DISCIPLINA DE PROJECTO DE SANEAMENTO AULA 3 / SUMÁRIO AULA 3

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1 DISCIPLINA DE PROJECTO DE SANEAMENTO AULA 3 / SUMÁRIO AULA 3 Caudais de dimensionamento. Dimensionamento hidráulico de sistemas adutores. Dimensionamento das condutas à pressão. Características e materiais das tubagens. PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

2 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS Duração do transporte: Transporte por bombagem A não ser em casos especiais, 16 h diárias como período máximo diário de adução (NP 837); A fiabilidade dos sistemas mecânicos permite 20 h/dia, com segurança razoável. 16h- 20 h/dia Transporte gravítico 24 h/dia Período máximo diário de adução de 24 h/dia. PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

3 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS Caudais de dimensionamento Dimensionamento para o dia de maior consumo Q dim = K t x K p x f D x Q m Dimensionamento para o mês de maior consumo Q dim = K t x K p x f M.Q m em que: K t factor de duração de transporte = (24 h/nº de horas de transporte); K p factor de perdas na adução (1,05 a 1,10 f M ; f D factor de ponta mensal ou factor de ponta diário Q m caudal médio anual PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

4 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS Limitações à velocidade do escoamento Limitação da velocidade máxima Sobrepressões provocadas pelo regime variável Perdas de carga excessivas e anti-económicas Limitação da velocidade mínima Qualidade da água nas condutas Auto-limpeza e deposição de sólidos Velocidade do escoamento: Troços em pressão por bombagem : 0,6 m/s V 1,5 m/s Custo de Energia ( ) Troços em pressão por gravidade : 0,3 m/s V 1,5 m/s PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

5 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS Escolha dos diâmetros tecnicamente viáveis Qdim (m 3 /s) => Q = V.S => Intervalo de Diâmetros Vmax, Vmin (m/s) => S = pi.d 2 /4 => D (m) = (4 Q / pi.v) 0.5 Gravítico (Qdim 40) Elevatório Dmin D 1 D 2 D 3 Dmax (Qdim 20) Dmin D 1 D 2 (Qdim 40) Dmax D i = diâmetros comerciais cujo diâmetro interior está no intervalo PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

6 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS ESCOLHA DO DIÂMETRO No sistema puramente gravítico (sem elevação) A escolha dos diâmetros tecnicamente viáveis é função da energia disponível Cálculo de J máx = Dz / L determinar J máx Pela fórmula de perda de carga (Colebrook-White ou Manning Strickler), cálculo de D min D min Gravity flow Gravítico (Q dim 40) Linha de energia dinâmica (LED) 1 D>D min L J max D min Dz D min D max D 1 D 2 D 3 D<Dmin Diâmetro mais económico é o diâmetro mínimo (ou a combinação de diâmetros) que está dentro do intervalo D min e D max (verifica os dois critérios) e que permite transportar a água para a cota pretendida. PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

7 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS ESCOLHA DO DIÂMETRO ECONÓMICO Em sistemas elevatórios ou num sistema misto (em vale) Conceito de diâmetro económico Custo Total Q dim 20 Q dim 40 Custos exploração (energia) D min D max D 1 D 2 D ec Custo condutas DN Para determinar o Diâmetro mais económico é necessário contabilizar, para além dos custos da instalação da tubagem, os custos com a energia. Assim, retém-se todos os diâmetros tecnicamente viáveis (D 1 e D 2 ) e contabiliza-se os encargos energéticos das diferentes soluções viáveis. PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

8 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS CÁLCULO DAS LINHAS DE ENERGIA Fórmula de Colebrook- White Mais rigorosa +/-15% de erro Mais adequada para sistemas adutores (normalmente sistemas longos e com muitas perdas de carga contínuas) 2 U 2 k 2,51 Jn1 log (água20ºc) = 10-6 m 2 s gD 3,7D D 2gDJn k PE,PVC = 0,003-0,02 mm D n1 2Q π 2gJ 2/5 log 2/5 10 k 3,7D n D n 2,51 2gD n k FFD,aço = 0,01-0,1 mm J Quintela (1981), p.140 Fórmula de Manning Strickler Adequada para redes de distribuição e sistemas com superfície livre (redes de drenagem ou canais/rios) Q K S S R 2 / 3 J 1/ 2 K s PE,PVC = m 1/3 s -1 K s FFD,aço = m 1/3 s -1 Quintela (1981), p.153 PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

9 P-3 SISTEMAS DE ABASTECIMENTO E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA / DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO DE ADUTORAS DETERMINAÇÃO DAS PRESSÕES DE SERVIÇO DAS TUBAGENS PN 6 E-2 Condutas adutoras gravíticas: Altura piezométrica estática PN 10 PN 16 PN 6 PN 20 E-3 PN 10 E-3 PN 16 PN 20 Condutas adutoras por bombagem: Altura piezométrica dinâmica E-2 E-1 PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

