Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil CIV 640 Saneamento Urbano

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1 Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil CIV 640 Saneamento Urbano Consumo de água

2 Universidade Federal de Ouro Preto Escola de Minas Departamento de Engenharia Civil CIV 640 Saneamento Urbano Objetivo da aula 4: Ao final desta aula os alunos deverão conhecer os principais aspectos quantitativos de consumo de água de abastecimento.

3 Sistema de Abastecimento de Água Fonte : VERCELLI (2012). 3

4 Dimensionamento do Sistema Dependerá: Consumo médio por habitante População (Estimativa do número médio de habitantes) Variações da demanda Outros consumos que podem ocorrer na área de estudo 4

5 Consumidores de Água Doméstico Comercial Industrial Público 5

6 Conceito de Vazão Q Quantidade em volume de fluido que atravessa uma dada seção do escoamento por unidade de tempo. Q = V / T ou Q = vmed X As 6

7 Consumo per capita Quantidade de água consumida por dia, em média, por habitante q = Volume distribuído anualmente (l/ano) 365. população atendida (hab) q = (L/hab.dia) 7

8 Consumo doméstico Discriminação dos distintos consumos de origem doméstica (L/hab.dia) Europa Estados Unidos ( ) Tipos de usos Inglaterra (1993) Escócia (1991) Noruega (1983) Denver (Colorado) San Diego (Califórnia) Tampa (Flórida) Higiênico Lavagem de roupas Cozinha Lavagem de carros e pátio Total Fonte: TWORT et al. (2000). 8

9 Consumo comercial Discriminação dos distintos consumos de origem comercial no Reino Unido Atividade Comercial Escolas Escritórios de grande porte Hospitais Hotéis Lojas de departamentos Consumo 25,0 L/dia.aluno, para pequenas unidades e até 75,0 L/dia.aluno nas grandes escolas 65,0 L/ empregado L/leito L/leito e até 700 L/leito em hotéis de alto luxo L/empregado Fonte: TWORT et al. (2000). 9

10 Consumo público Consumo médio para usos públicos Estabelecimento Aeroporto Banheiro público Prisão Quartel Rega de jardim Consumo 8-15 L/ passageiro L/usuário L/detento 150 L/soldado 1,5 L/m² Fonte: MACINTYRE (2003). 10

11 Consumo industrial Consumos específicos para indústrias de Belo Horizonte e Contagem Tipologia industrial Borracha Metalúrgica Mecânica Eletroeletrônicos Têxtil Frigoríficos Produtos Alimentares Construção Civil Consumo 27,4 L/kg 8,7 L/kg 28,9 L/kg 41,9 L/kg 78,8 L/kg de algodão consumido 13,9 L/kg de carne 21,1 L/kg de farinah de trigo consumida 1,5 L/kg de cimento consumido Fonte: MACINTYRE (2003). 11

12 Fatores que influenciam no consumo de água Clima Porte da comunidade Condições de renda familiar Grau de industrialização Pressão da água Custo da água Perdas no sistema Administração do sistema de abastecimento de água 12

13 Fatores que influenciam no consumo de água Consumo per capita por porte da comunidade Porte da comunidade Faixa da população (hab) Consumo per capita (QPC) (l/hab.d) Povoado rural < Vila Pequena localidade Cidade Média Cidade Grande > Fonte: VERCELLI (2011). 13

14 Perdas no sistema Descrição dos componentes das perdas que ocorrem nos sistemas de abastecimento Perdas físicas ou reais Vazamentos nas tubulações de distribuição e ligações prediais Extravasamento de reservatórios Operações de descargas nas redes de distribuição e limpeza de reservatórios Consumo Ligações Clandestinas By-pass irregular no ramal das ligações Problemas de micromedição Fonte: HELLER (2013). 14

15 Variações no Consumo Ocorrem variações de consumo significativas no sistema de abastecimento de água, que podem ser mensais, diárias, horárias e instantâneas. Variações Diárias K 1 = Maior consumo diário no ano Consumo médio diário K 1 Coeficiente do dia de maior consumo Obs.: (1) Excluir os consumos dos dias em que ocorreram acidentes no sistema ou fatos excepcionais responsáveis por alterações no consumo de água. (2) Recomenda-se que seja considerados, no mínimo, cinco anos consecutivos de observações, adotando-se a média dos coeficientes determinados. 15

16 Variações no Consumo Variações do consumo no ano Fonte: TSUTIYA (2004). 16

17 Variações no Consumo Coeficientes do dia de maior consumo (K 1 ) Fonte: VERCELLI (2012). 17

18 Variações no Consumo Variações Horárias K 2 = Maior vazão horária do dia de maior consumo Consumo médio horário do dia de maior consumo K 2 Coeficiente de hora de maior consumo OBS.: O coeficiente K 1 é utilizado como reforço para cálculos de projetos em todas as unidades do sistema, enquanto K 2 é adotado como reforço apenas para a rede de distribuição 18

