Dimensionamento de Adutoras

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Lucivânia Rangel de Araújo Medeiros
Engenheira Ambiental
MSc. Engenharia Civil e Ambiental
Dimensionamento e 
operação de adutoras
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Adutora por gravidade
 Em adutoras por gravidade geralmente são significativos os
custos da tubulação e de seu assentamento
 Os custos de operação e manutenção, de modo geral, tem
pouca variação em função do diâmetro, não sendo
considerado no estudo das alternativas
 Do ponto de vista econômico a adutora por gravidade
resume-se no máximo aproveitamento da seção tubular e
da altura geométrica
 A adução por gravidade pode ser em conduto forçado e em
conduto livre
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Adutora por gravidade em conduto 
forçado
 O escoamento se dá entre um nível de água mais
elevado para um menos elevado, sendo a diferença
dessas cotas a energia disponível para o escoamento
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Parâmetros 
geralmente 
conhecidos 
O diâmetro é o 
parâmetro que 
se deseja 
determinar
54,063,2 J.D.C.279,0=Q
Adutora por gravidade em conduto 
forçado
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 É necessário verificar os limites admissíveis de velocidade
e pressão para o diâmetro calculado
 Velocidades pequenas geralmente favorecem a formação
de depósitos de materiais sedimentáveis e dificultam a
remoção de ar nos pontos altos
 Velocidades elevadas aumentam a perda de carga e
transientes hidráulicos.
Impedir a deposição 
de sedimentos
Adutora por gravidade em conduto livre
 Quando as condições topográficas forem favoráveis, a
adutora pode funcionar como conduto livre
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Adutora por gravidade em conduto livre
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Adutora por recalque
 O diâmetro da adutora por recalque é
hidraulicamente indeterminado
 Para a mesma vazão, diminuindo o diâmetro,
aumenta-se a potência do equipamento de recalque e
vice-versa
 Portanto existem vários pares diâmetro-potência que
permitem solucionar a questão, para a mesma vazão de
bombeamento
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Adutora por recalque
 É necessário escolher o diâmetro que conduz ao
mínimo custo de implantação, operação e
manutenção do sistema elevatório.
 A determinação do diâmetro é feita levando-se em
consideração aspectos econômico-financeiros:
 Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos
 Aquisição do conjunto motor-bomba adequado a cada
valor do diâmetro
 Operação, manutenção e consumo de energia elétrica
 Amortização e juros
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Adutora por recalque
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A velocidade econômica em adutoras 
por recalque varia entre 1,0 a 1,5 m/s
Adutora por recalque
 Recomendações para o estudo do diâmetro econômico 
da adutora:
 Pré-dimensionamento do diâmetro 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 comuns não necessitam ser consideradas
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Adutora por recalque
 Pré-dimensionamento do diâmetro:
 Fórmula de Bresse, para adução contínua
com K = 0,9 ; 1,0 ; 1,1 e 1,2
D → diâmetro em m
Q→ vazão em m³/s
 Fórmula da ABNT, para adução descontínua
com T = n° de horas de trabalho por dia / 24
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QK=D
QT3,1=D
Materiais da adutora
 Aspectos que devem ser considerados na escolha:
 Não ser prejudicial a qualidade da água
 Alteração da rugosidade com o tempo (incrustação, etc.)
 Estanqueidade
 Resistência química e mecânica
 Resistência a pressão da água (estática, dinâmica,
transitórios)
 Facilidade de montagem
 Economia (não só custo da tubulação, mas instalação,
aspectos construtivos, necessidade de proteção a
corrosão, manutenção, etc.)
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Materiais da adutora
 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)
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Aço é competitivo 
com o ferro para 
grandes diâmetros 
e pressões elevadas
Materiais da adutora
 A escolha do material dos tubos depende
primariamente das pressões de serviço que as
tubulações vão ser submetidas
 Além dos diversos materiais, os fabricantes oferecem,
para um mesmo material, diversas opções para
pressões de serviço e de ruptura
 Esses tubos de diferentes resistências estão divididos
em grupos geralmente denominados de classes
 Ex.: PVC Classe 20 significa que este tubo deve
trabalhar a uma pressão máxima de 10 kgf/cm2
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Tubulação de aço
 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
 Cuidados com a dilatação térmica
 Pouca resistência à corrosão externa
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Tubulação de aço
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Todas as estruturas metálicas enterradas estão sujeitas
a ações corrosivas de natureza eletroquímica ou
eletrolítica.
Tubulação de aço
 Tipos de juntas
 Soldadas
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Utilizadas para adutoras de alta 
pressão . 
Tipo: Aço biselado (duas pontas 
lisas) e de ponta e bolsa.
Vantagens: Estanqueidade, e 
eliminação de blocos de 
ancoragem.
Tubulação de aço
 Tipos de juntas
 Flangeadas → geralmente utilizadas em tubulações de
sucção e no barrilete de estações elevatórias. Facilita as
montagens e desmontagens e dispensam blocos de
ancoragem
 Elásticas
 Utilizada para tubulação de aço com ponta e bolsa e te a 
vantagem da facilidade de montagem e manuseio dos 
tubos.
 Vantagens: Estanqueidade e dispensa da areia na 
execução envoltória para seu assentamento.
