Reservatórios de Distribuição de Água

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO DECIV DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Reservatórios de Distribuição de Água Disciplina: Saneamento Prof. Carlos Eduardo F Mello Foto: Reservatórios elevados. Fonte:

2 Definição Reservatório de distribuição é o elemento do sistema de abastecimento de água destinado a regularizar as variações entre as vazões de adução e distribuição e condicionar as pressões na rede de distribuição (NBR 12217).

3 Finalidades Reserva de equilíbrio reservar água para atender o sistema nos períodos em que as vazões de adução (suprimento ao reservatório) são inferiores às vazões de consumo.

4 Finalidades Regularizar pressões A localização dos reservatórios de distribuição pode influir nas condições de pressão da rede, principalmente, reduzindo as variações de pressões.

5 Finalidades Reserva de emergência Reservar água para atender o sistemas nos períodos de interrupção das vazões de adução Reservar água para atender o combate a incêndios

6 Tipos de reservatórios Os reservatórios são classificados quanto a: posição em relação ao terreno posição em relação à rede forma aos materiais de construção

7 Posição dos reservatórios em relação ao terreno 1/3

8 Posição dos reservatórios em relação ao terreno Figura 4 - Reservatório elevado. Fonte: Figura 5 - Reservatório enterrado. Figura 6 - Reservatório elevado (stand-pipe) na UFOP. Fonte: Autor.

9 Posição dos reservatórios em relação ao terreno Figura 7 - Reservatório semienterrado. Fonte: Sabesp Monte Alto SP (2008). Figura 8 - Reservatório apoiado na UFOP. Fonte: Autor.

10 Tipos de reservatórios Localização do reservatório no sistema: Os reservatórios devem ser localizados de modo a abastecer as redes de distribuição com os seguintes limites de pressão: a) Pressão estática máxima: 500 kpa (50 mh2o) b) Pressão dinâmica mínima: 100 kpa (10 mh2o)

11 Tipos de reservatórios Localização do reservatório no sistema: Classificação: reservatório de montante reservatório de jusante reservatório intermediário

12 Tipos de reservatórios Reservatório de montante: É aquele que sempre fornece água à rede ou é aquele em que toda a água que abastece a rede de distribuição passa por ele.

13 Reservatório de montante

14 Reservatório de montante

15 Reservatório de montante

16 Tipos de reservatórios Reservatório de jusante: É aquele que pode fornecer ou receber água da rede de distribuição. Fornece água à rede de distribuição nos períodos em que o consumo é menor que a adução. (reservatório de sobras)

17 Reservatório de jusante

18 Reservatório de jusante

19 Tipos de reservatórios Reservatório de posição intermediária: É aquele intercalado no sistema de adução e tem a função de servir de volante de regularização das transições entre bombeamento e/ou adução por gravidade.

20 Reservatório de posição intermediária

21 Tipos de reservatórios Forma: Não existe restrições quanto a forma e podem ser: - circular - retangular - hexagonais - octogonais - outras OBS: o importante é que a forma proporcione a máxima economia global em fundação, estrutura, utilização de área disponível, equipamentos de operação e interligação das unidades (NBR 12217)

22 Tipos de reservatórios Forma: Critério econômico D H D = H

23 Tipos de reservatórios Os reservatórios podem ser construídos de: Concreto armado Aço Poliéster armado com fibras de vidro outros materiais (alvenaria, etc)

24 Capacidade dos reservatórios A capacidade do reservatório considera: volume para atender às variações de consumo de água (volume útil) volume para combate a incêndio volume para emergências

25 Capacidade dos reservatórios Cálculo do volume útil: Quando se dispõe de curva de consumo - Adução contínua - adução intermitente NBR O volume necessário para atender ás variações de consumo dever ser avaliado a partir de dados de consumo diário e do regime previsto de alimentação do reservatório, aplicando-se o fator 1,2 ao volume assim calculado, para levar em conta incertezas dos dados utilizados. Os dados de consumo diário podem se referir à comunidade em estudo ou à comunidade com características semelhantes de desenvolvimento sócioeconômico, hábitos e clima.

