Abastecimento de Água para Consumo Humano

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1 Abastecimento de Água para Consumo Humano VOLUME 1 Prefácio 21 Apresentação da segunda edição 23 Apresentação da primeira edição 25 Capítulo 1 Abastecimento de água, sociedade e ambiente 29 Léo Heller 1.1 Introdução Contextos sociais Contexto técnico-científico Histórico Necessidades da água Oferta e demanda de recursos hídricos Oferta Demanda Balanço oferta x demanda Abastecimento de água e saúde Evidências históricas Mecanismos de transmissão de doenças a partir da água O impacto do abastecimento de água sobre a saúde Abastecimento de água e meio ambiente Abastecimento de água como usuário dos recursos hídricos Abastecimento de água como atividade impactante Elementos da legislação A situação atual do abastecimento de água Considerações finais 61 Capítulo 2 Concepção de instalações para o abastecimento de água 65 Léo Heller 2.1 Introdução Contextos Modalidades e abrangência do abastecimento Unidades componentes de uma instalação de abastecimento de água Elementos condicionantes na concepção de instalações para o abastecimento de água Porte da localidade Densidade demográfica Mananciais 82

2 2.5.4 Características topográficas Características geológicas e geotécnicas Instalações existentes Energia elétrica Recursos humanos Condições econômico-financeiras Alcance do projeto Normas aplicáveis A sequência do processo de concepção Arranjos de instalações para abastecimento de água Planejamentos e projetos 104 Capítulo 3 Consumo de água 107 Marcelo Libânio, Maria de Lourdes Fernandes Neto, Aloísio de Araújo Prince, Marcos von Sperling, Léo Heller 3.1 Demandas em uma instalação para abastecimento de água Capacidade das unidades Estimativas de população Métodos de projeção populacional Estimativa da população de novos loteamentos População flutuante Alcance de projeto Consumo per capita Definição Consumo doméstico Consumo comercial Consumo público Consumo industrial Perdas Fatores intervenientes no consumo per capita de água Valores típicos do consumo per capita de água Coeficientes e fatores de correção de vazão Período de funcionamento da produção Consumo no sistema Coeficiente do dia de maior consumo (k1) Coeficiente da hora de maior consumo (k2) Exemplo de aplicação 144 Capítulo 4 Qualidade da água para consumo humano 151 Valter Lúcio de Pádua, Andrea Cristina da Silva Ferreira 4.1 Introdução Classificação dos mananciais e usos da água Materiais dissolvidos e em suspensão presentes na água Natureza biológica Natureza química Natureza física Natureza radiológica Caracterização da água 194

3 4.4.1 Definição dos parâmetros Plano de amostragem Controle de qualidade em laboratórios Processamento de dados e interpretação dos resultados Divulgação da informação Padrões de potabilidade Parâmetros de caracterização da água destinada ao consumo humano Amostragem Responsabilidades legais 211 Capítulo 5 Mananciais superficiais: aspectos quantitativos 219 Mauro Naghettini 5.1 Introdução O ciclo hidrológico O balanço hídrico Dados hidrológicos A bacia hidrográfica Precipitação Os processos de interceptação, infiltração e evapotranspiração As vazões dos cursos d água Vazões de enchentes Vazões de estiagens 260 Capítulo 6 Mananciais subterrâneos: aspectos quantitativos 271 Luiz Rafael Palmier 6.1 Introdução A evolução do uso de águas subterrâneas e da compreensão dos fenômenos hidrogeológicos Características, importância e vantagens do uso das águas subterrâneas Distribuição vertical das águas subsuperficiais Fluxo de água subterrânea: escala local Formações geológicas e aquíferos Aquíferos e aquitardes Formações geológicas Tipos de aquíferos e superfície potenciométrica Propriedades hidrogeológicas dos aquíferos Transmissividade Porosidade e vazão específica Coeficiente de armazenamento específico Coeficiente de armazenamento de aquífero confinado Introdução à hidráulica de poços Cone de depressão em aquíferos confinados Cone de depressão em aquíferos livres 295 Capítulo 7 Soluções alternativas desprovidas de rede 299 Valter Lúcio de Pádua