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Tubulação de ferro fundido ductil
 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
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Tubulação de ferro fundido ductil
 Tipos de juntas:
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Dois flanges os quais se interpõe uma arruela especial.Preparada para suportar alta pressões- Tubos de diâmetro médio ou grande
O mais usado, Constituído por um anel de borracha. Facilidades na 
montagem
Acrescentado um cordão de bolsa, anel de trava partido, contrafalnge 
e um conjunto de parafusos e porcas. Neutralizar esforços dinâmicos
Tubulação de Polietileno
 Diâmetros: 30 opções de 16 a 1200 mm
 Comprimento: limitado pelo transporte, até centenas 
de metros sem juntas (emissários submarinos)
 Classes: 8 opções de 32 a 250 mca
 Sem revestimento interno ou externo
 Leve e flexível
 Etanqueidade
 Resistência química
 Resistência a abrasão
 Menor rugosidade
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Tubulação de Polietileno
 Principais juntas em adutoras:
 Solda termoplástica (topo)
 Flanges
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Operação das adutoras
 Condições operacionais:
 Condição normal: condição prevista no projeto como
adequação do sistema à situações operacionais. Manobra
de válvulas, enchimento e esvaziamento da adutora,
partida e parada do bombeamento, etc.
 Condição emergencial: falha operacional de 
dispositivos. Exemplo: funcionamento inadequado de 
válvulas de controle.
 Condição catastrófica: acidente operacional com
riscos a vida e/ou danos excepcionais como a ruptura em
um ponto baixo.
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Enchimento de adutoras
 Condição para enchimento: expulsão plena de ar, com 
a gradativa e lenta admissão de água
 Velocidade média para enchimento: 0,3 m/s- evita 
situações transitórias.
 Válvulas para expulsão de ar: ventosas
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Bloqueio de adutoras
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 Consiste na paralisação do escoamento, ocasionada
pela existência de ar confinado nos pontos altos da
adutora
Para haver escoamento: h1+h2 > h3
Para haver escoamento: Hs+h2> 
h1+h3+h4
Entrada de ar em adutoras
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Dispositivos de proteção das adutoras
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 Blocos de ancoragem
 É conveniente ancorar uma tubulação quando a
declividade for maior que 20% para tubulação aérea e
25% para tubulação enterrada
 Os atritos entre o terreno e a tubulação são insuficientes
para mantes o equilíbrio da tubulação;
 Equilíbrio axial através dos blocos de ancoragem ou de
juntas travadas.
Dispositivos de proteção das adutoras29
 Recomenda-se:
 Um blocos de ancoragem atrás de cada bolsa de tubo.
 As bolsas devem ser direcionadas para cima 
favorecendo o apoio aos blocos.
 Folga de 10mm deve ser deixava entre a ponta do tudo e 
a bolsa. 
Dispositivos de proteção das adutoras
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Blocos de ancoragem
O bloco de ancoragem é colocado na cabeceira do trecho , ou utilizando-se 
um comprimento de travamento suplementar.
O esforço axial máximo é suportado pela primeira junta travada a jusante do 
bloco.
Dispositivos de proteção das adutoras
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 Proteção contra corrosão
 Todo material metálico enterrado ou submerso são
passíveis de corrosão
 A corrosão se processa através de reações eletroquímicas
com o meio, resultando na deteriorização do metal
 Proteção catódica
 Injeção de corrente contínua na estrutura a ser protegida
elevando seu potencial em relação ao meio
 Uma das mais utilizadas mundialmente
 No Brasil teve um impulso importante a partir da década de
60, principalmente nas instalações da PETROBRAS
Dispositivos de proteção das adutoras
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 Proteção catódica galvânica
 Os materiais utilizados como anodo são ligas de Zn, Mg
e Al por apresentarem maior diferença de potencial em
relação ao aço
Quando dois metais dissimilares estão em 
contato dentro de qualquer eletrólito, o 
metal mais anódico corrói.
Dispositivos de proteção das adutoras
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 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)
Limpeza de adutoras
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Limpeza de adutoras
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 Um dos métodos mais utilizados para limpeza de
adutoras é a passagem de equipamentos que removem
as incrustações através de raspagem
 Em tubos metálicos revestidos, PVC, concreto e
fibrocimento, utiliza-se o “polly-pig”
 Em tubos metálicos não revestidos emprega-se o
“polly-pig” com escovas de aço ou o “raspador de
arraste hidráulico”
Limpeza de adutoras
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 Operação dos polly-pigs
Limpeza de adutoras
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Alternativas para aumentar a capacidade de 
adução
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 Construção de uma nova adutora ou de outra em
paralelo
 Aumento da capacidade de recalque pela substituição
dos conjuntos elevatórios ou troca dos rotores das
bombas
 Instalação de boosters
 Reabilitação das tubulações existentes
Reabilitação de adutoras
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 O revestimento com argamassa de cimento é utilizado
para recuperar tubos de ferro fundido e tubos de aço
com problemas de corrosão e incrustação
 Para diâmetros superiores a 150 mm pode ser um
processo econômico, se comparado com a troca da
tubulação por uma nova
PARA CASA
•Leitura das páginas 167 a 209 do livro de
Tsutiya
•Leitura do capítulo V da apostila do professor
Carlão
Bibliografia utilizada:
 TSUTIYA, M. T. (2006). Abastecimento de água. Departamento de
Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo. 3° Edição, São Paulo-SP.
 MEDEIROS FILHO, C. F. (2009). Abastecimento de água. Universidade
Federal de Campina Grande, Campina Grande-PB. Disponível em
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua.html
 Notas de aula da disciplina Saneamento II (PHD2412) do
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo
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http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Agua.html