26 Capacidade dos reservatórios Cálculo do volume útil: Quando não se dispõe da curva de consumo NBR Inexistindo dados confiáveis para a avaliação do volume útil, deve-se proceder a estudo técnico-econômico específico que justifique o valor adotado.

27 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua) A vazão é constante durante 24 h Considera o dia de maior consumo Cada dia corresponde a uma curva de consumo A reta de adução com vazão constante representa a vazão média de consumo no dia mais desfavorável

28 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua) Equação V = t1 t2 Qdt Q(t 2 -t 1 ) Método gráfico v = volume de reservação Q = vazão consumida Q = vazão média do dia t1 instante em que o consumo é maior Que a vazão fornecida t2= instante em que o consumo é menor que a vazão fornecida

29 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua)

30 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua) Exercício O medidor de vazão instalado na saída do reservatório de distribuição de água de uma cidade, registrou as vazões (Tabela 1) durante um período de 24 h sucessivas. A população desta cidade é da ordem de hab, consumo per capita de 150 L/hab.dia e coeficientes k1 = 1,2 e k2 = 1,5.

31 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua) Exercício A) Determine a vazão média B) Elaborar a tabela do volume diferenciais considerando a vazão de alimentação, a vazão de distribuição e determinar o volume útil. C) Elaborar o gráfico da curva de demanda e determinar o volume útil do reservatório D) Elaborar o gráfico da curva dos volumes acumulados e determinar o volume útil

32 Capacidade dos reservatórios Tabela 1 Vazões horárias medidas na saída do reservatório de distribuição

33 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua)

34 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução contínua)

35 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução intermitente) Considera o dia de maior consumo Cada dia corresponde a uma curva de consumo A reta corresponde a vazão de adução para um intervalo de tempo de funcionamento de t horas

36 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução intermitente)

37 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução intermitente)

38 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução intermitente) V U3 V U2 V U1

39 Capacidade dos reservatórios Curva de consumo (adução intermitente)

40 Capacidade dos reservatórios Método para quando não se dispõe de curva de consumo É feita uma hipótese de variação da curva de consumo - Curva senoidal de consumo - Dados de cidade com características semelhantes

41 Capacidade dos reservatórios Método para quando não se dispõe de curva de consumo Cálculo do volume:

42 Capacidade dos reservatórios Método para quando não se dispõe de curva de consumo

43 Capacidade dos reservatórios Volume para combate a incêndio: Nos Estados Unidos 31,4 l/s Na Espanha: 120 m 3 para populações menores que m 3 para as demais populações No Brasil: Cidades de médios e pequenos portes, não se destina volume de reservação Em áreas de grandes riscos deve ser prevista

44 Capacidade dos reservatórios Volume para emergência: Paralisações no sistema de: - captação - estação elevatória - tratamento - acidentes de curta duração Não tem uma fórmula Depende da vulnerabilidade do sistema - o projetista deve estabelecer

45 Capacidade dos reservatórios Volume total Volume total = volume útil + volume para combate a incêndios + volume para emergência

46 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de entrada Tubulação de saída Descarga de fundo Extravasor Ventilação

47 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de entrada Nas adutoras de recalque a tubulação de entrada do reservatório efetua-se como descarga livre acima do nível d água máximo de operação O dimensionamento; U entrada 2U adutora Reservatório de montante: Q DMC = k 1.P.q Reservatório elevado: Q HMC =k 2. Q DMC

48 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de entrada Reservatório de montante com entrada afogada, deve-se instalar dispositivo para evitar o retorno da água Utilização de sensores de nível em reservatórios conectados aos conjuntos elevatórios Reservatório alimentado por gravidade, prever dispositivos para evitar a perda de água pelo extravasor

