo (K1 e K2) A condição para obtenção dos coeficientes do dia e da hora de maior consumo foram realizadas conforme as orientações para projeto da PNB-587-ABNT Brasil 1977que recomenda e determina os valores de 1,2 para o dia de maior consumo (K1) e 1,5 para a hora de maior consumo (K2). 3. CONCEPÇÃO E DESCRIÇÃO DO PROJETO O projeto em si tem como escopo à implantação de uma rede de abastecimento de água tratada completo com o objetivo de atender a população urbana do loteamento localizado no município de Cerro Largo – RS. Estão previsto em projeto um ponto de captação, adução, tratamento, reservação através da instalação de um reservatório elevado localizado na região de maior cota no loteamento com o intuito de se aproveitar os desníveis geográficos existentes na região como meio de garantir as pressões mínimas exigidas na rede de distribuição de água que irá beneficiar 1265 famílias e viabilizar 72 estabelecimentos comerciais. A captação de água se dará através de exploração diária do manancial superficial feito por sistema de bombeamento. A produção de captação do manancial será ligada diretamente a rede de tratamento onde, posteriormente ao tratamento da água, será direcionado ao reservatório. A partir do reservatório a água será distribuída para os distritos residenciais e comerciais por gravidade. 4. MEMORIAL DE CÁLCULOS 4.1. DIMENCIONAMENTO DE PROJETO 4.1.1. Parâmetros técnicos • Tipo de rede: ramificada; • Número de lotes atendidos: o Domiciliares: 1265 lotes o Comerciais: 72 lotes EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 5 • Consumo médio: o Residencial: 180 L/hab.dia; o Comercial: 50 L/hab.dia; • Taxa de ocupação habitacional: 4 hab./dia; • Coeficiente do dia de maior consumo (K1): 1,2; • Coeficiente da hora de maior consumo (K2): 1,5; • Coeficiente de rugosidade da tubulação (C): 150 material PEAD. 4.2. VAZÃO DE PROJETO 4.2.1. Produção (Qprod) A seguir estão apresentados os cálculosdesenvolvidos para determinação das vazões de produção, através da equação 1, que serão demandados pelos distritos residencial e comercial. Primeiramente será determinada a vazão de produção para o distrito residencial. 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑.𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑.𝐾1 86400 (1) Onde: 𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 5060 - População residencial; 𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑. = 180 L/hab.dia - Consumo médio; K1 = 1,2 - Coeficiente do dia de maior consumo; 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 5060 × 180 × 1,2 86400 ∴ 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 12,65 𝐿/𝑠 De maneira análoga, utilizando a equação 1, obtém-se a vazão de produção para o distrito comercial apenas adaptando os dados referentes a população e o consumo médio. Sendo assim, obtemos o seguinte resultado. Onde: 𝑃𝑜𝑝.𝑐𝑜𝑚. = 288 - População comercial; 𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑. = 50 L/hab.dia - Consumo médio; EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 6 K1 = 1,2 - Coeficiente do dia de maior consumo; 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑐𝑜𝑚. = 288 × 50 × 1,2 86400 ∴ 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑐𝑜𝑚. = 0,20 𝐿/𝑠 Com os valores de vazão de produção determinados, podemos chegar, enfim, ao valor da vazão total de produção que será demandada, através da simples soma das vazões dos distritos residencial e comercial. 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑟𝑒𝑠𝑑. + 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑐𝑜𝑚. ∴ 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑.𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 12,85 𝐿/𝑠 4.2.2. Distribuição (Qdist.) Muito semelhante aos cálculos desenvolvidos no tópico anterior, para determinação das vazões de distribuição que serão requeridos pelos lotes residencial e comercial, utilizamos a equação 2. Primeiramente determinaremos a vazão de distribuição para os lotes residenciais. 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑.𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑.𝐾1𝐾2 86400 (2) Onde: 𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 5060 - População residencial; 𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑. = 180 L/hab.dia - Consumo médio; K1 = 1,2 - Coeficiente do dia de maior consumo; K2 = 1,5 - Coeficiente da hora de maior consumo; 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 5060 × 180 × 1,2 × 1,5 86400 ∴ 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑟𝑒𝑠𝑑. = 18,98 𝐿/𝑠 EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 7 De maneira análoga, utilizando a equação 2, obtém-se a vazão de distribuição para os lotes comerciais apenas adaptando os dados referentes a população e o consumo médio. Sendo assim, obtemos o seguinte resultado. Onde: 𝑃𝑜𝑝.𝑐𝑜𝑚. = 288 - População comercial; 𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑. = 50 L/hab.dia - Consumo médio; K1 = 1,2 - Coeficiente do dia de maior consumo; K2 = 1,5 - Coeficiente da hora de maior consumo; 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑐𝑜𝑚. = 288 × 50 × 1,2 × 1,5 86400 ∴ 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑐𝑜𝑚. = 0,30 𝐿/𝑠 Com os valores de vazão de distribuição determinados, podemos chegar ao valor da vazão total de distribuição que será necessária, pela simples soma das vazões calculadas para os lotes residencial e comercial. 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑟𝑒𝑠𝑑. + 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑐𝑜𝑚. ∴ 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 12,85 𝐿/𝑠 4.3. VAZÕES E PRESSÕES NOS TREXOS As vazões e pressões foram determinadas trecho a trecho. Os resultados estão apresentados na tabela 2, onde foram tomadas as devidas precauções de atendimento as pressões dinâmicas mínimas admissíveis de 10 m.c.a. e as pressões estáticas máximas admissíveis de 50 m.c.a. para que a água chegasse com pressão suficiente nas residências. 4.4. RESERVATÓRIO O reservatório será construído de concreto armado e foi dimensionado para atender as seguintes condições: a. operar na distribuição de água, atendendo à variação horária do consumo (volume útil); EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 8 b. manter uma reserva para atender as condições de emergência; c. manutenção de pressões na rede de distribuição. O reservatório elevado apresenta um único compartimento para comportar a água de distribuição. O projeto prevê um reservatório constituído dos seguintes detalhes técnicos construtivos: • uma única canalização de entrada, a partir do distribuidor de PEAD DEF°F° DN 150, com válvula bóia de fechamento automático, de comando mecânico; • uma canalização de saída partindo do local mais baixo, constituída de válvula para isolamento e derivação para limpeza; • canalização de extravasamento para atmosfera na forma de vertedor do tipo boca de sino; • pontos de inspeção do reservatório devidamente protegidos; • escada fixa de acesso ao reservatório tipo marinheiro; • indicador de nível de água através de um sistema de indicação à distância; • dispositivo de ventilação no reservatório; • sinalização de navegação aérea e; • instalação de para-raios. Para determinarmos o volume do reservatório é preciso, antes de mais nada, realizar o cálculo da reserva total que constituem as reservas de equilíbrio, de incêndio e de emergência. 4.4.1. Reserva de equilíbrio Para o cálculo da reserva de equilíbrio utilizamos a equação 3, conforme podemos verificar abaixo. 