CONDUTOS FORÇADOS-ELABORAÇÃO DE PROJETOS

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1 NTS 021 CONDUTOS FORÇADOS-ELABORAÇÃO DE PROJETOS Especificação São Paulo Fevereiro: revisão 1

2 SUMÁRIO 1. OBJETIVO REFERÊNCIAS NORMATIVAS RECOMENDAÇÕES DE PROJETO DIMENSIONAMENTO DESENHOS RESUMO DO PROJETO DISPOSIÇÕES FINAIS... 11

3 CONDUTOS FORÇADOS-ELABORAÇÃO DE PROJETOS 1. OBJETIVO Esta norma tem por objetivo subsidiar projetos de sistemas de água e esgotos assim como para elaboração de cadastro técnico. 2. REFERÊNCIAS NORMATIVAS NTS 018 Elaboração de Projetos - Considerações Gerais. NTS 132 Faixa de Servidão e de Desapropriação para Sistemas Lineares de Água e Esgoto NBR 5590 Tubos de aço-carbono com requisitos de qualidade, para condução de fluidos Especificação. NBR 6153 Produto Metálico Ensaio de dobramento semiguiado Método de Ensaio. NBR 9797 Tubo de aço-carbono eletricamente soldade para condução de água de abastecimento Especificação. NBR 9915 Anel de vedeção de borracha para junta elástica de tubos e conexões de aço ponta e bolsa Especificação. NBR13061 Tubos de aço com ponta e bolsa, para juntas elásticas, diâmetro nominal (DN) de 700 mm a 1200 mm. ASTM A-134 Specification for pipe, steel, electric-fusion (ARC) Welded (Sizes NPS 16 and over). ASTM A-139 Standart specification for electric-fusion (ARC) Welded (Sizes NPS 4 and over). ASTM E-165 Practice for liquid penetrant inspection method. ASTM E-709 Practice for magnetic particle examination. AWWA C-200 Steel water pipe 6 inches and larger. AWWA M-11 Steel pipe a Guide for design and instalations. 3. RECOMENDAÇÕES DE PROJETO 3.1 Aplicação Este capítulo se aplica aos sistemas de água e esgotos, tais como: as adutoras, as redes de distribuição de água, aos interceptores e a emissários, entre outros, que operam como condutos em regimes forçados, sejam por recalque ou por gravidade. 3.2 Relatório Operacional Deve ser apresentado um estudo operacional do sistema, indicando as interligações da tubulação principal, as válvulas de bloqueio, as descargas, as ventosas, as válvulas redutoras de pressão, as válvulas de admissão de ar e quaisquer outros dispositivos necessários à operação da adutora ou emissário, bem como às operações de enchimento e de drenagem, informando diâmetro, tipo e finalidade. 3.3 Estudo das Estruturas de Medição e de Controle de Fluxo Para adutoras, com escoamento por gravidade ou por recalque, abastecendo mais de um reservatório, devem ser projetadas, nos pontos de destino, estruturas de controle de vazão, comandadas à distância, quando assim for determinado pela SABESP. As estruturas de medição e controle existentes devem ser verificadas, considerando as novas condições de operação. Em todos os pontos, onde for projetado um medidor de vazão, deve ser projetado, também, um abrigo para pitometria, obedecendo aos padrões da SABESP.

