Aula 03 - Captação - Parte I

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CAPTAÇÃO DE ÁGUA 
Fortaleza - 2020
Curso de Engenharia Civil
Disciplina: Abastecimento de Água
Profª. Dra. Jéssyca de Freitas Lima Brito
10/03/2020 20:55:26
Profª. Dra. Jéssyca Brito
Sistema de Abastecimento de Água
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Captação de Água
Alternativas
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Captação de Água
Alternativas
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Captação de Água
Alternativas
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Captação de Água
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Captação de Águas Superficiais
• Definição
– Conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou instalados
junto ao manancial para a retirada de água destinada ao sistema
de abastecimento.
– A eficiência do SAA, em termos quantitativos e qualitativos,
depende da escolha e da proteção do manancial, assim como da
construção e da operação dos dispositivos de captação.
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Captação de Águas Superficiais
• Os dispositivos devem ser projetados de modo a:
― Funcionar ininterruptamente em qualquer época do ano;
― Permitir a retirada de água para o sistema de abastecimento em
quantidade suficiente e com a melhor qualidade possível;
― Facilitar o acesso para operação e manutenção do sistema.
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
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Captação de Águas Superficiais
Tipos de captação de água superficial
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Captação de Águas Superficiais
Tipos de captação de água superficial
• Captação direta ou a fio de água
Cursos de água com vazão mínima, superior à vazão de captação e
nível de água mínimo para a submergência dos dispositivo de
tomada.
• Captação com barragem de regularização de nível
Cursos de água com vazão mínima superior à vazão de captação,
mas com nível de água mínimo insuficiente para a submergência
dos dispositivos de tomada.
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Captação de Águas Superficiais
Tipos de captação de água superficial
• Captação com reservatório de regularização de vazão
Vazão mínima do manancial é inferior à vazão de captação necessária.
• Captação em reservatório ou lagos de usos múltiplos
Reservatórios artificiais ou em lagos naturais cujas águas não têm o seu
uso prioritário relacionado ao abastecimento público de água.
• Captações não convencionais
Concebidas para permitir o emprego de equipamentos de elevação ou
recalque de água movidos por energia não convencional (eólica, solar,
transiente hidráulico).
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Captação de Águas Superficiais
Dispositivos de captação de água superficial
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Captação de Águas Superficiais
Dispositivos de captação de água superficial
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Captação de Águas Superficiais
• Tubulação de tomada
Dispositivo constituído por tubulação simples, que conduz a água desde
o manancial até a unidade seguinte:
― Desarenador;
Tomada de água
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• Tubulação de tomada
― Caixa de passagem de uma adutora por gravidade;
Tomada de água
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• Tubulação de tomada
― Poço de sucção de uma elevatória;
Tomada de água
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• Tubulação de tomada
― Sucção direta de uma bomba;
Tomada de água
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Captação de Águas Superficiais
• Tubulação de tomada
Geralmente a tubulação de tomada é provida de um crivo ou de tubos
perfurados.
Tomada de água
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• Tubulação de tomada
– Aplica-se a cursos de água perenes, sujeitos a pequena variação
de nível de água e que não possuam regime de escoamento com
o arraste de sólidos volumosos.
– Um outro tipo de tomada de água direta com conjunto
motobomba é o que utiliza as denominadas bombas anfíbias
modulares (bombas submersíveis).
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Captação de Águas Superficiais
Tomada de água
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• Tubulação de tomada
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Captação de Águas Superficiais
Tomada de água
NBR 12.213: velocidade da água ≥ 0,60 m/s para evitar a
deposição de sólidos suspensos.
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Dimensionar uma tubulação de tomada de uma captação de água superficial
destinada a uma comunidade com população de projeto de 2.000 habitantes,
consumo per capita médio de água macromedido de 150 L/hab∙dia e k1 igual
a 1,2. As unidades de produção de água deverão ser projetadas para
funcionarem, no máximo, por 16 h/dia. O comprimento da tubulação de
tomada é de 5 m e ela descarrega num poço de tomada.
