Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA Saneamento

Transcrição

1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental PHA Saneamento Renato Carlos Zambon Ronan Cleber Contrera Theo Syrto Octavio de Souza

2 CMS, 390 m Exercício 1: várias alternativas! AAT 16 km 240 L/s REL 225 m EE RAP 200 m RAP ETA 180 m AAB 7 km 240 L/s EE CS 120 m ZA 200 m ZB 150 m AAT 5 km 320 L/s EE Csub 130 m 2

3 CMS, 390 m Exercício 1: várias alternativas! AAT 16 km 240 L/s REL 225 m EE RAP 200 m AAT 2 km 80 L/s EE RAP ETA 180 m AAB 7 km 240 L/s EE CS 120 m ZA 200 m ZB 150 m AAT 5 km 320 L/s EE Csub 130 m 3

4 CMS, 390 m Exercício 1: várias alternativas! REL 225 m EE RAP 200 m RAP ETA 180 m AAB 7 km 480 L/s EE CS 120 m ZA 200 m ZB 150 m AAT 5 km 320 L/s EE Csub 130 m 4

5 Aula anterior: Concepção de Sistemas de Abastecimento de Água desenho: Osvaldo I. Niida (MPI-Sabesp) 5

6 VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA C urso de água Estação de Tratam ento Q a Estação Q a Q b Q c elevatória R eservatório C aptação de distribuição R ede Q =??? (L/s) 6

7 7

8 8

9 9

10 10

11 11

12 12

13 CLASSIFICAÇÃO DE CONSUMIDORES DE ÁGUA Doméstico Comercial Industrial Público 13

14 CLASSIFICAÇÃO DE CONSUMIDORES DE ÁGUA Comercial 8% Industrial 2% Público 3% Atacado 14% Residencial 73% Volume faturado por categoria (SABESP, 2011) 14

15 CONSUMO DOMÉSTICO DE ÁGUA Fatores que afetam o consumo: Condições climáticas Hábitos e nível de vida da população Características da cidade e habitações Medição de água Pressão na rede Rede de esgoto Preço da água 15

16 CONSUMO DOMÉSTICO DE ÁGUA Categoria Residencial / Comum Residencial / Social Residencial / Favela Classes de consumo m³/mês Tarifas de água (R$) Tarifas de esgoto (R$) 0 a 10 17,91 /mês 17,91 /mês 11 a 20 2,80 /m 3 2,80 /m 3 21 a 30 7,00 /m 3 7,00 /m 3 31 a 50 7,00 /m 3 7,00 /m 3 acima de 50 7,71 /m 3 7,71 /m 3 0 a 10 6,07 /mês 6,07 /mês 11 a 20 1,05 /m 3 1,05 /m 3 21 a 30 3,71 /m 3 3,71 /m 3 31 a 50 5,29 /m 3 5,29 /m 3 acima de 50 5,85 /m 3 5,85 /m 3 0 a 10 4,63 /mês 4,63 /mês 11 a 20 0,53 /m 3 0,53 /m 3 21 a 30 1,75 /m 3 1,75 /m 3 31 a 50 5,29 /m 3 5,29 /m 3 acima de 50 5,85 /m 3 5,85 /m 3 Exemplo: tarifa escalonada (SABESP, 02/2015) 16

17 CONSUMO DOMÉSTICO DE ÁGUA tipo unidade consumo (L/dia) Alojamento provisório Pessoa 80 Apartamento de padrão luxo Pessoa 300 Apartamentos de padrão médio Pessoa 250 Escolas- externatos Pessoa 50 Escolas- internatos Pessoa 150 Residência de padrão médio Pessoa 250 Residência padrão luxo Pessoa 300 Residência popular Pessoa

18 Consumo blocos A+B+C (m³/mês) CONSUMO DOMÉSTICO DE ÁGUA A+B+C m12 0 jan/13 abr/13 jul/13 out/13 jan/14 abr/14 jul/14 out/14 jan/15 abr/15 jul/15 out/15 jan/16 exemplo de um condomínio na seca de na RMSP (consumo mensal e média móvel dos 12 meses anteriores) (como verificar para clientes Sabesp: com o RGI opções Histórico de consumo e Histórico de consumo do bônus ) 18

