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1 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Disciplina: SISTEMAS HIDRÁULICOS URBANOS arquivo 04 Captação em mananciais superficiais Prof.: Flavio Bentes Freire

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3 Locais apropriados para a localização da unidade de captação.

4 Tubulação de tomada com crivo, descarregando em desarenador

5 + Descarregando em caixa de passagem de uma adutora por gravidade

6 + Descarregando em poço de sucção de uma elevatória

7 + Pode ser a sucção direta de uma bomba

8 Tubulação de tomada com tubos perfurados.

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11 + Canais de derivação (geralmente dotados de grade em sua entrada)

12 + Poço de derivação com apenas uma tomada de água

13 + Quando a variação de nível for acentuada, pode-se adotar mais de uma tubulação de tomada

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15 Tomada de água com conjunto motobomba flutuante instalado em balsa.

16 Tomada de água com conjunto motobomba suspenso por flutuadores.

17 Tomada de água flutuante.

18 Tomada de água flutuante.

19 Torre de tomada (Pode funcionar também como estação elevatória)

20 Captação com barragem de nível (configuração típica).

21 Bitolas padronizadas Tipo de grade Espessuras padronizadas Grosseira 3/8 (0,95 cm) 7/16 (1,11 cm) 1/2 (1,27 cm) Fina 1/4" (0,64 cm) 5/16 (0,79 cm) 3/8 (0,95 cm)

22 + Tipo de limpeza: As grades (e também as telas) podem ser de limpeza manual ou mecanizada.

23 + Grades com limpeza manual: inclinação para jusante de 70º a 80º com a horizontal, e passadiço para execução dos serviços de manutenção

24 Esquema de uma grade

25 + No que se refere ao dimensionamento das grades, a NBR recomenda o seguinte: + Área das aberturas da grade: na seção correspondente ao nível mínimo de água, a área das aberturas da grade deve ser superior a 1,7 cm 2, para cada litro por metro cúbico de vazão

26 + A velocidade resultante na abertura das grades deve ser igual ou inferior a 10 cm/s + As perdas de carga avaliadas devem admitir a obstrução de 50% da seção de passagem

27 + Perda de carga: a perda de carga nas grades e telas é dada por: h k. V 2 2.g V: velocidade média de aproximação (m/s); g: aceleração da gravidade (m/s 2 ); k: coeficiente de perda de carga, depende da geometria da barra

28 + O coeficiente de perda de carga é determinado por: k s. b 1,33. sen : coeficiente adimensional que depende da barra s: espessura das barras b: distância entre as barras : ângulo das barras em relação a horizontal

29 Valores de segundo a geometria da barra

30 Dimensionamento de grade (exercício) Dimensionar uma grade para captação de 20 L/s em um ribeirão, utilizando caixa de tomada. O manancial apresenta regime de escoamento torrencial em períodos de chuva, com transporte de sólidos flutuantes de grandes dimensões.

31 As alturas das lâminas de água mínima e máxima do ribeirão sobre a laje de fundo da caixa de tomada (colocada 0,40 m acima do leito do curso de água) são, respectivamente, de 0,30 m e 1,20 m

32 Tipo de grade e especificações de suas barras: + Será adotada uma grade do tipo grosseira de limpeza manual, com a seguinte configuração

33 Vista de frente da grade

34 Especificações de suas barras: + As barras terão espessura (s) de 3/8 (0,95 cm), espaçamento (b) de 10 cm e inclinação com a horizontal () de 70º

35 Tipo de grade e especificações de suas barras: + Foi escolhida para as barras a seção circular (tipo G), e o material utilizado será o aço carbono com pintura anticorrosiva

36 Grade tipo G

37 Área útil mínima da grade (Au): + Deve ser igual ou superior a 1,7 cm² para cada litro por minuto de vazão captada, de modo que a velocidade resultante seja igual ou inferior a 10 cm/s

38 Área útil mínima da grade (Au): Q L 20 s L s s min L 1200 min A u 1, cm 2 0,204m 2 A u = 0,204 m 2

39 Verificação da velocidade entre as barras: + Como Q = 20 L/s = 0,020 m 3 /s, da equação da continuidade tem-se: V u Q A u 0,020 0,204 0,098 m/s 9,8 cm/s 10 cm/s OK!!!

40 Largura útil mínima da grade (Bu): + É a largura livre da grade (somando-se os espaçamentos entre as barras). Sabe-se que: A B u u. H min B u A H u min 0,204 0,3 0,68m

41 Número mínimo de barras (n): deve ser um número inteiro, com arredondamento para cima

42 B u B b u n 1.b n 1

43 B u B b u n 1.b n 1 + Entrando com os valores conhecidos: n 0,68 0,1 1 7,8 adota- se n 8

44 Largura total mínima da grade: B n.s n 1.b 8.0, ,6 cm

45 Altura da grade: + Função do NA máximo do curso d água em relação a laje de fundo da caixa de tomada + Como essa altura é de 1,20 m, e deve-se adotar uma borda livre próxima a 0,20 m + H = 1,40 m para a grade

46 Altura da grade:

47 Perda de carga na grade: + Para grade tipo G, tem-se = 1,79 + Adotou-se um ângulo com a horizontal de 70º k s. b 1,33.sen 1,79. 0, ,33.sen70 o 0,073

48 + Velocidade V de aproximação na seção a montante da grade, com 50% de obstrução V 0,5. Q 0,02 B.H 0,5. 0,776.0,30 min 0,223m/s

49 Perda de carga na grade: 2 V h k. 2.g 2 0,22 0, ,81 0,00018m 0,18mm + A perda de carga é muito pequena, o que é uma característica das grades grosseiras (grande espaçamento)

50

51 Planta e corte de um desarenador com duas células

52 Base conceitual para o dimensionamento do desarenador.

53 Velocidade de sedimentação de grãos de areia V s (cm/s) Diâmetro da partícula (mm) Hazen (T = 10º C) Azevedo Netto (T = 20º C) ,8 8, ,6 6, ,5 5, ,4 4, ,3 3,2 4,3 0,2 2,1 2,4 0,15 1, ,1 0,8 0,9 0, ,01 0, ,0001 Fonte: YASSUDA e NOGAMI (1976); VIANNA (1997)

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