10 TUBAGENS / POLICLORETO DE VINILO (PVC) Duronil \ Tubagens Características: Tubagem em PVC (policloreto de vinilo) rígida de parede compacta fabricada por extrusão. As tubagens de Duronil são apresentadas nas classes de pressão: PN6 kgf/cm 2 PN10 kgf/cm 2 PN16 kgf/cm 2 (0,6 MPa); (1,0 MPa); (1,6 MPa). Diâmetros exteriores (mm): 63; 75; 90;110; 125; 140; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630 PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

11 TUBAGENS / POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE (PEAD) PEAD \ Tubagens Características: A tubagem em PEAD de parede compacta é fabricada por extrusão. As tubagens de PEAD são apresentadas nas classes de pressão de: PN4 kgf/cm 2 (0,4 MPa) a PN16 kgf/cm 2 (1,6 MPa) Diâmetros exteriores (mm): 63; 75; 90;110; 125; 140; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630 PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

12 TUBAGENS / POLIESTER REFORÇADO COM FIBRA DE VIDRO (PRFV) PRFV \ Tubagens processo de centrifugação automático. quantidades de matérias primas usadas em cada uma. Características: As tubagens de PRFV são fabricadas através de um A tubagem é formada por diversas camadas, variando as No fabrico da tubagem entram quatro componentes: Resina de poliester: actua como ligante e é formada por uma resina de poliester não saturada e não dissolvente; Filler (cabornato de sódio): mistura-se com a resina para melhorar a carga estrutural; Areia de sílica: como carga estrutural para melhorar as suas propriedades mecânicas; Fibra de vidro: como reforço da resina de poliester utilizamse fibras de vidro de alta qualidade. pressão de 0,2 MPa a 2,5 MPa As tubagens de PRFV são apresentadas nas classes de Diâmetros interiores (mm): 1000; 1100; ; ; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

13 TUBAGENS / FERRO FUNDIDO DÚCTIL (FFD) FFD \ Tubagens Características: As tubagens de ferro fundido dúctil (FF) caracterizam-se por serem tubagens de grande longevidade. Podem ter vários revestimentos interiores. As tubagens de FF são apresentadas nas classes de pressão de: 3,2 MPa a 4,0 Mpa Diâmetros interiores (mm): 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

14 TUBAGENS / AÇO Aço \ Tubagens Características: As tubagens de aço podem ser dimensionadas com várias espessuras e são normalmente utilizadas para trechos com elevadas pressões e em trechos em que a tubagem não esteja enterrada. Podem ter vários revestimentos interiores. As tubagens de aço são apresentadas nas classes de pressão de: 3,2 MPa a 4,0 Mpa Diâmetros interiores (mm): 150; 200; 250; 300; 350; 400; 450; 500; 600; 700; 800; 900; 1000; PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

15 TUBAGENS / OUTROS TIPOS Outros tipos \ Tubagens Fibrocimento É um material em desuso, mas do qual existem extensões significativas nas redes mais antigas. Classes de pressão: CL6, CL12; CL18; CL24; CL30 Betão armado (pré-esforçado ou com alma de aço) É um material competitivo nos grandes diâmetros com o ferro fundido dúctil. Outras tubagens plásticas: Polipropileno Resiste a altas pressões (20 kgf/cm2) e permite o escoamento e fluidos a altas temperaturas. PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO

16 DISCIPLINA DE SANEAMENTO PROJECTO 1: ESTUDO PRÉVIO DE UM SISTEMA ADUTOR MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA DO PROJECTO Proposta de índice (proposta indicativa) 1. INTRODUÇÃO 2. DADOS DE BASE 2.1 Considerações gerais 2.2 Evolução populacional prevista 2.3 Caudais de Projecto 3. SOLUÇÕES ALTERNATIVAS PARA O SISTEMA ADUTOR 3.1 Apresentação geral das soluções alternativas 3.2 Selecção de diâmetros tecnicamente viáveis 3.3 Dimensionamento em termos de pressão das soluções 3.4 Dimensionamento de reservatórios 4. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÓMICA E ESCOLHA DA SOLUÇÃO 4.1 Análise económica comparativa das soluções estudadas 4.2 Escolha da solução recomendada 5. SOLUÇÃO RECOMENDADA 5.1 Descrição da solução 5.2 Localização dos principais acessórios 6. CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS Referências bibliográficas Índice de desenhos PROJECTO DE SANEAMENTO / SETEMBRO