19 ÁGUA PARA USO COMERCIAL estabelecimento unidade consumo (L/dia) Escritório Pessoa 50 Restaurante Refeição 25 Hotel (sem cozinha e lavanderia) Pessoa 120 Lavanderia kg de roupa seca 30 Hospital Leito 250 Garagem Automóvel 50 Cinema, teatro e templo Lugar 2 Mercado m² de área 5 Edifício comercial Pessoa 50 Alojamento provisório Pessoa 80 19

20 ÁGUA PARA USO INDUSTRIAL Categorias de uso: Uso humano Uso doméstico Água incorporada ao produto Água utilizada no processo de produção Água perdida ou para usos não rotineiros 20

21 ÁGUA PARA USO INDUSTRIAL estabelecimento unidade consumo (L/dia) Indústria uso sanitário Operário 70 Matadouro (animais de grande porte) Cabeça abatida 300 Matadouro (animais de pequeno porte) Cabeça abatida 150 Laticínio kg de produto 1 5 Curtumes kg de couro Fábrica de papel kg de papel Tecelagem sem alvejamento kg de tecido

22 ÁGUA PARA USO PÚBLICO estabelecimento unidade consumo (L/dia) Edifício público Pessoa 50 Quartel Pessoa 150 Escola pública Pessoa 50 Jardim público m² 1.5 Uso público - geral Pessoa 25 22

23 consumo (1000 m³/mês) CONSUMO DE ÁGUA PURA-USP Programa de Uso Racional da Água da Universidade de São Paulo 23

24 MODELOS PARA PREVISÃO DE CONSUMO DE ÁGUA Categoria de consumidor Condomínios residenciais Consumo médio (m³/mês) 21,7 + 0,0177 x (área total construída) + 2,65 x (nº de banheiros) + 3,97 x (nº de dormitórios) (prédio de apartamentos) 50,2 x (nº de dormitórios > 3(sim/não))(1) + 46 x (nº vagas de garagem/apartamento) (1) Parâmetro que assume valor 1 ou 0 (há mais de 3 dormitórios por apartamento: 1; caso contrário:0) Clubes esportivos (*) Creches Escolas pré, 1º e 2º graus Edifícios comerciais Faculdades com mais de 100 bacias 26 x nº de chuveiros 5,96 x (área total construída) 0,0417 x (nº de bacias x nº de vagas oferecidas) 0,352-28,1 + 0,0191 x (área total construída) + 2,85 x (nº de bacias) + 4,37 x (nº de duchas/chuveiros) + 0,430 x (volume da(s) piscina(s)) + 1,05 x (nº de funcionários) 0,0615 x (área total construída) 22,3 + 0,0247 x (área total do terreno) x (torres de resfriamento(sim/não)) (1) x (número de bacias > 100(sim/não)) (2) + 6,32 x (nº de mictórios) + 0,721 x (nº de funcionários) (1) Parâmetro que assume valor 1 ou 0 (há torres de resfriamento: 1, caso contrário: 0) (2) Parâmetro que assume valor 1 ou 0 (há mais de 100 bacias: 1; caso contrário: 0) Faculdades com menos de 100 bacias Hospitais 34,7 + 0,168 x (área de jardim) + 0,724 x (nº de vagas de estacionamento) + 0,0246 x (nº de vagas oferecidas) + 2,06 x (nº de bacias) + 0,368 x (nº de funcionários) (2,9 x nº de funcionários) + (11,8 x nº de bacias) + (2,5 x nº de leitos)

