PROJETO FINAL BRASILÉIA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS – CCET 
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ALEXANDRE SOUSA SANTOS
MATHEUS SOARES DE OLIVEIRA
RODERLEY ASSIS SOARES
RODRIGO BARBOSA DAS NEVES
PROJETO FINAL DE ABASTECIMENTO PÚBLICO DE ÁGUA DO MUNICÍPIO DE BRASILÉIA - ACRE
Rio Branco
2018
ALEXANDRE SOUSA SANTOS
MATHEUS SOARES DE OLIVEIRA
RODERLEY ASSIS SOARES
RODRIGO BARBOSA DAS NEVES
PROJETO FINAL DE ABASTECIMENTO PÚBLICO DE ÁGUA DO MUNICÍPIO DE BRASILÉIA - ACRE
Trabalho apresentado como requisito parcial à aprovação na disciplina Abastecimento de água, pelo curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Universidade Federal do Acre.
Docente: Profª. Msc. Heloisa Pimpão Chaves
Rio Branco
2018
Sumário
1	Introdução	4
2	Abrangência de projeto	4
3	Coeficientes de cálculo de volume necessário	5
4	Vazões de projeto	5
5	Manancial de projeto	5
6	Captação	5
7	Tipo de captação	7
8	Dispositivos de captação	8
8.1	Tomada D’Água	8
8.2	Poço de Sucção	8
8.3	Desarenador	8
9	Detalhamento da adução e recalque	8
9.1	Vazão de captação	8
9.2	Tubulações de recalque e sucção	9
9.3	Bomba de captação	9
9.4	Ventosas	9
9.5	Ancoragem	9
9.6	Válvula de descarga	10
10	Dimensionamento de reservatórios	10
11	Critério de localização dos reservatórios	10
12	Tubulações do reservatório	11
13	motoBomba de recalque do reservatório apoiado para o elevado	11
14	Rede de distribuição	11
14.1	Cálculos da densidade demográfica	11
14.2	Cálculo das vazões	13
14.3	Determinação das vazões nos trechos	13
14.4	Determinação das pressões na rede	14
15	Memorial de cálculo	14
15.1	Cálculo dos Diâmetros	14
15.2	Cálculo da potência da bomba	15
15.3	Cálculo da Cavitação	16
Referências bibliográficas	17
Introdução
O sistema de abastecimento de água visa fornecer água com qualidade adequada para utilização humana, sendo esta água retirada de mananciais ou outras fontes advindas da natureza, sofrendo esta adequação de sua qualidade, transporte até a comunidade, que podem ser desde pequenos povoados até grandes cidades. Esse sistema deve garantir a população quantidades compatíveis com as suas necessidades. Ficando cada vez mais condicionados uma água de qualidade a esses sistemas devido a poluição de fontes naturais de água potável, que em muitos casos se não houvesse tal poluição, certamente todo o processo de abastecimento de água teria um custo menor.
Abrangência de projeto
Tal projeto terá um alcance de 20 (vinte) anos, a contar do ano de concepção do projeto. Tal valor fora adotado como satisfatório a fim de atender a população atual de Brasiléia assim como a futura, não exacerbando dessa forma os gastos de projeto. De acordo com a estimativa populacional feita pelo IBGE em 2018, a população atual de Brasiléia é de aproximadamente 25.848 habitantes, sendo 64% desta população urbana tendo assim 17.223 habitantes morando na cidade.
A partir dos cálculos populacionais realizados, o número de habitantes a serem atendidos após vinte anos é de 23.948 pessoas.
Coeficientes de cálculo de volume necessário
Os coeficientes a serem utilizados foram adotados em função do contingente populacional, da classe social predominante, do perfil e das necessidades do município em questão, sendo eles os seguintes:
Tabela 1 – Coeficiente do cálculo de projeto.
	Consumo “Per capita”
	160 l/s
	Coeficiente do dia de maior consumo
	K1 = 1,2
	Coeficiente da hora de maior consumo
	K2 = 1,5
Vazões de projeto
Os consumidores específicos utilização fonte própria de abastecimento de água, por isso o consumo destes não entraram no dimensionamento de projeto. Após análise dos dados anteriormente de população a ser atendida e coeficientes de consumo estipula-se uma vazão de captação de = 82,22 l/s com as bombas funcionando 16 horas por dia.
Com o cálculo da vazão de catação () realizado, o cálculo da vazão da ETA ao reservatório, levando em conta os parâmetros já definidos e que a rede de distribuição funcionará 24 horas por dia, resultará em uma vazão = 79,83 l/s.