𝐶 = 𝐾2−1 𝜋 . 𝑄𝑚é𝑑 (3) Onde: - C = Capacidade (m³); EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 9 - K2 = Coeficiente da maior hora de consumo; - Qméd = Vazão média de consumo (m³/dia) dado por 𝑄𝑚é𝑑 = 𝑃𝑜𝑝.𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑.𝐾1. Podemos considerar num só mesmo cálculo as populações residenciais e comerciais apenas alterando os valores de população e consumo médio característico de cada distrito. 𝐶 = 𝐾2 − 1 𝜋 . [𝐾1(𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑.𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑. + 𝑃𝑜𝑝.𝑟𝑒𝑠𝑑.𝑞𝑐𝑜𝑛𝑠.𝑚é𝑑.)] 𝐶 = 1,5 − 1 𝜋 . [1,2(5060 × 180 + 288 × 50)] ∴ 𝐶 = 176.700 𝐿 𝑑𝑖𝑎 𝐶 = 176,7 𝑚3/𝑑𝑖𝑎 4.4.2. Reserva de incêndio No Brasil, é adotada a quantidade de água suficiente para suprir a vazão de 10 a 100 L/s por hidrante, durante um período de 3 a 6 horas. Para necessidade deste projeto considerou-se uma vazão de 15 L/s durante um período de 3 horas. Portanto o valor para o reservatório de reserva de incêndio será de: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 3 ℎ × 15 𝐿 𝑠 × 3600 𝑠 ℎ × 0,001 𝑚³ 𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 = 162 𝑚³ 4.4.3. Reserva de emergência A reserva de emergência pode ser determinada da mesma maneira como são feitos em outros países como, por exemplo, nos EUA onde é considerando para a reserva de emergência 25% do volume total do reservatório. Portanto, assumindo R1 como sendo a reserva de equilíbrio, R2 a reserva de incêndio, R3 a reserva de emergência e Rt a reserva total, temos a seguinte relação que irá nos levar ao volume de reserva de emergência neste projeto. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 10 𝑅3 = 𝑅1+𝑅2 3 (4) 𝑅3 = 176,7 + 162 3 ∴ 𝑅3 = 112,9 𝑚³ 4.4.4. Volume total do reservatório Com os valores das reservas de equilíbrio, incêndio e emergência determinados, podemos agora chegar ao valor do volume total que o reservatório deve comportar. Para isso, basta a simples soma das reservas determinadas anteriormente. 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙 + 𝑅𝑖𝑛𝑐 + 𝑅𝑒𝑚𝑒𝑟𝑔 ∴ 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 451,6 𝑚 3~ 452 𝑚3 4.4.5. Volume do reservatório pelo método de Frühling Através do critério prático é possível também calcularmos o volume doreservatório, como sendo 1/3 do consumo diário máximo. 𝑄𝑚𝑒𝑑. = 1,2(5060 × 180 + 288 × 50) = 1.110.240 𝐿 𝑜𝑢 1.110,24 𝑚³ 𝑅𝑒𝑞 = 1 3 × 𝑄𝑚𝑒𝑑 ∴ 𝑅𝑒𝑞 = 370,08 𝑚³ Sendo assim, adota-se o menor valor calculado dentre os valores obtidos para a reserva total e com a capacidade obtida pelo critério de Frühling. Portanto, o volume do reservatório a ser adotado será de 𝑉𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 = 370,08 m³ 4.4.6. Dimensões para o reservatório elevado Volume do reservatório: 370,08 m³ Considerando um reservatório circular, temos: EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 11 𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = 𝐴𝑏 × 𝐻 (5) Onde: 𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜: volume do reservatório 𝐴𝑏: área da base do reservatório; H: altura do reservatório. Admitindo-se H = 2,60 m (valor arbitrado, mantido como padrão) podemos chegar ao valor do diâmetro do reservatório. 𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 = 𝜋 𝐷² 4 × 𝐻 ∴ 𝐷 = √ 4 × 𝑉𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝐻 × 𝜋 Logo obtém-se: 𝐷 = √ 4 × 370,08 𝑚³ 2,60 𝑚 × 𝜋 = 13,46 𝑚 Por questões de segurança adota-se Dadotado = 13,50 m. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 12 A estrutura possui 8 pilares com 13,5m de altura que irão manter o reservatório suspenso, conforme previsto em projeto. Na sequência, nas figuras 1, 2 e 3, pode-se verificar as dimensões finais do reservatório em planta. 