25 MODELOS PARA PREVISÃO DE CONSUMO DE ÁGUA Hotéis de 1 a 3 estrelas 29,8 + 0,0353 x (área total construída) + 2,99 x (nº de leitos ocupados) (1) + 48,9 x (bar(sim/não)) (2) + 2,96 x (nº de vagas de estacionamento) + 5,43 x (volume de piscinas (3) ) (1) estimativa de ocupação média Hotéis de 4 a 5 estrelas Lavanderias industriais Motéis Padarias Postos de gasolina (2) parâmetro que assume valor 1 ou 0 (há bar: 1; caso contrário: 0) (3) para hotéis 3 estrelas -46,2 + 1,97 x (área de jardim) + 2,19 x (nº de restaurantes/bares) x (capacidade total de restaurantes/bares) + 0,987 x (nº de vagas de estacionamento) + 6,6 x (nº de funcionários) (0,02 x quantidade de roupas lavadas) (0,35 x área total construída) 6,8 + 3,48 x (nº de funcionários) + 43,4* (lanchonete(sim/não)) (1) (1) Parâmetro que assume valor 1 ou 0 (há lanchonete: 1; caso contrário: 0) 18,8 + 12,2 x (nº de funcionários) 3,55 (nº de bicos para abastecimento) Prontos socorros (**) (10 x nº de funcionários) - 70 Restaurantes Shopping centers (7,5 x nº de funcionários) + (8,4 x n de bacias) ,348 x (área bruta locável) 0,0325 x (área total do terreno) + 0,0493 x (área total construída) 468 x (nº salas de cinema) (*) Estabelecimentos com quadra esportiva e/ou piscina e no mínimo 5 chuveiros. SABESP / IPT (**) Estabelecimentos com mais de 20 funcionários. Área construída, área do terreno, área de jardim, m². Volume de piscina, m³. 25

26 CONSUMO EFETIVO PER CAPITA DE ÁGUA Leitura de hidrômetros Leitura do macromedidor na saída do reservatório Quando não existir medição 26

27 CONSUMO EFETIVO PER CAPITA DE ÁGUA Determinação do consumo efetivo per capita (q e ): q e Vc NE ND NH / L q e = consumo efetivo per capita (L/(hab.dia)) Vc = volume consumido medido pelos hidrômetros (L) NE = número médio de economias (lig) ND = número de dias da medição pelos hidrômetros (dia) NH/L = número médio de habitantes por ligação (hab/lig) 27

28 CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA (considera as perdas existentes no sistema) Determinação do consumo per capita (q): q q e 1 IP q = consumo per capita de água (L/(hab.dia)) inclui as perdas q e = consumo efetivo per capita de água (L/(hab.dia)) IP = índice de perdas (*) (*): vazamentos, medição, fraudes, etc. 28

29 CONSUMO MÉDIO EFETIVO PER CAPITA NA RMSP Unidade de Negócio Per capita (L/hab.dia) Consumo micromedido Por economia (L/economia.dia) MC MN MS ML MO Vice-Presidência Metropolitana

30 ADA (AM) CAEMA (MA) COMPESA (PE) CEDAE (RJ) AGESPISA (PI) CASAL (AL) SAAE (SP) AG (MS) SAAEB (PA) CAERN (RN) DESO (SE) CAGEPA (PB) DMAE (RS) SANEAGO (GO) CESAN (ES) EMBASA (BA) SABESP (SP) COPASA (MG) CASAN (SC) CAGECE (CE) CORSAN (RS) SANEATINS (TO) CAESB (DF) SANEPAR (PR) SANASA (SP) Índices de micromedição e perdas (%) Consumo médio per capita (L/hab/dia) CONSUMO MÉDIO EFETIVO PER CAPITA NO BRASIL (SNIS, 2007) IN022 - Consumo médio per capita de água (L/hab/dia) IN010 - Índice de micromedição relativo ao volume disponibilizado (%) IN013 - Índice de perdas faturamento (%) 30

31 C onsum o ( /hab.dia) CONSUMO DE ÁGUA: VARIAÇÃO DIÁRIA Coeficiente do dia de maior consumo (K 1 ) K 1 m aior consum o diário no ano consum o m édio diário no ano Variações do consumo no ano C onsum o m áxim o C onsum o m édio J F M A M J J A S O N D M eses do ano 31

