Guia de Estudo - Sistema de Abastecimento de Água

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Sistema de 
Abastecimento de Água
Prof. Dr. Leopoldo Uberto Ribeiro Junior
1ª Edição
Gestão da Educação a Distância
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Autoria
Currículo Lattes:
Doutor em Recursos Hídricos pela Universidade Estadual de Campinas, possui mestrado em 
Engenharia da Energia e graduação em Engenharia Hídrica pela Universidade Federal de Ita-
jubá. Possui experiência como gerente de projetos e meio ambiente da área de energia re-
novável, com destaque para área de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) e energia eólica, 
com ênfase na identificação de potenciais, desenvolvimento de estudos de Inventário, Projeto 
Básico e Licenciamento Ambiental, além de atuação direta junto aos órgãos reguladores de 
energia (Aneel e ONS) e meio ambiente (SEMAD, SEMACE, FEPAM, IAP, IDEMA, SEMAR, IMASUL 
dentre outros). Como consultor tem conhecimento em trabalhos multidisciplinares, bem como 
na gestão e participação em diversos projetos de energia renovável e meio ambiente para vá-
rios agentes do setor elétrico e participação em projetos de pesquisa e desenvolvimento P&D.
Prof. Dr.Prof. Dr.
Leopoldo Uberto Ribeiro JuniorLeopoldo Uberto Ribeiro Junior
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5
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JUNIOR, Leopoldo Uberto Ribeiro. Sistema de Abastecimento de 
Água. Varginha: GEaD-UNIS/MG, 2019.
57 p.
1. Vazão. 2. Redes. 3. Captação. 4. Adução. 5. Tratamento. 6.Reserva-
tórios.
 O simples fato de você estar cursando um curso a distância significa que você acredita 
no potencial que as tecnologias de informação e comunicação representam para o sistema 
educacional. Alegramo-nos por sua escolha.
 Discutiremos a disciplina através de fóruns, leitura de artigos da área (e posterior dis-
cussão ou considerações individuais ou em grupo) e estudos de caso ou exemplificações re-
ais. Em relação ao ambiente de aprendizagem, estaremos utilizando todas as opções possíveis 
para uma melhor interação e comunicação. 
 Nossa interação será essencial! 
Conte comigo! 
Abraço,
Prof. Leopoldo Uberto Ribeiro Junior
Ementa
Orientações
Palavras-chave
Caracterização no país e região quanto ao abastecimento de água. Captação. 
Adução. Reservação. Distribuição. Noções de tratamento. 
Ver Plano de Estudos da disciplina, disponível no ambiente virtual.
Vazão; Redes; Captação; Adução; Tratamento; Reservatórios.
Unidade I - Introdução ao Saneamento 11
1.1. Definição 11
1.2. Objetivos do Saneamento 11
1.3. Importância de um Sistema de Abastecimento de Água 13
1.3.1. Importância Sanitária 13
1.3.2. Importância Econômica 13
1.3.3. Qualidade De Água 14
1.4. Consumo de Água 14
1.5. Variações de Consumo 16
1.6. Projeção da população 20
Unidade II – Sistema de Captação 25
2.1. Captação de águas superficiais 26
2.2. Grades 27
2.3. Desarenador 28
Unidade III – Sistema de Adução 31
3.1. Dimensionamento de Adutora recalque 32
Unidade IV - Estação de Tratamento de Água 37
4.1. Fases do tratamento 38
Unidade V – Redes de Distribuição 45
5.1. Tipos principais de redes 46
5.2. Lançamento de rede 48
5.3. Dimensionamento das redes 51
5.3.1. Dimensionamento pelo método dos seccionamentos fictícios 52
Referências Bibliográficas 56
Objetivos da Unidade
I Unidade I - Introdução ao Saneamento
11
Unidade I - Introdução ao Saneamento
1.1. Definição
 De acordo com Brasil (2017) e a Organização Mundial de Saúde (OMS), saneamento é o 
controle de todos os fatores do meio físico do homem que exercem ou podem exercer efeitos 
nocivos sobre o bem-estar físico, mental e social. É o conjunto de medidas adotadas em um 
local para melhorar a vida e a saúde dos habitantes, impedindo que fatores físicos de efeitos 
nocivos possam prejudicar as pessoas no seu bem-estar físico mental e social.
 Saneamento é um instrumento da saúde pública que consiste em intervenções sobre o 
meio físico do homem, de forma a eliminar as condições deletérias à saúde.
 O Art. 3º da Lei nº 11.445 / 2007, Brasil (2007), define saneamento com o conjunto de 
serviços, infraestruturas e instalações operacionais de: 
a) Abastecimento de água potável; 
b) Tratamento do esgotamento sanitário; 
c) Limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos; 
d) Drenagem e manejo das águas pluviais urbanas.
1.2. Objetivos do Saneamento
 Segundo Brasil (2007), os serviços de saneamento têm os seguintes objetivos:
Figura 1: Objetivos do Saneamento
12 
Desing Unis EAD
 Lembrando que a responsabilidade pela implementação do serviço de saneamento bá-
sico é do município.
 Quais diretrizes técnicas você recomendaria para ser implementa-
do um sistema de abastecimento de água?
13
1.3. Importância de um Sistema de Abastecimento de Água
 Um estudo do BNDES (2015) estima que 65% das in-
ternações em hospitais de crianças com menos de 10 anos 
sejam provocadas por males oriundos da deficiência ou ine-
xistência de esgoto e água limpa, que também surte efeito no 
desempenho escolar, pois crianças que vivem em áreas sem 
saneamento básico apresentam 18% a menos no rendimento 
escolar. 
1.3.1. Importância Sanitária
 Segundo Andrade (2017), a implantação ou a melhoria de um sistema de abastecimen-
to de água vai repercutir imediatamente sobre a saúde da população, assim porque ocorre a 
erradicação de doenças de veiculação ou de origem hídrica; ocorre a diminuição dos índices 
de mortalidade geral e, em especial, da mortalidade infantil; as melhores condições de higiene 
pessoal e do ambiente que proporciona vai implicar diminuição de uma série de doenças não 
relacionadas diretamente à água.
