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 Lembrete 1: o material das aulas é atualizado durante o semestre... Lembrete 2: slide não é material de estudo!!! Graduação > Disciplinas > PHA3412 2

3 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DOS SISTEMAS DE CAPTAÇÃO, TRANSPORTE E DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO 1500 a.c. 1ª tubulação de distribuição de água cidade de Knossos, ilha de Creta 4 a 14 d.c. Distribuição de água por tubos Cidade de Ephesus, Turquia 3

4 EVOLUÇÃO HISTÓRICA Entre 312 a.c. e 226 d.c. 11 aquedutos romanos: 502 km 4

5 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 5

6 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 1. Captação 2. Poços de queda 3. Decantação 4. Túnel e poços de visita 5. Trincheira coberta 6. Ponte em arcos 7. Sifão invertido 8. Canal sobre aterro 9. Arcada 10. Castelo d água 11. Distribuição (tubos de chumbo) 6

7 EVOLUÇÃO HISTÓRICA Séculos antes de Roma: Persia (Qanats), India, Egito... 7

8 EVOLUÇÃO HISTÓRICA Aquedutos Nazca (tuneis, poços e trincheiras, século VI) fotos: Denise Brunoro,

9 EVOLUÇÃO HISTÓRICA Incas (579 km e 4 m de profundidade), Maias e Astecas (Tenochtitlán: mil habitantes em 1519) 9

10 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 1237 Primeiro sistema de abastecimento de água encanada de Londres, Inglaterra 1455 Primeira tubulação de ferro fundido no Castelo de Dillenburgh, Alemanha 1652 Adutora de ferro fundido em Boston, Estados Unidos Évora 10

11 EVOLUÇÃO HISTÓRICA 1664 Palácio de Versailles na França Adutora em ferro fundido com mais de 22 km 1754 Pennsylvania 1º sistema de abastecimento de água nos Estados Unidos Elevatórias de águas com bombas tocadas a vapor 11

12 EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL Rio de Janeiro: º sistema de abastecimento de água no Brasil 1723 Construção do primeiro aqueduto 1750 Aqueduto Carioca, com 13 km chafarizes públicos 1860 Distribuição de 8 milhões de litros por dia º sistema de abastecimento de água encanada 12

13 EVOLUÇÃO HISTÓRICA - BRASIL São Paulo: 1744 Primeiro chafariz público 1746 Adutoras para os conventos de Santa Teresa e da Luz 1842 Primeiro projeto de adução e distribuição de água Implantação de sistemas de abastecimento em outras cidades 1861 Porto Alegre, RS 1870 Santos, SP 1880 Campos, RJ 1891 Campinas, SP 1892 Bofete, SP 1897 Belo Horizonte, MG 13

14 DADOS DEMOGRÁFICOS DO BRASIL Área: km municípios População total: 203 milhões de habitantes (IBGE, 2015) hab/km² População urbana: 84% (31% em 1940) 14

15 milhões de habitantes HISTÓRICO E PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO ano 15

16 Crescimento Demográfico na RMSP RMSP, Taxa de crescimento demográfico (taxa geométrica média, por distritos e subdistritos censitários) 16

17 Cobertura da Rede de Esgoto na RMSP 17

18 REGIÃO SANEAMENTO NO BRASIL Distribuição regional dos déficits em saneamento DÉFICIT - REDES DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA (% de domicílios) DÉFICIT - REDES COLETORAS DE ESGOTOS (% de domicílios) Norte 55,7 54,7 97,6 96,2 Nordeste 47,1 31,7 85,3 77,6 Sudeste 29,5 12,5 47,0 30,2 Sul 30,9 15,8 77,5 69,8 C. Oeste 33,7 18,0 71,9 66,3 Brasil 46,1 21,4 66,5 56,0 Fonte: PNSB

19 SANEAMENTO NO BRASIL - DESAFIOS 21% de brasileiros sem água encanada (e mais o crescimento da população nos próximos anos) Uma parcela da população não conta com abastecimento contínuo e nem com água potável de qualidade 56% dos domicílios não tem coleta de esgoto Dos 44% coletados, apenas 69% recebem algum tipo de tratamento R$ 420 bilhões até 2030 para a universalização dos serviços de saneamento básico (PLANSAB, 2011) (água, esgotos, drenagem e lixo) 19

20

21 PARTES CONSTITUINTES DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA M anancial C aptação Estação de Tratam ento de Água R eservatório R ede de D istribuição Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Adutora de água tratada 21

22 INDICADORES DE CUSTO DO SISTEMA CONVENCIONAL DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Partes constituintes do sistema P < P Custo (%) < P P > Captação Adução Bombeamento Tratamento Reservação Distribuição P = população em habitantes. 22

23 NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA NBR 12211:1992 Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água; NBR 12212:2006 Poço tubular - Projeto de poço tubular para captação de água subterrânea; NBR 12213:1992 Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público; NBR 12214:1992 Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público; NBR 12215:1991 Projeto de adutora de água para abastecimento público; NBR 12216:1992 Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público; NBR 12217:1994 Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público; NBR 12218:1994 Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público. As companhias de saneamento também possuem normas e especificações próprias que devem ser consultadas. (ex.: NTS Normas Técnicas da Sabesp) 23

24 CONCEPÇÃO - DEFINIÇÃO É o conjunto de estudos e conclusões referentes ao estabelecimento de todas as diretrizes, parâmetros e definições necessárias e suficientes para a caracterização completa do sistema a projetar. 24

25 CONCEPÇÃO - OBJETIVOS Identificação e quantificação de todos os fatores intervenientes com o sistema de abastecimento de água Diagnóstico do sistema existente Estabelecimento de parâmetros básicos de projeto Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas para as alternativas selecionadas Escolha da alternativa mais adequada mediante comparação técnica, econômica e ambiental Estabelecimento das diretrizes gerais de projeto 25