4 7.1 Introdução Emprego de soluções alternativas e individuais Tipos de soluções alternativas e individuais Captação Tratamento Reservação Distribuição Cadastro e controle da qualidade da água Cadastro Controle da qualidade da água Considerações finais 322 Capítulo 8 Captação de água de superfície 325 Aloísio de Araújo Prince 8.1 Definição e importância Escolha do manancial e do local para implantação de sua captação Tipos de captação de água de superfície Dispositivos constituintes das captações de água de superfície Tomada de água Tubulação de tomada Caixa de tomada Canal de derivação Poço de derivação Tomada de água com estrutura em balanço Captação flutuante Torre de tomada Barragem de nível Grades e telas Desarenador Captações não convencionais 367 Anexo Proteção de mananciais 370 Importância da escolha correta e da proteção dos mananciais 371 Capítulo 9 Captação de água subterrânea 375 João César Cardoso do Carmo, Pedro Carlos Garcia Costa 9.1 Introdução Seleção de manancial para abastecimento público Seleção de manancial subterrâneo Levantamento de dados Caracterização do tipo de manancial escolhido Fontes de meia encosta Poço manual simples Poço tubular raso Poço amazonas Drenos horizontais Barragem subterrânea Barragem de areia Poços tubulares profundos 397

5 Projeto Métodos de perfuração de poços tubulares profundos Teste de bombeamento Proteção das captações 415 Sobre os autores 417 VOLUME 2 Capítulo 10 Adução 441 Márcia Maria Lara Pinto Coelho, Márcio Benedito Baptista 10.1 Introdução Traçado das adutoras Dimensionamento hidráulico Considerações gerais Equações hidráulicas fundamentais Condutos forçados Condutos livres Transientes hidráulicos em condutos forçados Definição Celeridade Descrição do fenômeno em adutoras por gravidade Processo expedito para avaliação da variação da carga de pressão Métodos para controle de transiente 477 Capítulos 11 Estações elevatórias 483 Márcia Maria Lara Pinto Coelho 11.1 Introdução Parâmetros hidráulicos Vazão Altura manométrica Potência e rendimento Bombas utilizadas em sistemas de abastecimento de água Turbobombas Bombas centrífugas Bombas axiais e mistas Influência da rotação nas curvas características das turbobombas Influência dos diâmetros dos rotores nas curvas características das bombas Curvas características do sistema Associação de bombas Bombas em paralelo Bombas em série Cavitação e altura de aspiração das bombas Cavitação Altura de aspiração nas turbobombas 507

6 Escorva das bombas Golpe de aríete em linhas de recalque Projeto de estações elevatórias Poço de sucção Sala de máquinas Bombas utilizadas em situações especiais Bombas volumétricas Carneiro hidráulico Sistema com emulsão de ar Escolha do tipo de bomba 522 Capítulo 12 Introdução ao tratamento de água 531 Valter Lúcio de Pádua 12.1 Introdução Processos e operações unitárias de tratamento de água Micropeneiramento Oxidação Adsorção em carvão ativado Coagulação e mistura rápida Floculação Decantação Flotação Filtração rápida Desinfecção Fluoretação Estabilização química Técnicas de tratamento de água Filtração lenta e filtração em múltiplas etapas Filtração direta Tratamento convencional e flotação Filtração em membranas Seleção de técnicas de tratamento 577 Capítulo 13 Reservação 585 Márcia Maria Lara Pinto Coelho, Marcelo Libânio 13.1 Considerações iniciais Tipos de reservatórios Localização no sistema Localização no terreno Formas dos reservatórios Material de construção Volumes de reservação Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de entrada Tubulação de saída Descarga de fundo Extravasor Ventilação 604