32 CONSUMO DE ÁGUA: VARIAÇÃO DIÁRIA Coeficiente do dia de maior consumo (K 1 ) Autor/Entidade Local Ano Coeficiente K 1 Condições de obtenção do valor DAE São Paulo Capital ,5 Recomendação para projeto FESB São Paulo Interior ,25 Recomendação para projeto Azevedo Netto Brasil ,1 1,5 Recomendação para projeto Yassuda e Nogami Brasil ,2 2,0 Recomendação para projeto CETESB Valinhos e Iracemápolis ,25 1,42 Medições em sistemas operando há vários anos PNB-587-ABNT Brasil ,2 Recomendação para projeto Orsini Brasil ,2 Recomendação para projeto Azevedo Netto et al. Brasil ,1 1,4 Recomendação para projeto Tsutiya RMSP Setor Lapa ,08 3,8 Medições em sistema operando há vários anos Saporta et al. Barcelona Espanha ,10 1,25 Medições em sistema operando há vários anos Walski et al. EUA (*) ,2 3,0 Recomendação para projeto Hammer EUA (*) ,2 4,0 Medições em sistemas norte-americanos AEP Canada (*) ,5 2,5 Recomendação para projeto 32

33 Vazão ( /s) CONSUMO DE ÁGUA: VARIAÇÃO HORÁRIA Coeficiente da hora de maior consumo (K 2 ) K 2 m aior vazão horária no dia vazão m édia do dia Variações no consumo diário Vazão m áxim a Vazão m édia H oras do dia 33

34 CONSUMO DE ÁGUA: VARIAÇÃO HORÁRIA Coeficiente da hora de maior consumo (K 2 ) Autor/Entidade Local Ano Coeficiente K 2 Condições de obtenção do valor Azevedo Netto Brasil ,5 Recomendação para projeto Yassuda e Nogami Brasil ,5 3,0 Recomendação para projeto CETESB Valinhos e Iracemápolis ,08 2,35 Medições em sistemas operando há vários anos PNB-587-ABNT Brasil ,5 Recomendação para projeto Orsini Brasil ,5 Recomendação para projeto Azevedo Netto et al. Brasil ,5 2,3 Recomendação para projeto Tsutiya RMSP Setor Lapa ,5 4,3 Medições em sistemas operando há vários anos Saporta et al. Barcelona Espanha ,3 1,4 Medições em sistemas operando há vários anos Walski et al. EUA (*) ,0 6,0 Recomendação para projeto Hammer EUA (*) ,5 10,0 Medições em sistemas norte-americanos AEP Canada (*) ,0 3,5 Recomendação para projeto (*) Nesses sistemas não há reservatórios domiciliares. 34

35 C onsum o adim ensional ( /s) CONSUMO DE ÁGUA: VARIAÇÃO HORÁRIA 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0, Hora Comportamento da curva típica de 22 setores de abastecimento de água da RMSP. 35

36 ESTUDO DA POPULAÇÃO Período de alcance do projeto: 20 anos ou mais Estudo da população da área de projeto: Dados populacionais dos últimos censos Setores censitários da área de projeto Cadastro imobiliário Pesquisa de campo Planos e projetos existentes Planos Diretores do município Situação sócio-econômica do município Elaboração de projeções da população 36

37 ESTUDO DA POPULAÇÃO - MÉTODOS Método dos componentes demográficos Métodos matemáticos Método de extrapolação gráfica 37

38 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Componentes Demográficos P = P 0 + (N M) + (I E) onde: P = população na data t P 0 = população na data inicial t 0 N = nascimentos (no período t t 0 ) M = óbitos I = imigrantes no período E = emigrantes no período (N M) = crescimento vegetativo no período (I E) = crescimento social no período 38

39 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Componentes Demográficos Aplicação do método dos componentes demográficos na RMSP: Tendências sócio-econômicas do processo de metropolização Tendências demográficas globais Tendências da mortalidade Tendência da fecundidade Tendência migratória e população recenseada da RMSP 39

