Captação de Água Superficial e Subterrânea

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Renato Carlos Zambon
Ronan Cleber Contrera
Theo Syrto Octavio de Souza
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental
PHD2412 - Saneamento II
CAPTAÇÃO DE ÁGUAS
É um conjunto de estruturas e dispositivos, 
construídos ou montados junto a um manancial, 
para a retirada de água destinada a um sistema de 
abastecimento.
 Superficiais: córregos, rios, lagos, represas
 Subterrâneas: aquíferos freático e artesiano
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CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS
As obras de captação devem ser projetadas e 
construídas para:
 Funcionar ininterruptamente em qualquer época do ano
 Permitir a retirada de água para o sistema de 
abastecimento em quantidade suficiente e com a melhor 
qualidade possível
 Facilitar o acesso para a operação e manutenção do 
sistema
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Manancial: fonte para o suprimento de água 
Mananciais superficiais: córregos, rios, lagos, represas
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Requisitos mínimos dos mananciais:
 Aspectos quantitativos
 Vazões
 Aspectos da qualidade
 Físico
 Químico
 Biológico
 Bacteriológico
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Principais fatores que alteram a qualidade da água dos 
mananciais:
 Urbanização
 Erosão e assoreamento
 Desmatamento e supressão da mata ciliar
 Recreação e lazer
 Indústrias e minerações
 Resíduos sólidos
 Atividades e resíduos agrícolas
 Esgotos domésticos
 Cargas difusas
 Acidentes
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Medidas de Controle
 Caráter corretivo  medidas que visam corrigir uma 
situação existente, para melhorar 
a qualidade das águas
 Caráter preventivo  medidas que evitam ou minimizam
a piora na qualidade das águas
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Controle Corretivo
 Implantação de ETEs nas fontes poluidoras localizadas na 
bacia hidrográfica do manancial
 Medidas aplicadas ao manancial
 Eliminação de microrganismos patogênicos
 Remoção de algas
 Combate a insetos, crustáceos e moluscos
 Remoção do lodo e sedimentos
 Aeração da água
 Eliminação da vegetação aquática superior
 Instalação de ETA adequada à qualidade da água bruta
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MANANCIAL SUPERFICIAL
Controle Preventivo
 Implantação de sistemas de coleta, transporte e tratamento 
de esgotos
 Remoção de nutrientes e patógenos em sistemas de 
tratamento de esgotos
 Planejamento do uso e ocupação do solo
 Controle da erosão, do escoamento superficial e da 
vegetação
 Controle da qualidade da água das represas
 Avaliação prévia de impactos ambientais
 Instalação e ampliação de sistemas de tratamento de 
efluentes de acordo com novas demandas
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QUALIDADE DA ÁGUA
 Água potável: água para consumo humano cujos 
parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e 
radioativos, atendam ao padrão de potabilidade e 
que não ofereça riscos à saúde
 Padrão de potabilidade: define valores máximos 
permitidos para parâmetros físicos, químicos e 
bacteriológicos – Portaria nº 2914, de 12/12/2011 –
Ministério da Saúde
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SELEÇÃO DO MANANCIAL
Fatores que influem na seleção dos mananciais:
 Garantia de fornecimento da água em quantidade e qualidade 
adequadas
 Proximidade do consumo
 Desnível (preferencialmente não muito desfavorável/excessivo)
 Locais favoráveis à construção da captação (acesso, 
infraestrutura, etc.)
 Transporte de sedimentos pelo curso de água
Seleção do manancial  estudo técnico, econômico e 
ambiental
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ESTUDOS HIDROLÓGICOS
 Período de retorno  Vazões máximas e mínimas
 Vazão mínima do manancial  Atendimento à 
demanda e manutenção de vazão mínima no manancial
 Vazão máxima do manancial  Dimensionamento de 
estruturas
 Níveis d’água máximos e mínimos  Cota de cheia e 
níveis operacionais de captação
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MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA
 Sondas:
 pH, oxigênio
dissolvido, 
temperatura, 
turbidez, 
nitrato, 
cloreto, 
amonia, etc.
