CALCULO POÇO DE SUCÇÃO AGUA

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6.0 - ELEMENTOS PARA CONCEPÇÃO DO SISTEMA PROPOSTO
6.1 - OBRAS COMPONENTES
O sistema proposto é constituído por captação superficial, adutora de água
bruta, Estação de Tratamento de Água, e Reservatório.
6.1.1 - MANANCIAL E CAPTAÇÃO
A captação de água bruta será no córrego sem denominação pertencente à
ao Rio das Mortes, bacia Hidrográfica do Tocantins-Araguaia localizado nas
coordenadas geográficas 12º26’39,82”S e 51º27’15,03”W, no local escolhido será
feito uma tomada de água direta com poço de sucção. A água será recalcada
através de um conjunto moto bomba com duas bombas sendo uma reserva.
Foto 03 – Ponto proposto para captação
6.1.2 – ADUÇÃO
A adutora de água bruta no trecho entre o rio e o poço de sucção será em
material De FoFo com 5,80 metros de extensão por declividade, do poço de sucção
até a ETA será em material Vinilfer DeFoFo com extensão 1.936,78 metros onde o
recalque será através de dois conjuntos moto bomba, sendo uma reserva. O
dimensionamento foi feito para atender a demanda de final de plano.
Figura 06 – Linha da Adutora Água Bruta
6.1.3 – POÇO DE SUCÇÃO
Para o dimensionamento do poço de sucção foi seguida as indicações da
NBR 12214 onde foram respeitadas as dimensões mínimas para o bom
funcionamento do conjunto de recalque, como submergência mínima, folga entre o
fundo do poço e a sucção de entrada, distancia entre a parede de sucção e qualquer
parede lateral do poço.
O poço foi dimensionado de forma que seu fundo estará abaixo da cota de
fundo do córrego, garantindo a submergência mínima do crivo. O piso da casa de
bomba esta em uma cota acima da cota máxima do córrego. Objetivando dificultar
eventual entrada de água para o interior da câmara de sucção de água bruta, o que
seria nocivo ao sistema foi adotado a velocidade de 0,3m/s.
Figura 07 – Captação por poço de sucção
6.1.4 - TRATAMENTO
Deverá ser implantada uma ETA – Estação de Tratamento de Água com
capacidade para 5l/s. O processo de tratamento deverá ser do tipo completo.
Figura 08 - Fluxograma de tratamento
Vertedor tipo Calha Parshall – Onde é realizada a medição da vazão
afluente com o auxílio de uma régua graduada. Para que se tenha conhecimento da
vazão afluente basta medir o nível d'água na régua, instalada internamente à
calha. Após verter a água bruta recebe a aplicação do produto químico
coagulante/floculante (normalmente o sulfato de alumínio).
Coagulante/Floculante - Esta é a fase crucial no tratamento onde, as
partículas existentes em suspensão na massa líquida, cuja remoção se pretende
efetuar, são atacadas por agentes químicos, com o objetivo de desestabilizá-las
eletricamente, para que, em fases posteriores do tratamento, sejam aglutinadas
umas às outras, formando flocos que serão removidos por sedimentação e
filtração. Normalmente o sulfato de alumínio é o produto químico mais utilizado como
coagulante/floculante. Entretanto outros produtos químicos também podem ser
utilizados, tais como: sulfato ferroso, sulfato férrico, cloreto férrico e outros. Os tipos
de produto químico ideal, bem como sua dosagem, devem der determinados através
de realização de ensaios de jarros (“jar-test”).
Floculador - É na etapa de floculação onde é promovida a aglutinação dos
flocos resultantes da desestabilização das partículas coloidais, ocorrida na fase da
mistura rápida.
Uma vez desestabilizadas as partículas coloidais, na fase de tratamento
denominada coagulação, pode-se, em seguida tratar de reuni-las umas às outras,
formando os denominados flocos. Para tanto, deve-se manter a água em agitação
durante certo tempo, de forma que as partículas desestabilizadas choquem entre si.
No início do processo, existem na água em tratamento, muitas partículas
desestabilizadas a serem reunidas. Com o passar do tempo, os flocos que se
formam como resultado desses choques vão se tornando menos numerosos e
mais volumosos.
Decantador - Decantação é a etapa onde os flocos obtidos previamente são
separados por sedimentação, da água em tratamento.
Após sair do floculador, espera-se que praticamente toda a matéria em
suspensão existente na água bruta esteja aglutinada entre si e com o dióxido de
alumínio, constituindo o que se denomina de flocos.