7 Drenagem subestrutural Qualidade de água nos reservatórios 611 Capítulo 14 Rede de distribuição 615 Aloísio de Araújo Prince 14.1 Definição e importância Elementos necessários para a elaboração do projeto Vazões de distribuição Delimitação da área a ser abastecida Delimitação das áreas com mesma densidade populacional ou com mesma vazão específica Análise das instalações de distribuição de água existentes Estabelecimento das zonas de pressão e localização dos reservatórios de distribuição Volume e níveis de água dos reservatórios de distribuição Diâmetro das tubulações Traçado dos condutos Distância máxima de atendimento por uma única tubulação tronco Distância máxima entre tubulações tronco formando grelha Distância máxima entre tubulações tronco formando anel Comprimento máximo de tubulações secundárias com diâmetro mínimo de 50mm Comprimento máximo de tubulações secundárias com diâmetro inferior a 50mm Estabelecimento dos setores de manobra e dos setores de medição Setor de manobra Setor de medição Localização e dimensionamento dos órgãos acessórios da rede de distribuição Hidrantes Válvula de manobra Válvula de descarga Válvula redutora de pressão Dimensionamento dos condutos Método de dimensionamento trecho a trecho Método de dimensionamento por áreas de influência 672 Capítulo 15 Tubulações e acessórios 693 Emília Kiyomi Kuroda, Valter Lúcio de Pádua 15.1 Introdução Critérios para escolha de tubulações Tipos de tubulações Tubulações de ferro fundido Tubos de aço carbono Tubos de PVC Tubos de polietileno e polipropileno Tubulações reforçadas com fibra de vidro Acessórios Válvulas de regulagem de vazão Comportas e adufas Válvulas de descarga Ventosas 731

8 Válvulas redutoras de pressão Válvulas de retenção Válvulas antigolpe Medidores de vazão Instalação e assentamento de tubos Obras complementares Limpeza e reabilitação de tubulações Considerações iniciais Limpeza das tubulações Reabilitação de tubulações 747 Capítulo 16 Mecânica computacional aplicada ao abastecimento de água 751 Marcelo Monachesi Gaio 16.1 Introdução Os modelos computacionais Histórico Os modelos disponíveis no mercado Tipos clássicos de aplicação dos modelos Como os modelos funcionam Como trabalhar com os modelos Bases para o trabalho Construção e uso dos modelos Identificação clara da finalidade do modelo Simplificação Análise dos resultados Documentação Quem deve utilizar os modelos Como começar? Exemplos numéricos Exemplo Exemplo Exemplo 3 (continuação do Exemplo 2) Exemplo Dados utilizados nos modelos Outros exemplos de aplicação de modelos Rede de distribuição de água Continuação do Exercício Automação Redução de perdas Calibração dos modelos A importância da calibração de um modelo O processo de calibração O que fazer para aproximar o modelo da realidade Simulação da qualidade da água Considerações finais 798 Capítulo 17 Gerenciamento de perdas de água 801 Ernaci Ciriaco de Miranda

9 17.1 Introdução Componentes das perdas de água Avaliação e controle das perdas de água Indicadores de perdas Análise de credibilidade Ações de combate às perdas de água 818 Apêndice Glossário 821 Capítulo 18 Gestão dos serviços 829 Léo Heller 18.1 Introdução Modelos de gestão Breve histórico da gestão dos serviços de saneamento no Brasil Quadro legal e institucional Modelos de gestão aplicáveis Práticas de gestão A organização dos serviços Participação da comunidade e integração com outras políticas públicas Considerações finais 855 Anexos Anexo A Hidráulica 859 A.1 Algumas propriedades físicas da água 859 A.2 Equações fundamentais do escoamento permanente 860 A.2.1 Equação da continuidade 860 A.2.2 Equação da quantidade de movimento 860 A.2.3 Equação de energia Bernoulli 861 A.3 Adutoras em condutos forçados 862 A.3.1 Perda de carga contínua 862 A.3.2 Perda de carga localizada 864 A.4 Adutoras em escoamento libre 866 A.4.1 Cálculo do escoamento uniforme com o uso de gráficos auxiliares 866 A.4.2 Escoamento uniforme Sistemática de cálculo de seções circulares 866 A.4.3 Coeficientes de rugosidade para canais artificias 867 A.4.4 Velocidades máximas e mínimas admissíveis em condutos 868 A.4.5 Seções de máxima eficiência hidráulica 869 Sobre os autores 871