1 Aula Teorica1

Mestrado em Engenharia Civil

Hidrulica Urbana (HIDUR)

Docente Tericas: Maria Manuela Oliveira

2013/2014

Objetivo


Capacitao para o dimensionamento de infraestruturas de Hidrulica Urbana: 1. Sistemas de abastecimento de gua;

2. Sistemas de drenagem de guas residuais e pluviais.

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Contedo


0. Introduo 1. Sistemas de abastecimento de gua 1.1 Conceitos gerais. Principais componentes 1.2 Estaes elevatrias 1.3 Choque hidrulico 2. Sistemas de drenagem de guas residuais 2.1 Conceitos gerais. Principais componentes 2.2 Estaes elevatrias 2.3 rgos especiais 3. Sistemas de drenagem de guas pluviais 3.1 Conceitos gerais. Principais componentes 3.2 rgos especiais 3.2. Solues tcnicas no correntes 4. Conceitos bsicos de qualidade da gua, de tratamento de gua para abastecimento pblico e de tratamento de guas residuais.

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Bibliografia


Apontamentos da disciplina;

Hidrulica Urbana. Sistemas de Abastecimento de gua e de Drenagem de guas Residuais - J. S Marques e J. Oliveira Sousa (Imprensa da Universidade de Coimbra, 2009);

Manual de Saneamento Bsico: Tomos 1 e 2, Ministrio do Ambiente e dos Recursos Naturais (1991);

Outros elementos sobre temas especficos a indicar durante as sesses letivas.

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Mtodo de Ensino


Aulas Tericas;

Aulas Terico-Prticas;

Aulas de orientao tutorial.

Avaliao

Nota frequncia 30 % ( 2 trabalhos 3 valores cada);

Exame Final 70 %.

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Docentes


Aulas Tericas: Maria Manuela Oliveira

Aulas Terico-Prticas: Maria Manuela Oliveira

Pedro Leite

Aulas de orientao tutorial: Maria Manuela Oliveira

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Docente Tericas: Maria Manuela Oliveira 7

Ciclo Hidrolgico da gua

0. Introduo

Evapotranspirao

Evaporao Precipitao


Ciclo Urbano da gua

0. Introduo


Ciclo Urbano da gua

0. Introduo

O Ciclo Urbano da gua envolve:

1. A captao, o tratamento, o transporte, o armazenamento e a distribuio de gua; 2. A recolha, o tratamento e a devoluo ao recetor final

1.

2.


Alguns tipos de utilizao

0. Introduo

1. Consumo Urbano; 2. Consumo industrial 3. Rega e agricultura 4. Produo de energia; 5. Arrefecimento; 6. Aquacultura; 7. Recreio, Lazer, desporto.

A garantia da qualidade da gua nos sistemas de abastecimento uma necessidade fundamental para a sociedade, quer por razes de sade pblica quer por exigncias legais.


Conceitos Gerais

1. Sistemas de abastecimento de gua

Para elaborao de estudos e projetos na rea do Saneamento bsico, quer a nvel de abastecimento de gua,

tratamento ou drenagem, essencial a avaliao das reais quantidades de gua necessrias e rejeitada, bem como das suas caractersticas na origem, aps utilizao, assim como das caractersticas do meio recetor. A quantidade de gua necessria funo de : Dos diferentes usos ( domsticos, industriais, agrcolas,..); Do clima da regio; Dos hbitos de higiene das populaes; Das condies socioeconmicas; Das circunstncias locais, e; Das caractersticas da prpria gua.

Tendo em ateno o elevado custo e dificuldade de ampliao destes sistemas, as capacidades dos sistemas devem ser determinadas com base em estimativas das necessidades ao longo de uma determinado tempo, o horizonte de projeto.


Horizonte de Projeto


O Horizonte do projeto traduz-se como o ltimo ano do perodo de vida do projeto e tem subjacente o compromisso, disponibilidade de capital para suportar as obras a executar. Depende igualmente do: Tempo de vida til dos diferentes componentes do sistema : estruturais, equipamento, desuso, taxa de

obsolescncia , desgaste e envelhecimento; Grau de dificuldade de execuo de obras de ampliao; Evoluo das necessidades do consumo de gua; Comportamento dos equipamentos nos primeiros anos de explorao; Condies de crdito, amortizao.

