Hidraulica - Drenagem e Conjunto elevatório

Prévia do material em texto

INSTITUTO FEDERAL DO ESPIRITO SANTO 
CAMPUS CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM 
GRADUAÇÃO EM EMGENHARIA DE MINNAS 
 
 
 
CARLOS JOSÉ CANAAN CAPUTO 
JUSSARA FIM 
LORENA RAMIRO NALI 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE DRENAGEM E 
SISTEMA ELEVATÓRIO DE ÁGUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM 
2017 
2 
 
CARLOS JOSÉ CANAAN CAPUTO 
JUSSARA PERCILIANO FIM 
LORENA RAMIRO NALI 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE DRENAGEM E 
SISTEMA ELEVATÓRIO DE ÁGUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM 
2017 
Projeto de Dimencionamento de Sistema 
de Drenagem e Sistema Elevatório de 
Água apresentado à disciplina de 
Hidráulica e Hidrologia Aplicadas do curso 
de Engenharia de Minas do instituto 
Federal do Espirito Santo, como requisito 
parcial para avaliação: 
Professor: Alexandre Vianna Bahiense 
3 
 
SUMÁRIO 
1. Introdução ................................................................................................... 5 
2. Objetivo ....................................................................................................... 6 
3. Dados da Área ............................................................................................ 6 
3.1. Localização ........................................................................................... 6 
3.2. Geologia Regional ................................................................................. 7 
3.3. Geologia Local ...................................................................................... 7 
3.4. Relevo ................................................................................................... 8 
3.5. Clima ..................................................................................................... 8 
3.6. Solo e Vegetação .................................................................................. 8 
4. Licenciamento Ambiental ............................................................................ 8 
DRENAGEM ..................................................................................................... 10 
5. Cálculo do Índice Pluviométrico – Cachoeiro De Itapemirim (Es) ............. 10 
6. Dimensionamento de Vazão ..................................................................... 10 
6.1. Fórmula ............................................................................................... 11 
7. Coeficientes de “Run-Off” .......................................................................... 11 
8. Cálculo de Intensidades de Chuva ............................................................ 12 
9. Cálculo da Declividade: ............................................................................. 12 
10. Cálculo da Vazão para a Área Designada .............................................. 13 
11. Cálculo para Dimensionamento de Dispositivo de Drenagem 
Retangular.........................................................................................................13 
12. O Dreno .................................................................................................. 15 
13. Velocidade de Escoamento Aceitável para o Dreno ............................... 15 
14. Dissipadores de Energia ........................................................................ 16 
SISTEMA DE BOMBEAMENTO ...................................................................... 18 
15. Áreas de Preservação Permanente ........................................................ 18 
15.1. Faixa de Domínio ............................................................................. 19 
4 
 
15.2. Reserva legal ................................................................................... 19 
16. Adequação ao Uso D'água ..................................................................... 19 
16.1. Autorga ............................................................................................ 19 
16.2. Barragem ......................................................................................... 20 
17. Dimencionamento do Sistema Elevatório ............................................... 21 
17.1. Vazão ............................................................................................... 21 
17.2. Diâmetros ......................................................................................... 22 
17.3. Perdas de Carga na Sucção ............................................................ 22 
17.4. Perdas de Carga no Recalque ......................................................... 23 
17.5. Perda de Carga Total ....................................................................... 24 
17.6. Altura Manométrica .......................................................................... 24 
17.7. Potência Comercial da Bomba ......................................................... 25 
17.8. NPSH ............................................................................................... 25 
18. Referencia Bibliografica .......................................................................... 27 
ANEXOS .......................................................................................................... 28 
 
INDICE DE TABELAS 
Tabela 1: Coordenadas da Poligonal DNPM (Fonte DNPM) .............................. 6 
Tabela 2:Valores dos coeficientes de "run-off". ................................................ 11 
Tabela 3: Cálculo das dimensões do dreno retangular pelo Método de Tentativa.
 ......................................................................................................................... 14 
Tabela 4:Dimensões para Dreno Retangular ................................................... 15 
Tabela 5 - Gráfico de NPSH. (Fonte: Manual de características da bomba - 
fabricante). ....................................................................................................... 25 
 