26 PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Traçado da rede em planta Modelagem Hidráulica: CRede Dimensionamento Determinação dos diâmetros Determinação das vazões 26

27 PLANEJAMENTO, PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Modelagem Hidráulica: CRede 27

28 Modelagem Hidráulica: Rede 28

29 Modelagem Hidráulica: Adut 29

30 Modelagem Hidráulica: WaterCAD 30

31 Modelagem Hidráulica: EPANET 31

32 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 1. Caracterização da área de estudo Características físicas Uso e ocupação do solo Aspectos sociais e econômicos Sistemas de infra-estrutura e condições sanitárias 2. Análise do sistema de abastecimento de água existente Descrição Diagnóstico 3. Levantamento dos estudos e planos existentes 4. Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo 5. Critérios e parâmetros de projeto 6. Demanda de água Estudo de demanda Cálculo das demandas 7. Estudo de mananciais Manancial superficial Manancial subterrâneo Seleção de mananciais 32

33 ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS PARA O ESTUDO DE CONCEPÇÃO 8. Formulação das alternativas de concepção 9. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas Captação Estação elevatória e linha de recalque Adutoras Estação de tratamento de água Reservatórios Rede de distribuição 10. Estimativa de custo das alternativas propostas 11. Análise comparativa das alternativas propostas Análise técnica Análise econômica Análise ambiental Análise social 12. Concepção escolhida 33

34 Mananciais: CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Manancial superficial Captação em curso de água Captação em represas Captação em manancial de serra Manancial subterrâneo Captação através de caixas de tomada e drenos Captação através de poços horizontais Captação através de poços profundos 34

35 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Com captação em curso de água e reservatório apoiado a) Planta C urso de água C aptação Estação de Tratam ento de Água R eservatório R ede de D istribuição Adutora de água bruta Estação elevatória de água bruta Adutora de água tratada b) Perfil C urso de água Estação elevatória de água bruta A dutora de água bruta Estação de Tratam ento de Água A dutora de água trata da R eservatório Adutora de água tratada C idade 35

36 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Com captação em curso de água e com reservatório enterrado e elevado. C urso de água Estação elevatória de água bruta Estação de Tratam ento de Água Estação elevatória de água tratada R eservatório elevado C idade Adutora de água bruta R eservatório enterrado Adutora de água tratada 36

37 CONCEPÇÕES DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Atendendo zona baixa e zona alta C aptação superficial ETA R eservatório da zona baixa R eservatório da zona alta R io Estação elevatória Estação elevatória R ede da zona alta R ede da zona baixa C aptação por poços profundos 37

38 MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em manancial de serra Sistema de abastecimento de água de Peruíbe, litoral do Estado de São Paulo 38

39 MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em curso de água Sistema de abastecimento de água da cidade de Boituva, interior do Estado de São Paulo 39

40 MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em curso de água Sistema de abastecimento de água da cidade de Franca, interior do Estado de São Paulo 40

41 MANANCIAL SUPERFICIAL: Captação em represas Sistema de abastecimento de água da Região Metropolitana de São Paulo 41

42 Principais sistemas produtores na RMSP: média mensal (m³/s) Volume Armazenado (hm³) Cantareira (33 m³/s): V.U.: 982 hm³ 1ª cota: 182 hm³ (-18.5%) 2ª cota: 105 hm³ (-29.2%) 3ª cota: 41 hm³ (-33.4%) 4ª cota: 40 hm³ (-37.5%) Vazões afluentes Cantareira Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez MLT MLT 1953 MLT 1953 MLT Cantareira Alto Tietê Guarapiranga Alto Tietê (15 m³/s): V.U.: 519 hm³ Reserva : 39 hm³ Guarapiranga (14 m³/s): V.U.: 189 hm³ RG/RC/AC/BC/RE (11 m³/s) 42

43 Histórico e uso do V.M. no sistema Cantareira reduzindo de 3 a 4 m³/s PCJ e 30 m³/s SP para <1 m³/s PCJ e <15 m³/s SP 43

44 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de caixas de tomada a) Planta 103 C x3 102 C x1 C x C aixa de reunião - C loração C x4 Para consum o b) Perfil NA 44

45 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos C aixa de inspeção Tubos perfurados A Leito drenante areia e pedra Tubo circular A C orte A -A 45

46 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação através de drenos M O TO R VA I PA R A D IS TR IB U IÇ Ã O A R E IA A R E IA Á R E A D E C A P TA Ç Ã O B O M B A C A M A D A IM P E R M E Á V E L 46

47 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação de água subterrânea Tipos de aquíferos e de poços. P o ço A rtesia n o Jorra nte L inh a P ie som é trica do A q uífero A rtesian o P o ço F reá tico R e ca rga d o A q uífero Fre á tico P o ço A rtesia no A q uífero F reá tico A q uífero A rtesian o Captação de água subterrânea. 47

48 MANANCIAL SUBTERRÂNEO: Captação em poços profundos Sistema de abastecimento de água da cidade de Jales, interior do estado de SP 48

49 CAPTAÇÃO EM MANANCIAL SUPERFICIAL E SUBTERRÂNEO C aptação superficial ETA R eservatório da zona baixa R eservatório da zona alta R io Estação elevatória Estação elevatória R ede da zona alta R ede da zona baixa C aptação por poços profundos 49

50 LICENCIAMENTO AMBIENTAL Sistema de abastecimento de água: Captação (eventuais barragens) Adução Tratamento Reservação Distribuição Licenciamento ambiental: Para todo o sistema Partes do sistema 50

51 BIBLIOGRAFIA Lição de casa: ler páginas 1 a 34 51

52 Exercício logo depois do intervalo! 52