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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁSCAMPUS AVANÇADO DE CATALÃO

ENGENHARIA CIVILSANEAMENTO BÁSICO I

Redes de distribuição de água

REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

REDE DE DISTRIBUIÇÃO → é a parte do sistema de

abastecimento formada de tubulações e órgãos acessórios,

destinados a colocar água potável à disposição dos

consumidores, de forma contínua, em quantidade, qualidade, e

pressão adequadas.

CUSTO DA REDE → 50 a 75% do custo total do sistema de

abastecimento.

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TIPOS DE REDE

� Principal: também denominada de conduto tronco

ou canalização mestra são tubulações de maior

diâmetro que tem por finalidade abastecer as

canalizações secundárias.

� Secundária: são tubulações de menor diâmetro e

tem a função de abastecer diretamente os pontos de

consumo do sistema de abastecimento de água.

TIPOS DE REDE

�Classificação da tubulação principal:

- Ramificada

- Malhada

- Mista

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TIPOS DE REDE

Rede Ramificada

A rede é classificada como ramificada quando

o abastecimento se faz a partir de uma

tubulação tronco, alimentada por um

reservatório ou através de uma elevatória, e a

distribuição é feita diretamente para os

condutos secundários, sendo conhecido o

sentido da vazão em cada trecho.

TIPOS DE REDE

� Rede ramificada

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TIPOS DE REDE

� Rede ramificada

Rede ramificada com traçado em espinha de peixe

Rede ramificada com traçado em grelha

TIPOS DE REDE

� Rede malhada

As redes malhadas são constituídas por tubulações

principais que formam anéis ou blocos, de modo que,

pode-se abastecer qualquer ponto do sistema por mais de

um caminho, permitindo uma maior flexibilidade em

satisfazer a demanda e manutenção da rede, com mínimo

de interrupção possível no fornecimento de água.

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TIPOS DE REDE

�Rede malhada

TIPOS DE REDE

� Rede malhada em anéis

• são as mais comuns;

• apresenta bom funcionamento, desde que tenha sido

criteriosamente dimensionada;

• apresenta número de registros, a serem manobrados,

sensivelmente maior (comparada com a rede em blocos);

• medição das vazões mais trabalhosas.

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TIPOS DE REDE

�Rede malhada

Rede malhadaem blocos

TIPOS DE REDE

� Rede malhada em blocos

• maior facilidade na medição de vazões e no

controle de perdas;

• redes internas alimentadas em apenas dois pontos;

• controle mais preciso da pressão e melhoria na

qualidade da distribuição;

• minimização da área desabastecida, nos casos de

acidentes e manutenção;

• melhoria da eficiência na manutenção da rede.

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TIPOS DE REDE

� Recomendações para dimensionamento e traçado em

redes malhadas em blocos

• Ligações domiciliares: executadas unicamente nas redes

secundárias;

• Redes primárias: dimensionamento pelo critério tradicional. A

rede principal não distribui em marcha e o espaçamento máximo é

definido em função da modulação dos blocos de redes

secundárias e de suas entradas;

• Redes secundárias: são formadas por blocos de redes

malhadas, com cerca de 3 a 5 km de extenção em cada bloco,

interligada a rede principal.

TIPOS DE REDE

�Rede mista

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RECOMENDAÇÕES PARA O TRAÇADO DA REDE

� Tubulações principais

• Devem formar circuitos fechados

• Devem ser direcionadas as zonas de maior demanda

• Localizadas em vias ou áreas públicas

• Vias sem pavimentação, sem tráfego intenso, sem

interferências significativas, com solo adequado

� Tubulações secundária

• Localização no passeio

• Comprimento máximo de 600 m, alimentada nas duas

extremidades

• Devem formar rede malhada

• Em ruas onde exista uma tubulação com diâmetro superior

a 300 mm, deve ser prevista uma tubulação secundária para

receber as ligações prediais.

