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__________________________________________________________________ Sistemas de gua I - Aula 8- Adutoras Parte 03/12/2013

Aula 10 - Reservatrios de distribuio de gua

Consideraes iniciais

Reservatrios de regularizao x Reservatrios de distribuio:

Reservatrios de regularizao so formados normalmente por

represas (barragens) em cursos dgua naturais (gua bruta);

Volume til elevado (centenas ou milhares de hectmetros

cbicos);

Promovem a regularizao mensal das vazes (de montante

para jusante):

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Reservatrios de distribuio so apoiados ou elevados

(gua tratada);

Volume da ordem de dezenas, centenas, no caso dos

apoiados alguns milhares de m;

Promovem a regularizao horria das vazes (entre uma

adutora e uma rede de distribuio).

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Objetivos principais:

A NBR 12217 - Projeto de reservatrio de distribuio de gua

para abastecimento pblico define reservatrio de

distribuio como o elemento do sistema de abastecimento de

gua destinado a regularizar as variaes entre as vazes de

aduo e de distribuio e condicionar as presses na rede de

distribuio.

Segundo TSUTIYA, as principais finalidades dos reservatrios

de distribuio so:

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Regularizar a vazo: receber uma vazo constante, igual

demanda mdia do dia de maior consumo de sua rea de

influncia, acumular gua durante as horas em que a

demanda inferior mdia e fornecer as vazes

complementares quando a vazo de demanda for superior

mdia.

Condicionar as presses na rede de distribuio: a

localizao dos reservatrios de distribuio pode influir

nas condies de presso na rede, principalmente,

reduzindo as variaes de presses.

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Segurana ao abastecimento: fornecer gua por ocasio

de interrupes no funcionamento normal da aduo, como

conseqncia da ruptura da adutora, paralisao da

captao ou estao de tratamento, falta de energia

eltrica, etc.

Reserva para incndio: suprir vazes extras para o

combate a incndio.

Os reservatrios devem ser localizados de forma a manter o

funcionamento da rede de distribuio entre presses

estticas mximas e presses dinmicas mnimas.

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Presses estticas referem-se ao nvel mximo do reservatrio

quando a rede no esta em funcionamento.

Presses dinmicas so as presses nos pontos da rede de

distribuio computadas a partir do nvel mnimo do

reservatrio, descontadas as perdas de carga que ocorrem

durante o movimento da gua nas tubulaes.

Por vezes, em funo da escala do sistema de distribuio ou

das condies topogrficas, faz-se necessrio mais de um

reservatrio, sendo cada um responsvel pela garantia de

adequada pressurizao em respectivas zonas de presso.

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A NBR 12218 - Projeto de rede de distribuio de gua para

abastecimento pblico recomenda que os reservatrios de

distribuio devam ser localizados de modo a abastecer as

redes de distribuio com os seguintes limites de presso:

Presso esttica mxima: 500 kPa (50 mH2O - mca);

Presso dinmica mnima: 100 kPa (10 mH2O - mca).

A ABNT tem uma norma especifica para projeto de

reservatrios: NBR 12217 Projeto de reservatrio de

distribuio de gua para abastecimento pblico.

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As unidades que antecedem o reservatrio so dimensionadas

para a vazo mdia do dia de maior consumo (QD>C);

Que o produto da cota per capita pela populao de projeto,

maximizada pelo coeficiente do dia de maior consumo (k1).

No dimensionamento das redes de distribuio essa vazo

acresce-se do coeficiente da hora de maior consumo (k2);

Os reservatrios permitem que as unidades precedentes

apresentem dimenses mais econmicas compatveis a vazes

de menor magnitude.

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Permitem ainda menores variaes na vazo de recalque e

reduo do consumo de energia eltrica.

Os gastos com energia eltrica despendem de 12 a 20% da

arrecadao dos sistemas de abastecimento de gua no Pas.

o segundo insumo mais importante, superado apenas pelos

gastos com pessoal.

Estima-se que 95% deste consumo de energia eltrica advenha

das estaes de recalque.

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Outra Vantagem o aumento no rendimento dos conjuntos

elevatrios: com valores de altura manomtrica e vazo

aproximadamente constante, os conjuntos motor-bomba

podero operar prximos ao seu rendimento mximo.