 
5 
 
1. Introdução 
Em muitos empreendimentos mineiros a influência das águas na dinâmica de 
operação e desenvolvimento da mina é tratada de forma arbitrária, podendo 
resultar na inviabilização econômica e operacional da atividade. Entender esse 
mecanismo de influência das águas no desenvolvimento de uma mina é de 
fundamental importância, pois assim se torna possível a criação de um projeto 
de dimensionamento coerente e eficiente de captação e tratamento dessas 
águas com o intuito de se minimizar os efeitos prejudiciais causados as 
operações executadas na mina. 
A drenagem é o termo utilizado para definir as instalações destinadas ao 
escoamento do excesso de água. É importante ressaltar que uma drenagem 
realizada de forma inadequada pode prejudicar a estabilidade dos taludes das 
bancadas, a manutenção de vias e consequente locomoção dos equipamentos 
de escavação, carregamento e transporte, além de ser prejudicial a operações 
realizadas com explosivos para desmonte da rocha. Outro fator importante a se 
considerar é em relação à água que flui através da mina e retorna a drenagem 
natural, pois esta deve ser tratada de modo a garantir padrões de qualidade 
mínimos regulamentados por órgãos ambientais. 
O Sistema de Abastecimento de Água representa o "conjunto de obras, 
equipamentos e serviços destinados ao abastecimento de água de uma 
comunidade para fins de consumo doméstico, serviços públicos, consumo 
industrial e outros usos". Várias obras de engenharia são necessárias para que 
a água chegue até o consumidor, seja para fins de consumo doméstico, serviços 
públicos, consumo industrial. Os projetos são realizados em diversas etapas e 
normalmente apresentam a seguinte seqüência: captação; adução (transporte); 
tratamento; armazenamento; e distribuição. 
Para alguns casos deve-se considerar e acrescentar as estações elevatórias ou 
de recalque: instalações de bombeamento destinadas a transportar a água a 
pontos mais distantes ou mais elevada, ou para aumentar a vazão de linhas 
adutoras.6 
 
2. Objetivo 
Este projeto foi realizado visando a elaboração de uma metodologia para o 
dimensionamento de um sistema de drenagem eficiente com o intuito de diminuir 
os impactos negativos causados pelo fluxo de água e elaborar um sistema de 
abastecimento de água para a empresa, a partir da demanda e necessidade de 
consumo diário. 
3. Dados da Área 
O projeto será realizado no município de Cachoeiro de Itapemirim/Itapemirim, sul 
do estado do Espírito Santo, na localidade do bairro de Tijuca, área onde é 
lavrado granito para revestimento e britagem pela Ultramar Mineração e Serviços 
com o processo no DNPM 896.310/2005 . 
3.1. Localização 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1: Coordenadas da Poligonal DNPM (Fonte DNPM) 
Vértices da Polional- SIRGAS2000 
Latitude Longitude 
-20°56'48''966 -41°05'39''858 
-20°57'23''108 -41°05'39''858 
-20°57'23''108 -41°05'46''781 
-20°57'27''985 -41°05'46''781 
-20°57'27''983 -41°06'20''705 
-20°57'13''351 -41°06'20''703 
-20°57'13''352 -41°06'15''511 
-20°56'48''965 -41°06'15''510 
-20°56'48''966 -41°05'39''858 
 
 
7 
 
 
Figura 1 - Poligonal DNPM ( Fonte: Google Earth) 
3.2. Geologia Regional 
Segundo a CPRM, a região do sul do Espírito Santo se encontra inserido no 
Sistema Orogênico Mantiqueira e Orógeno Brasiliano Araçuai, o qual constitui 
uma entidade geotectônica da idade neoproterozóica estruturada na direção 
NNE – SSW. 
3.3. Geologia Local 
Segundo a CPRM, a área que compreende a poligonal do DNPM está situada 
no Domínio dos Complexos Granitoides intensamente deformados. São rochas 
portadoras de muitas descontinuidades (falhas, fraturas, diferenciação litológica 
e bandamentos) o que condiciona grande anisotropia geomecânica e hidráulica, 
tanto lateral como vertical. São muito favoráveis a queda de blocos e 
desplacamentos em taludes de cortes. Sendo encontradas formações maciças 
muito movimentadas como Ortognaisses. 
8 
 
3.4. Relevo 
O relevo da região é predominantemente fortemente ondulado, com 
declividade em torno de 18º na área de recarga e amplitude topográfica do 
terreno entre 45 e 290 metros 
3.5. Clima 
O clima é tropical, com índice pluviométrico médio de 1.200 mm, havendo duas 
estações distintas, a seca correspondente aos meses de abril a setembro e a 
chuvosa, abrangendo o período de outubro a março. 
3.6. Solo e Vegetação 
A composição do solo da região onde será feito o canal de drenagem é 
predominantemente argiloso ou muito argiloso, com vegetação local contendo 
Floresta Estacional Semidecidual e vegetação rasteira tipo braquiária. 
4. Licenciamento Ambiental 
Licenciamento Ambiental é o procedimento administrativo pelo qual o órgão 
competente licencia a localização, instalação, ampliação e a operação de 
empreendimentos e atividades de pessoas naturais ou jurídicas de direito público 
ou privado que utilizem recursos ambientais e sejam consideradas efetivas ou 
potencialmente poluidoras ou, ainda, daquelas que, sob qualquer forma ou 
intensidade, possam causar degradação ambiental, considerando as 
disposições gerais e regulamentares e as normas técnicas aplicáveis ao caso. 
Compete ao órgão ambiental estadual o licenciamento ambiental dos 
empreendimentos e atividades: 
 Localizadas ou desenvolvidas em mais de um município ou em Unidades 
de Conservação Estadual; 
 Localizadas ou desenvolvidas nas florestas; 
 Cujos impactos ambientais diretos ultrapassem os limites territoriais de 
um ou mais municípios; 
 Delegados pela União aos Estados e ao Distrito Federal. 
9 
 