1.3.2. Importância Econômica
 Segundo Andrade (2017), a importância econômica é 
também relevante. A implantação do abastecimento público 
de água é importante, pois proporciona um aumento de vida 
média útil da população e na redução de número de horas per-
didas com diversas doenças, refletindo um aumento sensível 
de número de horas trabalhadas dos membros da comunida-
de beneficiada e, com isto, aumento de produção. O homem é 
14 
um ser que trabalha, sendo, portanto, um fator de produção.
 A água constitui matéria-prima de muitas indústrias ou auxiliar de processos em ativi-
dades industriais, como água para caldeira e outras.
1.3.3. Qualidade De Água
 Água pura, no sentido rigoroso do termo, não existe na natu-
reza. Por ser um ótimo solvente, ela nunca é encontrada em estado 
de absoluta pureza. As impurezas presentes na água é que vão de-
terminar suas características físicas, químicas e biológicas. As carac-
terísticas das águas naturais, bem como as que devem ser a água 
fornecida ao consumidor, determinam o grau de tratamento neces-
sário para cada uso. Portanto, o conceito de impureza é relativo. Assim, a água destinada ao uso 
doméstico deve ser desprovida de gosto, ao passo que numa água destinada à irrigação, essa 
característica não tem importância.
 O Ministério da Saúde, no uso de suas atribuições, publicou a portaria nº 2.914, de 12 de 
dezembro de 2011 que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualida-
de da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Essa portaria foi substituída 
em 2017 pela portaria de Consolidação nº 5, de 28/09/2017.
 Pesquise um pouco mais sobre os principais parâmetros estabele-
cidos pelo ministério da saúde no que tange os principais parâmetros de 
potabilidade da água.
1.4. Consumo de Água
 A elaboração de um projeto de abastecimento de água exige o conhecimento das va-
15
zões dedimensionamento das diversas partes constitutivas do sistema. Para a determinação 
dessas vazões, é necessário conhecer a demanda de água na cidade, que depende dos seguin-
tes fatores:
a) número de habitantes a ser abastecido;
b) do consumo de água por pessoa.
 Além disso, outros fatores afetam o consumo de água em uma cidade de caráter geral:
Tamanho da cidade; 
Taxa de crescimento da população; 
Características da cidade (turística, comercial, industrial);
Tipos e quantidades de indústrias;
Clima mais quente e seco, maior o consumo de água verificado;
Hábitos e nível socioeconômicos da população.
 Existem também fatores específicos que afetam o consumo, que são:
Qualidade de água (sabor, odor, cor); 
Valor da tarifa; 
A disponibilidade de água; 
A pressão na rede de distribuição; 
Medição da água distribuída; 
Ocorrência de chuvas; 
Perda da água no sistema.
 A Tabela 1 apresenta um exemplo de distribuição de consumo de água, típico de uma 
residência.
16 
Tabela 1 – Distribuição de consumo
Adaptado de Anvisa (2000) por Desing Unis EAD
 Além desses valores, pode-se ter uma estimativa do consumo em função do porte do 
local, conforme Tabela 2.
Tabela 2 – Distribuição do consumo em função do tamanho do povoado
Adaptado de Anvisa (2000) por Desing Unis EAD
1.5. Variações de Consumo
 A variação de consumo pode ocorrer ao longo do tempo e pode ser anual: o consumo 
17
“per capita” tende a aumentar com o passar do tempo e com o crescimento populacional. Em 
geral, aceita-se um incremento de 1% ao ano no valor dessa taxa. 
 Contudo, essas variações podem ser mensais devido às variações climáticas (tempe-
ratura e precipitação) e promovem uma variação mensal do consumo. Quanto mais quente e 
seco for o clima, maior é o consumo verificado.
 Ao longo do ano, haverá um dia em que se verifica o maior consumo. É utilizado o coe-
ficiente do dia de maior consumo (K1). 
K1= máximo consumo diário verificado no período de um ano/consumo médio diário.
 O valor usualmente adotado no Brasil para K1 é de 1,20 
 Ao longo do dia, têm-se valores distintos de pique de vazões horárias. Entretanto ha-
verá “uma determinada hora” do dia em que a vazão de consumo será máxima. É utilizado o 
coeficiente da hora de maior consumo (K2).
K2 = máximo consumo horário verificado no dia de maior consumo/consumo médio 
horário do dia de maior consumo. 
 O consumo é maior nos horários de refeições e menor no início da 
madrugada, sendo atribuído um valor médio de 1,5
 O coeficiente K1 é utilizado no cálculo de todas as unidades do sis-
tema, enquanto K2 é usado apenas no cálculo da rede de distribuição.
18 
 No ano de 2011, foram aduzidos para a cidade de São Gonçalo do Sapucaí 31.742.500 
m³ de água para atender uma população de 290.000 pessoas. O consumo máximo diário ob-
servado foi igual a 108.820 m³. Calcule: 
a) A Vazão média, em l/s, aduzida para a cidade. 
b) O consumo médio per capita no ano, em l/hab. dia.
c) O coeficiente do dia de maior consumo.
 O consumo de água de um sistema de abastecimento deve ser calculado de forma dife-
rente em cada uma das partes do sistema, conforme Figura 2.
Figura 2 – Cálculo do consumo de água
Desing Unis EAD
 A vazão Q1 representa o consumo da captação, que atinge desde a estação elevatória e 
19
adutora até a ETA (inclusive):
Onde:
P = população da área abastecida; 
q = consumo per capita de água; 
K1 = coeficiente do dia de maior consumo; 
Qesp = vazão específica, por exemplo: grandes consumidores (indústrias, comércios, 
etc); 
CETA = Coeficiente de Consumo na ETA = 3% - 4%
 Já a Vazão da ETA até o reservatório é representada pela Q2:
Onde:
P = população da área abastecida; 
q = consumo per capita de água; 
K1 = coeficiente do dia de maior consumo; 
Qesp = vazão específica, por exemplo: grandes consumidores (indústrias, comércios, 
etc); 
 Nesse caso, como já houve o tratamento de água, o coeficiente referente ao consumo 
da ETA não foi mais considerado.
