Dimensionamento de Redes de Abastecimento de Água: Rede Ramificada

Redes de Abastecimento de Água Dimensionamento de Redes Ramificadas Professor Ivarlene Marques Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 1 Jusante Montante Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 1º Passo Determinar as características básica de Projeto Trecho 1 A rede começa a ser dimensionada no seu ponto crítico caracterizado pela cota mais alta e com a maior distância do reservatório A perda de carga é considerada positiva no sentido contrário ao fluxo de água Jusante Montante SOMAD6D13 200 12 15 150 Dado no projeto Tabelado Tabelado coeficiente de rugosidade do material neste caso PVC 2º Passo Calcular a Vazão de Distribuição na rede Qprojeto Somatório de toda a extensão dos trechos 5000 2º Passo Vazão de Distribuição 𝑄𝑝𝑟𝑜 𝐾1 𝐾2 𝑝 𝑞 86400 𝑄𝑒𝑠𝑝 Em que 𝑄𝑝𝑟𝑜 Vazão de Distribuição Ls 𝐾1 Coeficiente de consumo diário adimensional 12 𝐾2 Coeficiente de consumo horário adimensional 15 𝑝 população 5000 hab 𝑞 consumo 200 Lhabdia 𝑄𝑒𝑠𝑝 Vazão Específica caso exista escola restaurante etc 2º Passo Inserir a fórmula na célula 3º Passo Vazão de consumo Linear É a vazão correspondente a cada trecho da rede de metro a metro Em que 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟 Vazão Linear Ls𝑚1 𝑄𝑝𝑟𝑜 Vazão de Distribuição Ls 𝐿 Comprimento da rede 1350m 3º Passo Inserir a fórmula na célula 4º Passo Dimensionamento da rede em cada trecho Calcular as vazões Vazão a Jusante Vazão em marcha Vazão a Montante Vazão fictícia pode ser calculada de duas maneiras No caso de ponta de Rede No meio da Rede Soma das montantes anteriores 𝑄𝑗 𝑄𝑚1 𝑄𝑛 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟x 𝐿 𝑄𝑓 𝑄𝑚 3 𝑄𝑓 𝑄𝑚 𝑄𝑗 2 4º Passo Para amarrar um valor usase o comando entre a letra correspondente a célula Como Qj está na ponta da rede o valor é zero Trecho 1 N1N2 4º Passo 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 𝑄𝑓 𝑄𝑚 3 Como este trecho é no final da rede utiliza essa fórmula 5º Passo Diâmetro De acordo com o resultado da vazão fictícia o diâmetro é estabelecido pela tabela abaixo 6º Passo Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula 7º Passo Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula 8º Passo Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula 9º Passo Cota Piezométrica Jusante 𝐶𝑝𝑗 𝐶𝑇 𝑃𝐷 Onde 𝐶𝑝𝑗 Cota piezométrica a jusante 𝐶𝑇 Cota do Terreno 𝑃𝐷 Pressão dinâmica Montante 𝐶𝑝𝑚 𝐶𝑝𝑗 Δ𝐻 Onde 𝐶𝑝𝑚 Cota piezométrica a montante 𝐶𝑝𝑗 Cota piezométrica a jusante Δ𝐻 Perda de carga 9º Passo Cota Piezométrica Jusante Pressão mínima estabelecida pela Norma 9º Passo Cota Piezométrica Montante Inserir a fórmula na célula 10º Passo Pressão Dinâmica No ponto mais critico da rede com a cota mais alta e mais distante a pressão dinâmica possui o valor mínimo estabelecido por norma 10 mca Em outros pontos diferente do ponto considerado como crítico utilizase a fórmula abaixo 𝑃𝐷 𝐶𝑃 𝐶𝑇 Onde PD pressão dinâmica do ponto CP cota piezométrica do ponto CT cota do terreno do ponto 10º Passo Pressão Dinâmica Só é resolvido ao final de toda a rede com o valor do nível do reservatório Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 