RECOMENDAÇÕES PARA O TRAÇADO DA REDE

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VAZÃO PARA DIMENSIONAMENTO DA REDE

onde:qm = vazão de distribuição em marcha, l/s.mL = extensão total da rede, m

onde: Q = vazão, l/sK1 = coeficiente do dia de maior consumoK2 = coeficiente da hora de maior consumoP = população final da área a ser abastecida, habq = consumo per capita final de água, l/hab.dia

Onde: qd = vazão específica de distribuição, (l/s.ha)A = área a ser abastecida, ha

� Vazão específica relativa à área

� Vazão específica relativa à extensão da rede

VAZÃO PARA DIMENSIONAMENTO DA REDE

� Equação da continuidade

Q = V A

� Equação da resistência (Perda de Carga)

∆H = r Qn

Análise hidráulica

� Análise hidráulica:

- Verificação da capacidade máxima da rede existente

- Dimensionamento de rede

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DIMENSIONAMENTO DE REDES

� Pressões máximas e mínimas na rede:

� Pressão estática máxima → 500 kPa (50 mH2O)

� Pressão dinâmica mínima → 100 kPa (10 mH2O)

ESQUEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA PARA ATENDER AS DIVERSAS ZONAS DE PRESSÃO

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ESQUEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA PARA ATENDER OS LIMITES DE PRESSÃO NA REDE

DIMENSIONAMENTO DE REDES

� Diâmetro mínimo → função das perdas de carga e vazões disponíveis

� Segundo a NBR 12218/94: �Tubulações secundárias: 50 mm� Tubulações principais: não há recomendação

� Segundo a NB 594/77 - Tubulações principais:- 150 mm: zonas comerciais ou residenciais (≥ 150 hab/ha).- 100 mm: núcleos urbanos (pop > 5.000 hab.)- 75 mm: núcleos urbanos (pop ≤ 5.000 hab.)

Recomendação da norma européia

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DIMENSIONAMENTO DAS REDES - Ramificadas

� Sequência de cálculo para o dimensionamento

- Determinação das vazões em cada trecho

- Dimensionamento dos trechos

- Verificação das pressões resultantes


� Sequência de cálculo para o dimensionamento

� Determinação das vazões em cada trecho- Determina-se a vazão total da rede: Qmax;- Mede-se o comprimento total da rede: L;- Determina-se a taxa de consumo linear:

- Partindo das pontas secas (extremidades), de jusante para montante, determina-se para cada trecho;- “Vazão fictícia”, constante ao longo do trecho:

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� Dimensionamento dos trechos

� Estabelecem-se limites de velocidades para diâmetro e de

pressão para o funcionamento adequado da rede;

� Admitem-se os diâmetros de cada trecho e determinam-se as

pressões possíveis;

� Calculam-se as perdas de carga em cada trecho em função das

vazões de dimensionamento e das velocidades limites.

� Verificam se as pressões resultantes se situam nos limites

estabelecidos.

� Caso contrário: modificam-se o nivel d’água do reservatório, ou

traçado ou diâmetros admitidos e repete-se os cálculos.


DIMENSIONAMENTO DAS REDES - Malhadas

� Método de cálculos iterativos

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Método de cálculos iterativos - Exemplo

� Equações para os nós do circuito

� Métodos para solução de redes malhadas:

� Método da correção de vazões (Hardy-Cross)

� Método da linearização (matricial)

NBR 12218/94: o dimensionamento das redes em

malha deve ser realizado por métodos iterativos,

que garantam resíduos máximos de vazão e de

carga piezométrica de 0,1 l/s e 0,5 kPa,

respectivamente.


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� Método de Hardy-Cross

� Modalidades de aplicação do método de Hardy-Cross

- Por compensação das perdas de carga

- Por compensação das vazões


Em um nó qualquer da rede, a somaalgébrica das vazões é igual a zero

Em um circuito fechado (ou anel)qualquer da rede, a soma algébricadas perdas de carga é igual a zero

FUNDAMENTOS HIDRÁULICOS DO MÉTODO DE HARDY-CROSS

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APLICAÇÃO DO MÉTODO DE HARDY-CROSS

PARA CADA ANEL:

MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DE REDES

EXEMPLO - REDE RAMIFICADA

� Dimensionar a rede ramificada. Sendo dados:

População atendida: 5000 habitantes;

Consumo per capta: 200 l/hab dia;

Coeficiente do dia de maior consumo: K1= 1,20;

Coeficiente da hora de maior consumo: K2= 1,50;

Cota do terreno;

Comprimento dos trechos de rede;

� Determinar:

- Diâmetro da rede;- Pressões;- Cotas piezométricas;- Cota do nível mínimo d’água do reservatório, de modo que a pressãodinâmica mínima seja de 10 mca e pressão estática máxima de 50 mca.