 Após a reservação a água é distribuída pela rede, Q3:
20 
Onde:
P = população da área abastecida; 
q = consumo per capita de água; 
K1 = coeficiente do dia de maior consumo; 
K2 = coeficiente da hora de maior consumo; 
Q esp = vazão específica, por exemplo: grandes consumidores (indústrias, comércios, 
etc).
 Calcule as vazões de dimensionamento (captação – ETA, ETA – Reservatório e Reserva-
tório – ETA) de um sistema de abastecimento de água, para atender uma população de 100.000 
habitantes com vazão industrial de 25 l/s, sendo o consumo per capita de 200 l/hab. dia e um 
consumo na ETA de 3%. Adote para K1 = 1.2 e K2=1.5.
1.6. Projeção da população
 Para se planejar, o sistema de abastecimento é de suma importância projetar a deman-
da do sistema, desse modo, devem ser verificadas as seguintes considerações iniciais:
• As obras devem atender uma população maior que a atual. 
• A projeção da população deve ser condizente com a duração do projeto. 
• O período de projeto (horizonte do projeto) corresponde ao crescimento demográfico 
21
em determinado número de anos, normalmente adotado de 20 a 30 anos.
 As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar: 
• Dados populacionais do município e distritos dos últimos 
quatro censos demográficos. 
• População residente urbana e rural. 
• Domicílios ocupados. 
• Número de habitantes por domicílio. 
• População residente e domicílios ocupados.
 Os dados oficiais referentes aos dados populacionais podem ser 
obtidos através dos sensos do IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Esta-
tística, que estão disponíveis em: www.ibge.gov.br/
 As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar também 
outros fatores, como por exemplo: 
• Parâmetros urbanísticos e demográficos da ocupação atual. 
• Padrão econômico. 
• Tamanho médio do lote. 
• Domicílios por lote. 
• Habitantes por domicílio. 
• Índice de verticalização.
 Dentre os vários métodos disponíveis para estimativa populacional, têm-se:
www.ibge.gov.br/
22 
• Métodos dos componentes demográficos. 
• Métodos matemáticos (Aritmético e Geométrico).
• Curva logística. 
• Método de extrapolação gráfica.
 O censo do IBGE para o município de Itajubá registrou os seguintes valores:
Figura 3: Censo Itajubá
Adaptado de IBGE por Desing Unis EAD
 
Calcule a projeção da população para utilizando a progressão aritmética 2035. 
Resposta: Ka = 1328,33; População: 1128667 habitantes
23
 Referente ao serviço de captação de água, é importante que seja 
observada a ABNT 12211 de 1992, que aponta as diretrizes para estudos de 
concepção de sistemas públicos de abastecimento de água.
Objetivos da Unidade
II Unidade II - Sistema de Cap-tação
25
Unidade II – Sistema de Captação
 Segundo Andrade (2017), captação é o conjunto de estruturas e dispositivos construí-
dos ou montados junto ao manancial, para se efetuar a tomada de água destinada ao sistema 
de abastecimento. 
 As obras de captação devem ser projetadas e construídas de forma a assegurar, em 
qualquer época do ano, condições de fácil entrada de água e, tanto quanto possível, da melhor 
qualidade encontrada no manancial escolhido. 
 Deve-se ter sempre em consideração, ao se desenvolver um projeto, facilidades de ope-
ração e de manutenção ao longo do tempo. Por tratar-se, geralmente, de estruturas construí-
das junto ou dentro da água, sua ampliação é por vezes muito trabalhosa. Por isso, recomenda-
-se a construção das partes mais difíceis numa só etapa de execução, mesmo que isto acarrete 
maior custo inicial.
 Frequentemente, os cursos de água, no ponto de captação, 
acham-se localizados em cota inferior à cidade; por isso, as obras 
de tomada estão quase sempreassociadas a instalações de bom-
beamento. Essa circunstância faz com que o projeto das obras de 
captação fique condicionado às possibilidades e limitações dos 
conjuntos elevatórios.
 A parte mais importante de um serviço de água potável é o seu manancial e a respecti-
va captação de suas águas! 
 Devem ser observados aspectos tanto no que se refere à quantidade como à qualidade 
da água a ser disponibilizada aos consumidores!
 NBR 12213 - Projeto de captação de água de superfície para abaste-
cimento público.
26 
 De acordo com o manancial a ser aproveitado, podem ser utilizadas as seguintes formas 
de captação:
Água de chuva (para atendimento da demanda não potável). 
Nascente.
Água subterrânea. 
Rios, lagos e açudes (mais utilizados).
 Quais a vantagens e desvantagens de cada uma das formas de cap-
tação?
2.1. Captação de águas superficiais
 A captação de água superficial, devido à grande disponibilidade hídrica, é uma das 
principais fontes de captação, sendo que as obras devem ser projetadas a se ter em vista:
• Exame prévio das condições locais;
• Condições topográficas e geotécnicas favoráveis;
• Estudo hidrológico; 
• O funcionamento sem interrupção;
• Proximidade do consumo;
• Transporte de sedimentos pelo curso d´água;
• Quantidade (estiagem) e qualidade durante o período de projeto previsto.
 Um dos principais fatores que afetam o sistema de captação está relacionado a pos-
27
síveis danos ao sistema de transporte de sedimentos e que devem ser adotados, conforme 
Figura 4.
Figura 4: Sistema de captação em relação ao transporte de sedimentos
Fonte: Andrade (2017)
 As obras de proteção da seção do curso de água devem estar projetadas tendo em con-
ta a vazão de enchentes correspondente a, no mínimo, um período de recorrência de 50 anos.
 A velocidade nos condutos livres ou forçados da tomada de água não deve ser inferior 
a 0.60 m/s.
 Importante! Reveja conceitos de Hidrologia, para rever conceitos 
sobre seleção de postos fluviométricos e a importância de se ter uma série 
histórica extensa para auxiliar na seleção do ponto de captação.
