Material Sobre Saneamento

2. Noções Gerais de Saneamento 2.1.

Introdução

2.1.1. Conceitos fundamentais a) Saúde É o completo bem-estar físico, mental e social e não apenas a ausência de doenças e infecções (OMS). b) Saúde pública É a ciência e a arte de promover, proteger e recuperar a saúde, através de medidas de alcance coletivo e de motivação da população. A saúde pública cumpre principalmente as funções de educar e prevenir. A saúde pública tem como principais colaboradores a medicina preventiva e social e o saneamento. c) Saneamento do meio Estuda as relações do homem com o meio físico. É definido como sendo o controle de todos os fatores que podem exercer efeitos nocivos sobre seu bem-estar físico, mental ou social (OMS). As atividades do saneamento envolvem, principalmente :  abastecimento de água;  sistema de esgotos (domésticos, industriais e águas pluviais);  acondicionamento, coleta, transporte, tratamento e ou destino final dos resíduos sólidos (lixo);  saneamento dos alimentos;  controle da poluição ambiental (água, ar, solo, acústica e visual);  controle de artrópodes e de roedores de importância em saúde pública;  saneamento da habitação, dos locais de trabalho, de educação e de recreação e dos hospitais;  saneamento e planejamento territorial;  saneamento dos meios de transporte;  saneamento em situação de emergência;  aspectos diversos de interesse no saneamento do meio (cemitérios, aeroportos, ventilação, iluminação, insolação, etc. ). d) Sistema público de abastecimento de água É o conjunto de estruturas, equipamentos, canalizações, órgãos principais e acessórios, peças especiais destinadas ao fornecimento de água segura e de boa qualidade para os prédios e pontos de consumo público, para fins sanitários, higiênicos e de conforto da população. O sistema de abastecimento compreende basicamente: manancial (captação), adução, estação elevatória, tratamento, reservação e distribuição. 2.1.2. A água na transmissão de doenças a) Usos da água e saúde dos muitos usos que a água pode ter, alguns estão intimamente relacionados com a saúde humana: a.1) Água utilizada como bebida ou na preparação de alimentos. Neste caso há contato direto entre a água e o organismo humano.

a.2) Água utilizada no asseio corporal ou a que, por razões profissionais ou outras quaisquer, venha a ter contato direto com a pele ou mucosas do corpo humano (ex.: trabalhadores agrícolas, lavadeiras, atividades recreativas). Neste caso também há contato direto entre a água e o organismo humano. a.3) Água empregada em manutenção da higiene do ambiente e, em especial, dos locais e instalações e usados no manuseio, preparo e ingestão dos alimentos (domicílios, restaurantes, bares, etc.). Há contato principalmente indireto. a.4) Água utilizada na rega de hortaliças ou nos criadouros de moluscos (ostras, mariscos, etc.). O contato com a água é principalmente indireto. A nocividade da água pode resultar da sua má qualidade. A quantidade insuficiente de água também pode causar problemas. Segundo a OMS, aproximadamente ¼ dos leitos existentes em todos os hospitais do mundo estão ocupados por enfermos, cujas doenças são ocasionadas pela água. Em a.1) e a.4)  influi a qualidade da água e em a.2) e a.3) além da qualidade é muito importante a quantidade. b) Água como veículo de doenças Os sistemas de abastecimento de água de uma comunidade desde a captação, adução, tratamento, reservação e distribuição, bem como dos domicílios e edifícios em geral deve ser bem projetado, construído, operado, mantido e conservado, para que a água não se torne veículo de transmissão de diversas doenças. Essas doenças podem ser classificadas em dois grupos: b.1) Doenças de transmissão hídrica a água atua como veículo propriamente dito, do agente infeccioso (como por exemplo no caso de febre tifóide, da disenteria bacilar, etc.) b.2) Doenças de origem hídrica a água pode conter certas substâncias (denominadas contaminantes tóxicos), que em teor inadequado dão origem a doenças como fluorose (excesso de flúor), metemoglobinemia ou cianose (excesso de nitrato), bócio (carência de iodo) e saturnismo (excesso de chumbo). *0 Doenças de transmissão hídrica os microorganismos patogênicos responsáveis por essas doenças atingem a água com as fezes de pessoas ou animais infectados. Essas doenças atingem notadamente o aparelho intestinal . Em geral, os microrganismos normalmente presentes na água podem: ter seu “habitat” normal nas águas de superfície; ter sido carreados pelas águas de enxurradas; provir de esgotos domésticos e outros resíduos orgânicos, que atingiram a água por diversos meios; ter sido trazidos pelas chuvas na lavagem atmosférica. Relativamente aos microorganismos patogênicos, as doenças de transmissão hídrica podem ser ocasionados por :  bactérias : febre tifóide, febres paratifóides, disenteria bacilar, cólera;  protozoários : amebíase ou disenteria amebiana;  vermes (helmintos) e larvas : esquistossomíase;  vírus : hepatite infecciosa e poliomielite.  Doenças de origem hídrica quatro tipos de contaminantes tóxicos podem ser encontrados nos sistemas públicos de abastecimento de água :