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Captação de Águas Superficiais
EXEMPLO 01: Tomada de água
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Captação de Águas Superficiais
EXEMPLO 01: Tomada de água
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Dimensionar uma tubulação de tomada de uma captação de água superficial
destinada a uma comunidade com população de projeto de 5.000 habitantes,
consumo per capita médio de água macromedido de 200 L/hab∙dia e k1 igual
a 1,2. As unidades de produção de água deverão ser projetadas para
funcionarem, no máximo, por 16 h/dia. O comprimento da tubulação de
tomada é de 5 m e ela descarrega num poço de tomada. C = 130.
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Captação de Águas Superficiais
EXEMPLO 02: Tomada de água
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Captação de Águas Superficiais
Caixa de tomada de água em captação a fio de água
• Caixa de tomada
Empregada quando o curso de água apresenta regime de escoamento
torrencial ou rápido, havendo risco de colisão das tubulações com
sólidos pesados.
Tomada de água
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• Caixa de tomada
Não se aplica quando:
― A altura da lâmina de água mínima for muito reduzida;
― A calha molhada se afastar muito das margens nos períodos de
grande estiagem;
― Ocorrer excesso de algas no manancial.
Tomada de água
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Captação de Águas Superficiais
• Canal de derivação
― Utilizado em captações de médio ou grande portes, cumprindo ao
mesmo tempo as funções da caixa de tomada e do canal que a
interliga à unidade subsequente.
― Não se aplica a captaçõesde pequena vazão:
Velocidade mínima de 0,60 m/s → dimensões dos canais muito
pequenas para viabilizar sua construção e manutenção.
Tomada de água
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Captação de Águas Superficiais
• Canal de derivação
Canal de derivação e desarenador afastado da margem do curso de água
Tomada de água
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• Poço de derivação
– Consiste de uma tubulação construída na margem de rios ou
ribeirões que seja inundável e que apresente declividades
acentuadas.
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Tomada de água
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• Poço de derivação
– Quando a variação de nível de água do rio for acentuada, pode-se
adotar mais de uma tubulação de tomada.
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Tomada de água
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• Tomada de água com estrutura em balanço
– Feita por um conjunto motobomba submersível para água
bruta, resistente à abrasão, suspensa por uma viga em balanço
instalada transversalmente ao curso de água.
– Aplica-se a rios pouco encaixados, com grande oscilação do
nível de água, tanto em profundidade como no afastamento às
margens.
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Tomada de água
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• Tomada de água com estrutura em balanço
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Captação de Águas Superficiais
Tomada de água
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• Captação flutuante
– Aplica-se, sobretudo, em lagos ou represas, mas também em
rios maiores com escoamento fluvial, sem arraste de sólidos
flutuantes de grandes dimensões e dotados de grande largura e
profundidade, mesmo em períodos de estiagem.
– Tem sido mais utilizada em sistemas de pequenas e médias
comunidades, como alternativa mais econômica às captações
convencionais com torre de tomada.
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Tomada de água
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• Captação flutuante
– Com motor e/ou bomba não submersíveis (em balsa)
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• Captação flutuante
– Com motor e/ou bomba não submersíveis (em balsa)
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Tomada de água
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• Captação flutuante
– Com conjunto motobomba submersível (flutuadores)
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Tomada de água
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• Captação flutuante
– Com tomada de água flutuante
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Tomada de água
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• Torre de tomada
– Feita por meio de uma torre de grandes dimensões, com entradas de água
em diferentes níveis.
– Pelo seu maior custo, é indicada para grandes SAA cuja captação se faz em
lagos, em reservatórios de regularização de vazão ou em grandes rios com
grande variação do nível de água, tanto em profundidade como em
afastamento às margens.
– NBR 12.213: utilização deve ser precedida de estudo técnico-econômico.
– Pode funcionar apenas como um dispositivo de tomada de água ou,
simultaneamente, como tomada de água e elevatória.
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Captação de Águas Superficiais
Tomada de água
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Tomada de água
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• Torre de tomada
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Captação de Águas Superficiais
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― Muro de pequena altura (1 a 2 m), construído perpendicularmente
ao curso de água, com a finalidade de dotá-lo de altura de lâmina de
água suficiente para a derivação ou captação de suas águas.