4 3.4 Previsão para Limpeza Para adutora de água bruta ou emissário, devem ser previstos dispositivos de inspeção, para introdução e retirada de equipamentos de limpeza, a critério da SABESP. 3.5 Travessias As travessias de rodovias, ferrovias, oleodutos, avenidas, etc. devem ser detalhadas em desenho à parte, com a estrita observância das normas de apresentação das entidades envolvidas. Para travessias de dutos da Petrobrás é necessário que os serviços de sondagens sejam acompanhados pelo fiscal de linha da própria Petrobrás, que confirmará a posição e a cota do duto. A confirmação pelo fiscal da linha é necessária para a aprovação do projeto da travessia. Para as travessias enterradas, de cursos d água, deve ser prevista laje de fechamento de vala, ou envelopamento do duto, em concreto. Para travessias de córregos e rios, a projetista deve verificar junto à Prefeitura Municipal a existência de projeto de canalização. O espaçamento entre a geratriz superior da tubulação e a cota de fundo prevista no projeto de canalização deve ser maior ou igual a 1,00m. Nos casos onde não existirem projetos de canalização, deve ser previsto um espaçamento mínimo de 2,00m, a partir da cota de fundo do córrego. O projeto deve detalhar, ainda, as obras necessárias para o desvio das águas (cortario). Travessias para transposição de cursos d água de médio e grande porte, utilizando o método construtivo de escavação subaquática para assentamento de condutos pré moldados, devem ter todas as fases construtivas detalhadas, que são, basicamente, as seguintes: - pré-moldagem dos condutos em canteiro; - envelopamento, para condutos moldados em usina; - transporte e assentamento dos condutos, até sua posição final na travessia; - dragagem e preparação do fundo e das margens do rio; - fundação e ancoragens necessárias para manterem os condutos em sua posição final; - ligações dos extremos dos condutos assentes, em trechos adjacentes da tubulação principal. Para travessias sob pontilhões e linhas de alta tensão, deve ser considerado o método subterrâneo, tendo em vista que existem restrições de uso de equipamento de escoramento metálico/madeira nesses pontos. Travessias aéreas devem estar acima do nível máximo de enchente verificado e devem respeitar eventuais espaços para possível tráfego ou passagem de pedestres, sendo exigido dimensionamento estrutural: memorial de cálculo e desenhos, com detalhes. O método construtivo da travessia deve ser estudado e proposto pela projetista, em função das facilidades construtivas de cada caso, considerando-se os custos totais e o tempo necessário à realização da obra. 3.6 Faixas de Servidão Quando houver necessidade de utilização de áreas particulares, ou pertencentes a entidades públicas, para implantação e manutenção de tubulações, as faixas devem ser numeradas sequencialmente, detalhadas em desenhos à parte, indicando as amarrações necessárias para sua exata localização, nomes dos proprietários e delimitação dos lotes. As larguras de faixas devem atender a NTS 132

5 3.7 Interrupção ou Proteção de Sistemas de Infra-Estrutura Urbana Em casos especiais, deve ser elaborado um projeto específico para o remanejamento dos diversos sistemas de infra-estrutura urbana, como: energia elétrica, gás encanado, telefonia, oleodutos, sistemas viários e de drenagem, etc. 4. DIMENSIONAMENTO 4.1 Coeficiente de Rugosidade De maneira geral, quando se tratar de água bruta ou esgotos, deve ser admitido, para condição de fim de plano, o Coeficiente de Hazen Williams C=100, ou seu equivalente em termos de Fórmula Universal, independente do material proposto para a tubulação. 4.2 Estudo de Escoamento Variável - Transitórios Hidráulicos Sempre que houver a possibilidade de ocorrência de manobras ou acidentes que alterem bruscamente o regime de escoamento, como a súbita interrupção do fornecimento de energia elétrica às estações de bombeamento, ou ruptura de tubulações em pontos de cota baixa, por exemplo, deve ser feito um estudo para escoamento variável durante esses movimentos transitórios hidráulicos, para escolha e projeto dos dispositivos necessários à proteção da tubulação contra os excessos de pressões positivas e negativas que ocorrem nesses casos. A linha envoltória das pressões máximas e a das pressões mínimas, calculadas para o escoamento variável, bem como as linhas piezométricas em regime permanente, devem ser registradas no desenho do perfil reduzido da linha, para que se possam definir as pressões de trabalho da tubulação, em cada trecho. 4.3 Espessura dos tubos de aço Dada a grande influência deste fator no custo da obra, deve ser apresentado memorial de cálculo detalhado, mostrando todos os esforços sobre a tubulação, como pressões internas máxima e mínima (vácuo), e cargas externas fixas e móveis. Deve ser apresentada a especificação do aço a ser utilizado para diâmetro maior ou igual 500mm (20"). Devem ser apresentadas, ainda, as verificações de resistência à pressão interna, de limitação da deformação diametral e de resistência ao colapso estrutural no caso de diâmetro maior ou igual 500mm (20"). Deve ser adotada a espessura comercial imediatamente superior à mínima calculada para atender aos requisitos citados, obedecendo uma espessura mínima de ¼. 4.4 Classe dos tubos e tipo de junta aplicável a tubulações de outros materiais De acordo com as Normas em vigor, para tubos de outros materiais, deve ser indicada, em cada trecho, a classe do tubo correspondente à espessura adequada para resistir aos esforços oriundos da pressão interna, vácuo e cargas externas, bem como o tipo de junta. Deve ser apresentado um memorial de cálculo das classes adotadas para a tubulação, em cada trecho. 4.5 Válvulas de descarga Os diâmetros das válvulas de descarga são padronizados: 100mm (4 ), 150mm (6 ), 200mm (8 ), 250mm (10 ) e 300mm (12 ). O diâmetro deve ser escolhido, pela projetista, pressupondo um tempo máximo de 2 (duas) horas para drenagem do trecho, por gravidade. 4.6 Válvulas automáticas de admissão e expulsão do ar ventosas As ventosas de duplo efeito devem atender a três finalidades específicas: expulsão do ar durante o enchimento; expulsão de pequenas quantidades de ar não arrastadas pelo fluxo; e admissão de ar na ocorrência de vácuo.