A vazão do reservatório até a rede de distribuição, levando em conta os parâmetros já definidos, é de = 79,83 l/s.
Manancial de projeto
Através de pesquisas realizadas virtualmente, análise de mapas hidrográficos e outros meios de pesquisa, foi escolhido como manancial para a implementação do projeto de abastecimento da cidade o Rio Acre, pela proximidade com a cidade e por sua vazão garantir, em todos os períodos do ano, o abastecimento para a cidade, sendo um manancial superficial.
Captação
Para a escolha do local de captação de água, é necessário que alguns critérios sejam obedecidos, afim de que o projeto tenha um baixo custo, baixo impacto ambiental, aliando-se com as melhores técnicas de engenharia possíveis para o benefício da população.
A seguir, estão alguns fatores importantes:
· Situar-se em um ponto que garanta a vazão demandada pelo sistema e a vazão residual estabelecida pelo órgão competente;
· Situar-se a montante da localidade a que se destina e a montante de outros focos de poluição importantes;
· Situar-se em cota altimétrica superior ou que resulte menor desnível geométrico em relação a localidade (facilitar condições de adução por gravidade);
· Situar-se em terreno que apresente condições de acesso, características geológicas, batimetria, níveis de inundação e condições de arraste e deposição de sedimentos favoráveis ao tipo e porte da captação;
· Resultar o mínimo de alterações no curso d’água (erosão, assoreamento);
· Situar-se em trecho reto do curso d’água, ou caso não seja possível, em local próximo a sua margem externa.
	Já para a escolha do terreno onde será construída a ETA, alguns critérios precisam ser analisados, entre eles:
· Menor distância possível entre a captação e a ETA, para se ter um menor comprimento de tubulação;
· Escolher terreno que seja de fácil apropriação, aprovado pela prefeitura e com licenciamento ambiental;
· Fácil acesso e mobilidade;
· Menor impacto ambiental possível;
Considerando-se estes critérios, os seguintes locais foram selecionados para a captação de água e para a construção da ETA: 
Figura 1 - Local de Captação de água e ETA.
Fonte: Google Earth
Os principais motivos para a escolha do local de captação foram:
· Acesso relativamente facilitado pela já existência de um ramal que fica a 680 m do local de captação
· Proximidade com a zona urbana do município, aproximadamente 3 km de distância;
· Situa-se em uma área relativamente sem vegetação, o que ocasiona pouco gasto com preparação do terreno com o mínimo impacto ambiental possível.
Já a escolha do terreno para a construção da ETA se baseou nos seguintes critérios:
· Desnível pequeno em relação ao local de captação (apenas 4 metros acima)
· Fácil acesso, visto que se localiza ao lado de um ramal já existente;
· Área suficiente para construção da ETA.
Com os locais de captação e de construção da ETA, pôde-se definir o tipo de captação.
Tipo de captação
O manancial escolhido foi o Rio Acre, localizado das proximidades da cidade de Brasiléia. A captação será do tipo captação direta ou fio d’água, com bomba flutuante, visto que o manancial possui uma vazão suficiente para atender a demanda, além de que esse tipo de captação é o mais utilizado nos mananciais do estado do Acre.
A tubulação a ser usada na sucção será de PEAD (Polietileno de alta densidade). Já a tubulação utilizada no recalque será de PEAD em conjunto com DEFOFO (Diâmetro Equivalente de Ferro Fundido). Esses dois tipos de materiais são amplamente utilizados em sistemas de captação de água no Brasil.
Dispositivos de captação
Devido à impossibilidade de obtenção de dados necessários a completa análise do problema, alguns dispositivos de proteção serão necessários para assegurar que a captação de água seja feita da maneira correta.
Tomada D’Água 
A tomada d’água será com bomba flutuante, visto que a população a ser atendida é pequena e é a solução mais adequada e econômica para rios com pequena variação de nível e que não possuam regime torrencial.
Poçode Sucção
A construção de um poço de sucção não é recomendável, visto que pequenas erosões que possam vir a ocorrer na margem da captação pode comprometer a estabilidade do poço.
Desarenador 
Devido a baixa demanda de vazão, todas as partículas granulares contidas na água serão retidas e contidas na ETA, não se fazendo necessário um desarenador.
Detalhamento da adução e recalque
Vazão de captação
A partir dos cálculos realizados, definiu-se a vazão de captação como sendo 82,22 l/s.
Tubulações de recalque e sucção
Utilizando a formulação de Bresse, definiu-se os diâmetros da tubulação de recalque como de 350 mm, enquanto que a tubulação de sucção será de 400 mm.