2 Qj2 Qm1 Jusante Montante Trecho 2 Neste trecho a vazão de jusante é igual a de montante 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟𝑥 𝐿 Trecho 2 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 𝑄𝑓 𝑄𝑚 𝑄𝑗 2 Trecho no meio da rede Trecho 2 A partir do valor da Qf é estimado o valor ideal do diâmetro de acordo com a tabela de velocidades máximas Trecho 2 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 2 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 2 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Trecho 2 Cota piezométrica a Jusante do trecho 2 é igual a Cota Piezométrica a Montante do trecho 1 𝐶𝑃𝐽2 𝐶𝑃𝑀1 Cota piezométrica Trecho 2 Inserir a fórmula na célula Trecho 2 𝑃𝐷𝐽2 𝑃𝐷𝑀1 Inserir a fórmula na célula Pressão Dinâmica Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 3 Qj 00 Ls Jusante Montante Trecho 3 Como Qj está na ponta da rede o valor é zero 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟𝑥 𝐿 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 Calculo de Vazões no trecho Trecho 3 Inserir a fórmula na célula Como este trecho é no final da rede utiliza essa fórmula Diâmetro Trecho 3 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 3 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 3 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Trecho 3 Cota piezométrica a Montante do trecho 3 é igual a Cota Piezométrica a Montante do trecho 2 𝐶𝑃𝑀3 𝐶𝑃𝑀2 Inserir a fórmula na célula Cota piezométrica Trecho 3 Inserir a fórmula na célula Pressão dinâmica a Montante é igual a Pressão dinâmica a Montante anterior 𝑃𝐷𝑀3 𝑃𝐷𝑀2 Pressão Dinâmica Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 4 Qj Qm3 Qm2 Jusante Montante Trecho 4 Qj Qm3 Qm2 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟𝑥 𝐿 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 Calculo de Vazões no trecho Trecho 4 Como este trecho é no meio da rede utiliza a média da Qm e Qj A partir do valor da Qf determinase o diâmetro Trecho 4 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 4 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 4 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Trecho 4 Cota piezométrica Cota piezométrica a Jusante do trecho 4 é igual a Cota Piezométrica a Montante do trecho 3 𝐶𝑃𝐽4 𝐶𝑃𝑀3 Inserir a fórmula na célula Trecho 4 Pressão Dinâmica Pressão dinâmica a Jusante do trecho 3 é igual a Pressão dinâmica a Montante do trecho 2 𝑃𝐷𝑀3 𝑃𝐷𝑀2 Inserir a fórmula na célula Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 5 Qj 000 Ls Jusante Montante Trecho 5 Como Qj está na ponta da rede o valor é zero 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑟𝑥 𝐿 𝑄𝑚 𝑄𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑄𝑗 Calculo de Vazões no trecho Como este trecho é no final da rede utiliza essa fórmula 𝑸𝒇 𝑸𝒎 𝟑 Trecho 5 A partir do valor da Qf determina se o diâmetro Diâmetro Trecho 5 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 5 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 5 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 5 Para obter a cota piezométrica deste trecho é necessário calcular os trechos 6 e 7 Os três