Desvantagens:

Custo elevado de implantao;

Localizao: para atender as variaes de presso na rede, o

reservatrio deve ser localizado em cota adequada;

Impacto ambiental;

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Classificao de reservatrios de distribuio

So vrios os critrios que permitem classificar os

reservatrios:

Quanto localizao no sistema;

Quanto localizao no terreno;

Quanto sua forma;

Quanto aos materiais de construo.

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a) Localizao do reservatrio no sistema:

Reservatrio de montante: o reservatrio localiza-

se a montante da rede de distribuio (antes da rede).

Caracterizam-se por ser o prprio reservatrio que

sempre fornece gua rede de distribuio.

Pode haver mltiplos reservatrios dependendo da

rea a ser atendida ou do escalonamento para

atender limites de presso.

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Reservatrio de jusante (ou de sobras): o

reservatrio localiza-se a jusante da rede de

distribuio de gua.

Esse reservatrio recebe gua durante as horas de

menor consumo e auxilia o abastecimento durantes as

horas de maior consumo.

Este reservatrio possibilita uma menor oscilao de

presso nas zonas de jusante da rede.

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Reservatrio de posio intermediaria: Consiste

em reservatrio intercalado no sistema de aduo e

tem a funo de servir de volante de regularizao das

transies entre bombeamento e, ou, aduo por

gravidade.

Normalmente so reservatrios de pequena

capacidade.

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Reservatrio de montante e jusante

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b) Localizao do reservatrio no terreno

Reservatrio enterrado: se situa inteiramente em cota

inferior do terreno em que esta localizado.

Reservatrio semi-enterrado: aquele que apresenta

pelo menos um tero de sua altura total situado abaixo do

nvel do terreno onde se encontra localizado.

Reservatrio apoiado: o fundo se encontra a uma

profundidade correspondente a menos que um tero de

sua altura total abaixo do nvel do terreno em que se

localiza.

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Reservatrio elevado: o reservatrio cuja cota de

fundo superior cota do terreno onde se localiza.

stand pipe: reservatrio elevado com a estrutura de

elevao embutida de modo a manter contnua o

permetro da seco transversal da edificao.

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O reservatrio enterrado tem a vantagem de ser isolado

termicamente e provocar menos impacto ambiental do que os

outros tipos de reservatrios.

Entretanto o custo de execuo maior, e a entrada e sada do

reservatrio e sua descarga so mais

Os reservatrios semi-enterrado e apoiado so mais fceis de

se construir, no entanto, necessitam de um isolamento

adequado.

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Os reservatrios elevados so necessrios nos casos em que a

topografia do terreno no adequada para abastecer a rea

por outros tipos de reservatrios.

Os principais inconvenientes do reservatrio elevado so o

custo elevado e o impacto ambiental.

Em casos de relevo mais acidentado, comum a instalao de

uma estao elevatria instalada na prpria rede de

distribuio, denominada booster, para assegurar o

abastecimento nas reas mais altas.

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Via de regra, os reservatrios elevados so alimentados por

estaes elevatrias, assim, a tubulao de chegada deve ser

instalada para que a gua entre pelo ponto mais alto (reduzir a

variao de altura manomtrica).

c) Formas dos reservatrios

Para os reservatrios enterrados, semi-enterrados e apoiados,

predominam as formas circulares e retangulares (no existe

restrio quanto forma dos reservatrios).

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O reservatrio circular normalmente utilizado como

reservatrio apoiado.

O reservatrio retangular utilizado para reservatrio

enterrado, semi-enterrado e apoiado.

comum construir esses reservatrios divididos em duas

cmaras por uma parede interna.

Sobre aspecto estrutural, a forma cilndrica a mais ecnmica.

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Reservatrios Apoiados

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Reservatrios Semi-Enterrados

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Reservatrios Elevados

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Reservatrios Elevados

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d) materiais de construo

Os reservatrios de maior porte so usualmente construdos

de concreto armado e, menos freqentemente, ao, alvenaria

estrutural e concreto protendido.

Os reservatrios elevados de menor porte so tambm

construdos em argamassa armada, fibra de vidro e ao.