O licenciamento ambiental do Instituto Estadual de Meio Ambiente e Recursos 
Hídricos - IEMA está previsto em leis, decretos, resoluções e portarias federais 
e estaduais, e existe para assegurar o desenvolvimento dessas atividades sem 
danos ao meio ambiente. Estão sujeitas ao licenciamento ambiental os 
empreendimentos industriais, de pesquisa e extração mineral, de tratamento 
e/ou disposição de resíduos, de armazenamento de substâncias perigosas, 
imobiliários, comerciais e de serviços, viários, agropecuários, agrícolas, de 
esgotamento sanitário e obras diversas. Tais atividades serão enquadradas de 
acordo com o porte e potencial poluidor e/ou degradador. 
Licença Prévia (LP): Deve ser solicitada na fase inicial do projeto e determina a 
viabilidade ambiental e a localização do empreendimento. Especifica as 
condições básicas a serem atendidas durante a instalação do empreendimento. 
A licença Prévia tem validade estabelecida pelo cronograma de elaboração dos 
planos, programas e projetos, mas não pode ser superior a 05 (cinco) anos. 
Licença de Instalação (LI): Com o cumprimento das exigências contidas na LP e 
a apresentação dos documentos/informações necessárias, a LI é emitida e 
autoriza o início da implantação do projeto. O prazo de validade da Licença de 
Instalação (LI) deverá ser, no mínimo, o estabelecido pelo cronograma de 
instalação do empreendimento ou atividade, não podendo ser superior a 6 (seis) 
anos. 
Licença de Operação (LO): após a instalação dos equipamentos e toda a 
infraestrutura necessária à operação do empreendimento, bem como a 
implantação dos sistemas de controle de poluição hídrica, atmosférica, de 
resíduos sólidos, ruídos e vibrações, a Licença de Operação é emitida, 
permitindo o início das atividades operacionais. Esta licença tem validade que 
varia de 04 (quatro) a 06 (seis) anos. 
As atividades florestais e a supressão vegetal têm seu licenciamento realizado 
pelo Instituto de Defesa Agropecuária e Florestal do Espírito Santo - IDAF. Já as 
atividades de pequeno porte e baixo impacto ambiental podem ser licenciadas 
por municípios devidamente habilitados. 
 
10 
 
DRENAGEM 
5. Cálculo do Índice Pluviométrico – Cachoeiro De Itapemirim (Es) 
A intensidade de chuvas é estimada de região para região, de acordo com 
parâmetros pluviométricos regionais e estatísticos e, também, pelo tempo de 
retorno no local e o tempo de concentração. 
 
𝑖 =
𝐾. 𝑇𝑎
(𝑏 + 𝑡)𝑐
 
 
i = intensidade de chuvas [mm/h] 
K, a, b e c = parâmetros adimensionais, que variam de acordo com a região. 
(Os parâmetros adimensionais foram obtidos com a utilização do software 
gratuito Plúvio 2.1, disponibilizado gratuitamente através de download pela 
Universidade Federal de Viçosa - UFV) 
T = tempo de retorno em anos. 
t = tempo de concentração em minutos. 
 
6. Dimensionamento de Vazão 
É necessário realizar o cálculo da vazão da água da chuva que escoa para 
os drenos para que se possa, posteriormente, dimensioná-los. 
Foi utilizado o método Racional, em ambas as áreas já que é o método mais 
utilizado e difundido no setor. 
 
 
 
 
11 
 
6.1. Fórmula 
Segundo Fernandes (2002), o método racional relaciona axiomaticamente a 
precipitação com o deflúvio, considerando as principais características da bacia, 
tais como área, permeabilidade, forma, declividade média. Sendo a vazão de 
dimensionamento calculada pela seguinte expressão. 
𝑄 =
𝐶. 𝑖. 𝐴
360
 
Q - deflúvio superficial direto em litros por segundo; 
C - coeficiente de escoamento superficial; 
i - intensidade média de chuva para a precipitação ocorrida durante o tempo de 
concentração da bacia em estudo, em milímetro por minuto; 
A - área da bacia de contribuição em hectares. 
7. Coeficientes de “Run-Off” 
 
Tabela 2:Valores dos coeficientes de "run-off". 
 
 
12 
 
8. Cálculo de Intensidades de Chuva 
𝑖 =
𝐾. 𝑇𝑎
(𝑏 + 𝑡)𝑐
 
Tendo: 
K = 1518,874 
a = 0,253 
b = 19,092 
c = 0,851 
Adotando o tempo T = 25 anos e t = 15 minutos, e substituindo na equação: 
𝑖 =
1518,874. 250,253
(15 + 19,092)0,851
 
i = 170,18 mm/h 
A intensidade de chuvas encontrado para a localidade de Serra do Caramba, 
Cachoeiro de Itapemirim, Espírito Santo foi de 170,18 mm/h. 
 