1) Contaminantes naturais de uma água que esteve em contato com formações minerais venenosas. Os contaminantes de origem mineral incluem: o flúor, o selênio, o arsênio e o boro. Com exceção do flúor, raramente são encontrados em teores capazes de ocasionar danos. 2) Contaminantes naturais de uma água ocasionados por colônias de microorganismos venenosos como certos tipos de algas que dão à água aspecto repulsivo ao homem, que tem assim uma defesa natural através dos seus sentidos; não obstante, a mortalidade de gado que ingere esses contaminantes tem sido verificada. 3) Contaminantes introduzidos pela corrosão de tubulações metálicas podem ocasionardistúrbios, principalmente em águas moles (dureza baixa) ou que contenham certo teor de bióxido de carbono (o que pode ocorrer por prática inadequada no tratamento da água). 4) Contaminantes introduzidos nos cursos d'água por certos despejos industriais. Dos metais empregos nas tubulações, o único de toxidez comprovada (e cumulativa) é o chumbo (saturnismo). Cobre, zinco e ferro, mesmo em pequenas quantidades dão à água gosto metálico característico e são responsáveis por certos distúrbios em determinadas operações industriais. *1 O tratamento químico da água para coagulação, desinfecção e destruição de algas ou controle da corrosão pode ser uma fonte potencial de contaminação da água. c) Água e doenças as doenças relacionadas com a água podem ser causadas por: *2 Agentes microbianos são as doenças que apresentam caráter infeccioso ou parasitário. A penetração no organismo pode ser por via predominantemente oral (cólera, febre tifóide, febre paratifóide; hepatite infecciosa, diarréias infantis) e por via principalmente cutânea - pele ou mucosa (esquistossomose; leptospirose; outras doenças que se referem aos banhos de praia, piscinas, rios, etc.). *3 Agentes Químicos a água, através do seu ciclo hidrológico, está em permanente contato com os constituintes da atmosfera e da crosta terrestre, dissolvendo muitos elementos e carreando outros em suspensão. O homem também, por suas múltiplas atividades, nela introduz substâncias das mais diversas naturezas. Assim, os poluentes químicos podem ser naturais (substâncias minerais e orgânicas dissolvidas ou em suspensão e gases provenientes da atmosfera) e podem ser artificiais (resultante das substâncias empregadas no tratamento da água - sulfato de alumínio, cal, etc.; uso indiscriminado de pesticidas, herbicidas, carrapaticidas, inseticidas, raticidas, etc.; de despejos industriais; dos esgotos sanitários; da emissão das chaminés das fábricas; insineradores) 2.1.3. Doenças relacionadas com a falta de saneamento Reconhece-se que o fator quantidade de água tem tanta ou mais importância que a qualidade, na prevenção de algumas doenças. A escassez da água dificultando a limpeza corporal e a do ambiente, permite a disseminação de enfermidades associadas à falta de higiene. Assim, a incidência de certas doenças diarréicas, varia inversamente à quantidade de água disponível "per capita" mesmo que essa água seja de qualidade muito boa. Doenças

cutâneas e infecções provocadas por piolho podem ser evitadas ou atenuadas onde existe conjugação de bons hábitos higiênicos (saneamento) e quantidade de água suficiente. As doenças referentes a deficiência de saneamento básico classificadas como : a) b) c) d) e)

doenças transmitidas pela água; doenças causadas pela falta de água; doenças causadas por agentes que dependem do meio aquático; doenças transmitidas por insetos (vetores que dependem do meio aquático); doenças causadas por organismos aquáticos ingeridos de forma crua.

 As doenças mais importantes são as transmitidas pela água: Cólera, Febre tifóíde e Febres paratifóides; Disenteria infecciosa; Leptospirose; Giardíase; Enterites gastrointestinais.  As doenças intestinais são causadas pela falta de saneamento, pela água de má qualidade e pela ausência de condições adequadas para a disposição de dejetos humanos.  Sempre que as águas imundas são encaminhadas ao solo, às sarjetas e aos cursos de água elas podem constituir perigosos focos de disseminação de moléstias graves.  A má disposição de lixo, por sua vez, além de provocar a multiplicação de vetores perigosos, pode causar contaminação de águas superficiais e subterrâneas (lençóis freáticos).  A água é também indispensável ao ciclo biológico de muitos vetores animados, responsáveis por doenças graves. Os mosquitos que transmitem a malária e a febre amarela, tem a fase larvária, obrigatoriamente em meio aquático. Assim, doenças como a malária, indiretamente, estão relacionadas com a água; neste caso, a água não atua como veículo, mas o mosquito transmissor se procria nas coleções de água, e portanto, ao se estudar a construção de um reservatório de acumulação destinado ao abastecimento de água, deve-se investigar as espécies de mosquitos existentes na área de inundação e vizinhanças, bem como aspectos epidemiológicos relacionados à malária.  A ingestão de organismos aquáticos (peixes e mariscos) em estado cru, contaminados por doenças perigosas (cólera) que chegam ao mar e cursos d'água pela falta de coletores de esgotos e tratamento de efluentes na região pode contaminar pessoas. Essas pessoas viajando, podem transportar os agentes causadores dessas doenças em suas fezes e ser o foco de contaminação de água e alimentos. 2.2.

Importância econômica e sanitária dos sistemas de abastecimento d'água

 A Organização Mundial de Saúde - OMS, estima que pelo menos dez mil pessoas falecem por dia em conseqüência de acidentes e doenças causadas por falta de habitação adequada e de serviços essenciais de água potável e esgotos sanitários. Nos países em desenvolvimento avaliou-se que aproximadamente 80% dos leitos hospitalares vem sendo ocupados por pacientes com doenças causadas direta ou indiretamente pela água de má qualidade e por falta de saneamento. Assim, a importância sanitária do abastecimento de água é das mais discutidas; a implantação ou melhoria dos serviços de abastecimento de água traz como resultado uma rápida e sensível melhoria na saúde (diminuição das moléstias cujos agentes epidemiológicos são encontrados nas fezes humanas) e nas condições de vida de uma comunidade principalmente através de :

    

controle e prevenção de doenças; promoção de hábitos higiênicos da população; desenvolvimento de esportes (como a natação); melhoria da limpeza pública; conforto e segurança coletiva (refrigeração e combate a incêndio).