4.5. DIMENSIONAMENTO DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO 4.5.1. Parâmetros técnicos Todos os parâmetros citados nesse subitem foram utilizados para dimensionar cada trecho da rede de distribuição. Para o dimensionamento hidráulico do sistema de abastecimento de água, adotou-se a equação 6 de Hazen Williams para a determinação da perda de carga nas tubulações. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 13 ℎ𝑝 = 10,643×𝑄1,85 𝐶1,85×𝐷4,87 × 𝐿 (6) Onde: Q: Vazão per capta (m³/s); C: Coef. de rugosidade do material da tubulação; D: Diâmetro da tubulação (m); L: Comprimento da tubulação (m); hp: Perda de carga (m). Outro parâmetro diretamente ligado à perda de carga é a perda de carga unitária, onde o quociente entre o valor resultante da equação 6 e o comprimento do trecho resulta na perda de carga unitária. A qual descreve a perda de carga associada a cada metro de canalização. As velocidades máximas admitidas nas tubulações foram obtidas segundo a equação 7 e são apresentadas trecho a trecho na tabela 2. 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 + 1,5𝐷 (7) Onde: 𝑉𝑚𝑎𝑥: velocidade máxima (m/s); D: diâmetro da canalização (m). A velocidade real de cada trecho considerando apenas a vazão e a área da seção transversal também foi dimensionada para cada um dos trechos e encontra- se também na tabela 2. Para calcular o nível piezométrico de cada nó da rede de distribuição, primeiramente se faz necessário saber o nível de água do reservatório, o qual pode ser obtido pela equação 8. 𝑁𝐴 = 𝑍 + ℎ + ℎ𝑚𝑖𝑛 (8) EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 14 Onde: Z: cota do terreno no ponto mais desfavorável da rede (m); ℎ: perda de carga do ponto mais desfavorável até o reservatório (m); ℎ𝑚𝑖𝑛: pressão mínima requerida na rede de distribuição (m.c.a.). O ponto mais desfavorável da rede foi o primeiro nó, somando-se as perdas de carga desse nó até o reservatório, o valor obtido foi de 8,53 m. E a cota desse mesmo nó é de 48,5 m. Substituindo esses valores na equação 8, obtemos: 𝑁𝐴 = (48,5 + 8,53 + 10) 𝑚. 𝑐. 𝑎. 𝑁𝐴 = 67 𝑚. 𝑐. 𝑎. Agora, considerando esse valor do nível da água como o nível piezométrico a montante no reservatório, pode-se determinar os valores a jusante apenas subtraindo a perda de carga desse mesmo trecho. Depois de calculado, esse nível piezométrico a jusante, torna-se o nível piezométrico a montante do próximo trecho, pois está sendo considerado que é o mesmo ponto (nó). Para dimensionar a pressão dinâmica, basta subtrairmos a o nível piezométrico da cota do terreno do nó atual. Este valor da pressão dinâmica deve ser, em todos os nós, de pelo menos 10 m.c.a. A pressão estática de cada nó da rede de distribuição é obtida subtraindo-se o nível piezométrico do reservatório da cota a jusante de cada trecho. Esse valor da pressão estática não deve ser superior a 50 m.c.a., para que a integridade das canalizações e acessórios sejam mantidas pelo tempo previsto. 4.5.2. Tubulações A distribuição de água tratada nesse projeto será realizada por tubulação de material PEAD (C=150) tendo em vista suas notáveis características muito mais atrativas com relação a durabilidade, eficiência e instalação. Na tabela 4 é possível verificar os diâmetros utilizados para distribuição de água. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 15 4.5.3. Equipamentos e conexões De acordo com a planta baixa, foram instalados os equipamentos e conexões, conforme sua funcionalidade/finalidade, qualidade e economia. Os equipamentos e conexões utilizados no projeto estão relacionado na tabela 3 com suas respectivas descrições, bem como o número de unidades utilizados para execução do projeto. 