2.2. Grades
 Sempre que se construir um canal de derivação ou um canal de regularização e caso 
seja necessária uma caixa de areia, é recomendável a construção de grades na entrada do canal 
(grade grossa) e na entrada da caixa de areia (grade fina).
28 
 De acordo com a NBR - 12213/92, as grades grossas terão um espa-
çamento entre barras de 7.5 a 15.0 cm, e as grades finas de 2.0 a 4.0 cm. A 
norma recomenda também que a área de abertura da grade seja igual ou 
superior a 1,7 cm², por litro/minuto, de modo que a velocidade seja igual 
ou inferior a 10 cm/s.superior a 1,7 cm², por litro/minuto, de modo que a velocidade seja 
igual ou inferior a 10 cm/s.
 Leia mais sobre os parâmetros estabelecidos na NBR - 12213/92.
2.3. Desarenador
 Nos rios, encontramos material mineral como areia, pedrisco, silte, cascalho, originados 
de lançamentos inadequados nas instalações como ligações clandestinas de águas pluviais, 
etc. 
 Segundo a NBR 12213, a remoção deve acontecer quando a concentração de sólidos 
sedimentáveis for superior a 1,0 g/L.
 A remoção de areia ou desarenação faz parte do tratamento primário e tem por finali-
dade:
- Evitar abrasão em equipamentos como rotores de bombas, turbinas de aeradores, válvulas 
e tubulações;
- Reduzir obstruções em canalizações, calhas, caixas de manobra, poços de elevatórias;
- Evitar o acúmulo de sólidos em tanques de tratamento com redução de volume útil e do 
tempo de reação biológica.
 Os desarenadores são dimensionados conforme a NBR 12213.
29
 A velocidade crítica de sedimentação das partículas deve ser igual 
ou superior a 0.021 m/s, e a velocidade de escoamento superficial igual ou 
inferior a 0.3 m/s. O comprimento do desarenador deve ser majorado em 
50 %.
Objetivos da Unidade
III Unidade III - Sistema de Adu-ção
31
Unidade III – Sistema de Adução
 Segundo Andrade (2017), adutoras são canalizações que conduzem a água entre as 
unidades do sistema que precedem a rede de distribuição. Não possuem derivações para ali-
mentarem distribuidores de rua ou ramais prediais. Há casos em que da adutora principal par-
tem ramificações (subadutoras) para levar água a outros pontos fixos do sistema. As adutoras 
interligam tomadas de água, estações de tratamento e reservatórios, geralmente na sequência 
indicada.
 São canalizações de importância vital para o abastecimento de cidades. Qualquer inter-
rupção, que venham a sofrer, afetará o abastecimento da população, com reflexos negativos.
 As adutoras devem ser criteriosamente projetadas e construídas de forma a minimizar 
as possibilidades de “panes” que podem determinar falta de água por longos períodos.
 Para o traçado das adutoras, deve-se levar em consideração vários fatores, tais como: 
topografia, características geológicas do solo, facilidades de acesso. Deve-se evitar a passagem 
por regiões acidentadas, com rampas muito fortes, pois isto, além de encarecer a construção e 
a manutenção, pode dar origem a pressões elevadas nos pontos baixos da linha, obrigando o 
emprego de tubos de maior resistência.
 As adutoras podem ser classificadas, Figura 6, considerando os seguintes fatores:
Figura 5: Fatores para classificação
Desing Unis EAD
32 
 Dentre os fatores que afetam o projeto, têm-se:
• Horizonte do projeto;
• Material da tubulação;
• Vazão de adução;
• Comprimento da tubulação;
• Período de funcionamento da adução; 
• Diâmetro;
• Diferença entre as cotas dos níveis de água dos reservatórios.
Figura 6: Sistema de Abastecimento de Água.
Desing Unis EAD
3.1. Dimensionamento de Adutora recalque
 O Diâmetro da adutora por recalque é hidraulicamente indeterminado, sendo determi-
nado quando se consideram aspectos econômicos e financeiros.
 As Principais fórmulas utilizadas são:
Fórmula de Forchheimer e Fórmula de Bresse
33
 Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia sistema com interrupções, 
é recomendada a Fórmula de Forchheimer, determinada a seguir:
QXDr
25,0.3,1= ; 
D = diâmetro da tubulação, em metros;
X = fração de horas por dia; X= n/24;
n = número de horas de funcionamento por dia;
Q = vazão de adução (m3/s).
 Projetar a tubulação para o abastecimento d’água de cidade com os seguintes dados:
• População no final do plano = 10.000 habitantes;
• Consumo médio per capita = 200 l/hab. dia;
• Coeficiente de reforço K1 = 1.2;
• Tempo de funcionamento da bomba = 5 horas;
• Consumo de água na ETA = 3 % do total;
• Consumo diário de água para indústria e comércio = 4.000 litros.
Resposta:
Qpopulação = 0,14 m³/s;
Qindústria = 0,0002 m³/s;
Qtotal = 0,14 m³/s;
D = 0.33 m.
34 
 Para adução contínua, é recomendada a fórmula de Bresse:
D = K. Q1/2 
D = diâmetro econômico (m);
K = coeficiente variável, função dos custos de investimento e de operação;
Q = vazão contínua de bombeamento (m3/s).
 Para as adutoras por gravidade, que trabalham em condição de sistema sob condutos 
forçados, deve ser utilizada a fórmula universal de perda de carga ou de Hazen – Williams.
 Reveja conceitos sobre conduto forçado na disciplina de Hidráulica.
 Para projetar a adutora de água tratada de uma pequena cidade, foram colhidos os se-
guintes dados: 
• População no final do plano = 15000 habitantes; 
• Consumo médio per capita = 200 l/hab. dia;
• Coeficiente de reforço (K1. K2) = 2,00; 
• Comprimento da adutora (adução por gravidade) = 5,30km; 
• Cota do NA do manancial = 980,65m; 
• Cota do NA do reservatório de distribuição = 940,30m; 
35
• Tubulação de concreto => C = 130.