9. Cálculo da Declividade: 
Da canalização (I): 
𝐼 =
𝛥𝑐𝑜𝑡𝑎
𝐿
 
𝐼 =
(210 − 95)
628
 
𝐼 = 0,18 𝑚/𝑚Da área de Recarga: 
𝛥𝑐𝑜𝑡𝑎
𝐿
 
(290 − 95)
588,53
 
 = 0,33 𝑚/𝑚 
13 
 
10. Cálculo da Vazão para a Área Designada 
Samendo que a área de recarga é A = 13,428 ha e de acordo com a declividade 
de 18% da área e sabendo que o tipo de solo da região é Argilo arenoso, e de 
que se trata de uma região de pastagem, o coeficiente de Run-off a ser usado é 
de 0,40. 
𝑄 =
𝐶. 𝑖. 𝐴
360
 
 
𝑄 =
0,40 . 170,18 . 13,428 
360
 
 
Q = 2,53
m3
s
 
 
11. Cálculo para Dimensionamento de Dispositivo de Drenagem 
Retangular 
𝑅 =
𝐴𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑎
𝑃𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑜
 = 
𝑏 . ℎ
𝑏 + 2ℎ
 Equação (1) 
 
𝑄 = 
𝐴 𝑅
2
3 𝐼
1
2 
𝑛
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (2) 
 
Substituindo equação (1) na equação (2): 
𝑄 = 
 (
𝐴
𝑃)
2
3
. 𝐼
1
2
 𝑛
 
𝑄 = 
 𝐴
5
3 . 𝐼
1
2 
𝑃 
2
3 . 𝑛
 
14 
 
(
𝐴
5
3
𝑃
2
3
)
3
= (
𝑄 𝑛
𝐼
1
2
)
3
 
Portanto: 
𝐴5
𝑃2
= 
(𝑄 𝑛)3
𝐼
3
2
 
 
Substituindo os valores e usando o coeficiente de Manning n = 0,025 (médio) 
para concreto, temos: 
𝐴5
𝑃2
= 
(2,53 . 0,025)3
0,18
3
2
 
𝐴5
𝑃2
= 3,3133 𝑥 10−3 
Usando como base b = 0,60 m escolhe-se valores de h (altura) até que o h 
encontrado aproxima-se do valor 3,3133 𝑥 10−3. 
 
H A = b.h P = b + 2h 
𝐴5
𝑃2
 
0,35 0,21 1,3 2,41662 x 10-4 
0,45 0,27 1,5 6,37729 x 10-4 
0,55 0,33 1,7 1,35416 x 10-3 
0,65 0,39 1,9 2,49928 x 10-3 
0,70 0,42 2 3,26728 x 10-3 
Tabela 3: Cálculo das dimensões do dreno retangular pelo Método de Tentativa. 
 
15 
 
Na tabela observa-se o valor de h que melhor valida a equação: 
h = 0,70 m 
Acrescentando 20% de folga: 
h = 0,80 m 
12. O Dreno 
Para o dimensionamento dos drenos usados para a drenagem da Área levou-se 
em consideração os cálculos para um dreno RETANGULAR revestido com 
concreto. 
DIMENSOES PARA DRENO RETANGULAR 
DRENO 
MATERIAL BASE(M) ALTURA(M) ALTURA (m) COM 20% 
CONCRETO 0,60 0,70 0,80 
 
Tabela 4:Dimensões para Dreno Retangular 
13. Velocidade de Escoamento Aceitável para o Dreno 
𝑣 = 
𝐼
1
2𝑅
2
3 
𝑛
 
Sendo: 
𝑅 =
(𝑏 ℎ)
(𝑏 + 2ℎ)
 
