Saneamento Ambiental I
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Universidade Federal do Paraná Engenharia Ambiental
Aula 05 – Reservatórios de Distribuição de Água
Profª Heloise G. Knapik
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Reservatórios de Distribuição de Água
• Reservatório de água tratada • São estruturas para a regularização horária das vazões (entre
uma adutora e uma rede de distribuição) • Reserva para incêndios e situações emergenciais • Podem ser de diferentes formas (apoiados, elevados) e com
volumes variados
Dimensionamento de redes: etapas
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Etapas do dimensionamento de redes:
• Vazões de distribuição
• Delimitação da área
• Estabelecimento de zonas de pressão
• Cálculo do volume e níveis de água nos reservatórios
• Traçado dos condutos
• Estabelecimento de setores de manobras
• Localização de acessórios
• Dimensionamento nos condutos
Reservatórios: zonas de pressão
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Fatores para a escolha do local:
Localização mais próxima dos consumidores
Características topográficas: questões econômicas e geológicas
Possibilidade de aproveitamento de estruturas existentes
Reservatório elevado: maior custo
Reservatórios: volume e nível
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Para correto funcionamento da rede:
• Pressão mínima: para vencer os desníveis topográficos e perdas de carga
Pressão dinâmica mínima: é a pressão referida ao nível do eixo da via pública, no dia e hora de maior consumo e nível mínimo no reservatório
• Pressão máxima: para não danificar a rede e diminuir a perda de água na tubulação
Pressão estática máxima: é a pressão referida ao nível do eixo da via pública, sob consumo nulo e nível máximo no reservatório
Reservatórios: zonas de pressão
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• Pressão dinâmica mínima: 10 mca
• Pressão estática máxima: 50 mca
A
B C
10 m +hf
40 m - hf
Reservatório (R)
Área a ser abastecida por R
Volume útil – Como calcular???
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Quando se dispõe da curva de
consumo
Quando não há dados de consumo
Tipo de adução: • Adução contínua
• Adução intermitente
Volume útil – Com curva de consumo e Adução Contínua
Formas de cálculo: - Comparação gráfica
- Volumes diferenciais
- Diagrama de massa - Resolução da equação:
Volume útil – Sem dados da Curva de Consumo
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Representação pela curva senoidal
𝑄 = 𝐴𝑠𝑒𝑛𝑏𝑡 + 𝐾1𝑄
𝑉𝑟𝑒𝑠 = 𝑄𝑑𝑡 − 1224
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𝐾1𝑄
𝑉𝑟𝑒𝑠 =𝐾2 − 1
𝜋24𝐾1𝑄
Para K2=1,5, o volume é aprox. 16% do volume consumido
durante o dia de maior consumo
Volume para emergência – Combate a incêndio
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• Nos EUA: 31,4 L/s
• Na Espanha:
• 120 m³ para populações menores que 5.000 hab
• 240 m³ para as demais populações
• No Brasil:
• Sem reserva para cidades de pequeno e médio portes
• Em áreas de grande risco deve ser prevista uma reserva técnica
Volume para emergência
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• Paralisações no sistema de:
• Captação
• Estação elevatória
• Tratamento
• Acidentes de curta duração
• Não há fórmula de cálculo
• Depende da vulnerabilidade do sistema
• Critério para o projetista
Volume utilizado para projetos
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• Volume total de reservação:
• Adução contínua: ≥ 1/3 do volume do dia de consumo máximo
• Adução intermitente: ≥ 1/3 do volume do dia de consumo máximo e igual ou maior que o produto da vazão média do dia de consumo máximo pelo tempo em que a adução permanecerá inoperante
Volume utilizado para projetos
• Capacidade do reservatório elevado:
• Para volumes acima de 500 m³ é ideal projetar um reservatório apoiado complementar e um sistema de elevatórias para subdividir o volume.
• Autonomia de 30 minutos
• Valores mais utilizados: 10 a 20% do volume total
• Vazão a ser bombeada:
𝑸𝑬 = 𝑸𝑫𝑴𝑪 𝟏 + 𝝀
𝑄𝐸 : vazão do reservatório elevado; 𝑄𝐷𝑀𝐶 : vazão do dia de maior consumo
𝑉𝑍 : volume total de reservação necessário; 𝑉𝐸 : volume do reservatório elevado
𝝀 =𝑽𝒁 − 𝑽𝑬𝑽𝒁
Exemplo 1: Volume de reservatório
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Calcular os volume dos reservatórios (elevado para zona alta e apoiado para a zona baixa) considerando os seguintes dados para o alcance do projeto:
• D: densidade populacional de 240 hab/ha
• q: consumo per capita médio de 250 L/hab.dia
• K1= 1,2; K2 = 1,5
Considerando duas zonas de pressão (alta e baixa, de acordo com a topografia):
• Área da zona alta: 3,0 ha