― Na situação mais rudimentar, é construída com blocos de rocha
simplesmente colocados no curso de água (enrocamento).
• Barragem de nível (soleira)
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Dispositivos de captação de água superficial
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• Barragem de nível (soleira)
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Captação de Águas Superficiais
Dispositivos de captação de água superficial
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• Tipo de maciço e partes constituintes
Concreto simples ou alvenaria de pedra, devendo resistir à pressão ou 
empuxo da água pelo seu próprio peso. 
― Ombreiras;
― Vertedor;
― Fundação;
― Descarga de fundo;
― Bacia de dissipação.
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Captação de Águas Superficiais
Barragem de Nível
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• Altura da barragem de nível (h)
– Deve ser tal que permita o adequado posicionamento da tomada de
água:
• Pelo menos 0,60 m acima do fundo;
• Não menos que 0,20 m abaixo do NA mínimo garantido pela
barragem.
– Respeitando, com alguma folga, esses desníveis mínimos, a altura da
barragem dificilmente é superior a 1,5 m.
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Barragem de Nível
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• Base da barragem de nível (b)
– Por ser uma pequena barragem de gravidade, o seu maciço deve
resistir ao empuxo da água pelo seu próprio peso.
– Sendo construída em concreto simples ou em alvenaria de pedra,
terá de trabalhar somente à compressão.
– Portanto, a resultante das forças que atuam sobre ela deve passar
pelo terço médio de sua base.
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Barragem de Nível
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• Base da barragem de nível (b)
P: peso do maciço da barragem;
b: largura da base da barragem;
H/3 e b/3: posição dos pontos de
aplicação das forças E e P;
ga: peso específico da água;
gb: peso específico da barragem.
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Captação de Águas Superficiais
Barragem de Nível
hc: altura máxima da lâmina de água sobre a
soleira do vertedor;
h: altura externa da barragem no seu vertedor;
H: altura máxima da lâmina de água;
E: Empuxo da água sobre o maciço de
barragem;
( )
h
hh
 b
3
c
b
a +
g
g
=
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• Vertedor
– Usualmente, costuma-se adotar o perfil Creager:
• Favorece o rápido escoamento da
vazão ou descarga;
• Impede a ocorrência de efeitos
nocivos à estrutura.
• Particularmente importante para
maiores vazões de cheia.
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Captação de Águas Superficiais
Barragem de Nível
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• Vertedor
– Dimensionamento do perfil Creager:
Os valores da tabela abaixo são válidos para hc = 1 m. Para outros
valores de hc, os valores da tabela devem ser multiplicados por hc.
x y x y x y
0,0 0,126 0,6 0,060 1,7 0,870
0,1 0,036 0,8 0,142 2,0 1,220
0,2 0,007 1,0 0,257 2,5 1,960
0,3 0,000 1,2 0,397 3,0 2,820
0,4 0,007 1,4 0,565 3,5 3,820
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Captação de Águas Superficiais
Barragem de Nível
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• Vertedor
– Dimensionamento do perfil Creager:
Altura de sobrelevação (hc) da água sobre a soleira do vertedor:
23HL2,2 Q =
Q: vazão que escoa pelo vertedor (m3/s);
L: comprimento da soleira do vertedor (m);
H: altura da lâmina da água sobre a soleira do vertedor (m) = hc (vazão de cheia).
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Barragem de Nível
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Dimensionar uma barragem de nível em concreto simples, com
perfil Creager, para a vazão de cheia igual a 1.200 L/s. A largura do
córrego no local da barragem é de 3 m e a vazão residual para
atender aos usos de jusante e à vazão ecológica é de 45 L/s.
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EXEMPLO 02:
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EXEMPLO 02:
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Captação de Águas Superficiais
EXEMPLO 02:
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Captação de Águas Superficiais
EXEMPLO 02:
( )
h
hh
 b
3
c
b
a +
g
g
=
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EXEMPLO 02:
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