Dimensionamento de Adutoras - Gravidade e Recalque - Formulas e Metodos

Prof Luiz Gustavo Nunes 20241 SANEAMENTO 1 Universidade de Pernambuco Escola Politécnica de Pernambuco Departamento de Engenharia Civil IV Dimensionamento de Adutoras 1 Dimensionamento de adutoras de gravidade 2 Limites de Velocidade 3 Dimensionamento de adutoras de recalque SUMÁRIO DA AULA HIDRAÚLICA DAS CANALIZAÇÕES Fórmula de HazenWilliams HIDRAÚLICA DAS CANALIZAÇÕES MATERIAL DA TUBULAÇÃO K mm C Aço tubos novos 005 130 Aço tubos usados 240 90 Cimento amianto 0025 140 Concreto bom acabamento 070 130 Concreto acabamento comum 150 120 Ferro fundido tubos novos 040 130 Ferro fundido tubos usados 400 90 Ferro fundido revestido 012 130 Manilhas cerâmicas 060 110 Fibra de vidro 001 140 Tubos plásticos PVC 001 140 HIDRAÚLICA DAS CANALIZAÇÕES Obs Para adutoras com L 6000D não se considera as perdas de carga localizadas As perdas de carga localizadas são aquelas provocadas pelas peças especiais e demais singularidades presentem em uma tubulação Método 1 pela expressão geral das perdas localizadas HIDRAÚLICA DAS CANALIZAÇÕES As perdas de carga localizadas são aquelas provocadas pelas peças especiais e demais singularidades presentem em uma tubulação Método 2 pelo método dos comprimentos virtuais HIDRAÚLICA DAS CANALIZAÇÕES SINGULARIDADE k kf D Ampliação Gradual 030 12D Crivo 075 75D Curva de 90º 040 30D Curva de 45º 020 15D Curva de 22º30 010 10D Junção Y 040 30D Redução Gradual 015 6D Registro de Gaveta 020 8D Válvula de Pé 175 175D Válvula de Retenção 250 100D Tê Passagem Direta 060 20D Tê Saída de Lado 130 50D Tê Saída Bilateral 180 65D Entrada Normal 050 17D Entrada de Borda 100 35D Saída de Canalização 100 35D DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE Dimensionar a adutora indicada empregando tubos de PVC C140 para uma vazão de 18 ls Traçar a linha piezométrica DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE Traçado da linha piezométrica LIMITES DE VELOCIDADE A utilização de baixas velocidades tem como inconveniente A necessidade de se empregar tubos de maior diâmetro solução antieconômica Quando a adutora é de água bruta O escoamento em baixa velocidade favorece a deposição dos materiais em suspensão Dificulta a remoção de ar acumulado nos pontos altos LIMITES DE VELOCIDADE Resumo para velocidades Adutoras por gravidade Muito baixas necessidade de se empregar tubos de maior diâmetro antieconômicos Elevadas podem ocasionar pressões transientes muito elevadas ocasionando avarias nas tubulações A NB 5911991 fixa limites máximos de velocidade apenas para as adutoras funcionando em conduto livre Adutoras por gravidade considerando aspectos técnicoeconômicos 30 ms LIMITES DE VELOCIDADE A NBR 12214 Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para Abastecimento Público estabelece Linhas de sucção velocidades mínimas conforme o tipo de material transportado 03 v mínima 045ms No barrilete de recalque velocidade mínima 060 ms Quando de aço ou ferro fundido a velocidade máxima recomendada é de 300 ms LIMITES DE VELOCIDADE No barrilete quando de aço ou ferro fundido a velocidade máxima recomendada é de 300 ms Para valores maiores deve ser estudado o problema de cavitação nos aparelhos a jusante da bomba nas diversas condições de operação Para outros materiais as velocidades máximas são as recomendadas pelos fabricantes dos tubos LIMITES DE VELOCIDADE Velocidade mínima nas adutoras 05 ms alguns casos Velocidade mínima ideal 06ms As velocidades máximas para dimensionamento de adutoras revestidas são segunda a NBR 12215 Alvenaria de tijolos 25 ms Rochas estratificadas 25 ms Rochas compactas 40 ms Concreto 50 ms Adutoras sem revestimento 06 v 6ms Adutoras revestidas RESUMIDAMENTE Perda de Carga J ΔGL O cálculo da PERDA DE CARGA e dada pela divisão entre o desnível geométrico dos níveis de água nos reservatórios