 
Temos para o dreno: 
𝑣 = 
(
(𝑏 ℎ)
(𝑏 + 2ℎ)
)
2
3
𝐼
1
2
𝑛
 
𝑣 = 
(
(0,60 . 0,58)
(0,60 + 2 . 0,58)
)
2
3
0,18
1
2
0,025
 
v = 5,76 m/s 
16 
 
14. Dissipadores de Energia 
No final do dreno faz-se a necessidade de aplicar dissipadores de energia, 
devido a grande velocidade de escoamento, que são dispositivos destinados a 
dissipar energia do fluxo d´água, reduzindo consequentemente sua velocidade 
quer no escoamento através do dispositivo de drenagem quer no deságue para 
o terreno natural. 
Os dissipadores dotados de dentes ou em degraus são adotados em trechos de 
canalizações muito íngremes onde a dispersão do fluxo visa diminuir a 
velocidade e consequentemente reduzir os efeitos da erosão da canalização. 
São necessários vários cálculos para o dimensionamento da escada hidráulica, 
os quais apresentaremos a seguir. 
Não existe recomendação para a largura da escada hidráulica, em se tratando 
de tubos é estimado, faremos o cálculo considerando assim. 
Primeiro passo: calcular a vazão de pico Q e o D usando o Método Racional, 
sendo Q = 2,03 m3/s: 
D = [(Q . n )/ ( 0,312 . S1/2)]3/8 
Sendo: 
Q = vazão de pico m3/s; 
n = 0,025; 
S = 0,005 m/m 
D = diâmetro da tubulação a seção plena (m) 
D = [(2,53 . 0,025)/ ( 0,312 . 0,0051/2)]3/8 
D = 0,212 m 
Segundo passo: estimar a largura da escada hidráulica B multiplicando o 
diâmetro D por 2,0. É uma estimativa boa para termos um regime 
de escoamento. 
B ≥ 2,0 x D 
B ≥ 2,0 x 0,212 
B ≥ 0,424 m 
17 
 
Terceiro passo: calcular a altura do degrau “h” que é função da altura crítica dc 
para o regime de escoamento que desejamos. 
1,0 < dc /h < 3,2 
O valor de dc/h deverá estar entre 1,0 e 3,2. Para acharmos o valor da altura do 
degrau h temos que ver a diferença de nível, o comprimento da projeção do local 
L. Um valor médio é h = dc/2,2 = 0,57 m. 
Quarto passo: vazão específica 
q= Q/B 
Sendo: 
q= vazão específica (m3/s/m) 
Q= vazão de pico (m3/s) 
B= largura da escada (m) 
q= 2,53 / 0,424 
q = 5,96 m3/s/m 
Quinto passo: calcular a altura crítica da água dc que entra na escada hidráulica. 
dc= [Q2 / (g B2)](1/3) 
dc = [q2 / g](1/3) 
dc = [5,962 / 9,81](1/3) 
dc = 1,26 m 
Sexto passo: cálculo do ângulo θ que é o ângulo de inclinação da escada 
hidráulica. 
arctan (altura do degrau/ comprimento do degrau)= 
 arctan( h/ b)= θ 
arctan( 0,57/ 0,424) = θ 
θ = 53,35º 
Com esses cálculos conhecemos alguns valores das dimensões da escada 
hidráulica. 
18 
 
SISTEMA DE BOMBEAMENTO 
15. Áreas de Preservação Permanente 
Pelo "Novo" Código Florestal, Lei 12.651/2012, os limites das APPs às margens 
dos cursos d’água variam entre 30 metros e 500 metros, dependendo da largura 
de cada um, contados a partir do leito maior, onde também devem ser mantidas 
APPs em um raio de 50 metros ao redor das nascentes e “olhos d’água”, ainda 
que sequem em alguns períodos do ano, as encostas ou partes destas com 
declividade superior a 45°, equivalente a 100% (cem por cento) na linha de maior 
declive e no topo de morros, montes, montanhas e serras, com altura mínima de 
100 (cem) metros e inclinação média maior que 25°, as áreas delimitadas a partir 
da curva de nível correspondente a 2/3 (dois terços) da altura mínima da 
elevação sempre em relação à base, sendo esta definida pelo plano horizontal 
determinado por planície ou espelho d’água adjacente ou, nos relevos 
ondulados, pela cota do ponto de sela mais próximo da elevação. 
No entorno da área útil em questão, foi delimitado uma nascente e córrego 
com fio d'água inferiores a 10m de largura e um topo de morro proximo do local 
da lavra, para tanto foram definidos os recuos de 50m para as nascentes, 30m 
para os fios d'água menores que 10m, fração superiro de 1/3 no topo do morro 
proximo da área útil. 
 
Figura 2 - Áreas de preservação permanente (Fonte: Google imagens, "Novo" Código 
Florestal ) 
19 
 