4.5.4. Conjunto motor-bomba Será projetado um sistema de bomba horizontal não afogada puramente por conveniência, tendo em vista a facilidade de acesso para manutenções preventivas e monitoramento de operação das bombas. Primeiramente precisamos calcular as perdas de carga localizadas no ponto de sução e no recalque, com a formulação a seguir: ℎ𝑓 = 𝐾𝑣2 2𝑔 (9) Assim, no ponto de sucção, temos: ℎ𝑓,𝑠𝑢𝑐 = 1,5 ∙ (0,409𝑚/𝑠)2 2 ∙ 9,81𝑚/𝑠² ℎ𝑓,𝑠𝑢𝑐 = 0,01279𝑚 Já para trecho de recalque: ℎ𝑓,𝑟𝑒𝑐 = 1,5 ∙ (0,727𝑚/𝑠)2 2 ∙ 9,81𝑚/𝑠² ℎ𝑓,𝑟𝑒𝑐 = 0,04041𝑚 Outro ponto importante é o cálculo das perdas de carga distribuídas, tanto para o trecho de recalque, quanto para a sucção, calculado através da equação 6. Desse modo para o trecho de sucção, temos: ℎ𝑝, 𝑠𝑢𝑐 = 10,643 ∙ (0,01285𝑚3/𝑠)1,85 1501,85 ∙ (0,2𝑚)4,87 ∙ 59,56𝑚 EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 16 ℎ𝑝, 𝑠𝑢𝑐 = 0,04805𝑚 Para a o recalque, temos: ℎ𝑝, 𝑟𝑒𝑐 = 10,643 ∙ (0,01285𝑚3/𝑠)1,85 1501,85 ∙ (0,15𝑚)4,87 ∙ 873,96𝑚 ℎ𝑝, 𝑟𝑒𝑐 = 2,86215𝑚 Para encontrar a altura manométrica total basta realizarmos o somatório das perdas de carga do sistema, de modo como segue. 𝐻𝑚𝑡 = ℎ𝑔 + ∑ ℎ𝑝, 𝑟𝑒𝑐 + ∑ ℎ𝑝, 𝑠𝑢𝑐 Onde ℎ𝑔 é dado pela subtração do nível piezométrico mais alto da cota do ponto de adução. Portanto, a equação anterior, resume-se em: 𝐻𝑚𝑡 = ((67 − 51,5) + (0,04041 + 2,86215) + (0,01279 + 0,04805))𝑚 𝐻𝑚𝑡 = 18,46𝑚 Agora, podemos calcular a potência da bomba, através da equação 10, abaixo: 𝑃 = 𝛾×𝑄×𝐻𝑚𝑡 75×𝜂 (10) 𝑃𝑏 = 1000 ∙ 0,01285 ∙ 18,46 75 ∙ 0,7 𝑃𝑏 = 4,5 ≈ 5𝐶𝑉 Com a potência da bomba calculamos a potência do motor, segundo a equação 11: 𝑃𝑚 = 𝑃𝑏 𝜂𝑚 (11) 𝑃𝑚 = 5𝐶𝑉 0,9 𝑃𝑚 = 5,56 ≈ 6𝐶𝑉 EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 17 Contudo, devemos adicionar um acréscimo de potência recomendado pelo fabricante da bomba para o seu perfeito funcionamento no sistema. Para a faixa de 2 a 5CV o recomendado é um acréscimo de 30% na potência.𝑃𝑚,𝑐𝑜𝑟𝑟 = 6𝐶𝑉 ∙ (0,3 ∙ 6𝐶𝑉) 𝑃𝑚,𝑐𝑜𝑟𝑟 = 7,8 ≈ 8𝐶𝑉 5. TABELAS Neste tópico é possível verificar a relação de materiais (equipamentos e conexões) e planilhas de todos os cálculos envolvidos na concepção do projeto. A tabela 2 está dividida entre cabeçalho e tabela propriamente dita, por questões de ajuste e formatação. Esta, por sua vez, disponibiliza todos os resultados dos cálculos realizados para o dimensionamento das tubulações, com pressões, vazões e velocidades de cada trecho. Na tabela 3 podemos verificar a descrição e a relação de acessórios por nó de canalização utilizados, bem como o número de unidades para atendimento as necessidades do projeto. Sendo especificado o diâmetro e a respectiva quantidade. A tabela 4, por sua vez, especifica a relação de acessórios por trecho de canalização. Assim como a tabela anterior, traz a quantidade de cada acessório e seu tipo. TABELA 2 - Planilha de cálculos. Cidade: Cerro Largo -RS POP. 4 Empresa: Unidos de Vila Matilde Loteamento: Fictício C 150 Responsável: Alessandro, Andrei e Júnior. Cons. 180 e 50 DN 50 75 100 150 200 TOTAL K1 1,2 L (m) 3756 5122,2 1891 550 103,1 11423 K2 1,5 Pres 11,50 Assinatura / CREA EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 18 EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 19 Tabela 3 - Relação de acessórios por nó de canalização. N ó CAP TÊ Redução Curva Adaptador Y Tipo (mm ) Unid. Tipo (mm) Unid. Tipo (mm) Unid. Tipo (mm) Unid. Tipo (mm) Unid. 1 50 1 - - - - - - - - 2 - - - - - - 90º/50mm 1 - - 3 75 1 - - - - - - - - 4 - - 100/75/50 1 100/75/50 2 - - - - 5 75 1 - - - - - - - - 6 - - 150/100/75 1 150/100/75 2 - - - - 7 100 1 - - - - - - - - 8 - - 150/100 1 150/100 1 - - - - 9 75 1 - - - - - - - - 10 - - - - 75/50 1 - - 75/50 1 11 50 1 - - - - - - - - 12 - - 150/75 1 150/75 1 - - - - 13 50 1 - - - - - - - - 14 - - - - 150/50 1 - - 150/50 1 15 50 1 - - - - - - - - 16 - - - - 150/50 1 - - 150/50 1 