40 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Métodos Matemáticos Método aritmético Método geométrico Método da curva logística 40

41 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Método aritmético Considera o crescimento linear da população: dp dt k a P P k t t 2 a 2 com k a P t P 2 1 t 2 1 onde t representa o ano da projeção. 41

42 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Método geométrico Considera o crescimento exponencial da população: dp dt k g P P P e 2 k g t t2 com k g ln P t ln P t 42

43 P op ulação ESTUDO DA POPULAÇÃO: Método da curva logística P opulação de sa turaçã o T = a b K K 2 A no 43

44 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Método da curva logística Equação da curva logística: P k a b ( t t ) 1 e 0 K b 2 P P P (P ) (P P ) P P (P ) P K P ln d P K P Condição: a ln K P 0 P 0 P P (P ) d t t t t (Intervalos iguais!) 44

45 P opulação ESTUDO DA POPULAÇÃO: Método da extrapolação gráfica B, C, D e E representam curvas de crescim ento das com unidade m aiores com características sem elhantes a A E B C D População projetada da com unidade A População em referência A C om unidade em estudo Ano 45

46 ESTUDO DA POPULAÇÃO: Composição de Zonas Homogêneas Municípios compostos por zonas homogêneas de características distintas: A população total pode ser obtida com base no somatório das populações de cada zona homogênea, onde cada uma delas pode possuir diferentes ocupações e tendências de crescimento. 46

47 ESTUDO DA POPULAÇÃO População flutuante: Municípios da Baixada Santista: Domicílios permanentes: 3 habitantes/domicílio Domicílios de uso ocasional: 6,5 habitantes/domicílio Municípios do Litoral Norte: Domicílios permanentes: 4 habitantes/domicílio Domicílios de uso ocasional: 7 habitantes/domicílio 47

48 ESTUDO DA POPULAÇÃO Densidades demográficas e extensões médias de arruamentos por hectare estimados para a RMSP (1 ha = (100 m)² = m²) Características urbanas dos bairros Densidade demográfica de saturação (hab/ha) Extensão média de arruamentos/ha (m) Bairros residenciais de luxo com lote padrão de 800 m² Bairros residenciais médios com lote padrão de 450 m² Bairros residenciais populares com lote padrão de 250 m² Bairros mistos residencial-comercial da zona central, com predominância de prédios de 3 e 4 pavimentos Bairros residenciais da zona central com predominância de edifícios de apartamentos com 10 e 12 pavimentos Bairros mistos residencial-comercial-industrial da zona urbana com predominância de comércio e indústrias artesanais e leves Bairros comerciais da zona central com predominância de edifícios de escritórios

49 VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA C urso de água Estação de Tratam ento Q a Estação Q a Q b Q c elevatória R eservatório C aptação de distribuição R ede Q =... (L/s) 49

50 VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO Para funcionamento 24 h/dia Vazão da captação, estação elevatória e adutora até a ETA (L/s): K P q Q Q C a esp1 ETA Vazão da ETA até o reservatório (L/s): Q b K 1 P q Q esp1 Vazão do reservatório até a rede (L/s): Q c K K P q Q esp2 E se a adução funcionar menos de 24 h/dia? 50

51 VAZÕES DE DIMENSIONAMENTO Vazão da captação, estação elevatória e adutora até a ETA (L/s): Levamos em conta a vazão média do dia (K 1 ) de maior consumo no final de plano (vale para adução 24 h), mais o consumo da ETA. Se a ETA consome por exemplo 4 % da água produzida, C ETA é 1/0,96 Os reservatórios regularizam as variações horárias da demanda! Vazão da ETA até o reservatório (L/s): Levamos em conta a vazão média do dia (K 1 ) de maior consumo no final de plano (vale para adução 24 h) Vazão do reservatório até a rede (L/s): Levamos em conta a vazão média do dia (K 1 ) e hora (K 2 ) de maior consumo no final de plano. 51

52 Lição de casa: ler páginas 35 a 66 52