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� EXEMPLO - REDE RAMIFICADA


� Solução:

- Cálculo da vazão total na rede ( Qmax)

-Extensão da rede: L= 1.350 m;

- Cálculo da taxa de consumo linear:


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- Numerar os trechos de jusante para montante(Extensãomedido em planta;

- Vazões:� Vazão de jusante (Qj), igual a zero nas extremidades;� Vazão do trecho (Qt), qm x l� Vazão a montante (Qm), Qj+Qt� Vazão fictícia (Qf), Qf = (Qm+Qj)/2

QM1=0+qmL1

QM2=Qj2+qmL2

Qj2=QM1

QM3=0+qmL3

Qj4=QM2+QM3

QM4=Qj4+qmL4

QM5=0+qmL5QM6=0+qmL6

Qj7=QM5+QM6

QM7=Qj7+qmL7

Qj8=QM4+QM7QM8=Qj8+qmL8


� Solução: (Continuação)

- Diâmetro: numa 1a. Tentativa escolhe-se o diâmetro em função da

tabela

-Velocidade: V = Q/A

- Cálculo perda de carga unitária (Hazen-Williams) – C=130

- Perda de carga (∆h) no trecho = Perda de carga unitária x L


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- Cotas piezométricas a montante e jusante (ponto + desfavorável)

(a jusante do trecho 1) admite-se pressão dinâmica de 10 mca. A cota

piezométrica nesse ponto é: 10+81,00 = 91,00 mca. A cota pizométrica

a montante desse trecho é 91,00 + (∆h) no trecho 1 = 91,46 mca.

Prossegue-se no cáclulo das perda de carga;

- Cota do terreno: preencher as cotas do terreno;

- Pressão disponível a montante e a jusante: por diferenças entre as

cotas do terreno tem-se as pressões a montante e a jusante de cada

trecho.



NBR 12218 – 0,6 < V < 3,5 m/s

� Cota terreno (Reservatório) = 85,00; cota piez = 92,58 mca nível mínimo do reservatório (pressão mínima de 10 mca)


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- Análise final

* Estando o terreno, no local do reservatório, nacota 85,00 e cotas piezométrica 92,58 mca, onível mínimo do reservatório, para manter a redecom a pressão mínima de 10 mca, deverá situar-se a:

� 7,58 m (92,58 – 85,00) acima do terreno

- A pressão estática máxima será de 32,38 mca� (92,58 – 60,20) Nível do reservatório – menos a cotamais baixa da rede.


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- Exemplo 1: Método de Cross

� Na rede de distribuição, cujo esquema é apresentado aseguir, determinar diâmetros, equilibrar as vazões e calcularas pressões disponíveis nos nós da rede, sendo dados:

� Nível d’água no reservatório: cota 100,00 m;

� Tubulações em ferro fundido (C = 100);

� Diâmetros de : 50, 75, 100 e 150 mm;


Determinação de Q0 por meio do equilíbrio de nós;Determinação do sentido das vazões;


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� Determinação das pressões disponíveis


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ROTEIRO BÁSICO PARA A ELABORAR PROJETO DE REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA

� Delimitação da área a ser atendida

� Estudo demográfico da área a ser atendida

� Concepção do sistema de distribuição� Estudos das zonas de pressão� Estudos de setorização� Traçado da rede de distribuição

� Seleção dos pontos de concentração de vazões

� Extensão dos trechos

� Áreas de influência dos nós� Vazões específicas� Vazões concentradas nos nós

� Vazões nos trechos� Redes ramificadas� Redes malhadas

� Vazões nos hidrantes

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