Bomba de captação
Através de um estudo topográfico da região e das características da tubulação adotada e utilizando a plataforma digital (link da plataforma: https://easyselect.ksb.com/camosHtml/camosHtmlServlet . Acesso em: 06/11/2018) do site da fabricante KSB, foi possível determinar a bomba que deveria ser utilizado, com uma potência de 25 cv do tipo monobloco, modelo KWP, marca KSB, como mostra a imagem:
Figura 2 – Motobomba de captação.
Fonte: <http://excellbombas.com.br/blog/bomba-ksb-kwp/>. Acesso em 06/11/2018.
Ventosas
Tal projeto não necessitará da implementação de ventosas, já que as velocidades de escoamento em todo o sistema estão de acordo com parâmetros aceitáveis.
Ancoragem
Não se mostrou necessário a utilização de um bloco de ancoragem, visto que o traçado da adutora de água bruta é retilíneo.
Válvula de descarga
Será necessária a instalação de duas válvulas de descarga nas partes baixas da adutora, para manutenção e remoção de areia.
Dimensionamento de reservatórios
Para a cidade de Brasiléia, foi definido que vão ser construídos dois reservatórios a jusante da rede de distribuição, sendo um apoiado e um elevado, de forma a regularizar as vazões de distribuição.
O reservatório apoiado será feito em concreto armado. Contará com 2 (quatro) câmaras que poderão ser isoladas a fins de manutenção, cada uma contando com 112,5 m³ de capacidade de armazenamento. Os reservatórios serão construídos em formato de paralelepípedo, sendo suas dimensões 5 x 4,5 x 5 m (comprimento x largura x altura).
O reservatório elevado será construído em concreto armado em formato de paralelepípedo, com suas dimensões especificadas nos desenhos em anexo, contando com um volume de armazenamento de aproximadamente 60 m³. Este terá 10 m de altura e seu nível de água mínimo será de 2 m.
Critério de localização dos reservatórios
Para o reservatório apoiado, definiu-se localizar próximo ao reservatório elevado para se obter um menor custo com a escolha da bomba que irá recalcar água para o elevado. 
Já para o reservatório elevado, definiu-se um ponto da cidade de fácil acesso e apropriação, com cota elevada, de forma que a distribuição de água para a cidade seja feita através da gravidade, diminuindo os custos com bombeamento e na construção do reservatório elevado.
O reservatório elevado estará situado em uma cota de 225 m, numa zona dentro do perímetro atual da cidade, será necessário a construir um pequeno trecho para acesso até o mesmo. Este local foi escolhido por atender aos requisitos máximos e mínimos de pressão na rede, pois a maior cota altimétrica do perímetro da cidade é de 225 m e a menor cota é de 205 m. Assim, atende-se aos requisitos mínimos de 10 mca e máximos de 50 mca.
Os locais de escolha dos reservatórios, assim como suas cotas altimétricas, estão detalhados no projeto em anexo.
Tubulações do reservatório
Tubulação de saída do reservatório apoiado para o elevado será de 150mm (milímetros) de diâmetro (de acordo com a formulação de Bresse).
De acordo com a NBR 12217, a velocidade na tubulação de entrada do reservatório deve ser menor ou igual a 2 vezes a velocidade da adutora. Com isso, o diâmetro da tubulação de entrada será de 100mm (milímetros).
Toda tubulação será de PVC.
motoBomba de recalque do reservatório apoiado para o elevado
 A bomba que levará água do reservatório apoiado para o elevado, terá potência de 5 cv e será da marca Schneider, modele BC-21 R/F 2. A motobomba funcionará 24 horas por dia.
Rede de distribuição
Para o dimensionamento da rede, foi utilizado o método de Hardy-Cross, por se tratar de um método rápido e recomendado para áreas elevadas e que o traçado da rede forme circuitos fechados, o que se percebe no projeto em questão.
Cálculos da densidade demográfica
Para o cálculo da densidade demográfica, determinou-se um polígono ao redor da cidade e dividiu-se pela população de projeto
Figura 3 - Polígono de Projeção Populacional da cidade de Brasiléia.
Fonte: Google Earth
Logo:
	Onde:
· P = População (hab)
· A = Área da cidade (m²)
· = Densidade demográfica (hab/m²)
Com isso, determinou-se a população que vai ser atendida pelo projeto da rede de distribuição em questão, conforme a imagem a seguir:
Figura 4 - Polígono de Projeção Populacional para rede de distribuição
Fonte: Google Earth
Cálculo das vazões 
Todos os cálculos de vazão estão apresentados no memorial de cálculo, sendo as vazões encontradas:
· Vazão de entrada na rede: 9,87 l/s;
· Vazões das áreas de influência dos nós:
Tabela 2 - Vazões concentradas nos nós.