6 Nos pontos altos de cada trecho, onde ocorre inversão da declividade, é obrigatória a verificação da necessidade de instalação de ventosas. Devem ser instaladas ventosas, ainda, nos pontos dos trechos descendentes onde houver a possibilidade de ocorrência de acumulo de ar, por não haver condições para o arraste do ar para jusante, em emulsão com o líquido. As ventosas devem possuir sistema de admissão de ar através de tubulação própria, ligada ao poste de ventilação. Os diâmetros padronizados de ventosas de duplo efeito, para adutoras, são os seguintes: - 50mm (2"), para tubos de diâmetro menor ou igual a 600mm (24"), usada também em combinação com válvulas de admissão de ar; - 100mm, para tubos de diâmetro entre 600mm (24 ) e 1200mm (48 ); - 150mm, para tubos de diâmetro entre 1500mm (60 ) e 1800mm (72 ); - 200mm, para tubos de diâmetro entre 2100mm (84 ) e 2500mm (100 ). Para maiores detalhes, consultar a lista de desenhos de abrigos padronizados. Para linhas de esgoto, devem ser exaustivamente pesquisadas configurações que dispensem o uso de ventosas. 5. DESENHOS Além dos desenhos indicados na NTS018, que forem aplicáveis neste caso, devem ser apresentados desenhos específicos, contendo os seguintes elementos: formato padrão; locação da linha em planta; perfil; pontos de deflexão horizontal; pontos de deflexão vertical; pontos de derivação ou interligação; ponto inicial e final de cada folha; tabelas de curvas; abrigo de válvulas; particularidades do perfil da tubulação; remanejamento de interferências; perfil reduzido e linha piezométrica; e informações complementares, conforme detalhado a seguir. Deve ser utilizado o formato padronizado pela SABESP, para desenho planialtimétrico de condutos forçados, com todos os campos preenchidos. 5.1 Locação da Linha em Planta Como regra geral, a linha de centro da tubulação deve ser locada, aproximadamente, a um terço da largura da via carroçável, mantendo-se, enquanto possível, no mesmo lado da via. Nos desenhos, devem ser representadas as linhas de largura da vala, bem como as estacas inteiras. Devem constar, da planta geral, o caminhamento do conduto forçado, a malha de coordenadas, indicação do Norte e os elementos interligados pelo conduto forçado e peças especiais (p.e.: reservatórios, "boosters", dispositivos anti-golpe, abrigo de válvulas, etc.). As tubulações projetadas podem ser desenhadas com um único traço, indicando o diâmetro e o material do tubo, devendo indicar, ainda: - estacas inteiras da tubulação; - estacas e coordenadas das deflexões horizontais, indicando a deflexão em grau e minuto. 5.2 Perfil Os perfis devem seguir o mesmo estaqueamento apresentado em planta. Devem ser desenhados com duas linhas paralelas e conter as seguintes indicações: estacas, diâmetro, classe, tipo e material do tubo, cota da geratriz inferior interna, comprimento verdadeiro, declividades e cotas do terreno. As curvas horizontais devem ser indicadas no perfil com sua respectiva estaca, não sendo necessário anotar seu valor. As curvas verticais devem mostrar estaca, cota da geratriz inferior interna, cota do terreno e seu valor em grau e minuto. Em ambos os desenhos, devem ser indicados os blocos de ancoragem que se façam necessários.

