ADUTORA

1. ADUTORA ETA - Cobi

2. ADUTORA Adução É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água em um sistema de abastecimento entre: • captação e reservatório de distribuição; • captação e ETA; • captação a rede de distribuição; • ETA e reservatório; • ETA e rede; • reservatório à rede; • reservatório e reservatório;

3. ADUTORA Classificação das adutoras: De acordo com a energia de movimentação do líquido: • gravidade, recalque e mista; De acordo com o modo de escoamento do líquido: • livre, forçada e mista; De acordo com a natureza da água: • bruta e tratada.

4. ADUTORA

5. ADUTORA

6. ADUTORA Classificação das adutoras: Figura - Esquema da terceira adutora de Campina Grande

7. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade: • Vazão de adução; • Comprimento da adutora; • Declividade disponível; • Material da tubulação. Diâmetro da adutora

12. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Velocidade máximas em condutos livres - (NB-591/91)

13. ADUTORA Projeto de linhas adutoras O dimensionamento hidráulico de um conduto pressurizado consiste em determinar: • a velocidade média da água (V); • a vazão (Q); • o diâmetro do tubo (D); • a perda de carga (hf). Para o dimensionamento dispõe-se de duas equações: Q = A . V hf = f (Q,D)

14. ADUTORA Recomendações para o traçado das adutoras

15. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras: • Inspeção de campo para a escolha da melhor alternativa de traçado; • Levantamento topográfico planialtimétrico e cadastral de uma faixa envolvendo o melhor traçado (de 30 a 60 metros de largura); • Sondagens de terreno a trado e a percurssão ao longo da faixa, para informações geotécnicas sobre o subsolo; • Com os dados acima, deve-se lançar na planta da faixa, o eixo da adutora, que deverá ser estaqueado de 20 em 20 metros; • Elaboração do perfil do terreno e da adutora.

16. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras: • A adutora deverá ser implantada de preferência em ruas e terrenos públicos (minimizando o problema de desapropriação ou faixa de utilização); • Trechos ascendentes longos com pequena declividade > 0,2 % e trechos descendentes curtos com declividade > 0,4 %; • Localizar adutoras, ventosas e registros;

17. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Recomendações para o traçado das adutoras;(continuação) • Procurar terrenos com características de solos com capacidade de suportar esforços evitando: • Solos rochosos, alagadiços e solos de baixa resistência; • Prever blocos de ancoragem.

18. ADUTORA NA Corte no terreno LP D L Traçado de linhas adutoras por gravidade • A linha piezométrica não deve cortar a tubulação  prejudicial ao funcionamento da adutora (formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume) • O que se deve fazer? • Opção 1: Cortar o terreno para locar a tubulação abaixo da piezométrica

19. ADUTORA NA h  2,5 D2 D2 NA LP, J1 NA Caixa intermediária LP, J2 A D1 Corte no terreno L1 L2 • Opção 2: Construção de uma caixa intermediária no ponto mais alto do terreno, aberta à pressão atmosférica. Cada trecho vai ser dimensionado como já explicado.

20. ADUTORA • Opção 3: Dimensionar a linha com dois diâmetros D1>D2.; • A piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J1) para ultrapassar o ponto alto; • Deve-se ter uma folga da piezométrica de no mínimo 1,5m acima do terreno . Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada operacionalmente a cada caso.

21. Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque • Em geral são conhecidos: • Vazão de adução, Q (m3/s) • Comprimento da adutora, L (m) • Desnível a ser vencido, Hg (m) • Material da adutora

22. A’ NA hf DGr Dr, J, V DGs NA Q Ls Lr Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque Determina-se o diâmetro D da adutora e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’

23. A’ NA hf DGr Dr, J, V DGs NA Q Ls Lr Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque Indeterminação do problema  há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão para uma mesma vazão de dimensionamento

24. Solução de casos práticos: adutora por recalque • Pré-dimensionamento do diâmetro  • Adução contínua  24 horas • FÓRMULA DE BRESSE: D  diâmetro da adutora de recalque (m) Q  vazão aduzida (m3/s) K  fator da fórmula de Bresse

25. A constante K depende de custos de: • Material • Mão-de-obra • Operação • Manutenção do sistema, etc. • Varia de local para local e no tempo, principalmente em regimes inflacionários • Normalmente: 0,75 < K < 1,4 • De um modo geral, pode ser tomado k = 1,2 quando se utilizam tubos de ferro fundido

26. Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia: X  fração de horas por dia X = n/24 n = número de horas de funcionamento por dia Recomendada pela NBR-5626

27. Algumas observações sobre a fórmula de Bresse • Trata-se de uma equação muito simples, para representar um problema complexo e com muitas variáveis econômicas  aplicada na fase de anteprojeto; • Em sistemas de menor porte, com adutoras de até 6’’, pode conduzir a um diâmetro aceitável; • A fixação de um valor para K  velocidade de econômica (comuns valores entre 1,0 e 1,5 m/s); • Fórmula de Bresse deve ser aplicada para sistemas de funcionamento contínuo (24 hs)

28. Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque • Diâmetros escolhidos com base em critério econômico  considera-se as despesas com a tubulação e com os conjuntos elevatórios • Análise econômica através do critério do valor presente, com taxa de desconto de 12% ao ano ou indicada pelo órgão financiador; • Diâmetro mais conveniente é aquele que resulta em menor custo total das instalações (estação elevatória, tubulação, energia consumida e outros custos de operação)

29. Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque • Aspectos econômico-financeiros: • Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhos • Aquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetro • Operação, manutenção e consumo de energia elétrica • Amortização e juros

30. Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque • Aspectos econômico-financeiros:

31. Solução de casos práticos: adutora por recalque • Na vida útil dos projetos de instalações de recalque, os gastos de energia muitas vezes ultrapassam os custos de investimento das instalações, é uma despesa operacional de relevância na determinação do diâmetro econômico das adutoras • Representam 50% das despesas das companhias de saneamento

32. Solução de casos práticos: adutora por recalque • Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores; • Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro; • Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro; • Determinam-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa; • Somam-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global.

33. Solução de casos práticos: adutora por recalque

34. ADUTORA Projeto de linhas adutoras Dimensionamento hidráulico das adutoras por recalque Velocidades na sucção (NBR590/1990) No barrilete a velocidade mínima é de 0,60 m/s e a velocidade máxima recomendada é de 3,00 m/s.

35. ADUTORA Materiais das adutoras • Ferro fundido; • PVC; • Aço; • Concreto armado. Pressão interna Pressão externa Natureza da água transportada Custo de implantação

36. ADUTORA Materiais das adutoras PVC Os valores das pressões máximas de serviço decrescem com o aumento da temperatura na base de 20% para cada mais 10o.C.

37. ADUTORA Materiais das adutoras Ferro fundido • longa durabilidade • facilidade de assentamento e conexão • peso elevado • alto custo • elevada resistência à pressão interna e cargas externa • incrustações: cimentado internamente • diametro até 1200 mm • v máx: 3,00 m/s

38. ADUTORA Aço • elevada resistência à pressão interna • baixa resistência à cargas externa • incrustações: cimentado internamente • corrosão: revestimento externo - pintura anti-corrosiva • fácil montagem e conserto - solda • diametro > 600 mm, $ + competitivos • v máx: 6,00 m/s

39. ADUTORA Concreto • baixa resistência à pressão interna: condutos livres • elevada resistência à cargas externa • peso elevado • difícil manuseio • concreto simples (200 - 1000 mm) e armado (400 - 2000 mm) • moldado in loco • v máx: 4,50 m/s

40. ADUTORA Conexões As peças são destinadas a ligarem tubos ou seguimentos de tubos entre si, permitindo mudanças de direção, derivações, alterações de diâmetros etc, e são fabricadas nas classes e juntas compatíveis com a tubulação.

41. ADUTORA • Conexões • As peças mais comuns são: • curvas (mudanças de direção); • tês (derivação simples); • cruzetas derivação dupla; • reduções (mudanças de diâmetro); • luvas (ligação entre duas pontas); • caps (fechamento de extremidades); • junções (derivações inclinadas) etc.

42. ADUTORA Conexões

43. ADUTORA • Peças especiais • Entre elas as mais comuns são: • Registros ou válvulas de manobra para controle do fluxo • Válvulas de retenção para impedir retorno do fluxo; • Ventosas para aliviar o ar das canalizações; • Crivos par impedir a entrada de material grosseiro nos condutos; • Válvulas de pé para manter o escorvamento dos conjuntos elevatórios; • Comportas e Adufas para controle das entradas e saídas de vazão; • Hidrante para fornecimento de água para combte a incêndios

44. ADUTORA Materiais das adutoras Registro de gaveta Válvula borboleta

45. ADUTORA Valvulas Válvula borboleta

46. ADUTORA Válvula de retenção

47. ADUTORA Problemas causados pelo movimento de bolsas de ar nas tubulações: Nas adutoras por gravidade, o ar depositado nos pontos altos, onde há perda de pressão, provoca o aumento da perda de carga, que implica numa diminuição de vazão; Nas adutoras por recalque, a presença de bolsas de ar nos pontos de queda de pressão provocam um aumento de altura manométrica, implicando em redução de vazão ou sobrecarga da bomba, com os conseqüentes prejuízos de consumo de energia ou danificação do equipamento; A movimentação das bolsas de ar pode provocar golpes de ariete em decorrência de sucções bruscas.

48. ADUTORA Instalação das ventosas Instalação de ventosas nos pontos altos da tubulação e ao término dos trechos horizontais, visa eliminar todos os inconvenientes que um fluxo ar inadequado dentro das tubulações pode acarretar. É necessário também tomar as seguintes precauções quanto ao traçado das tubulações: • Projetar as tubulações com aclives suaves e declives acentuados, visando facilitar o fluxo de ar a os pontos altos onde estarão instaladas as ventosas; • Reduzir ao máximo os trechos horizontais, pois variações muito pequenas de nível podem implicar pontos difíceis de se proteger.

49. ADUTORA Instalação das ventosas Traçado recomendável Traçado não recomendável

50. ADUTORA Materiais das adutoras Ventosas Ventosa de duplo efeito