ÍNDICE DO TEXTO. Nota prévia Nomenclatura. I.1 Enquadramento 1 I.2 Ciclo Hidrológico 4

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1 ÍNDICE DO TEXTO Nota prévia Nomenclatura xv xvii CAPÍTULO I INTRODUÇÃO I.1 Enquadramento 1 I.2 Ciclo Hidrológico 4 CAPÍTULO II ELEMENTOS DE BASE II.1 Introdução 7 II.2 Horizonte de Projecto ou Período de Vida do Projecto 7 II.3 Estudo da Evolução da População 8 II.3.1 Dados Disponíveis 9 II.3.2 Métodos de Projecção Demográfica 10 II.4 Distribuição da População e Densidades a Considerar 18 II.5 Necessidades de Água 19 II.5.1 Consumos Domésticos 20 II.5.2 Consumos Industriais e Comerciais 23 II.5.3 Consumos Públicos 26 II.5.4 Combate a Incêndios 28 II.5.5 Fugas e Perdas 29 II.5.6 Considerações Finais 30 II.6 Variações de Consumo 33 II.6.1 Variações Diárias 33 II.6.2 Variações Semanais 33 II.6.3 Variações Anuais 33 II.6.4 Variações de Consumo Aplicáveis ao Projecto 34 II.7 Cálculo dos Caudais dos Diferentes Componentes do Sistema de Abastecimento 38 II.8 Exemplo de Aplicação 40 i III ADUÇÃO III.1 Introdução 47 III.2 Regras Gerais Sobre Traçado em Planta e em Perfil 50 III.3 Tipos de Tubos e Juntas 51 III.3.1 Introdução 51 III.3.2 Tubos de Fibrocimento 54

2 III.3.3 Tubos de Poli(Cloreto de Vinilo) Não Plastificado (PVC) 56 III.3.4 Tubos de Ferro Fundido 58 III.3.5 Tubos de PoliEtileno 60 III.3.5 Outros Tipos de Tubos 61 III.4 Cálculo de Perdas de Carga em Condutas 61 III.5 Estudo Económico de uma Conduta Adutora 61 III.5.1 Caudal de Dimensionamento 62 III.5.2 Determinação da Secção mais Económica 64 III Adutora Gravítica 65 III Condutas Elevatórias 70 III Introdução 70 III Actualização de Custos 71 III Custo de Investimento 73 III Custo de Exploração 73 III Adução Simples 74 III Adução Mista 76 III.5.3 Aduções Ramificadas 80 III.6 Enchimento e Esvaziamento de Condutas sob Pressão 82 III.7 Órgãos de Manobra e Segurança 83 III.7.1 Válvulas de Seccionamento 83 III.7.2 Válvulas de Retenção 85 III.7.3 Descargas de Fundo 85 III.7.4 Ventosas 86 III.7.5 Dispositivos Redutores de Pressão 87 III.7.6 Maciços de Amarração 88 III.7.7 Maciços de Ancoragem 91 III.8 Largura das Valas 92 III.9 Assentamento das Tubagens 93 III.10 Exemplo de Aplicação 93 ii CAPÍTULO IV RESERVATÓRIOS IV.1 Introdução 107 IV.2 Classificação e Finalidade dos Reservatórios 107 IV.2.1 Introdução 107 IV.2.2 Distribuição Escalonada ou por Andares 110 IV.2.3 Reservatórios de Compensação e de Extremidade 111 IV.2.4 Torres de Pressão 112 IV.3 Localização dos Reservatórios de Origem 113 IV.4 Cálculo da Capacidade dos Reservatórios 116 IV.4.1 Reservatórios Intermédios ou de Regularização de Transporte 116

3 IV.4.2 Reservatórios de Distribuição 118 IV Capacidade de Regularização dos Consumos 118 IV Reserva para Avarias na Alimentação 123 IV Reserva para Combate a Incêndios 123 IV Capacidade Total do Reservatório 124 IV.4.3 Reservatórios de Compensação e de Extremidade 125 IV.4.4 Torres de Pressão 126 IV.4.5 Central Hidropneumática 127 IV.5 Aspectos Funcionais e Construtivos 130 IV.5.1 Número de Células 130 IV.5.2 Forma, Materiais e Processos Construtivos 131 IV.5.3 Orgãos e Aparelhagem de Operação e Controlo 132 IV Dispositivos de Entrada de Água 133 IV Dispositivos de Saída de Água 134 IV Descarregadores de Superfície e Descargas de Fundo 135 IV.6 Dimensionamento de um Reservatório de Distribuição 136 CAPÍTULO V SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA V.1 Introdução 145 V.2 Traçado e Tipos de Redes de Distribuição 145 V.3 Condições Prévias ao Dimensionamento da Rede 148 V.3.1 Pressões Necessárias nas Condutas de Distribuição 148 V.3.2 Velocidades Recomendadas 149 V.3.3 Caudais de Cálculo 153 V.3.4 Diâmetros Mínimos 154 V.4 Caudal de Cálculo de uma Conduta com Distribuição Uniforme de Percurso 155 V.5 Modelos Matemáticos para Análise de Sistemas de Distribuição de Água 158 V.5.1 Descrição de Sistemas de Distribuição de Água 158 V.5.2 Análise e Dimensionamento de Sistemas de Distribuição de Água 160 V.5.3 Formulação Matemática 161 V Formulação com as Equações dos Nós 165 V Formulação com as Equações das Malhas 171 V Formulação com as Equações dos Troços 177 V.5.4 Métodos Numéricos de Resolução 180 V Resolução de Equações não Lineares pelo Método de Newton 181 iii