 
15.1. Faixa de Domínio 
Define-se como “Faixa de Domínio” a base física sobre a qual assenta uma 
rodovia ou ferrovia, constituída pelas pistas de rolamento, canteiros, obras-de-
arte, acostamentos, sinalização e faixa lateral de segurança, até o alinhamento 
das cercas que separam a estrada dos imóveis marginais ou da faixa do recuo. 
Identificamos no raio de 500m a presença da ES-289 além da antiga linha ferréa 
Leopoldina, as margens desta rodovia, sendo assim foram definidas as áreas de 
recuo de 15m a partir das pistas de rolamento e 15m nas bordas da ferrovia. 
15.2. Reserva legal 
A Reserva Legal é a áreana no interior de uma propriedade ou posse rural com 
função de assegurar o uso econômico de modo sustentável dos recursos do 
imóvel rural, auxiliar na reabilitação dos processos ecológicos e promover a 
conservação da biodiversidade, bem como o abrigo e a proteção de fauna 
silvestre e da flora nativa. 
A delimitação da área de Reserva Legal da propriedade rural não atinge a área 
útil ora delimitada, de acordo com o Cadastro Ambiental Rural (CAR) enviado 
pelo superficiario. 
16. Adequação ao Uso D'água 
16.1. Autorga 
De acordo com a AGERH a outorga de direito de uso de recursos hídricos é o 
ato administrativo mediante o qual o poder público outorgante faculta ao 
outorgado (usuário requerente) o direito de uso dos recursos hídricos superficiais 
e subterrâneos, por prazo determinado, nos termos e nas condições expressas 
no respectivo ato administrativo. É o documento que assegura ao usuário o 
direito de utilizar os recursos hídricos. 
A outorga é um instrumento necessário para o gerenciamento dos recursos 
hídricos, pois permite o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água, 
possibilitando uma distribuição mais justa e equilibrada desse recurso. Através 
da outorga também é possível garantir o efetivo exercício dos direitos de acesso 
aos recursos hídricos por parte dos usuários interessados. É, também, um20 
 
instrumento importante para minimizar os conflitos entre os diversos setores 
usuários. 
O direito de uso da água não significa que o usuário seja o proprietário da mesma 
ou que ocorra alienação desse recurso. Portanto, a outorga poderá ser 
suspensa, parcial ou totalmente, em casos de escassez ou de não cumprimento 
pelo outorgado dos termos de outorga previstos nas regulamentações, ou por 
necessidade premente de se atenderem os usos prioritários e de interesse 
coletivo. 
Os usos em corpos de água superficiais definidos como insignificantes pela 
Resolução Normativa nº 017, de 13 de março de 2007, estão dispensados de 
outorga, conforme estabelecido na Lei Estadual nº 10.179, de 18 de março de 
2014, mas deverão, obrigatoriamente, ser cadastradas junto à Agerh e estão 
sujeitos a fiscalização. 
16.2. Barragem 
Em acordo com o Decreto nº 3623-R para licenciamento de barragens no 
Espírito Santo, a requerente informa que será solicitado ao IDAF o pedido de 
dispensa de licenciamento, para a barragem construída que deverá possuir 
represa com espelho d'água menor/igual a 1 hectare e volume armazenado 
menor/igual a 10 mil litros. 
Para tanto apresenta a seguir o cálculo para o dimensionamento de pequenos 
muros de retenção e barragem, conforme equação racional, sabendo-se que a 
altura máxima desejada deverá ser de 3,5 metros. 
𝑏 = ℎ√
𝛾𝑎
𝑦′
 
h = altura da barragem e profundidade da água (3,5 m); 
b = espessura do barramento que satisfaz as condições de estabilidade; 
𝛾𝑎 = peso específico do fluído represado (água 1000 kgf/m³); 
𝛾′ = peso específico do material que compõe o barramento (solo argiloso 
compactado 1900 kgf/m³); 
21 
 
𝑏 = 3,5√
1000
1900
 
b = 2,54 m 
17. Dimencionamento do Sistema Elevatório 
17.1. Vazão 
No caso da utilização na mina, haverá 1 caixa d’água, que servirá para 
armazenar a água e realizar a distribuição a partir de tubulações que levarão a 
água até onde ela seja necessária, seja na oficina para amolação e afiação de 
brocas ou mesmo na frente onde poderão ser utilizados nos equipamentos entre 
outros usos de acordo com a necessidade. 
Para consumo humano, a água utilizada deverá ser tratada por intermédio de 
processos de filtragem. 
Já a água utilizada nas instalações sanitárias deverá ser encaminhada a sistema 
de tratamento composto de fossa séptica com filtro anaeróbio e sumidouro, que 
propiciará a separação da parte sólida e líquida e o tratamento dos efluentes. 
O cálculo para o abastecimento de água da mina foi dimensionado para o 
consumo de 17 pessoas, ficando assim em conformidade da capacidade 
dimensionada neste projeto. 
O consumo médio por operário é de 80 litros/dia. 
Consumo = 17 x 80 = 1.360 litros/dia 
Operação da mina = 3.640 litros/dia. 
Totalizando o consumo diário de 5.000 litros. 
 