7 Deve ser indicada a estaca, ainda, de toda e qualquer peça especial, assim como as linhas de mudanças de diâmetro, de espessura, de classe e de material do tubo. As curvas, peças especiais e tubos, devem ter o número de identificação para a correspondente lista de materiais, que, obrigatoriamente, deve fazer parte desse desenho. A lista de materiais deve descrever cada item, devendo conter as seguintes informações: diâmetro, material, comprimento, espessura da chapa (no caso de peças e tubulação de aço), ou classe, norma SABESP de padronização que foi seguida e qualquer outra informação que se faça necessária para o bom entendimento da aquisição e/ou montagem do conjunto. Todos os elementos projetados (caixas de entrada, de saída e do medidor de vazão) devem ser mostrados no perfil, assim como devem ser indicadas as distâncias horizontais entre esses elementos e o início ou término das tubulações. A tubulação a montante do medidor de vazão não deve ter nenhuma singularidade, dentro de uma extensão mínima de 20 diâmetros, ou conforme especificado pelo fabricante do medidor. 5.3 Pontos de Deflexão Horizontal Devem ser identificados, em planta, com número sequencial, estaca, coordenadas e deflexão em grau e minuto. Em perfil, com número seqüencial, estaca, cota do terreno e da geratriz inferior interna da tubulação, e a indicação DH, sem mencionar o valor da deflexão. No caso de conexões com junta de ponta e bolsa, deve ser locado o bloco de ancoragem e indicados a estaca e o número do desenho respectivo de formas e armação. Para curvas de grande raio, feitas aproveitando as deflexões permitidas pelas bolsas, devem ser locados, em planta, os seguintes pontos: PC (ponto de início da curva): indicar a estaca; PI (ponto de interseção): indicar a estaca; PT (ponto final da curva): indicar a estaca. No ponto do centro da curva, indicar, em quadro, o seguinte: - ângulo central em grau e minuto; - número de tubos a ser usado (N); - comprimento de arco (L) em metro; - raio (R) em metro, com duas casas decimais; - comprimento do segmento de tangente (T) em metro, com duas casas decimais. 5.4 Pontos de Deflexão Vertical Devem ser identificados em perfil, com número seqüencial, estaca, cotas do terreno, cotas da geratriz inferior interna da tubulação e deflexão em grau e minuto. Em planta, deve ser anotado somente o registro da estaca com a indicação DV, sem mencionar o valor da deflexão. No caso de conexões com junta de ponta e bolsa, deve ser locado o bloco de ancoragem e indicados a estaca e o número do desenho de formas e armação. 5.5 Pontos de Derivação ou Interligação Devem ser identificados, em planta, informando a que se destina, com a estaca da linha de centro da conexão de derivação, as coordenadas, o diâmetro e os números dos desenhos de referência. Em perfil, a tubulação deve ser mantida na horizontal, registrando a estaca da linha de centro da conexão de derivação, cota do terreno e cota da geratriz inferior externa da tubulação principal. 5.6 Ponto Inicial e Final de cada folha Os pontos inicial e final de cada folha de desenho devem ser identificados em planta, pela estaca, devendo ser mencionados os números dos desenhos que dão sequência

8 ao projeto, a montante e a jusante. Em perfil, devem ser identificados pelas estacas e pelas cotas do terreno e da geratriz inferior interna da tubulação. Para maior clareza, não devem ser colocadas deflexões nesses pontos. 5.7 Tabelas de Curvas Devem ser registradas, na tabela de curvas dos desenhos planialtimétricos, todas as deflexões para as quais se usam curvas pré-fabricadas, ou quando houver curvas combinadas (DV + DH) no mesmo ponto, em tubulações de união soldada ou tipo ponta e bolsa. No caso de juntas de ponta e bolsa, devem ser projetadas curvas pré-fabricadas (conexões) quando a deflexão real for maior que a permitida em uma bolsa. Nesses casos, deve ser discriminada na planta a conexão usada. Para tubulações de união soldada, devem ser registradas as deflexões que requeiram curvas de mais de dois gomos (DR=22º30 ), registrando na coluna DR a deflexão real. Devem ser indicados o número sequencial, a estaca da curva, suas deflexões horizontal (DH), vertical (DV) e real (DR), cujo cálculo é apresentado na figura 1, cujos dados são referenciados na AWWA M11, Steel Water Pipe: A Guide for Design and Installation, Fourth Edition, AWWA: American Water Works Association.

