Dimensionamento de Redes de Distribuição de Água - Parte II

Redes de Distribuição de Água Parte II 1 Tipos de redes Disposição das Canalizações Ramificada Malhada Mista 2 Dimensionamento de redes Redes ramificadas Métodos de dimensionamento Redes malhadas Método tradicional Método do seccionamento Método da correção de vazões HardyCross Método de cálculos interativos Método da linearização matricial 3 Exercício em aula Rede ramificada Dimensionar a rede ramificada apresentada abaixo considerando os seguintes dados População 5000 hab Consumo per capita médio qpc 200 Lhabdia K112 e K215 Rugosidade da tubulação C 130 Cotas do terreno e extensão de cada trecho indicadas na figura 4 Rede ramificada Coluna 1 Identificação do trecho Coluna 2 Extensão relativa a cada trecho diagrama Coluna 3 Vazão em marcha Coluna 4 Ponto de extremidade a vazão é nula Para cada trecho multiplicase a vazão de marcha pelo comprimento do trecho Coluna 5 Vazão a montante é a soma da vazão a jusante do trecho e a vazão do trecho Coluna 6 Vazão fictícia é a média entre a vazão de montante e de jusante vazão utilizada para dimensionamento Coluna 7 Diâmetro a partir de dados tabelados em função da vazão fictícia vazão de dimensionamento variável de ajuste após tentativas Coluna 8 Velocidade através da equação da continuidade QVA Coluna 9 Perda de carga unitária calculada pela equação de HazenWilliams Coluna 10 Cota piezométrica de montante somase as perdas de carga em cada trecho Coluna 11 Perda de carga no trecho multiplicada pela extensão do trecho Coluna 12 Garantir a cota piezométrica no ponto mais a jusante igual a 10 mca mais desfavorável Restantes trabalhase com o balanço da perda de carga no trecho cota piezométrica de montante cota piezométrica de jusante Colunas 13 e 14 Cotas do terreno de acordo com o diagrama Coluna 15 e 16 Pressão disponível a montante e jusante calculadas pela diferença com as cotas piezométricas e as cotas do terreno Exercício em aula Rede ramificada Trecho Extensão m Vazão Ls Diâmetro mm Velocidade ms Em marcha A Jusante A montante Fictícia 1 100 154 0 154 077 50 039 2 100 154 154 309 231 100 029 3 150 231 0 231 116 75 026 4 150 231 540 772 656 150 037 5 80 123 0 123 062 50 031 6 120 185 0 185 093 50 047 7 200 309 309 617 463 100 059 8 450 694 1389 2083 1736 200 055 Perdade carga unitária mm Cota piezométricaa montante m Perdade carga mca Cota piezométricaa jusante m Cota do terreno m Pressão disponível mca A montante A jusante A montante A jusante 00049 9149 049 91 70 81 2149 1000 00013 9162 013 9149 72 70 1962 2149 00015 9162 022 9141 72 76 1962 1541 00012 9181 018 9162 782 72 1361 1962 00033 9088 026 9062 74 725 1688 1812 00069 9088 083 9005 74 602 1688 2985 00047 9181 093 9088 782 74 1361 1688 00018 9263 083 9181 85 782 763 1361 Referências para diâmetros de rede Batista e Lara 2014 Quadro 312 Capacidade máxima para prédimensionamento de sistemas de abastecimento de água utilizando tubos de PVC DN mm DE mm D mm Umáx ms Qmáx ls 50 60 546 068 12 75 85 772 072 34 100 110 1000 075 59 100 118 1084 076 70 150 170 1564 091 297 200 272 2042 091 488 250 274 2524 125 610 300 326 2998 105 741 350 429 3484 115 955 400 532 4894 135 2510 Tisutya 2006 Tabela de velocidades máximas e vazões máximas em função do diâmetro D mm Vmax ms Qmax Ls 50 05 1 75 05 22 100 06 47 150 08 141 200 09 283 250 11 539 300 12 848 350 13 125 400 14 176 450 15 238 550 16 314 600 18 509 7 Rede malhada Reservv Qd Vazão concentrada Nó fictício Esquema real de saída e distribuição de vazões de um anel principal para alimentação das redes secundárias Vazões concentradas nos nós fictícios 8 Rede malhada CONHECEMSE Vazões nos nós q Compr dos trechos L Coef perda de Carga β ESTIMAMSE Vazões nos trechos ΣQ 0 FIXAMSE Diâmetros nos trechos D CALCULAMSE Perdas de carga nos trechos Δh Σh 0 CALCULAMSE ΔQ Σh β ΣhΔQ CORRIGEMSE As vazões nos trechos FIM Rede malhada Admitese que as vazões que saem da tubulação estejam concentradas nos nós Vazão entre dois nós consecutivos da rede é uniforme Cálculo manual ou automático p ex Epanet 8 Etapas 1ª Parte Equilíbrio dos anéis determinação das vazões em cada trecho da rede 2ª Parte Cálculo das pressões metodologia das redes ramificadas Rede malhada Princípio da conservação da energia soma das perdas de carga nos condutos que foram o anel é zero Q2 Q3 Etapas 1ª Parte Equilíbrio dos anéis determinação das vazões em cada trecho da rede Princípio da continuidade soma das vazões que afluem ao nó é igual à soma das vazões que dela saem qa Q1 A Ͳ ଵ ଶ ଷݍ𝑎 Ͳ Rede malhada Cálculo da perda de carga em cada trecho Equação de resistência na forma Δh rQn ΣΔh ΣrQn 0 Q1 Q0 ΔQ0 ΔQ0 ΣΔh0 nΣΔh0 Q0 ΔQ 01 Ls Δhf 05 kPa ou 005 mca Fórmula Universal Δh 8fL πgD5Q2 n 2 Fórmula de HazenWilliams Δh 1064 C Q185 D487 n 185 Exercício em aula Rede malhada Para a seguinte rede malhada equilibrar as vazões nos trechos do anel e calcular as pressões disponíveis nos nós da rede sabendose que o nível de água no reservatório está na cota 10000 As tubulações a serem utilizadas são de ferro fundido com coeficientes de perda de carga da fórmula de HazenWilliams iguais a 100 q50 Ls 3 700 q20 Ls 13 L 100 m D 150 mm 2 650 800 950 R 1 L100 m D 100 mm Rede malhada Correções em trechos comuns Para o caso de estar no anel 1 ΔQ ΔQanel 1 ΔQanel 2 Para o caso de estar no anel 2 ΔQ ΔQanel 2 ΔQanel 1 Rede malhada Cálculo com discriminação de áreas Cálculo a partir da densidade demográfica Separação das áreas de influência em cada nó