• Área da zona baixa: 6,4 ha
Exemplo 1: Volume de reservatório
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Sequência de cálculo:
1. População de projeto: 𝑃 = 𝑓(𝐷)
2. Vazões de projeto: 𝑄 = 𝑓(𝑃)
3. Volume de água demandados no dia de maior consumo (VDMC)
4. Volume de reservação necessários (VR)
5. Vazão a ser recalcada do reservatório apoiado para o elevado (QE)
Exemplo 1: Volume de reservatório
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1. População de projeto: 𝑃 = 𝑓(𝐷)
• Zona alta: 3,0 ha x 240 hab/ha = 720 hab
• Zona baixa: 6,4 ha x 240 hab/ha = 1.536 hab
𝑃(ℎ𝑎𝑏) = 𝐷 (ℎ𝑎𝑏/ℎ𝑎). 𝐴(ℎ𝑎)
Exemplo 1: Volume de reservatório
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2. Vazões de projeto:𝑄 = 𝑓(𝑃)
- No dia de maior consumo (QDMC)
- Na hora de maior consumo (QHMC)
• Zona alta: 1,2 x 250 x 720/86400 = 2,5 L/s
• Zona baixa: 1,2 x 250 x 1.536 /86400 = 5,33 L/s
• Total: 7,83 L/s
𝑄𝐷𝑀𝐶 =𝑘1 𝑞 𝑃
86400
𝑄𝐻𝑀𝐶 =𝑘1 𝑘2 𝑞 𝑃
86400
• Zona alta: 1,2 x 1,5 x 250 x 720/86400 = 3,75 L/s
• Zona baixa: 1,2 x 1,5 x 250 x 1.536 /86400 = 8,00 L/s
• Total: 11,75 L/s
Exemplo 1: Volume de reservatório
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3. Volume de água demandados no dia de maior consumo (VDMC)
• Zona alta: 2,5 [L/s].86400 [s] = 216.000 L = 216 m³
• Zona baixa: 5,33 [L/s].86400 [s] = 460.512 L = 461 m³
𝑉𝐷𝑀𝐶[𝐿] = 𝑄𝐷𝑀𝐶[𝐿/𝑠]. 86400[𝑠]
Exemplo 1: Volume de reservatório
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4. Volume de reservação necessários (VR)
Admitindo-se que a localidade não dispõe de estudos específicos, podemos considerar o VR como 1/3 do volume de água consumido no dia de maior consumo:
• Zona alta: VRZA: 1/3 x 216 = 72 m³
• Zona baixa: VRZB: 1/3 x 461 = 154 m³
• Total: VRT = 226 m³
Exemplo 1: Volume de reservatório
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4. Volume dos reservatórios
Zona alta: reservatório elevado
Zona baixa: reservatório apoiado
Hipótese (a): sem minimizar o volume do reservatório elevado
• Reservatório elevado = 72 m³ : Volume padrão de 75 m³
• Reservatório apoiado = 154 m³ : Volume padrão de 150 m³
Exemplo 1: Volume de reservatório
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4. Volume dos reservatórios
Hipótese (b): minimizando o volume do reservatório elevado (aprox. 20% do volume demandado no dia de maior consumo)
• Volume do reservatório elevado
VE = 20% x 216 m³ = 43,2 m³ : Volume padrão de 50 m³
Verificar a autonomia do reservatório na hora de maior consumo:
t = 50.000 [L] / 3,75 [L/s] / 3.600 [s/h] = 3,7 h (> 0.5 h OK!)
• Volume do reservatório apoiado
VA = VR – VE = 226 – 50 = 176 m³ : Volume padrão de 200 m³
Exemplo 1: Volume de reservatório
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4. Volume dos reservatórios
Hipótese (a): sem minimizar o volume do reservatório elevado
• Reservatório elevado = 72 m³ : Volume padrão de 75 m³
• Reservatório apoiado = 154 m³ : Volume padrão de 150 m³
Hipótese (b): minimizando o volume do reservatório elevado
• Reservatório elevado = 43.2 m³ : Volume padrão de 50 m³
• Reservatório apoiado = 176 m³ : Volume padrão de 200 m³
O reservatório apoiado incluirá 25 m³ do volume de reservação da zona alta: necessita de uma estação elevatória entre os dois reservatórios
Exemplo 1: Volume de reservatório
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5. Vazão a ser recalcada do reservatório apoiado para o elevado (QE)
𝑄𝐸 = 𝑄𝐷𝑀𝐶 1 + 𝜆
𝑄𝐸 : vazão do reservatório elevado
𝑄𝐷𝑀𝐶 : vazão do dia de maior consumo
𝑉𝑍 : volume total de reservação necessário
𝑉𝐸 : volume do reservatório elevado
𝜆 =𝑉𝑍 − 𝑉𝐸𝑉𝑍
Exemplo 1: Volume de reservatório
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5. Vazão a ser recalcada do reservatório apoiado para o elevado (QE)
• Para VE = 75 m³
𝜆 =0,5 75 − 75
75= 𝟎
• Para VE = 50 m³
𝜆 =0,5 75 − 50
75= 𝟎, 𝟏𝟕
𝑄𝐸 = 𝑄𝐷𝑀𝐶 = 𝟐. 𝟓𝟎 𝑳/𝒔
𝑄𝐸 = 2,50 1 + 0,17 = 𝟐, 𝟗𝟑 𝑳/𝒔
Qualidade de Água em Reservatórios
Longos tempos de detenção crescimento de
bactérias/nitrificação
Possibilidade do aparecimento de zonas de estagnação
Baixos valores do residual desinfetante
Localização das tubulações de entrada e de saída dos reservatórios
Jusante: mesma entrada e saída / Montante: tubulações distintas
Ausência de luz solar Nitrificação
Deterioração do concreto Substrato para crescimento de
microorganismos
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Operação de Reservatórios - Otimização
• Redução dos gastos com energia elétrica
• Minimização das falhas no atendimento a demanda
• Redução de perdas físicas em função das pressões na
rede
• Flexibilidade na operação de sistemas com múltiplos
reservatórios interligados
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