trechos possuem o Nó 7 em comum Trecho 7 Trecho 6 Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 6 Qj 000 Ls Jusante Montante Trecho 6 Como Qj está na ponta da rede o valor é zero 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝑳𝒊𝒏𝒆𝒂𝒓x 𝑳 𝑸𝒎 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝒋 Calculo de Vazões no trecho Como este trecho é no final da rede utiliza essa fórmula 𝑸𝒇 𝑸𝒎 𝟑 Trecho 6 A partir do valor da Qf determina se o diâmetro Diâmetro Trecho 6 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 6 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 6 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 7 Qj Qm5 Qm6 Jusante Montante Trecho 7 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝑳𝒊𝒏𝒆𝒂𝒓 𝑳 𝑸𝒎 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝒋 Calculo de Vazões no trecho Como este trecho é no meio da rede utiliza essa fórmula 𝑸𝒇 𝑸𝒎𝑸𝒋 𝟐 Qj Qm5 Qm6 Trecho 7 A partir do valor da Qf determina se o diâmetro Diâmetro Trecho 7 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 7 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 7 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 Trecho 8 Qj Qm7 Qm6 Jusante Montante Trecho 8 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝑳𝒊𝒏𝒆𝒂𝒓 𝑳 𝑸𝒎 𝑸𝒎𝒂𝒓𝒄𝒉𝒂 𝑸𝒋 Calculo de Vazões no trecho Qj Qm4 Qm7 𝑸𝒎 𝑸𝒅𝒊𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒖𝒊çã𝒐 Trecho 8 A partir do valor da Qf determina se o diâmetro Diâmetro Como este trecho é no meio da rede utiliza essa fórmula 𝑸𝒇 𝑸𝒎𝑸𝒋 𝟐 Trecho 8 Velocidade Equação da Continuidade 𝑄 𝐴 𝑉 𝑉 𝑄 𝐴 Inserir a fórmula na célula Trecho 8 Perda de Carga Hazen Willians Inserir a fórmula na célula Trecho 8 Perda de Carga Unitária Inserir a fórmula na célula Deve ser igual a Vazão Distribuição Rede Ramificada Reservatório 85 m 7820 m 760 m 810 m 700 m 7200 m 7250 m 740 m 6020 m L7 200 m L6120m L580m L8450m L4150m L2100m N1 N2 N4 N3 N5 N7 N6 N8 N9 A cota piezométrica de montante no trecho 4 N3 N8 é igual a do trecho 7 N7 N8 Trecho 7 Cota piezométrica 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑃𝑀 ΔH 𝐶𝑃𝑀7 𝐶𝑃𝑀4 Trecho 7 Pressão dinâmica 𝑃𝐷𝑀 𝐶𝑃𝑀 𝐶𝑇 𝑃𝐷𝐽 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑇 Trecho 5 Cota piezométrica 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑃𝑀 ΔH 𝐶𝑃𝑀5 𝐶𝑃𝐽7 Trecho 5 Pressão dinâmica 𝑃𝐷𝑀 𝐶𝑃𝑀 𝐶𝑇 𝑃𝐷𝐽 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑇 Trecho 6 Cota piezométrica 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑃𝑀 ΔH 𝐶𝑃𝑀6 𝐶𝑃𝐽7 Trecho 6 Pressão dinâmica 𝑃𝐷𝑀 𝐶𝑃𝑀 𝐶𝑇 𝑃𝐷𝐽 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑇 Trecho 8 Cota piezométrica 𝐶𝑃𝑀 𝐶𝑃𝐽 ΔH 𝐶𝑃𝐽8 𝐶𝑃𝑀7 Trecho 8 Pressão dinâmica 𝑃𝐷𝑀 𝐶𝑃𝑀 𝐶𝑇 𝑃𝐷𝐽 𝐶𝑃𝐽 𝐶𝑇 Nível do Reservatório 𝑵𝒊𝒗é𝒍 𝒅𝒐 𝑹𝒆𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒕ó𝒓𝒊𝒐 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒔ã𝒐 𝒅𝒊𝒏â𝒎𝒊𝒄𝒂 𝒏𝒐 𝒏ó 𝒅𝒐 𝒓𝒆𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒕ó𝒓𝒊𝒐 𝒄𝒐𝒕𝒂 𝒅𝒐 𝒕𝒆𝒓𝒓𝒆𝒏𝒐 RESERVATÓRIO Nível do Reservatório RESERVATÓRIO Inserir a fórmula na célula Pressão Estática RESERVATÓRIO Para obter a pressão estática em cada ponto basta subtrair o nível do reservatório por cada cota correspondente do terreno FIM