19 Variações no Consumo Variações do consumo horário Fonte: TSUTIYA (2004). 19

20 Variações no Consumo Coeficientes da hora de maior consumo (K 2 ) Fonte: VERCELLI (2012). 20

21 Sistema de Abastecimento de Água Fonte : TSUTIYA (2012). 21

22 Cálculo de Vazão Vazão média Q = vazão média (L/s) P = população da área abastecida (habitantes); qpc = consumo per capita de água (L/ hab. dia); 22

23 Cálculo de Vazão Vazão da captação, estação elevatória e adutora até a ETA Q = vazão média (L/s) k 1 = coeficiente do dia de maior consumo; Q s = vazão singular, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc) (L/s); q ETA = Consumo na ETA (%).

24 Cálculo de Vazão Vazão da ETA até o reservatório Q = vazão média (l/s) k 1 = coeficiente do dia de maior consumo; Q s = vazão singular, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc);

25 Cálculo de Vazão Vazão do reservatório até a rede Q = vazão média (L/s) k 1 = coeficiente do dia de maior consumo; k 2 = coeficiente da hora de maior consumo; Q s = vazão específica, por exemplo, grandes consumidores (indústrias, comércios, etc);

26 Exercícios Exercício 1: Calcular as vazões de dimensionamento de um sistema de abastecimento de água, para atender uma população de habitantes com vazão industrial de 25 l/s, sendo o consumo per capita de 200 l/hab.dia e um consumo na ETA de 3%. Adotar para k 1 = 1.2 e k 2 =1.5. Período de funcionamento da ETA = 15h. 26

27 Exercícios Exercício 2: No ano de 1996 foi aduzido para a cidade de Bauru (SP) m 3 de água para atender a uma população de pessoas (sede + distritos). O consumo máximo diário observado foi igual a m 3 e ocorreu no dia 21 de março. Calcular: a) A Vazão média, em l/s, aduzida para a cidade; b) O consumo médio per capita no ano, em L/hab.dia; c) O coeficiente do dia de maior consumo 27

28 Estimativas de População Sistemas de abastecimento de água As obras devem atender uma população maior que a atual Período de projeto (plano do projeto, horizonte do projeto): corresponde ao crescimento demográfico em um certo número de anos. Adotado 20 a 30 anos

29 Estimativas de População As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar: Qualidade das informações que servirão de base para a projeção populacional Dados populacionais do município e distritos dos últimos quatro censos demográficos - população residente urbana e rural - domicílios ocupados - número de habitantes por domicílio - população residente e domicílios ocupados

30 Estimativas de População As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar: Dados atuais do número de ligações de água e luz (residenciais, comerciais, industriais e públicas) Índices de atendimentos divulgados pelas concessionárias Dados atualizados do cadastro imobiliário da prefeitura

31 Estimativas de População As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar: Pesquisa de campo (amostra representativa): - parâmetros urbanísticos ocupação atual e demográficos da - padrão econômico - tamanho médio do lote - domicílios por lote - habitantes por domicílio - índice de verticalização

32 Estimativas de População As projeções de população para projetos de saneamento devem considerar: Planos e projetos (industriais, habitacionais etc) Plano Diretor Situação sócio-econômica do município e seu papel na região em que se insere

33 Estimativas de População Método Aritmético Admite: - taxa de crescimento constante para os anos seguintes - população varie linermente dp/dt = K a K a = P 2 -P 1 /t 2 -t 1 P = P 2 + K a. (t-t 2 ) Onde: dp/dt = variação da população por unidade de tempo Ka = constante P1 população do penúltimo censo P2 população do último censo P População no ano de projeção t ano de projeção Obs: Pode ser utilizado para previsão populacional para um período de 1 a 5 anos.

34 Estimativas de População Método Geométrico Considera: - a mesma porcentagem de aumento da população para iguais períodos de tempo dp/dt = K g. P K g = lnp 2 -lnp 1 /t 2 -t 1 P = P 2. e Kg. (t-t2) Onde: dp/dt = variação da população por unidade de tempo Kg = taxa de crescimento geométrico P1 população do penúltimo censo P2 população do último censo P População no ano de projeção t ano de projeção

35 Exercícios Exercício 3: Calcular a população de uma cidade para o ano 2020 e 2030, utilizando os seguintes métodos de previsão populacional: a) Aritmético b) Geométrico São conhecidos os dados da população urbana da cidade referente aos censos de 1991, 2000 e 2010, apresentados na tabela 1. Tabela 1 Dados da população Ano População (hab.)