 Pede-se predeterminar o diâmetro da adutora e verificar a velocidade.
 Assista esse vídeo para entendermais sobre dimensionamento de 
adutoras: https://www.youtube.com/watch?v=NZecetxRmxc
https://www.youtube.com/watch?v=NZecetxRmxc
Objetivos da Unidade
IV Unidade IV - Es-tação de Trata-mento de Água 
37
Unidade IV - Estação de Tratamento de Água
 O tratamento de água para abastecimento é 
considerado como um conjunto de processos e ope-
rações unitárias aplicados para remoção de partículas 
suspensas e coloidais (partículas sólidas minúsculas), 
matéria orgânica, microrganismos e outras substân-
cias dissolvidas na água. O tratamento de água deverá 
ocorrer apenas se demonstrada a sua necessidade e 
deve ser verificado sempre através de análises labora-
toriais.
 O tratamento da água constitui a base do abastecimento de água e é uma tarefa que 
deverá ser mantida sem interrupções, para que se disponha da quantidade de água indispen-
sável para a satisfação das necessidades das populações, sendo necessário o controle dos se-
guintes contaminantes:
Físicos Químicos Biológicos
 O tipo de tratamento pode ser determinado em função das características qualitativas 
da água do sistema de captação, conforme disposto na Tabela 3.
Tabela 3 - Tipos de tratamento em função da turbidez.
38 
Adaptado de Andrade (2017) por Desing Unis EAD
4.1. Fases do tratamento
 O primeiro passo é oxidar os metais presentes na água, principalmente o ferro e o man-
ganês, que normalmente se apresentam dissolvidos na água bruta. Para isso, injeta-se cloro ou 
produto similar, pois torna os metais insolúveis na água, permitindo, assim, a sua remoção nas 
outras etapas do tratamento.
 A etapa seguinte é a coagulação, em que ocorre a remoção das partículas de sujeira e se 
inicia no tanque de mistura rápida com a dosagem de sulfato de alumínio ou cloreto férrico. Es-
ses coagulantes têm o poder de aglomerar a sujeira, formando flocos. Para otimizar o processo, 
adiciona-se cal, o que mantém o pH da água no nível adequado, sendo o sulfato de alumínio 
um dos coagulantes mais empregados, conforme Figura 7.
Figura 7: Representação do sistema de coagulação.
Desing Unis EAD
39
 A quantidade usual de sulfato de alumínio está disposta, conforme Tabela 4.
Tabela 4 – Quantidade de sulfato de alumínio utilizando no tratamento de água
Adaptado do arquivo do autor por Desing Unis EAD
 Para homogeneização dos reagentes, o funcionamento adequado da Calha Parshall se 
faz extremamente necessário.
 Assista esse vídeo para entender mais sobrecalha Parshall com me-
didor de vazão por ultrassom: https://www.youtube.com/watch?v=ZcyWs-
nGcqCs
 Após a coagulação, existe a necessidade de agitação relativamente lenta, para que 
ocorram choques entre as impurezas que se aglomeram, formando partículas maiores, deno-
minadas flocos, que podem ser removidas por sedimentação, flotação ou filtração rápida. Essa 
etapa é chamada de floculação e ocorre em unidades chamadas de floculadores, que podem 
ser hidráulicos ou mecânicos.
 Ao longo do floculador, esse grau de agitação vai sendo reduzido (isto é, o gradiente de 
velocidade vai sendo reduzido).
https://www.youtube.com/watch?v=ZcyWsnGcqCs
https://www.youtube.com/watch?v=ZcyWsnGcqCs
40 
 Com isto, os flocos vão crescendo e se tornando mais pesados. Na saída do floculador, 
desejamos obter flocos pesados o suficiente para que a maioria deles possam ser separados da 
água em tratamento, por sedimentação no interior dos decantadores.
 Existem, basicamente, duas formas de efetuarmos essa agitação:
- Fazendo com que a água percorra um caminho cheio de mudanças de direção (floculadores 
hidráulicos), conforme Figura 8. 
Figura 8: Floculador Hidráulico
Desing Unis EAD
 O processo de floculação pode ser feito também introduzindo equipamentos mecâni-
cos, capazes de manter a água em constante agitação (floculadores mecanizados), Figura 9.
41
Figura 9: Floculador Hidráulico
Fonte: Arquivos do autor
 Os floculadores mecânicos possuem a vantagem de contribuir para formação de flocos 
mais densos quando se usa maior energia de agitação; possibilitando a mudança da velocida-
de de agitação de acordo com a necessidade de tratamento; além da agitação constante e ho-
mogênea, contudo possuem a desvantagem de ter custo elevado de operação e manutenção.
 Os floculadores são dimensionados conforme a NBR 12216/92, sen-
do que a velocidade da água ao longo dos canais deve ficar entre 10 cm/s 
e 30 cm/s.
 Após sair do floculador, a água segue para a unidade de decantação. Na floculação, 
espera-se que os flocos tenham adquirido tamanho e peso suficientes para que possam se se-
dimentar e ser separados da água através da decantação. A sedimentação ocorre em unidades 
42 
denominadas decantadores.
 Na decantação, verifica-se a deposição de matéria em suspensão, pela ação da gravi-
dade. Esse processo consiste em tornar as águas que carregam materiais em suspensão mais 
lentas, provocando a decantação, conforme pode ser verificado na Figura 10.
Figura 10: Exemplo de decantador
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 A parte final do tratamento segue para filtragem. A filtração consiste em fazer a água 
passar por substâncias porosas, capazes de reter e remover algumas de suas impurezas. Isto 
ocorre através do seu escoamento por um meio poroso, seja ele constituído por areia, carvão 
antracito ou qualquer outro material granular.
 Após a filtração, a água já está limpa quando chega a essa etapa e passa por um proces-
so de desinfecção. Mas ela recebe ainda mais uma substância: o cloro (esse elimina os germes 
nocivos à saúde, garantindo também a qualidade da água nas redes de distribuição e nos re-
servatórios). Também pode ser utilizado ozônio ou métodos ultravioletas. 