49 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de saída Dimensionada para Q HMC =k 2. Q DMC e U saída < 1,5U rede na rede distribuição imediatamente a jusante. Reservatório de jusante: mesma tubulação de entrada e saída, a vazão transportada é: Q DMC durante a alimentação Q HMC Q DMC durante o abastecimento da rede

50 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de saída Dimensionamento: Período que o reservatório está sendo alimentado, para k 2 < 2 Nas tubulações de entrada e saída, o controle da afluência ou efluência deverá ser por válvula ou equipamento similar localizado na parte externa ao reservatório

51 Tubulações e órgãos acessórios Tubulação de saída Poço de rebaixo

52 Tubulações e órgãos acessórios Descarga de fundo Inferior à cota da tubulação de saída Diâmetro mínimo de 150 mm Dimensionamento em função do tempo de esgotamento (3 a 6 horas)

53 Tubulações e órgãos acessórios Descarga de fundo

54 Tubulações e órgãos acessórios Extravasor Limita o nível máximo de água no reservatório Recomenda-se uma distância mínima de 0,30m entre o nível máximo e a cobertura Funciona a descarga livre Dimensionado para vazão máxima afluente

55 Tubulações e órgãos acessórios Extravasor h ou D se tornam elevado, adotar a calha coletora h < De/5 Espessura inferior ao seu diâmetro h > De/5

56 Tubulações e órgãos acessórios Extravasor

57 Tubulações e órgãos acessórios Ventilação Variação do nível de água no reservatório pode suscitar esforços na cobertura, devido a variação da pressão interna Ventilação protegida com telas e protegida para evitar a entrada de água de chuva e poeira Vazão de ar de dimensionamento = vazão de distribuição no dia e hora de maior consumo Área baseada na velocidade de 15 m/s

58 Tubulações e órgãos acessórios Ventilação

59 Tubulações e órgãos acessórios Projeto de reservatório

60 Tubulações e órgãos acessórios Projeto de reservatório

61 Capacidade dos reservatórios Exercícios Dimensionar um reservatório de distribuição para atender uma população de habitantes, cujo consumo per capita é de 200 L/hab. dia e coeficientes do dia e hora de maior consumo iguais a 1,2 e 1,5, respectivamente, supondo que este seja do tipo apoiado, abastecido por uma adutora de recalque.

62 Capacidade dos reservatórios Exercícios Dimensionar os reservatórios enterrado e elevado pertencentes a um centro de reservação da figura abaixo.

63 Capacidade dos reservatórios Exercícios Dimensionar os reservatórios enterrado e elevado pertencentes a um centro de reservação da figura abaixo.

64 Capacidade dos reservatórios Exercícios Dados: - Zona baixa a ser atendida pelo reservatório enterrado, com uma população de habitantes e a zona alta a ser atendida pelo reservatório elevado (torre) com habitantes. -Consumo per capita de água: 250l/hab.dia -Coeficiente do dia de maior consumo: K1 = 1,2

65 Capacidade dos reservatórios Exercícios Dados: -O terreno do centro de reservação é plano, na cota 100,00 m -Estudadas as necessidades de pressão nas redes da zona alta e baixa, conclui-se que o reservatório enterrado deverá ter o NAmax. Na cota 101,00m e NA min. Na cota 97,00 m e a torre o NAmax. Na cota 119,00m e o NAmín. Na cota 115,50 m; -O volume de reservação a ser adotado deve ter 1/3 do volume consumido no dia de maior consumo -Adotar a capacidade máxima para o reservatório elevado 500 m3, devido ao maior custo. -Os reservatórios deverão ser circulares - construir dois reservatórios enterrados

66 Capacidade dos reservatórios NBR O volume útil correspondente a uma zona de pressão pode estar total ou parcialmente incluído em reservatório de outra zona quando esta solução for a mais econômica para o sistema de distribuição. O restante do volume útil necessário à zona de pressão abastecida pelo reservatório elevado pode estar incluído no volume útil do reservatório principal da zona de pressão imediatamente inferior

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