adutora eta - cobi. adutora adução É o conjunto de tubulações, peças especiais e obras de arte...
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ADUTORA
ETA - Cobi
ADUTORA
AduçãoÉ 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;
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.
ADUTORA
ADUTORA
ADUTORA
ADUTORAClassificação das adutoras:
Figura - Esquema da terceira adutora de Campina Grande
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade:
1. Vazão de adução;
2. Comprimento da adutora;
3. Declividade disponível;
4. Material da tubulação.
Diâmetro da adutora
ADUTORA
Projeto de linhas adutoras
Velocidade máximas em condutos livres - (NB-591/91)
Material Velocidade máxima (m/s)
Alvenaria de tijolos 2,5
Rochas estratificadas 2,5
Rochas compactas 4,0
Concreto 5,0
Qualidade da água Velocidade mínima (m/s)
Suspensões finas 0,30
Areias finas 0,45
Matéria orgânica 0,60
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)
ADUTORARecomendações para o traçado das adutoras
Distância Cota do (m) terreno (m)
0 3220 30,540 27,960 25,680 24
100 22,4120 18,2140 16,4160 12,6165 8,2180 9,6200 10,1220 11,3240 12,2260 12,8280 17,6292 17,9300 17,8320 15,2340 14,6360 14,1380 12,4400 12,9418 14,5
Perfil da adutora
0
5
10
15
20
25
30
35
0 100 200 300 400
Distâncias (m) - plano de referência
Co
tas (
m)
ADUTORA
Projeto de linhas adutorasRecomendações 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.
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;
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.
ADUTORA
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
L
D
Corte no terrenoLP
NA
ADUTORA
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.
NA h 2,5 D2
D2
NANA
Caixa intermediária
LP, J2
LP, J1
A
D1
Corte no terreno
L2L1
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.
Dimensionamento hidráulico Adutora 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
Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque
LrLs
NA
QNA
GsDr, J, V
Gr
hf
A’
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’
Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque
LrLs
NA
QNA
GsDr, J, V
Gr
hf
A’
Indeterminação do problema há uma infinidade de diâmetros e potências que permitem solucionar a questão
para uma mesma vazão de dimensionamento
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
QKD
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
Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia:
)/(.3,1 325,0 smQXDr
X fração de horas por dia
X = n/24
n = número de horas de funcionamento por dia
Recomendada pela NBR-5626
Algumas observações sobre a fórmula de BresseTrata-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)
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)
Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque
Aspectos econômico-financeiros:
Aquisição e assentamento dos tubos, peças e aparelhosAquisição do conjunto motor-bomba adequado para cada diâmetroOperação, manutenção e consumo de energia elétricaAmortização e juros
Dimensionamento hidráulicoAdutora por recalque
Aspectos econômico-financeiros:
•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
Solução de casos práticos: adutora por recalque
1. Adotam-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores;
2. Determinam-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessárias à instalação, para cada diâmetro;
3. Calculam-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro;
4. 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;
5. 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.
Solução de casos práticos: adutora por recalque
Solução de casos práticos: adutora por recalque
ADUTORA
Dimensionamento hidráulico das adutoras por recalqueVelocidades 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.
Projeto de linhas adutoras
Diâmetro nominal – DN (mm) Velocidade máxima (m/s)
50 0.70
75 0.80
100 0.90
150 1.00
200 1.10
250 1.20
300 1.40
> 400 1.50
ADUTORA
Materiais das adutoras
Ferro fundido; PVC; Aço; Concreto armado.
Pressão interna
Pressão externa
Natureza da água transportada
Custo de implantação
ADUTORA
Materiais das adutorasPVC
Os valores das pressões máximas de serviço decrescem com o aumento da temperatura na base de 20% para cada mais 10o.C.
Classe Serviço8 40
10 50
12 60
15 75
20 100
ADUTORA
Materiais das adutorasFerro 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
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
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
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.
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.
ADUTORA
Conexões
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
ADUTORAMateriais das adutoras
Registro de gaveta
Válvula borboleta
ADUTORA
Valvulas
Válvula borboleta
ADUTORA
Válvula de retenção
ADUTORAProblemas 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.
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.
ADUTORAInstalação das ventosas
Traçado recomendável
Traçado não recomendável
ADUTORAMateriais das adutoras
Ventosas
Ventosa de duplo efeito
ADUTORAMateriais das adutoras
Ventosas
Vazão de ar
Vazão de ar (l/s)
Gráfico de dimensionamento apresentado pela BARBARÁ (hoje Saint Gobain) - (pressão máxima de serviço de 1,5 mpa ( = 15 kgf/cm2) a 2,5 mpa).
ADUTORAMateriais das adutoras
Adutora de água tratada de Ibes/Boa Vista, em Vila Velha, no valor de R$ 2,9 milhões, foram concluídas em dezembro de 2007. Com 2,6 quilômetros de extensão (1.105 metros com redes de 600 mm e 1.515 metros com redes de 500 mm).
(http://www.cesan.com.br)
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Blocos de ancoragem;
Proteção contra corrosão;
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Adutora do Civit – Serra (http://www.cesan.com.br)
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
ADUTORA
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO DAS ADUTORAS
Blocos de Ancoragem
Podem ser calculados pela fórmula:
E = k P A
E: empuxo, N;
P: pressão do teste hidráulico em campo, Pa;
A: área da seção interna do tubo, m2;
K: coeficiente que depende da natureza da tubulação.
ADUTORA
Exercício.
Dimensionar uma adutora que interliga dois reservatórios e os níveis médios nesses reservatórios correspondem as cotas altimétricas de 266,20 e 291,30 e estão distanciados de 3680 m. Determinar:
1. Diâmetro da adutora;2. Vazão máxima e velocidade3. Diametro e velocidade efetivos.
CAPÍTULO 7
ADUTORA
Estudar: Capítulo 6
Itens: 6.1 a 6.9 e 6.13