 Para proteger as canalizações das redes e das casas contra corrosão ou incrustação, a 
43
água recebe uma dosagem de cal, que corrige seu pH.
 A parte final consiste na aplicação de uma dosagem de composto de flúor (ácido fluos-
silícico) em atendimento à Portaria do Ministério da Saúde (para redução da incidência da cárie 
dentária, especialmente no período de formação dos dentes, que vai da gestação até a idade 
de 15 anos), conforme Figura 11.
Figura 11: Sistema de tratamento convencional
Fonte: arquivos do autor
Objetivos da Unidade
V Unidade V - Redes de Distri-buição
45
Unidade V – Redes de Distribuição
 Uma rede de distribuição é um conjunto de peças especiais destinadas a conduzir a 
água até os pontos de tomada das instalações prediais, ou os pontos de consumo público, 
sempre de forma contínua e segura.
 Destacam-se as tubulações - troncos, mestras ou principais, alimentadas diretamente 
pelo reservatório de montante (figura 12a.) ou pela adutora em conjunto com o reservatório 
de jusante (figura 12b.), das quais partem as tubulações que se distribuem pelas diversas arté-
rias da cidade.
Figura 12: Exemplo de rede de distribuição
Desing Unis EAD
 As redes são consideradas pelo sentido de escoamento da água nas tubulações secun-
dárias (ramificadas ou malhadas). Podem distribuir exclusivamente potável (rede única) ou 
46 
também água imprópria para beber (rede dupla). Podem situar-se em níveis diferentes nas 
cidades acidentadas, bem como possuir duas tubulações nas ruas largas ou tráfego intenso. Na 
rede de distribuição, distinguem-se dois tipos de condutos:
1) Condutos principais → também chamados troncos ou mestres, são as canalizações 
de maior diâmetro, responsáveis pela alimentação dos condutos secundários. A eles 
interessa, portanto, o abastecimento de extensas áreas da cidade.
2) Condutos secundários → de maior diâmetro, são os que estão intimamente em con-
tato com os prédios a abastecer e cuja alimentação depende diretamente deles. A área 
servida por um conduto desse tipo é restrita e estánas suas vizinhanças.
Obs.: O traçado dos condutores principais deve tomar em consideração:
• ruas sem pavimentação;
• ruas com pavimentação menos onerosa;
• ruas de menor intensidade de trânsito;
• proximidade de grandes consumidores;
• proximidade das áreas e de edifícios que devem ser protegidos contra incêndio.
5.1. Tipos principais de redes
 Em geral, podem ser definidos três tipos principais de redes de distribuição, conforme a 
disposição dos seus condutos principais.
 a) Rede em “espinha de peixe” → em que os condutos principais são traçados, a partir 
de um conduto principal central, com uma disposição ramificada que faz jus àquela denomi-
nação. É um sistema típico de cidades que apresentam desenvolvimento linear pronunciado.
47
Figura 13a: Rede em “espinha de peixe”
Desing Unis EAD
 b) Rede em “grelha” → em que os condutos principais são sensivelmente paralelos, 
ligam-se em uma extremidade a um conduto principal e têm os seus diâmetros decrescendo 
para a outra extremidade.
Figura 13b: Rede em “espinha de peixe”
Desing Unis EAD
 c) Rede em anel (malhada) → em que os condutos principais formam circuitos fecha-
dos nas zonas principais a serem abastecidas: resulta a rede de distribuição tipicamente malha-
da. É um tipo de rede que geralmente apresenta uma eficiência superior à dos dois anteriores.
Figura 13c: Rede em “espinha de peixe”
Desing Unis EAD
48 
 Nos dois tipos de redes, a circulação da água nos condutos principais se faz praticamen-
te em um único sentido. Uma interrupção acidental em um conduto mestre prejudica sensivel-
mente as áreas situadas na jusante da seção, onde ocorrem os acidentes. Na rede em que os 
condutos principais formam circuitos ou anéis, a eventual interrupção do escoamento em um 
trecho não ocasionará transtornos de manter o abastecimento das áreas à jusante, pois a água 
efetuará um caminhamento diferente através de outros condutos principais.
5.2. Lançamento de rede
 Para o lançamento da rede, deve ser realizado um estudo da topografia, utiliza-se para 
traçado da rede, planta baixa com levantamento planialtimétrico (curvas de nível de metro a 
metro) e semi-cadastral, com locação dos lotes e áreas de expansão, incluindo loteamentos 
aprovados ou previstos, indicação dos consumidores especiais e singulares, localização de es-
tradas, estradas de ferro e dos outros obstáculos naturais que necessitarão de obras especiais 
de travessia ou locação. A escala indicada é 1:2000. Para cidades médias e grandes, é impor-
tante o lançamento da rede geral, em escala conveniente (pode ser 1:5000), onde se define 
também a área abastecível, as zonas de pressão, as áreas de igual vazão específica, etc.
 Um dos principais pontos a ser observado é o consumo de água a ser abastecido pela 
rede. 
Consumidor especial → é aquele que deverá ser atendido independentemente de as-
pectos econômicos que se relacionam com o seu atendimento.
Consumidor singular → é aquele que, ocupando uma parte de uma área específica, 
apresenta um consumo específico, significativamente maior que o produto da vazão 
específica da área, pela área por ele ocupada.
 A localização do(s) reservatório(s) se faz em função desse parâmetro, examinando a 
topografia, centro de consumo, etc.
 A pressão estática máxima permitida em tubulações distribuidoras será de 50 m.c.a., e 
a pressão dinâmica mínima, de 10 m.c.a e deve seguir a NBR 12218 de 1994.
49
- Igual a 150 mm
quando abastecendo zonas comerciais ou zonas residenciais com 
densidade igual ou superior a 150 hab/km².
- Igual a 100 mm
quando as demais zonas de núcleos urbanos, cuja população de 
projeto, é superior a 5000 habitantes.
- Igual a 75 mm
para núcleos urbanos cuja população de projeto é igual ou infe-
rior a 5000 habitantes.