e o comprimento do trecho J Perda de carga mm ΔG Diferença de nível de água m L comprimento m Obs Para adutoras com L 6000D não se considera as perdas localizadas RESUMIDAMENTE Cálculo do Diâmetro necessário para a adutora Q vazão máxima diária m³s D Diâmetro teórico a ser calculado m J Perda de carga unitária ideal mm C admensional função do material da tubulação ADOTASE O DIÂMETRO COMERCIAL IMEDIATAMENTE SUPERIOR AO CALCULADO ASSIM COM O DIÂMETRO COMERCIAL TEMSE UMA MAIOR VAZÃO 𝑫 𝟏𝟎 𝟔𝟓 𝑸𝟏𝟖𝟓𝑪𝟏𝟖𝟓 𝑱 𝟏𝟒𝟖𝟕 RESUMIDAMENTE Cálculo da Vazão máxima 𝑸 𝟎 𝟐𝟕𝟖𝟖 𝑪 𝑫𝟐𝟔𝟑 𝑱𝟎𝟓𝟒 Q vazão máxima diária m³s D Diâmetro teórico a ser calculado m J Perda de carga unitária ideal mm C adimensional função do material da tubulação RESUMIDAMENTE Cálculo da Velocidade ms Q vazão máxima diária m³s D diâmetro teórico a ser calculado m 𝒗 𝟒 𝑸 π𝑫𝟐 Velocidade mínima ideal 06ms DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA DE GRAVIDADE Dimensionar a adutora indicada empregando tubos de PVC C140 para uma vazão de 30 ls Traçar a linha piezométrica DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA MISTA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA MISTA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA MISTA DE GRAVIDADE DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA MISTA DE GRAVIDADE Traçado da linha piezométrica DIMENSIONAMENTO DE ADUTORA MISTA DE GRAVIDADE EXEMPLO 3 Dimensionar a adutora indicada empregando tubos de PVC C140 para uma vazão de 30 ls Traçar a linha piezométrica EXEMPLO 3 Carga disponível J J 10000 8600 10000 00014 mm Determinação do diâmetro necessário D Explicitando o valor de D na fórmula de HazenWilliams vem D 0016 02788 x 140 x 00014054 263 D 200 mm EXEMPLO 3 Devido à baixa velocidade associada à grande extensão da adutora certamente a alternativa de bombeamento é a mais econômica EXEMPLO 3 Traçado da linha piezométrica DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE Determinação do Diâmetro pelo custo incremental médio de longo prazo Este método consiste em levantar para cada diâmetro os custos com a implantação do sistema e as despesas de exploração ao longo de toda sua vida útil 30 anos Entre as despesas operacionais estão as despesas com pessoal de operação equipes de manutenção e energia elétrica a Produção Requerida De acordo com o crescimento populacional o consumo per capita e o índice de perdas projetase a produção necessária para cada ano da vida útil do sistema b Horas de Funcionamento Em função do crescimento da produção estima se o número de horas de funcionamento da elevatória DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE Determinação do Diâmetro pelo custo incremental médio de longo prazo c Volume Consumido Devido às perdas no sistema o volume consumido é obtido descontandose da produção requerida as perdas esperadas para o sistema Se o percentual de perdas é k multiplicase a produção requerida por 1k para se obter o volume consumido d Despesas de Exploração De acordo com o número de horas de funcionamento determinase a despesa com energia elétrica do sistema incluindose as parcelas de demanda e consumo conforme sistema tarifário da concessionária de energia A despesa com pessoal é estimada em função dos salários a serem pagos ao pessoal de operação e manutenção e Investimento Em função do volume produzido podese estimar sem necessidade de orçamento prévio o custo com a implantação do sistema adutora mais elevatória Essa informação entretanto requer o conhecimento de uma curva de custo normalmente não disponível pelas companhias de saneamento DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE Planilha para Cálculo do Custo Incremental Médio de Longo Prazo D 900 mm DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE Planilha para Cálculo do Custo Incremental Médio de Longo Prazo D 900 mm cont DIMENSIONAMENTO DAS ADUTORAS POR RECALQUE