 Esses benefícios se acentuam muito com a implantação e melhoria dos sistemas de esgotos sanitários.  Tem sido constatado também que a implantação de sistemas adequados de abastecimento de água e de destino de dejetos, a par da diminuição das doenças transmissíveis pela água, indiretamente ocorre a diminuição da incidência de uma série de outras doenças, não relacionadas diretamente aos despejos ou ao abastecimento de água.  Verificou-se também a existência de uma correlação entre a redução de mortalidade por febre tifóide e a redução de mortes devido a outras enfermidades. Quando se reduz a mortalidade por febre tifóide mediante a distribuição de água de boa qualidade, provavelmente se reduz, também, por duas a três vezes a mortalidade devido a outras enfermidades. Como exemplo particular, esse efeito se observa com a mortalidade infantil.  A importância econômica do abastecimento de água é também verificada. A influência direta mais importante da sua implantação reside num aumento de vida média da população servida; numa diminuição da mortalidade em geral e, em particular, da infantil; numa redução de número de horas perdidas com diversas doenças; estes fatos se refletem numa maior eficiência nas atividades econômicas dos cidadãos (maior número de horas de trabalho), possibilitando, com isto, o aumento de produção.  A influência da água, do ponto de vista econômico, faz-se sentir mais diretamente no desenvolvimento industrial, por constituir, ou matéria-prima em muitas indústrias, como as de bebida, ou meio de operação, como água para caldeiras, etc.  A melhoria de um serviço de abastecimento de água acarreta a diminuição indireta no custo médio de uma enfermidade, incluindo despesas com médicos, remédios e descontos de salários. 2.3.

Controle de qualidade da água como fator de saúde

 A água possui uma série de impurezas, que vão definir mais características físicas, químicas e biológicas; a qualidade da água depende dessas características.  As características químicas das águas que escoam superficialmente ou nos lençóis subterrâneos descreve a natureza do terreno ou a qualidade do subsolo ao longo de seu percurso.  A água pode, pois, incorporar uma grande variedade de substâncias, algumas inócuas, como o nitrogênio, oxigênio, etc., outras impurezas podem ser tóxicas ou prejudiciais à saúde. Dependendo da região até mesmo a água de poços subterrâneos pode apresentar teores excessivos de compostos indesejáveis de ferro, flúor e outros elementos.

 É de grande importância que se comparem e selecionem fontes alternativas para o abastecimento público. É indispensável um levantamento sanitário da área, além da realização de diversas análises da água. As impurezas mais nocivas são aquelas que contaminam as águas: micróbios e substâncias radioativas. a) A história de uma água  Através da análise química, compreendendo os teores de nitrogênio em suas diferentes formas, pode-se observar a história passada pela água através da presença de compostos do ciclo de nitrogênio. Assim, teores elevados de amônia indica a presença e a quantidade de matéria orgânica azotada presente na água; os nitritos revelam matéria orgânica em fase da atividade bacteriana (oxidação) e os nitratos mostram que a poluição orgânica já atingiu a sua fase final de estabilização (poluição mais remota). Outra determinação valiosa é a dos teores de cloreto. O teor de cloretos pode ser indicativo de poluição por esgotos domésticos (próxima ou remota). O teor de cloretos varia com diversos fatores, principalmente com a distância do mar. Para determinado local, um excesso de 2ppm de cloretos sobre o teor normal na área é um indício de poluição ( a urina causa excesso de cloretos).  O controle de qualidade da água deve ser feito:  procurando-se impedir a contaminação de mananciais de água;  tratando-se convenientemente a água; controlando-se a qualidade da água em reservatórios de distribuição da rede;  dando-se instruções de higiene ao usuário para não deteriorar a água fornecida, ou seja, evitando a contaminação da água em instalações e em reservatórios domiciliares e prediais. b) Alteração da qualidade da água Analisemos o ciclo de uso da água para entender como ela tem sua qualidade alterada. 1) A CICLO DO USO DA ÁGUA água da chuva nuvens 1

poeiras, gases

evaporação

terreno, solo 2 infiltração no solo minas ou nascentes

lençol subterrâneo

retirada com bomba ou manual

bombeamento

a água ao escoar pelo terreno carrega partes do solo e de detritos lençol freático

lençol freático (raso)

eventual cloração

manacial com poluição média

tratamento convencional cloração

evaporação

rios e lagos

irrigação

manancial sem poluição

oceano (mar)

tratamentos especiais para potabilização

manancial com muita poluição

tratamentos especiais

cloração sistema de distr. potável

fins industriais

tratamento especial

sistema de esgotos

retorno de esgoto tratado

rio

proveniente da água evaporada das grandes massas líquidas, é uma água destilada que se

aproxima da “água pura”. Ao atravessar a atmosfera dissolve gases (O 2; N2;C O2) e poeiras em suspensão. Nesta fase é menos freqüente a existência de microorganismos patogênicos. 2) A água da chuva chega ao solo: Dependendo da geologia (terrenos mais ou menos permeáveis), da topografia (terrenos mais ou menos inclinados), dependendo da cobertura vegetal, parte da água se infiltra, parte se evapora e parte escoa superficialmente até encontrar um córrego, um rio, um reservatório ou um lago. 3) A água que escoa superficialmente terá, sempre, mas em teores variados:  sólidos dissolvidos em face da capacidade de ser a água um excelente solvente. A presença de alguns sólidos pode não preocupar sanitariamente mas outros podem causar problemas.  sólidos em suspensão - carreados em face da velocidade e capacidade de ser a água um excelente solvente. A presença de alguns sólidos pode não preocupar sanitariamente mas outros podem causar problemas.  detritos (que estarão ou dissolvidos ou em suspensão) que podem ser de origem vegetal (ex: humus e o tanino que dão cor ao rio Negro); de origem animal (restos de animais mortos ou suas excretas) e restos de atividade humana de todo tipo. Por isso, na grande maioria das vezes, as águas superficiais não atendem aos padrões de potabilidade fixados pelas normas (embora possam, eventualmente, não causar doenças). Somente rios de cabeceiras, correndo em solos arenosos e rochosos e em bacias protegidas, é que podem eventualmente atender às normas de potabilidade, mas lembrando que até excretas de animais silvestres podem ter contaminantes. Por segurança, o uso de águas superficiais deve, no mínimo, ser feito com adição de um desinfectante (cloro) que tenderá a eliminar a maior parte de microorganismos, incluindo aí os eventuais patogênicos de doenças de veiculação hídrica). 4) A maior parte das águas de chuva cai nos mares, pois sua superfície é varias vezes maior que a dos terrenos. Os mares são também alimentados pela chegada dos rios (foz). 5) Se a água ficou no lençol subterrâneo (convencionalmente o que se situa a mais de 50m de profundidade) deverá ser retirada por bombas. Há casos (poucos) de afloramento de água subterrânea (poço jorrante). Isso se deve ao fato de estar a água às vezes confinada por camadas impermeáveis e por razões de topografia, o lençol confinado aflora, e água com pressão sai do terreno jorrando. A água do lençol subterrâneo, e em geral é, proveniente de pontos de infiltração distantes dezenas e até centenas de quilômetros do local da captação. Seguramente, se quando a água que se infiltrou tinha microrganismos, eles desaparecerão ao longo do percurso ao percolar no solo. Se a água subterrânea não contém microorganismos, ela pode carregar alto teor de sólidos dissolvidos dependendo do terreno no percurso. Em terrenos ricos em calcário, o passar da água subterrânea, ao solubilizar o solo, forma até cavernas. A água subterrânea em face de toda sua história de formação:

 pode possuir características que atendam a todos os padrões de potabilidade, e uma desinfecção só seria necessária quando se deseja uma garantia adicional, por medo de contaminação no sistema de distribuição (caixas de água mal conservadas, por exemplo);  pode ter contaminação biológica através de infiltração na parte superior do poço por água do lençol freático eventualmente contaminado. Evita-se essa contaminação com a impermeabilização do poço nos primeiros 15 metros, e impedindo que as águas de enxurrada entrem no poço.  pode não ter características de potabilidade pelo fato de transportar sólidos que causem gosto e cheiro à água. Como regra geral, é muito fácil remover sólidos suspensos na água do que sólidos dissolvidos (ex.: é a dificuldade de tratar a água do mar para fins potáveis). As águas de poços profundos têm, às vezes, temperatura superior à ambiente. Isso se deve ao fato de, ao passar por solos subterrâneos, ocorrer reações exotérmicas (liberação de calor). Essas águas térmicas são fonte de atração turística, e para serem usadas no sistema de abastecimento costumam ser resfriadas em torres de aeração. 6) Águas de minas e nascente: são as que se infiltram e por razões de relevo voltam a superfície. O ponto de origem da infiltração pode estar próximo ou distante. Como é uma água que passou pelo lençol subterrâneo, sofre algum tipo de filtragem e uma eventual contaminação anterior por microrganismos foi contida ou limitada. Normalmente as características de cor, turbidez e presença de microrganismos dessas águas são sensivelmente melhores do que as das superficiais (rios e córregos). Para usar água de nascente é preciso tomar alguns cuidados mínimos:  as nascentes devem ser protegidas por valetas que impeçam contaminação por águas de enxurradas, águas essas sempre suspeitas;  ter cuidado para afastar das proximidades, residências e criação de animais, a fim de evitar que dejetos penetrem no lençol freático que abastece a nascente;  por cautela, águas de nascentes, quando possível devem ser canalizadas e represadas, onde será desejável uma cloração. 7) Poços rasos (captação do lençol freático): A diferença entre poço raso e profundo está na profundidade da escavação. Poços rasos possuem profundidades de aproximadamente 20m. Na maioria das vezes são de escavação manual pelos chamados poceiros e, por isso, tem diâmetro maior que os poços profundos, que são escavados mecanicamente, e possuem diâmetros da ordem de 20 a 50m. O poço raso retira água do primeiro lençol (freático), onde a água entrou no maciço terroso e a filtração que ocorre através da percolação do terreno possivelmente não ocorrem e, assim, podem ser alimentados por águas contaminadas. Os poços rasos são escavados próximos às residências e, portanto, perto de focos de contaminação. Para que as águas de poços rasos tenham melhor qualidade é preciso:  construir os poços a montante de fossas próximas;

 dar destino adequado aos esgotos por meio de fossa séptica e valas de infiltração situadas o mais distante possível do poço;  enterrar o lixo, evitando o ataque por ratos, baratas e moscas;  a abertura do poço deve estar em cota mais alta que o terreno, para impedir que águas de enxurradas o atinja;  fazer periódicas limpezas e desinfecções do poço com água de lavadeira (hipoclorito de sódio);  etc. 8), 9), 10), 11) As águas de rios e lagos, por receberem contribuições de ;águas superficiais e por drenarem grandes bacias onde sempre há ocupação humana (uso urbano, industrial e agrícola de área), nunca atendem os padrões de potabilidade. Os mananciais protegidos têm toda a bacia contribuinte desapropriada, e não há, em toda a bacia, nenhuma casa, nenhuma atividade agrícola ou industrial. 12) O tratamento convencional é composto de tratamento químico de coagulação, decantação, filtração e cloração. 13) Por vezes temos que usar mananciais altamente poluídos por falta de outra solução Nos tratamentos especiais podem ocorrer pré-cloração, dupla filtração, emprego de carvão ativado e de ozona, etc. 14)

O manancial mar: Até há alguns anos pensar em água do mar para uso potável era uma alternativa econômica fora de cogitação. Hoje, o mar é fonte de água potável no Kwait; em plataformas oceânicas de prospecção de petróleo e em grandes embarcações. 15)

