Redes de Distribuição de Água

1. Redes de Distribuição de Água Aula 18

2. Exemplo 6.2 A rede de tubulação representada na figura serve a um sistema de irrigação por aspersão e a uma colônia rural. Os aspersores conectados nos pontos G, F e E devem propiciar uma vazão de 2,0l/s, com uma carga de pressão mínima de 10m.c.a. O trecho AB, logo após a bomba, tem distribuição em marcha com vazão q=0,010l/s.m. A tubulação de sucção da bomba, com 4” de diâmetro, tem 2,5m de comprimento, uma válvula de pé com crivo e um cotovelo raio médio de 900. Os pontos C, D e F estão na mesma cota geométrica. Determinar a potência do motor elétrico comercial, se o rendimento da bomba é de 70%. As tubulações são de material metálico e assuma coeficiente de rugosidade da fórmula de Hazen-Williams C=100. Despreze as perdas de carga localizada no recalque e as cargas cinéticas. 10,0 G 6,0 60m 5,0 21/2” 80m 4” B 20m 40m 5,0 4” 100m F A 21/2” C D 3” 4,0 q=0,010l/s.m 0,0 21/2” E

3. Exemplo 6.2 Trata-se de um problema de verificação!! X- C.P logo após a bomba

4. Exemplo 6.2 C.P na entrada da bomba: Comprimento equivalente:(265+28,5)*0,1=29,35m

5. Exemplo 6.2 Altura total de elevação H é igual à diferença de C.P antes e após a bomba Motor elétrico comercial 5 hp

6. Método de Hardy Cross Q1 Qd Nó Q4 Q2 As equações devem satisfazer as condições básicas para equilíbrio do sistema: Q3 • Soma algébrica das vazões em cada nó é nula • A soma algébrica das perdas de carga (partindo e chegando no mesmo nó) em qualquer circuito fechado (malhas ou anéis) é igual a zero. Convenciona-se, preliminarmente: NÓ: sentido do escoamento para o nó como positivo; ANEL: sentido do escoamento horário como positivo. Q1 QA B A QB + Q3 Q2 QD QC D Q4 C

7. Método de Hardy Cross Qa= vazão hipotética DQ= correção de vazão

8. Método de Hardy Cross

9. Exemplo Encontre o fluxo em um anel dado as entradas e as saídas. A tubulação é em aço carbono com 25cm de diâmetro e fator de atrito f=0,020. B A 0,28 m3/s 0,32 m3/s 100 m 0,10 m3/s 0,14 m3/s D C 200 m

10. Exemplo Adote a vazão para cada trecho A vazão de entrada e saída em cada nó deve ser igual. arbitrário B A 0,32 m3/s 0,28 m3/s 0,32 0,00 0,04 0,10 m3/s 0,14 m3/s 0,10 C D

11. Cálculo da Perda de Carga 0,28 m3/s 0,32 m3/s 1 B A 2 4 0,10 m3/s 0,14 m3/s C D 3 sentido horário(+)

12. Análise da Solução • A perda de carga no anel não é zero; • Necessário mudar o fluxo ao longo do anel • No sentido horário o fluxo é muito grande ( perda de carga é positiva) • Reduzir o fluxo no sentido horário para reduzir a perda de carga • Técnicas para solução • Usar o solver ( Excel ) para encontrar a mudança no fluxo que que produzirá uma perda de carga igual a zero no anel • Usar um software de análise de redes

13. Solução com planilha (Solver) • Criar uma planilha como a apresentada abaixo • Os números em azul são dados de entrada e as outras células são equações • Inicialmente DQ=0 • Use o “solver” para determinar a perda de carga igual a zero alterando o valor de DQ • A coluna Q0+DQ contém o fluxo corrigido

14. Solução B A 0,28 m3/s 0,32 m3/s 1 0,214 2 4 0,106 0,066 0,206 0,10 m3/s 0,14 m3/s 3 C D

15. Construção das Redes A rede de água deve ficar sempre em nível superior à rede de esgoto, e, quanto à localização é comum localizar a rede de água em um terço da rua e a rede de esgoto em outro.

16. Construção das Redes O recobrimento das tubulações assentadas nas valas deve ser em camadas sucessivas de terra, de forma a absorver o impacto de cargas móveis.

17. Construção das Redes Deve ser previsto a instalação de: • Registros de manobra; • Registros de descarga; • Ventosas; • Hidrantes; • Válvulas redutoras de pressão.

18. Materiais Usualmente Empregados • PVC linha soldável; • PVC linha PBA e Vinilfer (DEFOFO); • Ferro Fundido Dúctil revestido internamente com argamassa de cimento e areia; • Aço; • Polietileno de Alta Densidade (PEAD); • Fibra de vidro.

19. Ligações Domiciliares Rede de drenagem Instalação Predial Ramal Predial

20. Tipo de Perdas • Perdas Físicas • Perdas Não-Físicas Influi diretamente no faturamento da concessionária Agrava o problema da escassez de água

21. Perdas Físicas por Subsistema: Origem e Magnitude Nota:* Considera-se perdido apenas o volume excedente ao necessário para operação.

22. Pontos Frequentes de Vazamentos em Redes de Distribuição Registros 0,2% Tubos rachados 2,3% Tubos partidos 13,6% Anéis 1,1% Tubos perfurados 12,9% União simples 1,1% Juntas 0,9 % Hidrantes 1,7%

23. Ações para Controle das Perdas Físicas • Redução no tempo de reparo de vazamentos • Controle das Pressões • Setorização • Válvula Redutora de Pressão • Pesquisa de Vazamentos • Visíveis • Não Visíveis (Maior Urbanização)

24. Ações para Controle das Perdas Físicas • Gerenciamento da rede • Telemetria, Modelação Matemática, • Manutenção do Sistema • Medidas Preventivas • Boa Concepção do Sistema e da Qualidade das Instalações • Mecanismos de Controle e Testes Pré-Operacionais • Elaboração de Cadastros

25. Perdas Não-Físicas • Ligações Clandestinas • Ligações Não-Hidrometradas • Hidrômetros Mal Ajustados • Ligações Inativas Reabertas • Erros de Leitura • Número de Economias Errados

26. Ações para Controle das Perdas Não-Físicas • Substituição de hidrômetros • Correção de hidrômetros inclinados • Controle das ligações inativas • Estudos e instalação de macromedição distrital • Propostas institucionais • Gestão de favelas e áreas invadidas