17 75 1 - - - - - - - - 18 - - - - - - 90º/75mm 1 - - 19 75 1 - - - - - - - - 20 - - 100/75 1 100/75/75 2 - - - - 21 50 1 - - - - - - - - 22 - - 100/50 1 50 1 - - - - 23 - - 200/150/100 1 200/150/100 2 - - - - 24 50 1 - - - - - - - - 25 - - - - - - 90º/50mm 1 - - 26 - - 200/50 1 200/50 1 - - - - 27 - - - - - - - - - - Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 20 Tabela 4 - Relação de acessórios por trecho de canalização. TRECHO (nó) Compr (m) DN (mm) Registro Hidrante Tubulação Mont Jusan Tipo Unid Tipo Unid Tipo Unid 1 2 833,51 50 I 3 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 9 2 4 110,00 50 - 0 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 3 4 833,51 75 I 3 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 9 4 6 110,00 100 - 0 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 5 6 1253,51 75 I 4 Subterrâneo 5 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 13 6 8 110,00 150 I 1 Subterrâneo 1 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 9 7 8 1253,51 100 I 4 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 13 8 12 110,00 150 - 0 - 0 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 10 9 10 1067,50 75 I 3 Subterrâneo 5 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 10 10 12 186,01 75 I 1 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 2 11 10 240,97 50 - 0 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 3 12 14 32,76 150 - 0 - 0 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 3 13 14 430,12 50 I 1 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 5 14 16 107,09 150 I 1 - 0 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 9 15 16 430,20 50 I 2 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 16 23 190,15 150 - 0 Subterrâneo 1 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 16 17 18 836,00 75 I 3 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 9 18 20 110,00 75 - 0 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 19 20 836,00 75 I 2 Subterrâneo 2 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 9 20 22 110,00 100 I 1 Subterrâneo 1 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 21 22 836,00 50 I 3 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 9 22 23 417,51 100 I 1 Subterrâneo 1 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 4 23 26 73,06 200 - 0 - 0 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 6 24 25 758,93 50 I 2 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 8 25 26 116,94 50 - 0 - 0 Tubo PE 80 SDR 33 PN 4,0 1 26 27 30,00 200 I 1 - 0 Tubo PE 100 SDR 33 PN 5,0 3 Total - 11423,28 - - 36 - 16 - - Legenda: I - Registro de Esfera com Cabeça Quadrada em PVC Fonte: Elaborado pelos autores, 2018. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 21 6. PLANTA BAIXA DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA Abaixo segue a planta baixa da rede de distribuição apenas para elucidar e verificar a distribuição das tubulações, equipamentos e conexões utilizados. Para facilitar a leitura dos detalhes e convenções adotadas com relação aos equipamentos e conexões utilizados no projeto segue em anexo a planta baixa da rede em formato A1 tendo em vista que não é possível obter uma boa resolução A4. Posteriormente, na figura 5, é apresentado um esquema da canalização especificando cada nó, a extensão do trecho em metros (em vermelho) e o diâmetro da canalização no trecho (em azul). EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 22 Figura 4 – Ilustração em planta baixa da disposição final rede de distribuição de água tratada. EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 23 Figura 5 – Esquematização da rede de distribuição. Nós (preto), extensão em metros (vermelho) e diâmetro (azul). EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 