Sistema de distribuição: A água tratada é potável, passa para a rede e deve chegar em condições de potabilidade até a torneira do usuário mais distante. Os fatores que podem contribuir para que isso não ocorra são:  a rede distribuidora fica seca e a água do lençol freático (sempre poluído) pode penetrar através de juntas com defeitos, situação essa que não ocorre quando se mantém a rede em carga (com pressão) que é a melhor proteção sanitária da rede de água.  caixas de água domiciliares e prediais sujas. Pelo menos a cada seis meses cada reservatório deveria ser lavado, desinfectado e verificado se não apresenta possibilidade de contaminação. Para se ter certeza de que a água chegará potável a torneira, uma das preocupações adicionais às já citadas é manter ao longo de toda a rede um teor mínimo de cloro. Um sistema só pode ser considerado confiável se permanentemente produz água dentro dos padrões estabelecidos. 16) Sistema de esgotos:

A água usada de alguma forma e em alguma proporção terá que ser disposta e o ideal é que seja pela rede de esgotos. Se for um sistema individual de disposição, caso de habitações isoladas, o terreno e o lençol freático serão seu destino. No caso de cidades, deve haver uma rede de esgotos com tratamento adequado. O efluente tratado pode ou não ser clorado, dependendo dos usos do corpo receptor a jusante. A tendência atual é desestimular, sempre que tecnicamente possível, o tratamento individualizado pelas indústrias de seus despejos (e de lixo) preferindo-se que o mesmo seja dirigido para a rede pública de esgotos. Caberia à indústria apenas fazer, quando necessário, um pré-tratamento corretivo para impedir que, por exemplo, despejos ácidos explosivos ou inflamáveis atinjam a rede e a destrua. O resto, ou seja, todos os outros tipos de despejos podem e devem ser ligados à rede pública mediante um sistema de tarifas. Com isso se consegue:  economia de escala;  a indústria não consome nem espaço e nem se dedica a uma atividade que não é sua atividade-fim;  melhor controle de qualidade de locais de tratamento, pois o número destes locais será menor e o pessoal de alto nível necessário ficará reduzido. Tudo o que disse do tratamento de esgotos vale para a disposição e tratamento de lixo industrial. 17) Tratamento industrial da água para fins especiais: Algumas indústrias não se satisfazem com quantidade de água potável . Nesses casos elas próprias fazem tratamentos específicos, como a remoção de sais que causam dureza e que podem dar problemas em suas caldeiras de alta pressão. Certas tecelagens removem adicionalmente Ferro e Manganês, algumas indústrias removem cloro, outras oxigênio dissolvido e outras removem quase todos sais para diminuir a condutividade elétrica da água. 18) Rios, lagos e mares são o destino final dos esgotos tratados. Com o crescimento da população e da atividade industrial e agrícola, a qualidade das águas dos rios e lagos vem em muitos casos se deteriorando progressivamente. Por vezes, tratamentos convencionais de esgotos (processo biológico) já não são suficientes, e impondo exigências adicionais como, por exemplo, a remoção de fósforo para impedir que nos cursos d’água haja um crescimento exagerado de algas ( o elemento fósforo é necessário a esse crescimento, sendo sua remoção um fator limitante). A poluição por atividades agrícolas que podem lançar nos rios defensivos e adubos é um novo tipo de poluente que começou a preocupar as autoridades sanitárias nos últimos 30 anos. As impurezas contidas nas águas são adquiridas nas diversas fases do ciclo hidrológico; (manancial) e na distribuição. 1) Precipitação atmosférica as águas de chuvas podem arrastar impurezas existentes na atmosfera : (02, N2, C02) e poeiras em suspensão. Nesta fase é menos freqüente a existência de microorganismos patogênicos. 2) Escoamento superficial as águas lavam a superfície do solo e carreiam as impurezas existentes: partículas terrosas, detritos vegetais e animais, fertilizantes, estrume, inseticidas (áreas cultivadas), etc; podem conter elevada concentração de

microorganismos patogênicos; muitas impurezas podem inclusive ser carreadas juntamente com as águas que se infiltram no solo. 3) Infiltração no solo nesta fase há uma certa filtração das impurezas, mas dependendo de características geológicas locais, muitas impurezas podem ser adquiridas pelas águas, através, por exemplo, da dissolução de compostos solúveis. Por outro lado, as impurezas podem ser carreadas para outros pontos, através, do caminhamento natural da água no lençol aqüífero; este pode estar contaminado por exemplo, por matéria fecal originada de soluções inadequadas para o destino final dos dejetos humanos, como as fossas negras. 4) Despejos diretos de águas residuárias e de lixo, esgotos sanitários, resíduos líquidos industriais, indevida e/ou inadequadamente lançados nas águas naturais, vão levar impurezas que poluem as águas naturais; inclusive podem favorecer o desenvolvimento de tipos inconvenientes de algas. 5) Represamento nas represas as impurezas sofrem alterações decorrentes de ações de múltiplas natureza (física, química, biológica); o repouso pode, contudo, favorecer a melhoria da qualidade da água pela sedimentação, principalmente das partículas maiores, purificando até certo ponto a água. E igualmente considerável a ação dos raios solares. 6) Captação não deve ser localizada a jusante de um lançamento de esgotos, devendo-se mudar, ou o local de captação, ou o ponto de lançamento dos esgotos. 7) Adução deve ser executada com os devidos cuidados; por exemplo, não se deve aduzir água tratada em canais abertos. 8) Tratamento nas próprias instalações de tratamento existem possibilidades de contaminação, como por exemplo, em filtros em mau estado, com descontinuidade na sua camada de areia {“crateras”), em canais abertos que conduzem água filtrada, etc. A cloração da água, quando feita inadequadamente também pode apresentar problemas de insegurança sanitária, mau cheiro, etc. 9) Recalque o sistema de distribuição de água deve ser bem projetado; por exemplo, as linhas de distribuição de água devem estar a mais de três metros das linhas de esgotos. Os reservatórios de água tratada devem ser cobertos 10) Instalações hidráulico-sanitárias prediais devem ser executadas com materiais e técnicas adequadas; por exemplo, o emprego excessivo de tubos de chumbo pode causar a doença denominada saturnismo; as instalações devem ser bem executadas para se evitarem as interconexões perigosas, e as possibilidades de refluxos perigosos que podem introduzir água contaminada no sistema de distribuição de água. Algumas definições: * Infecção penetração, alojamento e, em geral, multiplicação de um agente etiológico animado no organismo de um hospedeiro, produzindo danos a este, com ou sem aparecimento de sistemas clinicamente reconhecíveis.