Em reservatrios de concreto armado, dispe-se camada de

brita ou argila expandida sobre a laje de cobertura para reduzir

os efeitos de dilatao nos perodos mais quentes do ano.

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Capacidade dos reservatrios

Leva em considerao: Volume para atender s variaes de

consumo de gua; Volume para combate a incndios e Volume

para emergncias.

a) Volume para atender s variaes de consumo de gua (ou

volume til): esse volume compreendido entre o nvel

mximo (maior nvel que pode ser atingido em condies

normais de operao) e o nvel mnimo (corresponde lamina

para evitar vrtices, cavitao e arraste de sedimentos do

fundo do reservatrio).

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O calculo do volume til feito considerando-se a aduo para

o dia de maior consumo (dia mais desfavorvel).

O clculo do volume til pode ser feito quando se dispe da

curva de consumo e tambm quando no se dispe da curva

de consumo (neste caso, feita uma hiptese de variao da

curva de consumo. Uma delas admitir a forma senoidal).

O calculo do volume til baseado na curva de consumo pode

ser realizado considerando-se a aduo continua ou

intermitente ao reservatrio.

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Aduo continua (vazo constante durante as 24 horas

do dia).

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No tempo t1, a vazo de consumo comea a ultrapassar a vazo de

aduo, de modo que o reservatrio comea a esvaziar,

terminando no tempo t2.

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Entre os intervalos t2 e 24 horas e 24 horas e t1, a aduo supera o

consumo e o reservatrio vai acumulando gua em excesso, para

ced-la ao setor no intervalo de tempo t1 e t2.

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As reas hachuriadas em tracejado so iguais s reas no

hachuriadas, representando cada uma delas a capacidade mnima

do reservatrio para atender o consumo normal no dia de

consumo mximo.

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O volume de reservao poder ser determinado atravs da

seguinte equao:

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Aduo intermitente (aduo para um intervalo de

tempo de funcionamento de t horas).

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Ao iniciar o funcionamento da aduo, no instante t1 o

reservatrio ir acumulando os volumes de gua at o fim do

perodo de funcionamento no instante t2, em que o nvel de

gua do reservatrio atinge o seu valor mximo.

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A rea hachuriada em traos contnuos representa o volume

que deve estar disponvel no reservatrio para que possa ser

atendido o consumo de gua durante os intervalos de tempo

t2 a 24 horas e 24 horas a t1.

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As reas hachuriadas com traos interrompidos representa os

volumes consumidos durante os intervalos de tempo em que

no esta funcionando o sistema adutor.

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No dia de maior consumo, as duas reas, correspondentes ao

saldo de aduo e ao consumo quando a adutora no esta

funcionando, so iguais. Cada uma delas representa a

capacidade mnima do reservatrio para atender os consumos

normais do setor de abastecimento.

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b) Volume adicional para combate a incndios

necessrio quando a capacidade do sistema de

abastecimento de gua no suficiente, o que geralmente

acontece em sistemas de pequenos e mdios portes.

Sendo os incndios um evento de frequncia relativamente

baixa no Brasil, principalmente em cidades de mdios e

pequenos portes normalmente no se destina um volume de

reservao para o combate a incndios.

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c) Volume para emergncias

As paralisaes no sistema de produo de gua (captao,

elevatrias, ETA), por acidentes de curta durao so

relativamente freqentes, e so consideradas situaes de

emergncia.

No h nenhuma frmula para se determinar o volume de

emergncia.

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A deciso de se considerar um determinado volume para

emergncia, dever ser do responsvel pelo sistema de

abastecimento, pois esse volume depende da vulnerabilidade

do sistema.

d) Volume de reservao utilizados na elaborao de projetos

Para a elaborao de projetos de reservatrios,

normalmente se utilizam as recomendaes da NBR 12217.

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Segundo a NBR 21217, no existindo dados suficientes para

traar a curva de variao de consumo, o volume mnimo

armazenado ser igual ou maior que 1/3 do volume distribudo

no dia de maior consumo.

Tubulaes e rgos acessrios

a) Tubulao de entrada: A entrada de gua pode ser feita em

qualquer posio da altura do reservatrio.