	Número do nó
	Vazão (l/s)
	1
	2,123
	2
	2,969
	3
	2,425
	4
	2,347
Determinação das vazões nos trechos
Para isto, é conveniente que se faça um esquema da rede e sobre o mesmo se adote que as vazões totais afluentes em um nó sejam iguais as vazões totais efluentes do mesmo nó. O sentido das vazões também é fixado nesta mesma etapa do dimensionamento. O resultado está no desenho em anexo. 
Os cálculos utilizados para cada trecho se encontram na tabela 3.
Tabela 3 – Cálculo vazão nos trechos. 
	Trecho
	Extensão (m)
	Diâmetro (mm)
	Q0 (l/s)
	h0 (m)
	h0/Q0
	Q1 (l/s)
	h1 (m)
	h1/Q1
	2-4
	649,25
	75
	3,448
	6,198
	1,798
	3,346
	5,863
	1,753
	4-3
	434,50
	75
	1,101
	0,502
	0,456
	0,999
	0,419
	0,420
	3-1
	659,02
	75
	-1,325
	-1,072
	0,809
	-1,426
	-1,230
	0,862
	1-2
	501,53
	75
	-3,448
	-4,788
	1,389
	-3,549
	-5,053
	1,424
	
	∑
	-0,22
	0,840
	4,452
	-0,63
	-0,001
	4,458
	ITERAÇÕES
	∆Q0
	-0,10
	∑h0
	0,840
	∑h0/Q0
	4,452
	
	
	∆Q1
	0,0001
	∑h1
	-0,001
	∑h1/Q1
	4,458
Os resultados destacados mostram que as iterações finais estão abaixo do exigido na norma NBR 12218, onde Δh ≤ 0,05 mca e Δq ≤ 0,1l/s.
Determinação das pressões na rede
A pressão na rede é calculada com a cota do terreno que está localizado o trecho menos a perda de carga atuante naquele comprimento. A norma NBR 12218 estabelece valores mínimos de pressão na rede, sendo que o valor máximo é de 500 kPa (50 mca) e o mínimo 100 kPa (10 mca). A rede de distribuição apresentado neste projeto está dentro dos limites estabelecidos em norma, como pode se ver na tabela 4.
Tabela 4 – Pressões.
	Trecho
	Diâmetro (mm)
	h1 (m)
	Cota Piezométrica
	Cota do Terreno
	Pressão Disponível
	
	
	
	Montante
	Jusante
	Montante
	Jusante
	Montante
	Jusante
	R-2
	150
	0,964
	237
	236,036
	225
	223
	12
	13,036
	2-4
	75
	5,863
	236,909
	231,046
	223
	204
	13,909
	27,046
	4-3
	75
	0,419
	234,627
	234,208
	204
	195
	30,627
	39,208
	2-1
	75
	1,23
	235,371
	233,930
	223
	209
	12,371
	24,930
	1-3
	75
	5,053
	236,909
	231,856
	209
	195
	27,909
	36,856
Memorial de cálculo
Cálculo dos Diâmetros
Portanto, adotaremos:
Cálculo da potência da bomba
Temos,
No qual,
Onde: 
E,
Onde:
 
E,
Logo,
Assim, temos:
Portanto, adotaremos:
Cálculo da Cavitação
Sabemos que quando , não teremos cavitação.
Logo,
Onde:
E,
 
Obs: O NPSHr foi obtido do catálogo da bomba 
Portanto,
Então, admite-se que não haverá cavitação.
Referências bibliográficas
ABNT. NBR 12211: Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água.
ABNT. NBR 12213: Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público.
<http://www.agencia.ac.gov.br/wp-content/uploads/2011/10/downloads_zee_bacias_hidrograficas_frente.pdf> Acesso em: 06 de novembro de 2018.
<https://cidades.ibge.gov.br/brasil/ac/brasileia/panorama>Acesso em: 06 de novembro de 2018.
<http://www.dnit.gov.br/download/mapas-multimodais/mapas-multimodais/ac.pdf> Acesso em 06 de novembro de 2018.
<http://www.cidade-brasil.com.br/municipio-brasileia.html>. Acesso em: 06 de novembro de 2018.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12213: Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1992.
https://easyselect.ksb.com/camosHtml/camosHtmlServlet . Acesso em: 06/11/2018.
Materiais disponibilizados da aula de Abastecimento de Água. Heloísa Pimpão. UFAC.