* Agente etiológico substâncias cuja presença ou ausência pode iniciar ou perpetuar um processo mórbido; podem ser nutricionais; físicas, químicas ou parasitária. * Hospedeiro pessoa ou animal que alberga um agente etiológico animado. * Agente infeccioso bactéria, protozoário, fungo, vírus, helminto (verme), capaz de produzir infecção que, em circunstâncias favoráveis, no que se refere ao hospedeiro e ao meio ambiente, pode causar doença infecciosa. * Contaminação introdução no meio de elementos ou concentrações nocivas à vida animal e vegetal, tais como organismos patogênicos, substâncias tóxicas ou radioativas. No tocante, a água constitui um caso particular de poluição. * Poluição qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente (ar, água e solo) causada por qualquer forma de energia ou qualquer forma de substância sólida, líquida ou gasosa. * Desinfecção destruição dos agentes de infecções específicas. Destruição de germes patogênicos. * Ecologia ciência que estuda as relações mútuas de todos os organismos que vivem em um mesmo meio e sua adaptação ao ambiente. * Endemia incidência de uma doença em uma população humana dentro de limites considerados “ normais” para essa população. * Epidemia elevação brusca, temporária e significativa da incidência de uma doença em uma comunidade humana. * Meio ambiente conjunto de todas as condições e influências externas que afetam a vida e o desenvolvimento de um organismo. * Metemoglobinemia doença de eclosão tardia provocada quando os nitratos excedem certos limites. * Padrões de potabilidade ou de água potável quantidades limites que, com relação aos diversos elementos, podem ser tolerados, nas águas de abastecimento; quantidades essas fixadas, em geral, por leis, decretos, regulamentos ou especificações. * Padrões de segurança quantidades limites que, relativamente aos vários elementos, podem ser tolerados nas águas de abastecimento e garantem que a água não vai causar dano à saúde da população, embora não atenda bem a certos aspectos tais como cor, e outros, mas permitam a utilização de uma água de qualidade melhor que a que normalmente seria usada. * Protozoários animais constituídos de uma única célula. * Higiene é a arte e ciência da saúde que fornece os elementos necessários ao ajustamento do homem ao seu meio físico, biológico e social.

3. Concepção de Sistema Público de Abastecimento 3.1. Introdução: de acordo com a NB- 587/ JUN – 1977. Estudo de concepção num sistema de abastecimento de água ,é o estudo de arranjos, sob os pontos de vista qualitativo e quantitativo das diferentes partes de um sistema organizado de modo a formar um todo integrado, independente do grau de detalhamento, de precisão e da amplitude da conclusão final a que chegar.

3.1.1. Desenvolvimento do projeto: para o desenvolvimento do projeto deve-se conhecer os elementos necessários e definir as atividades necessárias. a) Elementos necessários: - definição do objetivo do estudo de concepção; - definição do grau de detalhamento e de precisão do estudo de concepção em geral e das partes constituintes do sistema; - os aspectos e condições econômicas e financeiras que condicionarão o estudo; - a definição de condições e parâmetros que serão de iniciativa do contratante. b) Atividades necessárias - os problemas relacionados com a configuração topográfica da região onde será' implantado o sistema; - identificar os consumidores a serem atendidos ao longo do período de tempo, até o horizonte de projeto e sua distribuição na área a ser servida pelo sistema; - a quantidade de água a ser exigida por diferentes classes de consumidores e as vazões para dimensionamento; - no caso de já existir sistema de distribuição, á integração das partes desse sistema ao novo sistema; - a pesquisa e definição de mananciais abastecedores; - a demonstração de que o sistema proposto apresenta total compatibilidade entre suas partes; - método de operação do sistema; - a definição das etapas de implantação do sistema; - a comparação técnico-econômica das opções. - o estudo de viabilidade econômico-financeira da concepção básica. 3.1.2. Condições a serem observadas nas atividades necessárias a) Configuração topográfica da região: os elementos cartográficos a serem utilizados para a elaboração de estudos de concepção poderão ser constituídos por mapas, fotografias aéreas, levantamentos aerofotogramétricos, topográficos, planimétricos ou planialtimétricos ou levantamentos expeditos. Deverão cobrir, pelo menos, a região em que se encontra a área urbana a ser abastecida (incluindo as áreas de expansão prevista) e em que poderão se localizar partes isoladas os sistema. Deverão também cobrir as regiões em que se encontram os prováveis mananciais abastecedores e as faixas de terreno nas quais poderão se localizar os condutos que interligarão mananciais e partes do sistema, isolados ou não.