Da mesma forma, espera-se que esses flocos tenham adquirido tamanho e
peso suficientes para que possam ser separados da água em tratamento através da
decantação. A água decantada é então, aquela que se purificou através de
separação, por gravidade, das partículas sólidas trazidas consigo. Tais partículas
sólidas separam- se por ação da gravidade, sedimentando-se no interior da água. Os
flocos sedimentados são acumulados no fundo do decantador.
Filtros - Filtração é a etapa onde os filtros retêm as partículas que,
porventura não foram retiradas da água na decantação e onde ocorre a limpeza
biológica da água em tratamento.
Desinfecção - A desinfecção é a etapa onde ocorre a destruição ou
inativação de organismos patogênicos capazes de produzir doenças, ou de outros
organismos indesejáveis. Não é necessariamente a destruição completa das
formas vivas, pois neste caso seria a esterilização.
O cloro é o principal agente químico utilizado na desinfecção de água para
fins potáveis, ou seja, eliminar os microorganismos patogênicos presentes na
mesma. O produto é adicionado na entrada do tanque chamado tanque de
contato/ reservatório.
6.1.5 - RESERVAÇÃO
Verificamos através de cálculos matemáticos que a necessidade atual de
reservação do distrito é maior do que a existente que possui capacidade para 15m³
e tem altura de aproximadamente 8 metros. Para sanar o déficit de reservação foi
proposto um reservatório de 100m³ cilíndrico com altura de aproximadamente 13
metros de altura, esse reservatório substituirá o existente que atualmente não se
encontra em boas condições.
Figura 09 – Reservatório proposto
O projeto com ART do responsável técnico do reservatório assim como sua
fundação ficará a cargo da contratada. Ressaltamos que este projeto deverá ser
elaborado dentro das normas técnicas vigentes para reservatório 12.214/94. O início
de execução dessa obra estará condicionado a uma prévia avaliação do projeto a
ser apresentado. Essa obra não deverá ser iniciada sem a aprovação do projeto.
7.0 - MEMÓRIA DE CÁLCULO DO SISTEMA
7.1 - - ELEMENTOS PARA CONCEPÇÃO DO PROJETO
7.1.1 – ESTUDO POPULACIONAL DO DISTRITO DE NOVO PARAÍSO
N° de Unidades Habitacionais 250 unidades
Taxa média de ocupação adotada 5 hab / unidade
População inicial do projeto 1.250 habitantes
Taxa de crescimento adotado 1,51 % a.a
Período de alcance do projeto 20 anos
População final do projeto 1.687 habitantes
7.1.2 - COEFICIENTES PER CAPTA
É a média de consumo por dia, de cada habitante. Foi adotado um consumo
de 150 l/hab.dia o recomendado pela Organização Mundial de Saúde (OMS) como
boa.
7.1.3 - COEFICIENTES DE VAZÃO (K)
Coeficiente de variação de vazão máxima diária (K1) = 1,2
Coeficiente de variação de vazão máxima horária (K2) = 1,5
7.2 - DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO
7.2.1 - CÁLCULO DAS VAZÕES BÁSICAS DA LOCALIDADE
A seguir são apresentados os cálculos das vazões básicas, de acordo com os
parâmetros citados anteriormente.
Consumo Diário Médio:
Qméd = Pop. x per capita = 2,93l/s
86400
Consumo Diário Máximo:
Qmax diária = Pop. x per capita x k1 = 3,51l/s
86400
Consumo Horário Máximo:
Qmax horaria = Pop. x per capita x k1 x k2 = 5,27l/s
86400
Evolução Populacional método geométrico e vazão ao logo dos 20 anos
7.3 - DIMENSIONAMENTO HIDRAULICO
7.3.1 – DIMENSIONAMENTO DA TOMADA DE AGUA
A adutora de agua bruta terá 5,00 metros de extensão com diâmetro de
150mm em PVC DeFoFo, sairá do rio até o poço de sucção por gravidade.
Utilizaremos a equação da continuidade.
Q = V x A
A = 0,017m²
Onde:
Q = vazão de adução para fim de plano (m³/s)
V = velocidade média do escoamento (m/s) - Adotamos 0,3m/s para evitar o
carreamento de sedimentos para o poço de sucção.
A = seção transversal da canalização(m²)
A = π x D²
4
D = √(4 x 0,017)/ π D = 0,147 ≈ 150mm
Será usado um tubo de 150mm para a tomada de agua até o poço de sução.