4 V Método de Newton Aplicado à Resolução de Sistemas de Equações não Lineares 182 V Método de Hardy-Cross (Formulação com as equações das malhas) 183 V Método de Newton-Raphson (Formulação com as equações dos nós) 187 V Método da Teoria Linear (Formulação com as equações dos troços) 192 V.6 Acessórios e Elementos Especiais 197 V.7 Cálculo Hidráulico de um Sistema de Distribuição 202 V.7.1 Dimensionamento da Rede de Distribuição de Água 203 V.7.2 Cota de Soleira do Reservatório de Distribuição 210 V.7.3 Pressões Máximas, Mínimas e Flutuações 210 V.7.4 Velocidades Mínimas 212 V.7.5 Verificação das condições com Incêndio 213 CAPÍTULO VI TRANSITÓRIOS HIDRÁULICOS iv VI.1 Classificação do Escoamento. Definições 215 VI.2 Introdução 215 VI.3 Descrição Física do Fenómeno 216 VI.4 Regimes Variáveis sob Pressão 218 VI.4.1 Introdução 218 VI.4.2 Hipóteses Fundamentais Consideradas 218 VI.4.3 Equações dos Regimes Variáveis sob Pressão 219 VI.4.4 Desenvolvimento do Método das Características 221 VI.4.5 Equações em Diferenças Finitas 223 VI.4.6 Estabilidade do Processo Numérico 226 VI.4.7 Condições de Fronteira 227 VI Generalidades 227 VI Reservatório de Nível Constante 227 VI Válvula na Extremidade Jusante da Conduta 228 VI Sistemas Complexos 229 VI Condições de Fronteira Suplementares 234 VI Reservatório de Montante de Nível Variável 234 VI Reservatório de Jusante de Nível Variável 235 VI Nó Genérico Qualquer 235 VI Bomba Centrífuga 237 VI Introdução 237 VI Regime Variável Provocado pela Operação de Bombas 237

5 VI Representação Matemática de uma Bomba 238 VI.5 Análise Simplificada do Choque Hidráulico 242 VI.5.1 Introdução 242 VI.5.2 Celeridade 244 VI.5.3 Adução Gravítica 248 VI.5.4 Adução por Bombeamento 250 VI Introdução 250 VI Cálculo do Valor de T a 250 VI Método de Mendiluce Rosich 250 VI Método de Betâmio de Almeida 254 VI.6 Procedimento a Adoptar 254 VI.7 Dispositivos para Protecção ao Choque Hidráulico 255 VI.8 Exemplo de Aplicação 260 CAPÍTULO VII SIMULAÇÃO DINÂMICA DE SISTEMAS SOB PRESSÃO VII.1 Introdução 267 VII.2 Equações do Movimento 268 VII.3 Modelos de Simulação Dinâmica 270 VII.3.1 Introdução 270 VII.3.2 Modelo Inercial Elástico 271 VII.3.3 Modelo Inércial Rígido 272 VII.3.4 Simulação Dinâmica em Regime Quase-Permanente 274 VII.4 Dimensionamento de um Reservatório de Extremidade 278 ANEXO I CÁLCULO DE PERDAS DE CARGA AI.1 Introdução 281 AI.2 Perdas de Carga Contínuas 282 AI.3 Cálculo de Perdas de Carga Localizadas 290 v ANEXO II INSTALAÇÕES ELEVATÓRIAS AII.1 Introdução 297 AII.2 Altura Geométrica e Altura Total de Elevação 298 AII.3 Curvas Características de Bombas 299 AII.3.1 Introdução 299 AII.3.2 Curva de Carga/Energia 300 AII.3.3 Curva de Rendimento 301 AII.3.4 Curva de Potência 302

6 vi AII.3.5 Curva de NPSH 302 AII.4 Ponto de Funcionamento de uma Bomba 304 AII.5 Associação de Bombas em Paralelo e em Série 305 AII.5.1 Introdução 305 AII.5.2 Associação de Bombas em Paralelo 306 AII.5.3 Associação de Bombas em Série 309 AII.6 Potência Eléctrica e Consumo de Energia 310 AII.7 Bombas com Velocidade de Rotação Variável 311

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