b) Consumidores a serem atendidos: compreenderão a população permanente, os estabelecimentos comerciais e as entidades públicas e de serviços. A população abastecível será constituída de pelo menos 80% da população permanente; por parcela de população flutuante (quando apresentar interesse econômico ou social) e pela população temporária que se localiza na área abastecível. A população permanente será determinada com base no período de alcance do projeto o qual é normalmente fixado em 20 anos. Em geral, a população de horizonte de projeto é estimada através dos métodos: gráficos (expedito e de comparação), analíticos (crescimento aritmético e crescimento geométrico). A população flutuante será avaliada mediante critérios particulares e estabelecida em comum acordo com o órgão contratante. A população temporária, uma vez detectada sua existência, será avaliada mediante critérios particulares e estabelecida em comum acordo com o órgão contratante. A distribuição demográfica (área de ocupação) dá população de projeto sobre a área urbana atual e futura, depende basicamente do Plano Diretor de Desenvolvimento da cidade (fornecido pela prefeitura) e das seguintes condições: topografia; facilidade de expansão; preços de terrenos; planos urbanísticos e loteamento existentes; facilidade de transporte e comunicação; hábitos e condições sócio e econômicas da população, existência de serviços básicos. O período de projeto é fixado em função do tempo (número de anos) que se pretende atender a cidade com aquele sistema. É fundamental que o sistema funcione satisfatoriamente, sem sobrecarregar as instalações ou apresentar deficiência na distribuição. Leva-se em conta para a fixação: vida útil das obras e equipamentos; disponibilidade de recursos de créditos para financiamento; taxas de juros e prazos de pagamento; dificuldades de ampliação de partes do sistema; ritmo de crescimento da população. c) Determinação de consumos: a elaboração de um projeto de abastecimento de água exige o conhecimento das vazões de dimensionamento das diversas partes constituintes do sistema. Por sua vez, a determinação dessas vazões implica no conhecimento da demanda de água da cidade que é função do número de habitantes a ser abastecido e da quantidade de água necessária a cada indivíduo. d) Aproveitamento do sistema existente: para as comunidades que dispõem de sistema de abastecimento, deverá ser feito o estudo do aproveitamento de suas partes para constituir partes do novo sistema a ser projetado. O levantamento do sistema existente deverá conter referência às diversas partes do sistema, pelo menos os seguintes dados: mananciais (superficiais e subterrâneos); captação; condutos em geral (adução); conjunto motor-bomba (estação elevatória); reservatórios; rede de distribuição; válvulas, comportas e outros aparelhos usados em condutos de água; chaves elétricas de proteção e de comando; quadro de força; edificações; estação de tratamento; vias de acesso. e) Mananciais abastecedores: são considerados mananciais abastecedores, todos aqueles que apresentam condições sanitárias satisfatórias e que isoladamente ou agrupadas, apresentam vazão suficiente para atender a demanda máxima prevista no horizonte de projeto. Após fixadas as vazões de dimensionamento em função do estudo da população e da percentagem a ser abastecida, passa-se a estudar os possíveis mananciais abastecedores.

Quando a região em que está sendo implantado o sistema oferecer condições para exploração de lençol profundo, e os mananciais superficiais são satisfatórios, há necessidade de se fazer um estudo comparativo entre as alternativas e seleciona-se aquela que oferece melhores condições técnicas e econômicas. No estudo para a definição do manancial abastecedor, são considerados os seguintes parâmetros : nível d'água; vazões disponíveis; distância até o centro do consumidor, diferença de cota entre o manancial e o centro consumidor; facilidade de acesso; traçado mais fácil de canalização de adução; condições do terreno para fundação; energia elétrica nas proximidades; custo do terreno; qualidade da água; condições da bacia hidrográfica contribuinte, tendo em vista os tipos de ocupação e proteção contra poluição, etc. f) Compatibilidade entre as partes do sistema: o arranjo das partes de um sistema, o dimensionamento dessas partes e o relacionamento entre elas, deverão proporcionar a obtenção de um conjunto capaz de garantir um abastecimento contínuo e sanitariamente seguro, sob condições de operação aceitáveis, em qualquer etapa prevista de implantação do sistema. Assim, deve-se proceder uma análise de funcionamento de cada uma das partes do sistema e das condições que esse funcionamento impõe às demais partes direta ou indiretamente relacionadas, determinando os parâmetros indicativos de suas qualidades ou características técnicas, para os consumos máximos e mínimos previstos em cada ano, até o horizonte de projeto, sob condições de operação estabelecidas para o sistema. g)

Método de operação do sistema: a operação de um órgão ou parte do sistema pode ser automática quando se destinar ao ajuste de qualquer condição de funcionamento desse órgão ou parte do sistema e puder ser condicionada através de medidas de uma das grandezas ou combinações das mesmas :

    

pressão em condutos forçados; velocidade ou vazão de água em condutos; nível de água; intensidade de corrente elétrica em condutos de energia; diferença de potencial disponível no fornecimento de energia elétrica.

Somente será admitida a operação não automática de um órgão ou parte de um sistema quando: existir um meio capaz de avisar o operador que está ocorrendo uma condição de funcionamento que deverá ser modificada; os ajustes das condições de funcionamento são necessários em períodos superiores a uma hora. h) Definição das etapas de implantação do sistema: o estudo de concepção deverá ser feito para atender a todas as condições presentes ou previstas durante o período de tempo compreendido desde a data de estudo até o horizonte de projeto. O horizonte de projeto atingirá pelo menos o final da amortização da dívida contraída inicialmente para permitir a implantação do sistema de abastecimento configurado no estudo de concepção e não será inferior a 20 (vinte) anos contados do início de seu funcionamento. Considera-se início de funcionamento de um sistema, o momento em que esse sistema estiver em condições de satisfazer a pelo menos 50% da demanda inicial prevista e desde que após esse momento não seja necessário um tempo superior a 6 meses para satisfazer a totalidade da demanda inicial prevista. O estudo de concepção preverá qual deverá ser a divisão da obra em etapas, para satisfazer as condições financeiras da comunidade servida, apresentando um plano de