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Entretanto, duas posies de entrada prevalecem, a entrada

acima do nvel de gua (entrada livre) e a entrada afogada.

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No Brasil, usual a entrada livre devido a tradio e a menor

complexidade no projeto para a escolha do conjunto moto-

bomba.

A velocidade da gua na tubulao de entrada no deve

exceder o dobro da velocidade na adutora que alimenta o

reservatrio.

A entrada de gua deve ser dotada de sistema de fechamento

por vlvula, comporta ou adufa, manobrada por dispositivo

situado na parte externa do reservatrio.

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Deve ser verificado o impacto decorrente da queda da gua no

fundo do reservatrio vazio.

No caso de entrada afogada em reservatrio de montante, a

tubulao de entrada deve ser dotada de dispositivos para

impedir o retorno de gua.

b) Tubulao de sada: A velocidade da gua na tubulao de

sada no deve exceder uma vez e meia a velocidade na

tubulao da rede principal imediatamente a jusante.

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A sada de gua deve ser dotada de sistema de fechamento

por vlvula, comporta ou adufa, manobrada por dispositivo

situado na parte externa do reservatrio.

A jusante do sistema de fechamento deve ser previsto

dispositivo destinado a permitir a entrada de ar na tubulao.

A sada de gua de reservatrio um dos componentes de

maior importncia, pois nela que acontece os fenmenos

hidrulicos referentes a formao de vrtices.

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A entrada de ar atravs de vrtices poder acarretar no

sistema de abastecimento de gua os seguintes problemas:

Diminuio da vazo nas adutoras;

Reduo da capacidade de armazenamento do

reservatrio;

Diminuio da eficincia e vazo da bomba;

Vibrao e cavitao da bomba.

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O procedimento para evitar a formao de vrtices consiste

em se considerar uma submergncia mnima na sada de gua

do reservatrio.

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c) Extravasor: os reservatrios devem ser providos de

extravasor com capacidade para a vazo mxima afluente em

condies normais de operao.

A gua de extravaso deve ser encaminhada por conduto livre

a um corpo receptor adequado.

d) Ventilao: Devido oscilao da lmina dgua

necessrio abertura de ventilao para sada de ar quando a

lmina sobe e a entrada de ar quando a lmina desce.

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Isso feito para evitar os esforos devido ao aumento e

diminuio da presso interna.

A vazo de ar para dimensionamento deve ser igual mxima

vazo de sada de gua do reservatrio.

e) Acesso ao interior do reservatrio: Os reservatrios devem

ter na sua laje de cobertura aberturas que permitem o fcil

acesso ao seu interior, bem como escadas fixadas nas paredes.

A abertura mnima dever medir 0,60m x 0,60 livres

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Operao de reservatrios

Volume nominal: volume compreendido entre o fundo do

reservatrio e o nvel do extravasor (limite de

extravasamento).

Limite baixo: nvel mnimo do reservatrio para que no haja

formao de vrtices, entrada de ar na tubulao de sada, ou

mau funcionamento da estao elevatria.

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Limite alto: nvel mximo do reservatrio para que haja tempo

hbil de manobra, evitando que a gua atinja o extravasor ou

que a bia de segurana seja acionada.

Limite de bia: nvel d'gua a partir do qual acionado o

mecanismo de uma bia que atua localmente no fechamento

do reservatrio, sendo que a bia considerada um recurso de

segurana extrema;

Limite de extravasamento: lmina d'gua a partir da qual

comea a haver perda d'gua pelo sistema de extravasamento.

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Folga: altura correspondente diferena entre o limite de bia

e o limite alto, e corresponde ao acrscimo de volume entre a

emisso do alarme de limite alto e o total fechamento da

vlvula de controle;

Volume til: volume compreendido entre o limite baixo e o

limite alto.

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Regras operacionais podem ser definidas para otimizar o

sistema buscando atender diversos objetivos:

Reduo dos gastos com energia eltrica.

Minimizao das falhas no atendimento a demanda.

Reduo de perdas fsicas em funo das presses na

rede.

Flexibilidade na operao de sistemas com mltiplos

reservatrios interligados.

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Na prxima aula:

Estaes elevatrias

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