Ano Zero Ano de incio de explorao do sistema. Considera-se 3 a 5 anos aps o desenvolvimento do projeto.


Horizontes de Projeto em obras de saneamento



Estudos da Populao


O estudo dos caudais domsticos a prever no dimensionamento dos diversos componentes dos sistemas urbanos de abastecimento assenta na previso do nmero de habitantes a servis e no consumo dirio de gua por habitante. Populao de Projeto

So consideradas populaes de projeto: A populao presente e residente; A populao flutuante

Existe a necessidade de avaliar a evoluo da populao ao longo do perodo de projeo. As estimativas de evoluo da populao podem ser obtidas por vrios mtodos, devendo a sua escolha ser adequada experincia do projetista e essencialmente s caratersticas da zona em estudo.


Elementos histricos disponveis:


1. Estudos de planeamento urbanstico existentes: ( Planos urbansticos, Planos Pormenor, loteamentos) 2. Censos Populacionais: possveis de encontrar no INE Instituto Nacional de Estatstica, publicaes e bibliotecas.

Anos Recenseados: 1864, 1878, 1890, 1900, 1911, 1920, 1930, 1940, 1960, 1970, 1981, 1991, 2001 e 2011

3. Inquritos locais 4. Recenseamentos eleitorais.

Mtodos de Projeo Demogrfica

Podem utilizar-se mtodos grficos ou mtodos matemticos. Nos mtodos matemticos temos: Mtodo do crescimento aritmtico ou regresso linear; Mtodo do crescimento geomtrico ou mtodo de regresso exponencial; Mtodo da curva logstica; Mtodo das componentes Demogrficas Estes mtodos procuram traduzir a evoluo populacional por expresses analticas simples.


Mtodo do crescimento aritmtico ou regresso linear


= + Sendo: P populao num dado ano t t ano de referncia da populao P m - n de anos de recenseamento a declive da reta; b ordenada na origem.

=

=

=

R2 medida de regresso linear. Um valor prximo de 1 indica elevado ajuste ( alta correlao).


Mtodo do crescimento aritmtico ou regresso linear



Mtodo do crescimento geomtrico ou de regresso exponencial


=

=

=

=


Mtodo da curva logstica


Sendo: P Populao t ano aps o ano tomado com ano zero PSAT Valor mximo da populao a e b constantes


Mtodo das Componentes Demogrficas


Este mtodo considera os elementos que condicionam a evoluo demogrfica: Natalidade Mortalidade Movimentos migratrios, No balano entre a populao inicial e futura, permitindo possveis hipteses de evoluo futura da populao com base na avaliao do passado. Perodos: de 5 em 5 anos Necessita dos dados censitrios e taxa de sobrevivncia Principal problema: Implica um grande trabalho para poucos resultados prticos.


Densidades populacionais a considerar


O mtodo mais fcil consiste em atribuir um determinado nmero de habitantes por unidade de comprimento de canalizao. Assim de acordo com bibliografia da especialidade, apresentam-se os seguintes valores:


Tipos de consumo


Consumos domsticos; Consumos industriais e comerciais; Consumos pblicos; Combate a incndios; Fugas e perdas. A distribuio mdia apresentada no quadro seguinte:


Consumos domsticos


Traduz o volume de gua mdio que cada habitante gasta por dia: CAPITAO (litros/hab x dia).

Capitao da populao permanente: Inclu para alm dos consumos domsticos, consumos pblicos, consumos industriais e agrcolas pequenos e perdas. Capitao da populao temporria: Considera populaes temporrias disseminadas no aglomerado populacional.


Consumos domsticos


O Regulamento Geral dos Sistemas Pblicos e Prediais de Distribuio de gua e de Drenagem de guas Residuais, de 23 de Agosto de 1995 (RGSPPDADAR) fixa como capitaes mnimas a servir base elaborao de projetos:

Os valores de capitao so variveis ao longo do tempo, ms, dia e hora e so sensveis a situaes extremas de calor e frio, existncia ou no de contadores (estes contribuem para a economia e a estabilizao do consumo de gua), etc.