9 Figura 1 : Cálculo da deflexão real (DR)

10 5.8 Abrigos de Válvulas Abrigos de válvulas de descarga, de admissão de ar, de seccionamento de fluxo, de interligação, bem como abrigos de ventosas, para pitometria, de medidores, para válvulas especiais e de inspeção devem ser indicados e identificados, em planta e perfil, pela estaca da linha de centro da válvula ou do abrigo, informando o número do desenho de referência. Nesses desenhos deve constar a respectiva planta de localização, com indicação detalhada dos pontos de despejo, quando for o caso. 5.9 Particularidades referentes ao Perfil da Tubulação Estacas para locação da tubulação As estacas para locação da tubulação devem ser indicadas no começo e no fim de cada folha, nos pontos de deflexão vertical e horizontal, nos pontos de mudança de espessura da tubulação ou do diâmetro e nos pontos de derivação ou interligação Cotas da geratriz inferior interna e cotas do terreno As cotas da geratriz inferior interna e do terreno devem ser indicadas no começo e no final de cada folha, nos pontos de deflexão vertical e nos pontos onde houver abrigos, derivação ou interligação Declividades As declividades dos condutos forçados devem ser calculadas entre os pontos extremos do trecho de mesma declividade e indicadas em metros por metros Comprimentos Devem ser registrados os comprimentos reais da tubulação, em metros, com duas casas decimais, calculados entre cada dois pontos onde houver a mudança de declividade ou de espessura da tubulação Diâmetro e material Devem ser apresentadas as indicações de diâmetro e material nos campos próprios Remanejamento de Interferências A posição atual e a projetada, de todas as tubulações e estruturas cujo remanejamento seja necessário à construção da linha, devem ser indicadas em planta e perfil. A critério da SABESP, deverá ser elaborado projeto detalhado dos remanejamentos necessários. Deve ser observado o espaçamento adequado entre as tubulações, considerando-se eventuais recalques, para se evitarem contaminações (conexões cruzadas) Perfil Reduzido e Linha Piezométrica Deve ser apresentado um perfil da linha, em escala reduzida, mostrando as cotas e estacas dos abrigos, dos pontos de mudança de diâmetro, de material e de declividade, as estacas inteiras, as cotas dos níveis dos reservatórios, as estacas das tubulações a que se liga a linha, a montante e a jusante, e a linha piezométrica da tubulação, para as vazões de projeto nas várias etapas. Em se tratando de linhas de recalque e de linhas de sucção, devem ser mostradas, também, as linhas piezométricas com as envoltórias máxima e mínima durante os movimentos transitórios hidráulicos Informações Complementares Devem ser apresentadas, em cada trecho, as seguintes informações: - tipo de pavimentação existente; - características do subsolo; - tipo de escoramento projetado.

11 6. RESUMO DO PROJETO Deve ser apresentado um Resumo do Projeto, consistindo de uma descrição objetiva e resumida de todo o sistema abrangido pelo contrato, compreendendo texto e desenhos e ressaltando as seguintes informações básicas: - horizonte de projeto (previsão de início de operação e vida útil operacional); - população atendida e área beneficiada; - etapas de implantação das obras; - capacidade e tipo de tratamento; - descrição das unidades; - área ocupada; - custo previsto para o empreendimento. 7. DISPOSIÇÕES FINAIS Aplicam-se a esta norma os dispositivos constantes na NTS018, "CONSIDERAÇÕES GERAIS", naquilo em que não houver conflito com o conteúdo estabelecido por esta NTS021.

12 CONDUTOS FORÇADOS-ELABORAÇÃO DE PROJETOS Considerações finais: 1) Esta norma técnica, como qualquer outra, é um documento dinâmico, podendo ser alterada ou ampliada sempre que for necessário. Sugestões e comentários devem ser enviados ao Departamento de Acervo e Normalização Técnica, no nts@sabesp.com.br 2) Tomaram parte na 1ª revisão desta Norma: DIRETORIA UNIDADE NOME M T P Silvana Martins dos Santos MPD Marcos Almir de Oliveira M L E D Nilson de Almeida Sobrinho M M L E D Marcelo Souza Marinho M A G 1 1 Daniel A.S.Gonçalves M C E D Mauro Santos M S E D Franscisco C. Alves R R O P Sérgio R. Gambale R S O 1 4 Marcelo José Garcia Fernandes T X A Marco Aurélio Lima Barbosa TXA Reinaldo Putvinskis T G A Victor Hugo Jampaulo Hajnal T T G A Leandro Ramos Jordão T G A José Carlos Máximo de Lima T B 4 Leandro Santos de Araújo C C P I Gabriela Vadja Rodrigues

13 Sabesp - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Diretoria de Tecnologia, Empreendimentos e Meio Ambiente - T Superintendência de Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Inovação TX Departamento de Acervo e Normalização Técnica - T X A Rua Nicolau Gagliardi, CEP São Paulo, São Paulo - Brasil Palavras-chave: Conduto forçado; Projeto. 10 páginas