Diâmetro Interno Mínimo 
(mm)
N º de Economias 
Secundárias (máx)
25 10
30 20
35 50
 O Diâmetro das tubulações → o diâmetro mínimo das tubulações principais das redes 
calculadas como malhada será:
Tabela 5: Diâmetro mínimo das tubulações 
Adaptado do autor por Desing Unis EAD
 O Diâmetro dos condutos secundários → o diâmetro interno mínimo dos condutos 
secundários da rede de distribuição será de 50 mm.
 Para consumidores com população inferior a 5000 habitantes e quota per capita menor 
que 100 l hab/dia, é admitido o uso de tubulação com diâmetro inferior a 50 mm desde que a 
tubulação utilizada seja constituída de material resistente ao ataque pela água e sejam manti-
das as seguintes limitações relacionadas na Tabela 6:
Tabela 6: Diâmetro mínimo dos condutores
Adaptado do autor por Desing Unis EAD
50 
 Análise do escoamento → a análise do escoamento nas redes de distribuição deverá 
ser feita com o emprego da fórmula universal da perda de carga:
J = perda de carga uniformemente distribuída (m/m); J = H/L;
f = coeficiente de perda de carga distribuída (adimensional);
D = diâmetro hidráulico (m);
V = velocidade média na seção (m/s);
g = aceleração da gravidade (m/s2).
 
 O coeficiente de perda de carga distribuída pode ser calculado através do diagrama de 
Moody.
Reveja os conceitos da disciplina de Hidráulica!
Nas redes em que os condutos principais formarem circuitos, a análise do 
funcionamento global da rede deve ser realizada com o emprego de métodos interati-
vos, observados os limites máximos para os resíduos da vazão e da perda de carga de 1 
l/s e 1 m.c.a., respectivamente.
a) Será admitido que a distribuição de água nos condutos principais, formando circuito, 
será feita em pontos singulares (nó) desses condutos, separados no máximo de uma dis-
tância de 500 m.
b) A cada ponto singular (nó) a que se refere, o item a), corresponderá em parte da área 
abastecível a ser atendida pela rede de distribuição, que definirá a vazão a ser atendida 
pelo conduto principal.
51
5.3. Dimensionamento das redes 
 O dimensionamento ramificado se fará de acordo com os seguintes critérios:
a) Será admitido que a distribuição se fará uniformemente ao longo do comprimento de 
cada trecho.
b) A perda de carga no trecho será determinada para a vazão igual a que se verifica na extre-
midade de jusante do trecho, somada à metade da vazão que se verifica ao longo do trecho.
c) Quando as redes forem malhadas e dimensionadas como ramificadas (seccionamento 
fictício), para os pontos seccionados, a diferença de pressões calculadas não será superior a 
5% da média dessas pressões.
 Aos consumidores singulares → aos consumidores singulares corresponderá um nó, 
se a rede for dimensionada como circuitos fechados, ou uma derivação se a rede for dimen-
sionada como rede ramificada. Será considerado consumidor singular aquele cujo consumo 
apresenta as características:
• Com a rede sendo malhada: o consumo é igual ou maior a menor vazão que seria ve-
rificada caso o consumidor inexistisse, em qualquer dos nós das malhas definidas pela 
tubulação principal que o abastecerá.
• Em caso de a rede ser ramificada: o consumo é igual ou maior que a menor vazão de 
qualquer de suas derivações.
• Combate a incêndio: a rede poderá ser dimensionado levando em conta uma vazão ad-
missível para combate a incêndio, vazão essa que será estabelecida por acordo entre o 
projetista e o órgão contratante, atendendo as condições de capacidade econômica, as 
condições disponíveis de proteção contra incêndios, a necessidade dessa proteção e ao 
critério de pressão mínima na rede de distribuição.
52 
5.3.1. Dimensionamento pelo método dos seccionamentos fictícios
 Esse método é aplicável às redes ramificadas ou malha-
das, transformadas por um artifício (seccionamentos fictícios) 
em ramificadas. Em geral, é adotado para cidades pequenas.
a) Traçam-se as tubulações da rede, que geralmente devem 
coincidir com o eixo das ruas;
b) Na mesma planta,determinam-se os comprimentos de todos os trechos da rede, os quais 
são limitados pelos pontos de cruzamento (nós) e pelas extremidades livres das tubulações. 
Se os trechos, assim definidos, possuírem grande extensão ou apresentarem cotas topográ-
ficas intermediárias bem superiores ou inferiores as das extremidades, então serão devida-
mente desdobrados; 
c) Ainda sobre a mesma planta, calculam-se, com base nas curvas de nível de metro em me-
tro, as cotas topográficas dos cruzamentos e das extremidades livres, cotas essas que serão 
anotadas ao lado desses pontos;
d) Transforma-se no papel vegetal, através de um seccionamento criterioso, a rede malhada 
em ramificada. Para tanto, a partir do reservatório, faz-se com que todos os pontos de cru-
zamento e extremidades livres da rede sejam atingidos pelo menor percurso da água. Nessa 
operação, desenha-se uma pequena seta ao lado de cada trecho, para indicar o sentido de 
escoamento da água, bem como um pequeno traço cortando a extremidade de jusante do 
trecho que for seccionado, para indicar que essa extremidade funciona como se fosse livre;
e) Enumeram-se todos os trechos com números arábicos (a começar pelo 1), de acordo com 
o sentido crescente das vazões, de modo que o trecho de maior número seja alimentado 
diretamente pelo reservatório ou pela adutora, nesse caso, em se tratando de reservatório 
de jusante;
f ) Levam-se para uma planilha de cálculo, convenientemente preparada, todos os trechos, 
dispostos em ordem numérica, de modo que, para eles, constem o comprimento e as cotas 
53
topográficas;
g) Na planilha, calcula-se para cada trecho a vazão de mon-
tante, somando-se a vazão de jusante com a distribuição em 
marcha. O cálculo é iniciado nos trechos seccionados ou de 
extremidade livre, uma vez que neles a vazão de jusante é 
conhecida e igual a zero. A vazão de distribuição em marcha 
é obtida, depois multiplica-se o comprimento do trecho pela 
vazão unitária de distribuição, expressa em litros por segun-
do e por metro. Por sua vez, a vazão fictícia de dimensionamento é a semi-soma de jusante 
e de montante. A vazão de jusante, quando diferente de zero, é igual à soma das vazões de 
montante dos trechos alimentados pelo trecho em estudo;
h) Vazão específica de distribuição (unitária - q)
(l/sm) 
Tabela 7: vazão específica de distribuição
Adaptado do autor por Desing Unis EAD
54 
j) Com a extensão (comprimento), a vazão fictícia de dimensionamento e o diâmetro e 
definido o material a ser utilizado (K), calcula-se a perda de carga unitária (J) através da fór-
mula Universal e em seguida calcula-se a perda de carga no trecho hf = J. L;
Obs.: A perda de carga também pode ser calculada através da fórmula de Hazen-Williams, com 
C = 100 para ferro fundido; C = 130 para cimento-amianto e ferro fundido cimentado e C = 140 
para material plástico, salvo indicação em contrário para esses coeficientes, fazendo-se o uso de 
tabelas, ábacos ou monogramas.