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MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Esquema geral do monitoramento 
contínuo da qualidade da água dos 
mananciais da RMSP
R o do via
A n ch ie ta
R o do via do s
Im ig ra n tes
R io
J uru ba tu ba
B raço do
R io G rande
R e p re s a G u a ra p ira ng a 
R e p re s a B illin gs
U n id a d e d e R e ce p ção
S is te m a G ua ra p ira n g a
Ta q u ace tu b a
E TA A lto da B oa V is ta 
R á d io
Tra n sm issã o
R á d io
Tra n sm issã o
R á d io
Tra n sm issã o
U n id a d e d e R e ce p ção
S is te m a R io G ra n d e
E TA R io G ra n d e
U n id a d e C e n tra l de R e ce p çã o
D iv isã o d e C on tro le de Q u a lid a de
V ia m o d em
L in h a Te le fô n ica
B a rra g e m
Tran sferên cia
R IO T IE TÊ
R e p re s a J u nd ia í
R e p re s a Ta ia ç up e ba
U n id a d e d e R e ce p ção
S is te m a A lto Tie tê
E TA A lto Tie tê
V ia m o d em
L in h a Te le fô n ica
V ia m o d em
L in h a Te le fô n ica
B raço do
Taquace tuba
T
ra
n
s
fe
rê
n
c ia
U nidade R em ota
(E x : Tipo B ó ia )
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B arragem de n íve l
C aptação C aptaç ão
CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA
Trecho 
reto
Escolha do local de captação
Trecho 
curvo 
Principais cuidados para a escolha do local da captação:
• Evitar locais sujeitos à formação de bancos de areia
• Evitar locais com margens instáveis
• Local à salvo de inundações, garantia de acesso todo o tempo
• Condições topográficas e geotécnicas favoráveis
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PARTES CONSTITUINTES
DE UMA CAPTAÇÃO
 Barragem, vertedor ou enrocamento (para 
regularizar vazões ou elevar o nível d’água)
 Tomada de água
 Gradeamento
 Desarenador
 Dispositivos de controle (comportas, etc.)
 Canais e tubulações
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PARTES CONSTITUINTES
DE UMA CAPTAÇÃO
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• Barragem de nível
• Enrocamento
• Barragem (Represa)
• Reservatório de 
regularização
 quando as vazões mínimas 
dos curso de água são 
inferiores e as médias são 
superiores às necessidades de 
consumo
 eleva o nível de água do 
manancial (não regulariza 
vazões!), garante N.A. mínimo 
na captação
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Guarapiranga (189 hm³)
barragem (represa) e 
reservatório de regularização
PARTES CONSTITUINTES DE UMA 
CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA
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Principais cuidados:
• Velocidade nas tubulações/canais da tomada de água: 
maior ou igual a 0,60 m/s;
• Prever dispositivo antivórtice
Tomada de água  conjunto de dispositivos destinado a 
conduzir a água do manancial para as 
demais partes constituintes da captação
CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA
Tomada de água com barragem de nível, gradeamento, caixa de areia e
estação elevatória
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CAPTAÇÃO EM CURSOS DE ÁGUA
Diversas variações no projeto, estudo caso a caso:
 nem sempre há necessidade do desarenador
 a tomada de água pode ser feita com canais ou com 
tubulação
 na elevatória as bombas podem ser afogadas ou não
 na elevatória as bombas podem ter eixo horizontal ou vertical
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TOMADA DE ÁGUA
Tomada de água em rios ou represas com grande 
variação do nível de água:
 Torre de tomada
 Captação flutuante
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TOMADA DE ÁGUA
23
Captação flutuante
(Billings / Taquacetuba)
24
25
Captação flutuante SAAEP
Rio Parauapebas (PA)
RMSP e o Sistema 
Cantareira
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Captação flutuante “RT” Cantareira
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TOMADA DE ÁGUA
Tomada de água 
com tubulação 
horizontal
Tomada de água 
com tubulação 
vertical
B O M B A
M O TO R
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Grade na captação de água 
da cidade de Cardoso
Perda de carga nas grades e telas
2
V
h k
2 g
 

onde: h = perda de carga (m)
V = velocidade média de 
aproximação (m/s)
g = aceleração da gravidade (m/s2)
k = coeficiente de perda de carga, função dos parâmetros 
geométricos das grades e telas, adimensional
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GRADEAMENTO
GRADEAMENTO
Grades:
 Constituídas de barras paralelas
 Impedem a passagem de materiais grosseiros flutuantes e em 
suspensão
 Grade grossa: espaçamento entre barras de 7,5 a 15 cm
 Grade fina: espaçamento entre barras de 2 a 4 cm
Telas:
 Constituídas de fios que formam malhas, de 8 a 16 fios por 
decímetro
 Retém materiais flutuantes não retidos pelas grades
OBS: A limpezadesses equipamentos pode ser manual ou 
mecanizada.
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DESARENADOR
Q Q
C om portas
P lan ta
h
L
v
v
C orte
h
N A 1
N A H s
N A 2
N A 3
Recomendações para o dimensionamento:
• Velocidade de sedimentação de partículas  0,021 m/s
• Velocidade de escoamento longitudinal  0,30 m/s
• Adotar coeficiente de segurança de 50% para o comprimento do desarenador
• Mínimo dois compartimentos (limpeza) 31
DESARENADOR
Retirada de areia através de bombas tipo 
draga, captação de água no rio Canoas 
para abastecimento da cidade de Franca
Caixa de areia mecanizada instalada na 
captação de água no rio Una em Taubaté
Captação no rio Una, com barragem de nível, 
tomada de água e caixa de areia mecanizada
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TOMADA, CAIXA DE AREIA E ELEVATÓRIA
33
Captação, caixa de areia e estação elevatória do sistema 
de abastecimento de água da cidade de Cotia
CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS
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Tomada de água 
através de 
tubulações/entradas 
em vários níveis de 
água
- qualidade da 
água x nível
- variação de 
nível
Tomada de água com entrada de água na parte inferior
Torre d e
Tom a da
M áx im o
M ín im o
B a rra ge m
B o m ba
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS
CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS
Tomada de água com torre de tomada, tubulação, grade, poço 
de sucção e estação elevatória
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-Notem que não existe
caixa de areia!
CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS
Captação no reservatório 
Billings (braço do Rio Grande). 
Sistema Rio Grande da RMSP. 
Vazão de 4,2 m³/s
Captação de água na represa 
Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê 
da RMSP. Vazão de 10 m³/s
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CAPTAÇÃO EM REPRESAS E LAGOS
Captação de água bruta no reservatório 
Taiaçupeba. Sistema Alto Tietê da RMSP
Corte
Planta
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IMPORTÂNCIA DAS 
ÁGUAS 
SUBTERRÂNEAS 
PARA O 
ABASTECIMENTO 
PÚBLICO NA 
AMÉRICA LATINA E 
CARIBE
40
AS ÁGUAS SUPERFICIAIS NO BRASIL
41Fonte: ANA (2010)
AS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NO BRASIL
42Fonte: ANA (2010)
DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO SUBSOLO
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ÁGUA NO SUBSOLO: ÁGUA SUBTERRÂNEA
O nível freático e o relevo da superfície
Rios efluentes e influentes conforme a posição do nível freático em relação ao vale
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Aquífero livre (freático) ou confinado (artesiano)
TIPOS DE AQUÍFEROS
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Poço artesiano
(aquífero confinado)
Poço freático
(aquífero livre)
Poço artesiano
surgente ou jorrante
(aquífero confinado)
Superfície
piezométrica
CONTAMINAÇÃO 
DA ÁGUA 
SUBTERRÂNEA
Contaminação por 
fossas sépticas/fossas 
negras
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Contaminação atividade industrial
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CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
Contaminação por resíduos sólidos e vazamento da rede de esgoto
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CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
Contaminação provocada por fertilizantes e agrotóxicos
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PERFURAÇÃO DE POÇOS
Sistema percussivo
PERFURAÇÃO DE POÇOS
Sistema percussivo
Detalhes do equipamento
Perfuração no Jardim das Fontes – São Paulo
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PERFURAÇÃO DE POÇOS
Sistema rotativo
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PERFURAÇÃO DE POÇOS
Sistema rotativo
Patagônia
Vale do Paraíba
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PROJETO DE POÇOS
• Revestimento do poço
- Objetivos
- Materiais dos tubos de revestimento: Aço, PVC
• Diâmetro útil do poço:
Vazão de bombeamento 
(L/hora)
Diâmetro 
(mm)
Até 36.000 150
Até 54.000 200
Até 90.000 250
Até 144.000 300
• Suportar formações desmoronantes
• Impedir a entrada de água poluída
• Permitir a introdução da bomba
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PROJETO DE POÇOS
• Filtros
Espiralados
Estampados
Com envoltório 
de cascalho
E n v o ltó rio d e
c a sc a lh o
C h a p a p e rfura d a
o u e sta m p ad a
Aberturas verticais
Aberturas horizontais
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PROJETO DE POÇOS
• Cimentação
- Cimentação 
de aquíferos 
indesejáveis
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POÇO COLETOR HORIZONTAL
Sistema alternativo de abastecimento de água de Boiçucanga
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Poço coletor horizontal
INSTALAÇÃO DE 
CONJUNTO 
MOTOR-BOMBA 
EM POÇOS 
PROFUNDOS
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CONJUNTO MOTOR-BOMBA UTILIZADA EM 
POÇOS PROFUNDOS
Especificação
• Carcaça: ferro fundido GG-20, GG-
25 ou aço inox (concêntrica)
• Rotor: bronze SAE 40 (radial ou 
semi-axial)
• Eixo: aço inox
• Luva do mancal: aço AISI 420 ou 
AISI 316
• Parafusos, porcas e arruelas que 
ficam em contato com a água: aço 
inox (obrigatoriamente)
• Crivo: aço inox
• Lubrificação: pela própria água 
bombeada
Corte transversal de conjunto 
motor-bomba submerso
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CAVALETE DE SAÍDA DE POÇO TUBULAR PROFUNDO
60
Detalhes do cavalete do poço 16 
da cidade de Lins
Detalhes do cavalete do poção I 
da cidade de Fernandópolis
CAVALETE DE SAÍDA DE POÇO TUBULAR PROFUNDO
61
62
Lição de casa:
 ler páginas 67 a 153
 (pular itens 4.2.2.1, 
4.2.2.2, 
dimensionamento de 
grades e de 
desarenadores, 5.4 e 
5.5)
63
para as próximas aulas...
Exercício
logo depois do intervalo!
64