7.3.2 – DIMENSIONAMENTO DO POÇO DE SUÇÃO
O dimensionamento do poço de sução foi de acordo com a norma NBR
12214. Adotamos as seguintes dimensões para o poço de sucção respeitando as
medidas mínimas exigidas pela norma:
Altura = 3,30 metros
Largura = 2,0 metros
Profundida = 3,50 metros
7.3.3 - DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DA ADUTORA DE RECALQUE
Para o cálculo do diâmetro econômico, foi utilizada a fórmula de Bresse:
D = K√Q D = 100mm
Onde,
D = Diâmetro nominal (m);
K = Coeficiente de Bresse;
Q = vazão máxima diária (m³/s);
7.3.4 –VELOCIDADE NO RECALQUE
Q = v x A
v = Q/A
v = 0,64m/s
7.3.5 – VERIFICAÇÃO DA ADUTORA QUANTO À OCORRÊNCIA DE GOLPE DE
ARÍETE
Será verificada a hipótese da parada instantânea da bomba. A onda
sobrepressão se propagara a partir da válvula de retenção do cavalete do poço. A
máxima sobrepressão ocasionada pelo golpe pode ser avaliada pela expressão:
Onde:
g = aceleração da gravidade
v = velocidade média da tubulação
C = Celeridade da onda
Onde:
D = diâmetro do tubo (mm)
e = Espessura do tubo (m)
K = Módulo de elasticidade do material (PVC/PBA = 18)
7.3.5.1 - CALCULO DA CELERIDADE
C = 481,18m/m
7.3.5.2 - CALCULO SOBREPRESSÃO
h = 31,42m
7.3.5.3 - VERIFICAÇÃO DAS PRESSÕES
Desnível Geométrico do Poço de sucção a ETA
∆G = 264,00 – 322,432
∆G = 58,432m
Hmax = 89,852 m.c.a
Hmin = 27,012.m.c.a
A adutora projetada poderá ser em tubo de PVC Vinilfer Defofo Ø 100
mm, capaz de resistir a possíveis golpes que possam ocorrer na mesma. A
adutora de água bruta será dotada de ventosas nos seus pontos altos para
expulsão do ar acumulado e foram previstas descargas nos pontos mais
baixos para manutenção e esvaziamento da adutora quando necessário.
7.3.6 - DIMENSIONAMENTO DOS CONJUNTOS DE RECALQUE -
CAPTAÇÃO
Perda de Carga Na Sucção
Peças
Ø
(mm)
Quan
(ud)
Comprimento
Equivalente
Total
(m)
Válvula de pé com crivo 100 1 1 x 0,1 x 250 25,00
Tubo - L = 2,80 m 100 1 2,80
Curva 90º 100 1 1 x 0,1 x 30 3,00
Tubo - L = 0,77 m 100 1 0,77
Redução excêntrica 100 x S 1 1 x 0,1 x 6 0,60
Comprimento
Equivalente
32,17
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – L = 32,17 m – C = 150
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf1 = 0,132 m
Perda de Carga No Recalque
Peças
Ø
(mm)
Quan
(ud)
Comprimento
Equivalente
Total
(m)
Redução excêntrica 100 x R 1 1 x 0,10 x 6 0,60
Válvula de retenção 100 1 1 x 0,10 x 100 10,00
Registro de gaveta 100 1 1 x 0,10 x 8 0,80
Tubo - L = 1,80 m 100 1 1,80
Tubo - L = 2,22m 100 1 2,22
Tubo - L = 1,20m 100 1 1,20
Tubo – L = 1,00m 100 1 1,00
Curva 90º 100 3 3 x 0,10 x 30 9,00
Toco – L= 0,25m 100 2 0,50
Junta de Desmontagem 100 1 1 x 0,10 x 30 3,00
Comprimento
Equivalente
30,12
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – L = 30,12 m – C = 150
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf2 = 0,124 m
Perda de Carga Na Adutora
 Localizada
Peças
Ø
(mm)
Quan
(ud)
Comprimento
Equivalente
Total
(m)
Curva 90º 100 2 2 x 0,10 x 30 6,00
Curva 45º 100 2 2 x 0,10 x 15 3,00
Registro de gaveta 100 2 2 x 0,10 x 8 1,60
Ventosa 100 2 2 x 0,10 x 100 20,00
Te passagem direta 100
x100
2 2 x 0,10 x 20 4,00
Comprimento
Equivalente
L 34,60
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – C = 150
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf3 = 0,142 m
 Distribuída
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – L = 1.936,78 m – C = 140
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf4 = 9,055 m
Perda de Carga Total
hfTotal = hf1 + hf2 + hf3 + hf4
hfTotal = 9,453 m
Calculo do Desnível Geométrico
G = Cota do nível de água poço de sucção – Cota de entrada na ETA 1
G = 260,887 - 328,432
G = 67,545 m
Calculo da Altura Manométrica
HM = G + hf
HM = 67,545 + 9,453 + reserva
HM = 77,00 m.c.a
Cálculo da Potência da Bomba
P =




75
MHQ =
70,075
00,77005,01000

 = 7,5 c.v.