Consumos Industriais e Comerciais


So avaliados caso a caso de acordo com o tipo de industria em questo e com base em consumos indiciados pelos organismos oficiais e entidades particulares. Incluem-se neste grupo:

Indstria pecuria; Indstria do leite e derivados; Unidades hoteleiras e de restaurao; Estaes de servio e oficinas; Lavandarias, tinturarias e similares; Outras unidade industriais ou de comrcio.

Consumos Pblicos Quantidades de gua utilizadas para satisfazer as necessidades da populao no englobadas nos consumos domsticos:

Fontanrios, bebedouros, rega de espaos verdes, lavagem de arruamentos,; Escolas e residncias de estudantes; Hospitais, clnicas, consultrios, ; Cinemas, teatros, estdios,..; Piscinas; Centros comerciais, mercados.


Consumos no combate a Incndios


O RGSPPDADAR considera que a quantidade de gua necessria funo do grau de risco da ocorrncia e propagao na zona em causa, qual atribu classificaes de grau 1 a 5 de acordo com grau de risco.

Fugas e Perdas Volumes de gua que se perdem ao longo do sistema, por razes anmalas, como juntas deficientes, roturas de condutas, extravasamentos de reservatrios, entre outros, para alm de ligaes clandestinas. Para efeitos de clculo o RGSPPDADAR prope que se considere um acrscimo mnimo de 10% no volume de gua , para eventuais fugas e/ou perdas. Habitualmente considera-se 15%.


Variabilidade de Consumos


Os valores de capitaes considerados anteriormente para efeitos de clculo, so valores mdios anuais. No entanto, o consumo de gua varivel em funo das estaes do ano, dos dias da semana e horas do dia. Variaes dirias:

Os consumos so praticamente nulos durante a noite e atingem dois picos durante o dia, um entre a 7 e as 9 horas da manh e outro entre as 18 e as 20 horas. Variaes semanais: Nos ltimos dias da semana o consumo superior aos dos primeiros, atenua aos sbados e passa um mnimo ao domingo. Variaes Anuais: Num ano mdio os consumos acompanham as variaes das condies meteorolgicas, em particular a temperatura, sendo Julho e Agosto os meses de maior consumo, em cerca de 30% acima do mdio.

Consumo mdio dirio anual (Cdma) (Segundo LHEUREUX)


Determinao de Caudais de projeto


Consumo Mdio Dirio Anual Cdma: Volume total de gua gasto anual a dividir pelo nmero de dias

Cdma= (Pop x cap) domstica + (Pop x cap) flutuante + consumo industrial + + fugas e perdas

Caudal Dirio Mdio Anual Qdma: Qdma=

Cdma x 100024 x 60 x60

= + + + &

= + + + + + + 0.15

(m3/d)




Consumo Mdio Dirio do ms de maior consumo Cmmc: Volume total de gua gasto no ms de maior consumo a dividir pelo nmero de dias desse ms.

Caudal Dirio do ms de maior consumo Qmmc:

Qmmc = 1.3 Qdma

= 1.3 + + + &

= 1.3 + ++ + + + 0.15

(m3/d)

Fator de Ponta mensal ( ms de maior consumo)= 1.3




Consumo do dia de maior consumo Cdmc: Volume total de gua gasto no dia do ano em que o consumo foi maior.

Caudal Dirio do dia de maior consumo Qdmc:

Qdmc = 1.5 Qdma

= 1.5 + + + &

(m3/d)

Fator de Ponta dirio ( dia de maior consumo)= 1.5




Consumo mximo horrio Cp: Volume de gua gasto na hora em que o consumo foi maior ao longo do ano.

Caudal de ponta instantneo Qp:

Qp = Fp x Qdma

= + + + &

(l/s)

Fator de Ponta Horrio (valor mximo pontual)= 2 +70

(RGSPPDADAR)

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