24 7. DETALHAMENTO DO PROJETO O projeto prevê tubulações de adução por bombas, tratamento, reservação e distribuição de água tratada para população. Abaixo segue a descrição e algumas especificações com relação ao projeto de abastecimento de água. A distribuição da rede foi pensada visando a melhor distribuição possível, desde o reservatório até os pontos de abastecimento nos lotes residências e comerciais. Basicamente a rede é constituída por um conjunto de tubulações de material de PEAD com conexões fundidas sob efeito de temperatura (termofusão), protegendo a região soldada contra intempéries, onde todas serão dispostas a uma distância de um metro paralelo à calçada de pedestres e alocada no subsolo. A preferência pelo material da tubulação para a distribuição de água, foi dada segundo suas vantagens como, por exemplo: resistência à impactos e químicas, além de ser atóxico para o transporte da água com qualidade. Ainda, apresenta elevada vida útil, alto desempenho, são fáceis de instalar tendo em vista que são mais leves, flexíveis e se adaptam muito bem a qualquer projeto. O projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público deve ser desenvolvido segundo a norma NBR 12.214 NB 590/92. Sendo assim, será projetado um sistema de motor-bomba horizontal não afogada por questões de conveniência, tendo em vista a facilidade de acesso para manutenções preventivas e monitoramento de operação das bombas. Considerando que as bombas estarão na superfície e, por tanto, expostas, o projeto prevê também uma estrutura de isolamento de concreto para proteção das bombas de intemperes e possíveis atos de vandalismo. A produção do conjunto motor-bomba prevê um regime de operação de vinte e quatro horas por dia. A potência da bomba dimensionada levou em consideração toda a vazão requerida pela população para que o regime de abastecimento não contenha falhas. Os acessórios e demais peças foram instaladas conforme a sua funcionalidade e dispostos de acordo com necessidade atendendo as diretrizes vigentes (distâncias mínimas entre hidrantes) como bem podemos verificar na planta baixa – no tópico 7 e ANEXO- a fim de garantir a viabilidade técnica do projeto e o atendimento ao abastecimento de água para população de forma EAS – SISTEMAS DE ÁGUA E ESGOTO 25 contínua e com pressões mínimas e máximas recomendadas. O sistema de reservação de água será feito no ponto de maior cota do terreno (aproximadamente 55,5 m) através de um reservatório de concreto armado com capacidade de 620 m³ de água elevado a 11,5 m de altura com o intuito de garantir as pressões mínimas para as residências mais distantes do reservatório. Todos os acessórios utilizados no projeto (registro, adaptador y, curva, redução, TÊ e CAP) são de PVC, com diâmetro variando entre 50 e 200mm. Os hidrantes foram considerados todos subterrâneos com distribuição espacial de 250 m de raio entre um e outro, a fim de cobrir toda a área do loteamento. Para a tubulação, dimensionada em PEAD, foi utilizada bobinas de 100 m para os diâmetros de DE 20 a DE 125 mm. Para os diâmetros superiores, DE 140 a DE 200 mm, o fabricante disponibiliza apenas barras de no máximo 6 m de comprimento, portanto estes foram utilizados. Para a tubulação PE 80 SDR 33 PN 4,0 foram utilizadas 109 bobinas, cobriando 10900 m de extensão. Já para a tubulação PE 100 SDR 33 PN 5,0 foram necessárias 55 barras para cobrir os 660 m restantes da rede de distribuição. O assentamento da rede será de acordo com as normas da Companhia Rio- grandense de Saneamento – CORSAN. Cerro largo, 03 de Outubro de 2018. Projetistas: Alessandro Cassiano Vargas do Nascimento; Andrei Cortes Cardoso; Junior Isaias Hoffmann.
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