𝑄 = 5 𝑚3/2ℎ = 2,5𝑚3/ℎ 
𝑸 = 𝟔, 𝟗𝟒 𝒙 𝟏𝟎
−𝟒𝒎𝟑/𝒔 
 
Dimensionamento = 1 caixa d'água de 15.000 litros de capacidade, para garantir 
o abastecimento diário e reserva de até 3 dias no caso de manutenção. 
22 
 
De acordo com a AGERH é tido como insignificante as derivações e captações 
em corpos de águas superficiais, por usuário em um mesmo corpo de água, 
cujas vazões captadas sejam iguais ou inferiores a 1,5 (um vírgula cinco) l/s, 
limitadas a um volume máximo diário de 43.200 (quarenta e três mil e duzentos) 
litros. 
O volume a ser capitado para uso na Frente de Lavra é tido como insignificante, 
pois preve-se o consumo de 5.000 litros/dia, para tanto a requerente irá 
apresentar o pedido de dispensa de outorga do direito de uso dos recursos 
hídricos, sendo a captação em barramento em corpo d'água superficial, 
provendo assim o abastecimento necessário para atender a demanda do 
empreendimento, tanto para as necessidades humanas quanto para ser utilizada 
nas operações da mina. 
17.2. Diâmetros 
𝐷𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 = 1,3 . 𝑥
1/4. √𝑄 
𝐷𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 = 1,3 . (2/24)
1/4. √6,94 . 10−4 
𝐷𝑟𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 = 18 𝑚𝑚 (𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜) 
𝑫𝒓𝒆𝒄𝒂𝒍𝒒𝒖𝒆 = 𝟏𝟗 𝒎𝒎 (𝒄𝒐𝒎𝒆𝒓𝒄𝒊𝒂𝒍) 
 
Logo, o diâmetro de sucção será: 
𝑫𝑺𝒖𝒄çã𝒐 = 𝟐𝟓 𝒎𝒎 
 
17.3. Perdas de Carga na Sucção 
𝐷𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 25 𝑚𝑚 - 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙 = 10 𝑚 
Peças especiais: 
1 válvula de pé com crivo – 5,6 m 
1 cotovelo 90º raio curto – 0,7 m 
𝐿𝑒𝑞 = 6,3 𝑚 
𝐿𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝐿𝑒𝑞 + 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙 
𝑳𝒗𝒊𝒓𝒕𝒖𝒂𝒍 = 𝟔, 𝟑 + 𝟏𝟎 = 𝟏𝟔, 𝟑 𝒎 
23 
 
Velocidade na sucção: 
𝑄 = 𝐴 . 𝑣 
𝑣 = 
𝑄
𝐴
 
𝑣 = 
6,94 . 10−4
𝜋/4(0,025)2
 
𝒗 = 𝟏, 𝟒𝟏 𝒎/𝒔 
 
Aplicando a fórmula empírica de Flamant, temos: 
(Utilizando coeficiente b = 0,00012 para tubulações de PVC) 
𝐽 = 4𝑏 . 𝑉1,75. 𝐷−1,25 
𝐽 = 4 (0,00012) . 1,411,75. 0,025−1,25 
𝑱𝑺𝒖𝒄çã𝒐 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟖 𝒎/𝒎 
ℎ𝑓𝑠𝑢𝑐çã𝑜 = 𝐿𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙 . 𝐽𝑆𝑢𝑐çã𝑜 
𝒉𝒇𝒔𝒖𝒄çã𝒐 = 𝟏𝟔, 𝟑 . 𝟎, 𝟎𝟖𝟖 = 𝟏. 𝟒𝟑 𝒎 
 
17.4. Perdas de Carga no Recalque 
(𝑫𝒓𝒆𝒄𝒂𝒍𝒒𝒖𝒆 = 𝟏𝟗 𝒎𝒎) - 𝑳𝒓𝒆𝒂𝒍 = 𝟖𝟗𝟎 𝒎 
Peças Especiais: 
2 cotovelos 90º raio curto – 1,4 m 
2 cotovelos 45º – 0,6 m 
1 válvula de gaveta aberta – 0,1 m 
1 válvula de retenção tipo pesada – 2,4 m 
1 saída de canalização – 0,5 m 
𝐿𝑒𝑞 = 5 𝑚 
𝐿𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝐿𝑒𝑞 + 𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙 
𝐿𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙 = 5 + 890 = 895 𝑚 
24 
 
Velocidade no Recalque: 
𝑄 = 𝐴 . 𝑣 
𝑣 = 
𝑄
𝐴
 
𝑣 = 
6,94 . 10−4
𝜋/4(0,019)2
 
𝒗 = 𝟐, 𝟒𝟓 𝒎/𝒔 
 
Aplicando a fórmula empírica de Flamant, temos: 
(Utilizando coeficiente b = 0,00012 para tubulações de PVC) 
𝐽 = 4𝑏 . 𝑉1,75. 𝐷−1,25 
𝐽 = 4 (0,00012) . 2,451,75. 0,019−1,25 
𝑱𝑹𝒆𝒄𝒂𝒍𝒒𝒖𝒆 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟔 𝒎/𝒎 
 
ℎ𝑓𝑅𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 = 𝐿𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙 . 𝐽𝑅𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 
𝒉𝒇𝑹𝒆𝒄𝒂𝒍𝒒𝒖𝒆 = 𝟖𝟗𝟓 . 𝟎, 𝟑𝟐𝟔 = 𝟐𝟗𝟏. 𝟕𝟕 𝒎 
 