Selecionamento do conjunto moto bomba
Deverá ser adquirido dois conjuntos moto-bomba centrifuga de eixo
horizontal (sendo 01 de reserva) com as seguintes características:
Q = 18,00m3/h
Hm = 77,00 m.c.a
P = 7,5 cv
7.4.1 - ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA TRATADA
Para a estação elevatória de água tratada serão instalados conjuntos moto
bombas sendo uma reserva, a função dessa elevatória será dar altura manométrica
suficiente para garantir pressão até a chegada do reservatório tubular com
capacidade para 100m³. Essa pressurizadora foi dimensionada para uma vazão de
5,00l/s conforme a capacidade de tratamento da ETA.
Para garantir a velocidade mínima no barrilete de sucção e recalque a mesma
deverá ser em Ø 100 mm com velocidade prevista de 0,64 m/s.
Dimensionamento dos Conjuntos de Recalque
Perda de Carga Na Sucção
Peças
Ø
(mm)
Quan
(ud)
Comprimento
Equivalente
Total
(m)
Tubo – L = 0,30
Tubo – L= 1,80
Tubo – L = 0,77
Curva 90
100
100
100
100
1
1
1
2 2 x 0,1 x 30
0,30
1,80
0,77
6,00
Registro de gaveta 100 1 1 x 0,10 x 8 0,80
Tubo – L = 0,25 100 2 0,50
Junta de desmontagem 100 1 1 x 0,10 x 20 2,00
Redução excêntrica 100 x S 1 1 x 0,1 x 6 0,60
Comprimento
Equivalente
12,77
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – L =12,77m – C = 150
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf1 =0,053m
Perda de Carga No Recalque
Peças
Ø
(mm)
Quan
(ud)
Comprimento
Equivalente
Total
(m)
Redução excêntrica 100 x S 1 1 x 0,10 x 6 0,60
Válvula de retenção 100 1 1 x 0,10 x 100 10,00
Registro de gaveta 100 1 1 x 0,10 x 8 0,80
Tubo - L = 1,20 m 100 2 2,40
Tubo - L = 2,22m 100 1 2,22
Tubo - L = 1,50m 100 1 1,50
Tubo – L = 3,00m 100 1 3,00
Tubo – L = 5,80m 100 2 11,60
Curva 90º 100 5 5 x 0,10 x 30 15,00
Tubo – L= 0,25m 100 4 1,00
Junta de Desmontagem 100 2 2 x 0,10 x 20 4,00
Comprimento
Equivalente
52,12
Q = 5,00 l/s – Ø 100 mm – L = 52,25m – C = 150
hf =  
    87,4385,1
85,13
102785,0
10




DC
QL = hf2 =0,214 m
Perda de Carga Total
hfTotal = hf1 + hf2
hfTotal = 0,267m
Calculo do Desnível Geométrico
Cota da saída da ETA = 324,95m
Cota de entrada no Reservatório Tubular = 334,93
G = 334,93 – 324,95
G = 9,98 m
Calculo da Altura Manométrica
HM = G + hf
HM = 9,98 + 0,267 + reserva*
HM = 17,00 m.c.a
*Trabalharemos com uma altura um pouco maior que a do reservatório para fins
de calculo da bomba para uma maior garantia na pressão de chegada do
reservatório a ser abastecido.
Calculo da potência da bomba
P =




50
MHQ =
70,050
00,17005,01000

 = 2,43 CV
Deverão ser adquiridos dois conjuntos moto bomba centrifuga de eixo
horizontal sendo uma reserva com as seguintes características aproximadamente:
Q = 5,00 l/s
Hm = 17,00 m.c.a
P = 3,00 CV
7.5 - RESERVAÇÃO
Deverá ser implantado na área de tratamento reservatório com
capacidade de 100m³.
O volume do reservatório foi dimensionado para garantir o perfeito
abastecimento da população até o final de plano, considerando perdas no sistema
adotamos uma vazão de 5l/s.
V = volume do reservatório
Qad = vazão de adução
V = Qad x 86400
3
Para Q = 5l/s
V = 144m³
Apesar dos cálculos demonstrarem que o reservatório necessário para essa
vazão seria de 144m³ adotaremos um reservatório de 100m³, pois o mesmo atende
a população para uma demanda de até mais de 10 anos.