l) Para o ponto da rede de condições mais desfavoráveis no que tange à cota topográfica 
e/ou a distância em relação ao reservatório, estabelece-se a pressão dinâmica mínima (10 
m.c.a.) ou estática máxima (50 m.c.a.). O limite inferior é estabelecido, a fim de que a rede 
possa abastecer diretamente prédios de até dois pavimentos e o superior, para prevenir 
quer maiores vazamentos nas juntas das tubulações, quer danos nas instalações prediais 
(torneiras de bóia);
m) A partir da cota piezométrica do ponto mais desfavorável (pressão dinâmica mínima 
mais a cota topográfica), calculam-se as cotas piezométricas de montante e de jusante de 
cada trecho, com base nas perdas de carga já definidas, ou seja, somando-se à cota pie-
zométrica a perda de carga no trecho, obtém-se a cota piezométrica de jusante do trecho 
anterior, e assim sucessivamente até o reservatório;
Obs.: As pressões dinâmicas em cada trecho, são obtidas pelas diferenças entre as cotas piezo-
métricas e as cotas de terreno.
n) Verificam-se para cada nó, onde houve seccionamento de um ou mais trechos, as dife-
rentes pressões resultantes de percursos diversos da água e determina-se a média, da qual 
nenhuma pressão deve se afastar além de 10% do valor médio;
o) Altera-se o traçado da rede, o seu seccionamento ou o diâmetro de algumas tubula-
ções, se o afastamento considerado no item anterior superar 10%, bem como se as pressões 
Veconômica = 0,6 + 1,5 D; Q
D
V=
π .
.
2
4
 
55
máximas e mínimas preestabelecidas forem ultrapassadas, ou se for impraticável a localiza-
ção do reservatório numa cota definida pelo cálculo.
 Veja a NBR 12218 que estabelece projeto de rede de abastecimento 
de água para abastecimento publico.
Referências BibliográficasReferências Bibliográficas
ANDRADE, João Bosco de. NOTAS DE AULA – SANEAMENTO BÁSICO SISTEMA DE ABAS-
TECIMENTO DE ÁGUA. Disponível em: <https://rmdaveiga.files.wordpress.com/2011/01/sb-
-agua-ucg.pdf>. Acesso em: 13 jul. 2017.
ANVISA. Norma de qualidade da água para consumo humano. 2000. Disponível em: <http://
www.anvisa.gov.br/anvisalegis/portarias/1469_00.htm>. Acesso em: 25 mar. 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12216: Projeto de estação de tratamen-
to de água para abastecimento público. 1992. 
AZEVEDO NETTO, J.M., ALVAREZ, G.A. Manual de Hidráulica. SP: Edgard Blücher Ltda. 2003. 
Banco Nacional de Desenvolvimento Social. Disponível em: ww.bndes.gov.br/.../saneamento...
bndes/.../jY9BTwIxFIR_C4cemz5xcfHYKEGlZD.
BARROS, R.T.V. et al. Manual de Saneamento e Proteção Ambiental para os municípios. v. 
2.Belo Horizonte: Escola de Engenharia da UFMG, 1997. 
BRASIL. Lei de Saneamento Básico. Brasília, Brasil.
DI BERNARDO, Luiz, DANTAS, Ângela Di Bernardo. Métodos e Técnicas de Tratamento de 
Água. São Carlos: Editora Rima, 2005. 
GOMES, Heber Pimentel. Sistemas de abastecimento de água; dimensionamento de redes. 
2ed. rev. São Paulo. ABES, 2004. 
RICHTER, Carlos A. & AZEVEDO NETTO, José M. Tratamento de água. São Paulo: ABES, 2005. 
TRATA BRASIL. Saneamento no Brasil. Disponível em: <http://www.tratabrasil.org.br/sanea-
mento-no-brasil-bakup>. Acesso em: 15 jul. 2017.
	Unidade I - Introdução ao Saneamento
	1.1. Definição
	1.2. Objetivos do Saneamento
	1.3. Importância de um Sistema de Abastecimento de Água
	1.3.1.	Importância Sanitária
	1.3.2.	Importância Econômica
	1.3.3.	Qualidade De Água
	1.4. Consumo de Água
	1.5. Variações de Consumo
	1.6. Projeção da população
	Unidade II – Sistema de Captação
	2.1. Captação de águas superficiais
	2.2. Grades
	2.3. Desarenador
	Unidade III – Sistema de Adução
	3.1. Dimensionamento de Adutora recalque
	Unidade IV - Estação de Tratamento de Água
	4.1. Fases do tratamento
	Unidade V – Redes de Distribuição
	5.1. Tipos principais de redes
	5.2. Lançamento de rede
	5.3. Dimensionamento das redes 
	5.3.1. Dimensionamento pelo método dos seccionamentos fictícios
	Referências Bibliográficas