17.5. Perda de Carga Total 
ℎ𝑓𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ℎ𝑓𝑠𝑢𝑐çã𝑜 + ℎ𝑓𝑅𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 
𝒉𝒇𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏, 𝟒𝟑, +𝟐𝟗𝟏. 𝟕𝟕 = 𝟐𝟗𝟑, 𝟐 𝒎 
 
17.6. Altura Manométrica 
𝐴𝑙𝑡𝑆𝑢𝑐çã𝑜 = 5 𝑚 
𝐴𝑙𝑡𝑅𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 = 195 𝑚 
𝐻𝐺 = 𝐴𝑙𝑡𝑆𝑢𝑐çã𝑜 + 𝐴𝑙𝑡𝑅𝑒𝑐𝑎𝑙𝑞𝑢𝑒 
𝐻𝑀𝑎𝑛 = 𝐻𝐺 + ℎ𝑓𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 
𝐻𝑀𝑎𝑛 = (5 + 195) + 293,2 
𝑯𝑴𝒂𝒏 = 𝟒𝟗𝟑, 𝟐 𝒎 
25 
 
 
17.7. Potência Comercial da Bomba 
Cálculo da potência comercial necessária do conjunto motor bomba, para 
que seja possível recarregar o reservatório superior num período de 
funcionamento de 2 h/dia. Adotando um rendimento global (n) de 68% do 
conjunto, e o peso especifico da água (𝛾) como 1000 kg/m³, temos: 
 
𝑃 = 
𝛾 . 𝐻𝑀𝑎𝑛. 𝑄
75. 𝑛
 
𝑃 = 
(1000) . (493,2). (6,94 . 10−4)
75. 0,68
 
𝑃 = 6,71 𝐶𝑉 (𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎) 
𝐏 = 𝟕 𝟏/𝟐 𝐂𝐕 (𝐜𝐨𝐦𝐞𝐫𝐜𝐢𝐚𝐥) 
 
17.8. NPSH 
Sendo a vazão: 6,94 𝑥 10−4𝑚3/𝑠 = 2,5 𝑚3/ℎ 
 
 
Tabela 5 - Gráfico de NPSH. (Fonte: Manual de características da bomba - fabricante). 
Com a vazão encontrada no sistema de recalque, e pela interpretação do 
gráfico fornecido pelo fabricante, encontramos: 
 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅𝐸𝑄𝑈𝐸𝑅𝐼𝐷𝑂 ≅ 0,45 𝑚𝑐𝑎 
 
Para a verificação do 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 foi tomado Pa = 10,33 mca, e para 
uma temperatura média de 20 ºC, adota-se Pv = 0,25 kf/cm². 
26 
 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑛𝑎 𝑆𝑢𝑐çã𝑜 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 = −𝐻𝑠 + 𝑃𝑎 + 𝑃𝑣 − ℎ𝑓𝑠𝑢𝑐çã𝑜 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 = −5 + 10,33 + 0,25 − 1,43 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 = 4,15 𝑚𝑐𝑎 
Assim sendo: 
𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷𝐼𝑆𝑃𝑂𝑁Í𝑉𝐸𝐿 ≥ 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅𝐸𝑄𝑈𝐸𝑅𝐼𝐷𝑂 
 
Nessas condições não ocorrerá cavitação no sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
18. Referencia Bibliografica 
CARVALHO, D.F.; DA SILVA, L. D. B. Hidrologia - Capítulo 7 Escoamento 
Superficial. 2006. Disponivel em: 
http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/leonardo/downloads/APOSTILA/HIDRO-
Cap7-ES.pdf Acesso em: 01 maio 2015. 
 
Grupo de Pesquisa em Recursos Hídricos - DEA- Universidade Federal de 
Viçosa. Software Plúvio 2.1. 2006. Disponível em: 
<http://www.gprh.ufv.br/?area=softwares> Acessoem: 01 maio 2015. 
 
TOMAZ, P. Curso de Manejo de águas pluviais - Capítulo 02 Método 
Racional. 2013. Disponível em: 
<http://www.pliniotomaz.com.br/downloads/Novos_livros/livro_metodo_calcu
los_vazao/capitulo02.pdf> Acesso em: 01 maio 2015. 
 
DA COSTA, T.; LANÇA, R. Apostila da disciplina de Hidráulica Aplicada - 
Capítulo IX Condutos Livres. Escola Superior de Tecnologia Universidade do 
Algarve - Área Departamental de Engenharia Civil - Núcleo de Hidráulica e 
Ambiente. 2001. Disponível em: 
<http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/12170/material/
CONDUTOS%20LIVRES.pdf> Acesso em: 01 maio 2015. 
 
PEREIRA, G. M.; DE MELLO, C.R. Dimensionamento de Condutos Livres 
(Canais). Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras - 
UFLA. Disponível em: 
<http://www.deg.ufla.br/site/_adm/upload/file/8_aula%20pratica%208.PDF> 
Acesso em: 01 maio 2015. 
 
 
 
28 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS