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Engenharia Civil ·
Saneamento Básico
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OFICINA INTERDISCIPLINAR II AULA 15042021 x543 544x 546x 525 550 x556 549x x552 550 x548 Espaço para a ETA Escala 14000 1cm 40m 100 50 0 100 200 300 Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar A vazão máxima a ser capitada do córrego A população máxima a ser atendida com essa vazão Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar 1 A vazão máxima a ser captada do córrego 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Para resolução das questões serão considerados os seguintes valores Consumo per capita efetivo de água 225 Lhabdia Coeficientes de variação K1 12 e K2 15 Perdas de água na rede de distribuição e na ETA 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 350 e 𝐼𝐸𝑇𝐴 80 1 A vazão máxima a ser captada do córrego A outorga máxima é 30 da Vazão média do córrego ou seja 𝑄𝑚á𝑥 30 250 Ls 𝑄𝑚á𝑥 75 𝐿𝑠 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão Utilizaremos as fórmulas na tabela abaixo para estimar a população máxima a ser atendida pela vazão de 75 Ls a ser outorgada Em um primeiro momento considerase uma população de 20 mil habitantes contudo a vazão máxima a ser captada do corpo hídrico não foi suficiente seriam necessários 10451 Ls para atender essa população Por essa razão realizouse os cálculos novamente para uma população de 14 mil habitantes a qual é perfeitamente atendida pela vazão máxima a ser outorgada no corpo dágua sendo necessário 7316 Ls para atendela como demonstra a tabela abaixo Equação Incógnitas Resultados 20 mil hab Resultados 14 mil hab 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑞𝑝𝑒𝑟𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎 1 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Vazão per capta total 𝑞𝑝𝑒𝑟𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎 Vazão per capta 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 Perdas de água na rede de distribuição 34615 Lhabdia 34615 Lhabdia 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑃 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 86400 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 Vazão média diária por ano 8013 Ls 5609 Ls 𝑄𝑅𝑒𝑠𝑟𝑣𝑅𝑒𝑑𝑒 𝐾1 𝐾2 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑄𝑅𝑒𝑠𝑟𝑣𝑅𝑒𝑑𝑒 Vazão entre o Reservatório e a Rede 𝐾1 𝑒 𝐾2 Coeficientes de variação 14423 Ls 10096 Ls 𝑄𝐸𝑇𝐴𝑒𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 𝐾1 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑸𝑬𝑻𝑨𝒆𝑹𝒆𝒔𝒆𝒓𝒗 Vazão entre a ETA e o Reservatório 9615 Ls 6731 Ls 𝑄𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜 𝑄𝐸𝑇𝐴𝑒𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 1 𝐼𝐸𝑇𝐴 𝑸𝒄𝒂𝒑𝒕𝒂çã𝒐 Vazão de captação 𝑰𝑬𝑻𝑨 Perdas de água na ETA 10451 Ls 7316 Ls População máxima a ser atendida pela Vazão de 75 Ls 14 mil habitantes 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Devese considerar para a escolha do local de captação de água para abastecimento humano em um manancial diversos fatores como quantidade e qualidade da água adequadas em qualquer época do ano proximidade ao local de consumo locais favoráveis à construção da captação transporte de sedimentos pelo curso de água entre outras Ou seja é necessário todo um estudo técnico econômico e ambiental para a escolha do local de captação Para este exercício foi escolhido um ponto de captação com altitude mais elevada e próxima a nascente assim evitando uma diminuição da qualidade da água bruta por contaminações difusas ao longo do corpo hídrico Importante salientar também que o ponto de captação da água bruta não pode ser diretamente na nascente pois nesse local a vazão não é a máxima possível e dessa forma pode se comprometer a vazão ecológica que mantem todo o ecossistema aquático da região Então o ponto de captação da água bruta em azul no mapa encontrase na curva de nível 525 m Já a Adução indicada em roxo no mapa transporta a água bruta até a Estação de Tratamento de água ETA em amarelo no mapa que se encontra na curva de nível de 550 m mantendo o reservatório de água tratada mais elevado para facilitar a distribuição pela rede se fazendo uso da força da gravidade e evitando o uso de inúmeras bombas elevatórias 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Para calcular a potência dessas bombas será considerado que a diferença de altura no relevo entre o reservatório de decantação e o reservatório de distribuição é de 6 m considerando as curvas de nível mais elevadas do mapa fornecido a ETA encontrase na altura 550 m e o reservatório de distribuição estará instalado na cota 556 m Além disso consideraremos que a vazão de projeto da ETA é 74 Ls 63936 m³dia e segundo a Norma NBR 1221692 para Estações de tratamento com vazão de projeto superior a 10 mil m³dia devese utilizar 2 decantadores no mínimo Como não é o caso no projeto aqui em questão adotaremos apenas um decantador de 2m de altura Já o reservatório de distribuição terá uma altura de 3m como ilustrado abaixo Então para cálculo da Altura Manométrica 𝐻𝑚 do projeto consideraremos a Altura de Sucção 𝐻𝑠 igual a 2m e o Desnível de Recalque 𝐻𝑠 de 9m Consideraremos tubulações padrões para fazer o recalque e a sucção da água assim se obteve uma Altura Manométrica 𝐻𝑚 de 25 metros Finalmente iniciaremos os cálculos da potência da bomba Primeiramente calculase a Vazão da bomba 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 24 𝑄 8 24 74 8 222 𝐿𝑠 7992 𝑚3ℎ Como a vazão é alta adotaremos um conjunto de 5 bombas com 160 m³h de vazão para cada Faremos uso da fórmula abaixo para cálculo da potência de cada bomba e do Catálogo Mark Peerless para obter a incógnita Então pelo gráfico acima baseado na Altura Manométrica e na vazão de cada bomba escolheuse a Bomba com 3500 rpm do tipo DY com 52 E por fim para cálculo da Potência de cada bomba 𝑃𝑜𝑡 utilizase a seguinte fórmula 𝑃𝑜𝑡 𝛾 𝐻𝑚 𝑄 3600 75 Sendo que Pot potência necessária para acionamento das bombas kgfms 𝛾 Peso específico da água 1000 Nm³ 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 vazão recalcada por bomba 160m³h 𝐻𝑚𝑎𝑛 altura manométrica 25m rendimento total decimal 052 𝑃𝑜𝑡 1000 25 160 3600 75 052 2849 𝑷𝒐𝒕 𝟐𝟖𝟒𝟗 𝑁 13 𝑃𝑜𝑡 𝑁 3704 𝑐𝑣 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 𝟑𝟕 𝟎 𝒄𝒗 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Como tratase de um reservatório de distribuição de água para abastecimento público para uma população de 14 mil habitantes com vazão de 74 Ls 63936 m³dia o mais prudente é adotar um reservatório do tipo semiapoiado considerando os possíveis problemas construtivos na escolha de um reservatório elevado além do grande volume de água a ser armazenado o que torna mais seguro a vez a escolha de um reservatório semiapoiado Além disso tornase imperioso destacar que a escolha da fundação do reservatório depende do tipo de solo do terreno o qual o mesmo será construído Ademais dotaremos um reservatório de forma circular pois é a forma mais econômica de construção de reservatório em que se gasta menos materiais E para fundação optase por concreto armado por ser a escolha mais segura considerando não se ter dados detalhados do solo em que será realizada a construção Considerando a vazão diária que sai da ETA de 63936 m³dia ou Acrescentando grosseiramente o volume morto do reservatório e cotas de segurança temos um reservatório de 7000 m³ de volume Para calcular a carga total que toda essa água e a estrutura da obra exercerão sobre a fundação calculase 𝑃 7000𝑚3 1000𝑁 𝑚3 𝑃 𝟕 𝟏𝟎𝟔𝑵 𝒐𝒖 𝟕𝟏𝟑 𝒕𝒐𝒏𝒆𝒍𝒂𝒅𝒂𝒔 𝒇𝒐𝒓ç𝒂 Feito isso devese majorar a carga através do coeficiente de segurança que considera 10 a mais desta carga ou seja basta multiplicala por 11 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 11 7 106 𝟕 𝟕 𝟏𝟎𝟔 𝒌𝒈 𝒇𝒐𝒓ç𝒂 Posteriormente consideraremos que a tensão admissível do solo é de 26 Kgfcm² pressão valor esse padrão para obras realizadas em solos sem características especiais que o leve a ruptura Para calcular a área base da fundação do reservatório faremos o seguinte cálculo 𝐴 77 106 26 296 106𝑐𝑚2 296 𝑚2 𝟑𝟎𝟎𝒎² Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar 1 A vazão máxima a ser captada do córrego 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Para resolução das questões serão considerados os seguintes valores Consumo per capita efetivo de água 225 Lhabdia Coeficientes de variação K1 12 e K2 15 Perdas de água na rede de distribuição e na ETA I Rede 350 eI ETA 80 1 A vazão máxima a ser captada do córrego A outorga máxima é 30 da Vazão média do córrego ou seja Qmáx30250 LsQmáx75 L s 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão Utilizaremos as fórmulas na tabela abaixo para estimar a população máxima a ser atendida pela vazão de 75 Ls a ser outorgada Em um primeiro momento considerase uma população de 20 mil habitantes contudo a vazão máxima a ser captada do corpo hídrico não foi suficiente seriam necessários 10451 Ls para atender essa população Por essa razão realizouse os cálculos novamente para uma população de 14 mil habitantes a qual é perfeitamente atendida pela vazão máxima a ser outorgada no corpo dágua sendo necessário 7316 Ls para atendela como demonstra a tabela abaixo Equação Incógnitas Resultados 20 mil hab Resultados 14 mil hab qtotal q percapta 1I Rede qtotal Vazão per capta total q percapta Vazão per capta I Rede Perdas de água na rede de distribuição 34615 Lhabdia 34615 Lhabdia Qdiária Pqtotal 86400 Qdiária Vazão média diária por ano 8013 Ls 5609 Ls Q ResrvRedeK1K2Q diária Q ResrvRede Vazão entre o Reservatório e a Rede K1e K2 Coeficientes de variação 14423 Ls 10096 Ls Q ETAeReservK1Qdiária Q ETAeReserv Vazão entre a ETA e o Reservatório 9615 Ls 6731 Ls QcaptaçãoQ ETAeReserv 1I ETA Qcaptação Vazão de captação I ETA Perdas de água na ETA 10451 Ls 7316 Ls População máxima a ser atendida pela Vazão de 75 Ls 14 mil habitantes 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Devese considerar para a escolha do local de captação de água para abastecimento humano em um manancial diversos fatores como quantidade e qualidade da água adequadas em qualquer época do ano proximidade ao local de consumo locais favoráveis à construção da captação transporte de sedimentos pelo curso de água entre outras Ou seja é necessário todo um estudo técnico econômico e ambiental para a escolha do local de captação Para este exercício foi escolhido um ponto de captação com altitude mais elevada e próxima a nascente assim evitando uma diminuição da qualidade da água bruta por contaminações difusas ao longo do corpo hídrico Importante salientar também que o ponto de captação da água bruta não pode ser diretamente na nascente pois nesse local a vazão não é a máxima possível e dessa forma pode se comprometer a vazão ecológica que mantem todo o ecossistema aquático da região Então o ponto de captação da água bruta em azul no mapa encontrase na curva de nível 525 m Já a Adução indicada em roxo no mapa transporta a água bruta até a Estação de Tratamento de água ETA em amarelo no mapa que se encontra na curva de nível de 550 m mantendo o reservatório de água tratada mais elevado para facilitar a distribuição pela rede se fazendo uso da força da gravidade e evitando o uso de inúmeras bombas elevatórias 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Para calcular a potência dessas bombas será considerado que a diferença de altura no relevo entre o reservatório de decantação e o reservatório de distribuição é de 6 m considerando as curvas de nível mais elevadas do mapa fornecido a ETA encontrase na altura 550 m e o reservatório de distribuição estará instalado na cota 556 m Além disso consideraremos que a vazão de projeto da ETA é 74 Ls 63936 m³dia e segundo a Norma NBR 1221692 para Estações de tratamento com vazão de projeto superior a 10 mil m³dia devese utilizar 2 decantadores no mínimo Como não é o caso no projeto aqui em questão adotaremos apenas um decantador de 2m de altura Já o reservatório de distribuição terá uma altura de 3m como ilustrado abaixo Então para cálculo da Altura Manométrica H m do projeto consideraremos a Altura de SucçãoH s igual a 2m e o Desnível de Recalque H s de 9m Consideraremos tubulações padrões para fazer o recalque e a sucção da água assim se obteve uma Altura Manométrica H m de 25 metros Finalmente iniciaremos os cálculos da potência da bomba Primeiramente calculase a Vazão da bomba Qbomba Qbomba24 Q 8 2474 8 222 Ls7992m 3h Como a vazão é alta adotaremos um conjunto de 5 bombas com 160 m³h de vazão para cada Faremos uso da fórmula abaixo para cálculo da potência de cada bomba e do Catálogo Mark Peerless para obter a incógnita Então pelo gráfico acima baseado na Altura Manométrica e na vazão de cada bomba escolheuse a Bomba com 3500 rpm do tipo DY com 52 E por fim para cálculo da Potência de cada bomba Pot utilizase a seguinte fórmula Pot γ H mQ 360075 Sendo que Pot potência necessária para acionamento das bombas kgfms γ Peso específico da água 1000 Nm³ Qbomba vazão recalcada por bomba 160m³h H man altura manométrica 25m rendimento total decimal 052 Pot 100025160 3600750522849 Pot2849 N13Pot N37 04 cv Motor elétricodemercado 370cv paracadabomba 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Como tratase de um reservatório de distribuição de água para abastecimento público para uma população de 14 mil habitantes com vazão de 74 Ls 63936 m³dia o mais prudente é adotar um reservatório do tipo semiapoiado considerando os possíveis problemas construtivos na escolha de um reservatório elevado além do grande volume de água a ser armazenado o que torna mais seguro a vez a escolha de um reservatório semiapoiado Além disso tornase imperioso destacar que a escolha da fundação do reservatório depende do tipo de solo do terreno o qual o mesmo será construído Ademais dotaremos um reservatório de forma circular pois é a forma mais econômica de construção de reservatório em que se gasta menos materiais E para fundação optase por concreto armado por ser a escolha mais segura considerando não se ter dados detalhados do solo em que será realizada a construção Considerando a vazão diária que sai da ETA de 63936 m³dia ou Acrescentando grosseiramente o volume morto do reservatório e cotas de segurança temos um reservatório de 7000 m³ de volume Para calcular a carga total que toda essa água e a estrutura da obra exercerão sobre a fundação calculase P7000m 3 1000 N m 3 P710 6N ou713toneladas força Feito isso devese majorar a carga através do coeficiente de segurança que considera 10 a mais desta carga ou seja basta multiplicala por 11 Cargatotal11710 67710 6kgforça Posteriormente consideraremos que a tensão admissível do solo é de 26 Kgfcm² pressão valor esse padrão para obras realizadas em solos sem características especiais que o leve a ruptura Para calcular a área base da fundação do reservatório faremos o seguinte cálculo A7710 6 26 29610 6c m 2296m 2300m ²
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OFICINA INTERDISCIPLINAR II AULA 15042021 x543 544x 546x 525 550 x556 549x x552 550 x548 Espaço para a ETA Escala 14000 1cm 40m 100 50 0 100 200 300 Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar A vazão máxima a ser capitada do córrego A população máxima a ser atendida com essa vazão Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar 1 A vazão máxima a ser captada do córrego 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Para resolução das questões serão considerados os seguintes valores Consumo per capita efetivo de água 225 Lhabdia Coeficientes de variação K1 12 e K2 15 Perdas de água na rede de distribuição e na ETA 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 350 e 𝐼𝐸𝑇𝐴 80 1 A vazão máxima a ser captada do córrego A outorga máxima é 30 da Vazão média do córrego ou seja 𝑄𝑚á𝑥 30 250 Ls 𝑄𝑚á𝑥 75 𝐿𝑠 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão Utilizaremos as fórmulas na tabela abaixo para estimar a população máxima a ser atendida pela vazão de 75 Ls a ser outorgada Em um primeiro momento considerase uma população de 20 mil habitantes contudo a vazão máxima a ser captada do corpo hídrico não foi suficiente seriam necessários 10451 Ls para atender essa população Por essa razão realizouse os cálculos novamente para uma população de 14 mil habitantes a qual é perfeitamente atendida pela vazão máxima a ser outorgada no corpo dágua sendo necessário 7316 Ls para atendela como demonstra a tabela abaixo Equação Incógnitas Resultados 20 mil hab Resultados 14 mil hab 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑞𝑝𝑒𝑟𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎 1 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Vazão per capta total 𝑞𝑝𝑒𝑟𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎 Vazão per capta 𝐼𝑅𝑒𝑑𝑒 Perdas de água na rede de distribuição 34615 Lhabdia 34615 Lhabdia 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑃 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 86400 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 Vazão média diária por ano 8013 Ls 5609 Ls 𝑄𝑅𝑒𝑠𝑟𝑣𝑅𝑒𝑑𝑒 𝐾1 𝐾2 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑄𝑅𝑒𝑠𝑟𝑣𝑅𝑒𝑑𝑒 Vazão entre o Reservatório e a Rede 𝐾1 𝑒 𝐾2 Coeficientes de variação 14423 Ls 10096 Ls 𝑄𝐸𝑇𝐴𝑒𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 𝐾1 𝑄𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 𝑸𝑬𝑻𝑨𝒆𝑹𝒆𝒔𝒆𝒓𝒗 Vazão entre a ETA e o Reservatório 9615 Ls 6731 Ls 𝑄𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜 𝑄𝐸𝑇𝐴𝑒𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 1 𝐼𝐸𝑇𝐴 𝑸𝒄𝒂𝒑𝒕𝒂çã𝒐 Vazão de captação 𝑰𝑬𝑻𝑨 Perdas de água na ETA 10451 Ls 7316 Ls População máxima a ser atendida pela Vazão de 75 Ls 14 mil habitantes 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Devese considerar para a escolha do local de captação de água para abastecimento humano em um manancial diversos fatores como quantidade e qualidade da água adequadas em qualquer época do ano proximidade ao local de consumo locais favoráveis à construção da captação transporte de sedimentos pelo curso de água entre outras Ou seja é necessário todo um estudo técnico econômico e ambiental para a escolha do local de captação Para este exercício foi escolhido um ponto de captação com altitude mais elevada e próxima a nascente assim evitando uma diminuição da qualidade da água bruta por contaminações difusas ao longo do corpo hídrico Importante salientar também que o ponto de captação da água bruta não pode ser diretamente na nascente pois nesse local a vazão não é a máxima possível e dessa forma pode se comprometer a vazão ecológica que mantem todo o ecossistema aquático da região Então o ponto de captação da água bruta em azul no mapa encontrase na curva de nível 525 m Já a Adução indicada em roxo no mapa transporta a água bruta até a Estação de Tratamento de água ETA em amarelo no mapa que se encontra na curva de nível de 550 m mantendo o reservatório de água tratada mais elevado para facilitar a distribuição pela rede se fazendo uso da força da gravidade e evitando o uso de inúmeras bombas elevatórias 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Para calcular a potência dessas bombas será considerado que a diferença de altura no relevo entre o reservatório de decantação e o reservatório de distribuição é de 6 m considerando as curvas de nível mais elevadas do mapa fornecido a ETA encontrase na altura 550 m e o reservatório de distribuição estará instalado na cota 556 m Além disso consideraremos que a vazão de projeto da ETA é 74 Ls 63936 m³dia e segundo a Norma NBR 1221692 para Estações de tratamento com vazão de projeto superior a 10 mil m³dia devese utilizar 2 decantadores no mínimo Como não é o caso no projeto aqui em questão adotaremos apenas um decantador de 2m de altura Já o reservatório de distribuição terá uma altura de 3m como ilustrado abaixo Então para cálculo da Altura Manométrica 𝐻𝑚 do projeto consideraremos a Altura de Sucção 𝐻𝑠 igual a 2m e o Desnível de Recalque 𝐻𝑠 de 9m Consideraremos tubulações padrões para fazer o recalque e a sucção da água assim se obteve uma Altura Manométrica 𝐻𝑚 de 25 metros Finalmente iniciaremos os cálculos da potência da bomba Primeiramente calculase a Vazão da bomba 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 24 𝑄 8 24 74 8 222 𝐿𝑠 7992 𝑚3ℎ Como a vazão é alta adotaremos um conjunto de 5 bombas com 160 m³h de vazão para cada Faremos uso da fórmula abaixo para cálculo da potência de cada bomba e do Catálogo Mark Peerless para obter a incógnita Então pelo gráfico acima baseado na Altura Manométrica e na vazão de cada bomba escolheuse a Bomba com 3500 rpm do tipo DY com 52 E por fim para cálculo da Potência de cada bomba 𝑃𝑜𝑡 utilizase a seguinte fórmula 𝑃𝑜𝑡 𝛾 𝐻𝑚 𝑄 3600 75 Sendo que Pot potência necessária para acionamento das bombas kgfms 𝛾 Peso específico da água 1000 Nm³ 𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 vazão recalcada por bomba 160m³h 𝐻𝑚𝑎𝑛 altura manométrica 25m rendimento total decimal 052 𝑃𝑜𝑡 1000 25 160 3600 75 052 2849 𝑷𝒐𝒕 𝟐𝟖𝟒𝟗 𝑁 13 𝑃𝑜𝑡 𝑁 3704 𝑐𝑣 𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑟𝑐𝑎𝑑𝑜 𝟑𝟕 𝟎 𝒄𝒗 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Como tratase de um reservatório de distribuição de água para abastecimento público para uma população de 14 mil habitantes com vazão de 74 Ls 63936 m³dia o mais prudente é adotar um reservatório do tipo semiapoiado considerando os possíveis problemas construtivos na escolha de um reservatório elevado além do grande volume de água a ser armazenado o que torna mais seguro a vez a escolha de um reservatório semiapoiado Além disso tornase imperioso destacar que a escolha da fundação do reservatório depende do tipo de solo do terreno o qual o mesmo será construído Ademais dotaremos um reservatório de forma circular pois é a forma mais econômica de construção de reservatório em que se gasta menos materiais E para fundação optase por concreto armado por ser a escolha mais segura considerando não se ter dados detalhados do solo em que será realizada a construção Considerando a vazão diária que sai da ETA de 63936 m³dia ou Acrescentando grosseiramente o volume morto do reservatório e cotas de segurança temos um reservatório de 7000 m³ de volume Para calcular a carga total que toda essa água e a estrutura da obra exercerão sobre a fundação calculase 𝑃 7000𝑚3 1000𝑁 𝑚3 𝑃 𝟕 𝟏𝟎𝟔𝑵 𝒐𝒖 𝟕𝟏𝟑 𝒕𝒐𝒏𝒆𝒍𝒂𝒅𝒂𝒔 𝒇𝒐𝒓ç𝒂 Feito isso devese majorar a carga através do coeficiente de segurança que considera 10 a mais desta carga ou seja basta multiplicala por 11 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 11 7 106 𝟕 𝟕 𝟏𝟎𝟔 𝒌𝒈 𝒇𝒐𝒓ç𝒂 Posteriormente consideraremos que a tensão admissível do solo é de 26 Kgfcm² pressão valor esse padrão para obras realizadas em solos sem características especiais que o leve a ruptura Para calcular a área base da fundação do reservatório faremos o seguinte cálculo 𝐴 77 106 26 296 106𝑐𝑚2 296 𝑚2 𝟑𝟎𝟎𝒎² Dados Vazão do córrego máxima 400 Ls média 250 Ls Outorga Máximo de 30 da vazão Atribuir todos os demais dados necessários Determinar 1 A vazão máxima a ser captada do córrego 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Para resolução das questões serão considerados os seguintes valores Consumo per capita efetivo de água 225 Lhabdia Coeficientes de variação K1 12 e K2 15 Perdas de água na rede de distribuição e na ETA I Rede 350 eI ETA 80 1 A vazão máxima a ser captada do córrego A outorga máxima é 30 da Vazão média do córrego ou seja Qmáx30250 LsQmáx75 L s 2 A população máxima a ser atendida com essa vazão Utilizaremos as fórmulas na tabela abaixo para estimar a população máxima a ser atendida pela vazão de 75 Ls a ser outorgada Em um primeiro momento considerase uma população de 20 mil habitantes contudo a vazão máxima a ser captada do corpo hídrico não foi suficiente seriam necessários 10451 Ls para atender essa população Por essa razão realizouse os cálculos novamente para uma população de 14 mil habitantes a qual é perfeitamente atendida pela vazão máxima a ser outorgada no corpo dágua sendo necessário 7316 Ls para atendela como demonstra a tabela abaixo Equação Incógnitas Resultados 20 mil hab Resultados 14 mil hab qtotal q percapta 1I Rede qtotal Vazão per capta total q percapta Vazão per capta I Rede Perdas de água na rede de distribuição 34615 Lhabdia 34615 Lhabdia Qdiária Pqtotal 86400 Qdiária Vazão média diária por ano 8013 Ls 5609 Ls Q ResrvRedeK1K2Q diária Q ResrvRede Vazão entre o Reservatório e a Rede K1e K2 Coeficientes de variação 14423 Ls 10096 Ls Q ETAeReservK1Qdiária Q ETAeReserv Vazão entre a ETA e o Reservatório 9615 Ls 6731 Ls QcaptaçãoQ ETAeReserv 1I ETA Qcaptação Vazão de captação I ETA Perdas de água na ETA 10451 Ls 7316 Ls População máxima a ser atendida pela Vazão de 75 Ls 14 mil habitantes 3 Posicionar os elementos constituintes da ETA no espaço indicado Devese considerar para a escolha do local de captação de água para abastecimento humano em um manancial diversos fatores como quantidade e qualidade da água adequadas em qualquer época do ano proximidade ao local de consumo locais favoráveis à construção da captação transporte de sedimentos pelo curso de água entre outras Ou seja é necessário todo um estudo técnico econômico e ambiental para a escolha do local de captação Para este exercício foi escolhido um ponto de captação com altitude mais elevada e próxima a nascente assim evitando uma diminuição da qualidade da água bruta por contaminações difusas ao longo do corpo hídrico Importante salientar também que o ponto de captação da água bruta não pode ser diretamente na nascente pois nesse local a vazão não é a máxima possível e dessa forma pode se comprometer a vazão ecológica que mantem todo o ecossistema aquático da região Então o ponto de captação da água bruta em azul no mapa encontrase na curva de nível 525 m Já a Adução indicada em roxo no mapa transporta a água bruta até a Estação de Tratamento de água ETA em amarelo no mapa que se encontra na curva de nível de 550 m mantendo o reservatório de água tratada mais elevado para facilitar a distribuição pela rede se fazendo uso da força da gravidade e evitando o uso de inúmeras bombas elevatórias 4 Calcular a potência do conjunto motobomba para elevar a água entre o reservatório após a decantação até o reservatório de distribuição Para calcular a potência dessas bombas será considerado que a diferença de altura no relevo entre o reservatório de decantação e o reservatório de distribuição é de 6 m considerando as curvas de nível mais elevadas do mapa fornecido a ETA encontrase na altura 550 m e o reservatório de distribuição estará instalado na cota 556 m Além disso consideraremos que a vazão de projeto da ETA é 74 Ls 63936 m³dia e segundo a Norma NBR 1221692 para Estações de tratamento com vazão de projeto superior a 10 mil m³dia devese utilizar 2 decantadores no mínimo Como não é o caso no projeto aqui em questão adotaremos apenas um decantador de 2m de altura Já o reservatório de distribuição terá uma altura de 3m como ilustrado abaixo Então para cálculo da Altura Manométrica H m do projeto consideraremos a Altura de SucçãoH s igual a 2m e o Desnível de Recalque H s de 9m Consideraremos tubulações padrões para fazer o recalque e a sucção da água assim se obteve uma Altura Manométrica H m de 25 metros Finalmente iniciaremos os cálculos da potência da bomba Primeiramente calculase a Vazão da bomba Qbomba Qbomba24 Q 8 2474 8 222 Ls7992m 3h Como a vazão é alta adotaremos um conjunto de 5 bombas com 160 m³h de vazão para cada Faremos uso da fórmula abaixo para cálculo da potência de cada bomba e do Catálogo Mark Peerless para obter a incógnita Então pelo gráfico acima baseado na Altura Manométrica e na vazão de cada bomba escolheuse a Bomba com 3500 rpm do tipo DY com 52 E por fim para cálculo da Potência de cada bomba Pot utilizase a seguinte fórmula Pot γ H mQ 360075 Sendo que Pot potência necessária para acionamento das bombas kgfms γ Peso específico da água 1000 Nm³ Qbomba vazão recalcada por bomba 160m³h H man altura manométrica 25m rendimento total decimal 052 Pot 100025160 3600750522849 Pot2849 N13Pot N37 04 cv Motor elétricodemercado 370cv paracadabomba 5 Dimensionar a fundação para o reservatório de distribuição Como tratase de um reservatório de distribuição de água para abastecimento público para uma população de 14 mil habitantes com vazão de 74 Ls 63936 m³dia o mais prudente é adotar um reservatório do tipo semiapoiado considerando os possíveis problemas construtivos na escolha de um reservatório elevado além do grande volume de água a ser armazenado o que torna mais seguro a vez a escolha de um reservatório semiapoiado Além disso tornase imperioso destacar que a escolha da fundação do reservatório depende do tipo de solo do terreno o qual o mesmo será construído Ademais dotaremos um reservatório de forma circular pois é a forma mais econômica de construção de reservatório em que se gasta menos materiais E para fundação optase por concreto armado por ser a escolha mais segura considerando não se ter dados detalhados do solo em que será realizada a construção Considerando a vazão diária que sai da ETA de 63936 m³dia ou Acrescentando grosseiramente o volume morto do reservatório e cotas de segurança temos um reservatório de 7000 m³ de volume Para calcular a carga total que toda essa água e a estrutura da obra exercerão sobre a fundação calculase P7000m 3 1000 N m 3 P710 6N ou713toneladas força Feito isso devese majorar a carga através do coeficiente de segurança que considera 10 a mais desta carga ou seja basta multiplicala por 11 Cargatotal11710 67710 6kgforça Posteriormente consideraremos que a tensão admissível do solo é de 26 Kgfcm² pressão valor esse padrão para obras realizadas em solos sem características especiais que o leve a ruptura Para calcular a área base da fundação do reservatório faremos o seguinte cálculo A7710 6 26 29610 6c m 2296m 2300m ²