implantação em função da população presente, com indicação das datas prováveis correspondentes. i) Comparação técnico-econômica das opções: a comparação econômica das soluções tecnicamente viáveis se fará considerando os custos de implantação, de operação e manutenção e financeiros e levará em conta as etapas de construção previstas no estudo de concepção. 3 3.2. Memória Descritiva e de Cálculo Especificações Técnicas e Orçamento 4 a) Memória Descritiva - são descritos as várias unidades componentes do sistema como: manancial; captação; adução; elevação; reservação; tratamento e distribuição com suas características e dimensões principais, descrevendo as alternativas estudadas e escolhida, justificando toda a concepção do sistema proposto. b) Memória de Cálculo - é a apresentação detalhada dos cálculos de todas as unidades do sistema proposto, indicando fórmulas, tabelas, programas de computador, etc. c) Especificações Técnicas - são especificados todos os elementos componentes do projeto, no que se refere a construção civil, materiais e equipamentos. d) Orçamento - são orçadas todas as unidades componentes do sistema, no que se refere a mão-de-obra, materiais, equipamentos, controle tecnológico, etc. 3.3. Elaboração de projeto - o projeto de um sistema de abastecimento de água é constituído de: - Características da comunidade; - Previsão da população de horizonte de projeto; - Estimativa do consumo; - Memória descritiva; - Memória de cálculo; - Especificações técnicas; - Orçamento 3.3.1. Características da comunidade . deve conter informações sobre as condições geopolíticas, administrativa, social e cultural da localidade e informações detalhadas sobre: - Situação Geográfica - localização dentro do estado ou região; coordenadas; distância à cidade ou aos centros importantes; principais ligações de acesso (estrada de ferro, de rodagem; navegação aérea, marítima e fluvial); - Urbanismo - população; Plano, Diretor, de Desenvolvimento; projetos urbanísticos; áreas pavimentadas; praças; logradouros públicos; expansão territorial; loteamentos aprovados; etc. - Situação Sanitária - atendimento médico; número de médico5 e dentistas; hospitais; clínicas; postos de saúde; quadro de saúde da população e doenças prevalecentes; sistema de abastecimento de água; sistema de esgoto sanitário e de águas pluviais; coleta e disposição de lixo; poluição. - Educação e Cultura - população estudantil; número de colégios do I ° e 2° graus; grupos escolares; universidades; bibliotecas. - Energia Elétrica - existência; características (voltagem, ciclagem, etc.); custo; disponibilidade; confiabilidade. - Comunicação - telefone; rádio; jornais; revistas; correio, televisão. - Situação Econômica - produção agrícola; produção industrial; comércio; serviços; receita x despesa.

- Outras informações - solo (para escavação); mão-de-obra (disponibilidade e qualificação); material disponível, etc. - Finaliza esta parte do projeto com uma justificativa para a implantação do sistema público de abastecimento. 3.3.2. Previsão da População Horizonte de Projeto  crescimento populacional deveria ser definido pelos órgãos municipais de planejamento.  Fixado o período de tempo durante o qual o sistema de abastecimento deverá satisfazer fazse o estudo da população correspondente a esse prazo.  Na prática, são aplicados diverso processos de previsão de população: , a) Processo Aritmétrico - a partir de valores conhecidos : Po e P1 correspondentes a to e t, (referentes a dois cursos anteriores); calcula-se o incremento populacional nesse período. R = (P1–P0) / (t1–T0) r = incremento ou taxa de crescimento Po = população no tempo inicial (to) P1 = população no tempo (t1) P = população no tempo futuro (t) - Resulta a previsão da população P, correspondente a data futura t : P = Po + r(t-to) Obs. : * a população varia linearmente com o tempo; * o crescimento pressuposto é limitado. b) Processo Geométrico: Calcula-se a razão de crescimento geométrico no período conhecido. Q = (P1 / Po)1 / (t1 – to) q = razão do crescimento geométrico - Resulta a previsão de P correspondente a data futura t : P = Po (q)t - to Obs. : * considera-se o logaritmo da população variando linearmente com o tempo. * o crescimento pressuposto é ilimitado. c) Processo de Curva Logística - a partir dos valores das populações Po, P1 e P2, correspondentes a três datas anteriores to, t1 e t2, adota-se como curva de crescimento populacional uma curva definida por esses três pontos e que obedeça a equação abaixo e atenda a condição P12 > Po . P2 P = K / [1 + (2,718)(a-bt) Onde : 2,718 - base neperiana (e) b - razão de crescimento da população a - valor tal que para t = a / b há uma inflexão (mudança no sentido da curvatura) da curva K - limite de P (saturação da população).

Obs. : * faz-se a determinação dos três parâmetros a, b e K mediante a resolução do sistema de três equações e três incógnitas (a, b e K), obtidos mediante introdução de cada um. * a resolução do sistema de três equações acima fica bastante simplificada se os três pontos censitários forem cronologicamente eqüidistantes. Isto é, fazendo-se : to=0,

t1=d,

t2=2d e

t : contado a partir de to.

Resultam : K = [2.Po.P1.P2 - (P1)2 (Po.P2)] / [Po.P2 - (P1)2] b = [1 / 0,4343d]. log {[Po (K – P1)] / [P1 (K - Po)]} a = 1 / 0,4343 . log [(K - Po) / Po] * A aplicabilidade da curva logística entretanto, fica na dependência de estar satisfeita a condição : Po . Pz < (Pi)2 * Sob a hipótese da curva logística, a população cresce assintoticamente para um valor limite K. d) Processo Comparativo - consiste no traçado de uma curva arbitrária que se ajuste aos dados já observados, sem se procurar estabelecer a equação da mesma. As extrapolações ou previsões de populações futuras obtêm-se prolongando a curva obtida, de acordo com a tendência geral verificada, usando um julgamento próprio. Usa-se como elemento auxiliar, os dados de populações de outras cidades que já tenham maior número de habitantes que a estudada, com condições sócio e econômicas semelhantes.

A POPULAÇÃO

B

A’ C’ B’

Po P C

ANO 10

20

30

40

50

60

70

80

1990

Admite-se que a cidade estudada terá crescimento a partir de 1960 igual as duas cidades(A e B a partir da mesma população (P). e) Previsão da População abastecível



De acordo com a NB – 587/89, a população futura deve ser avaliada de acordo com um dos seguintes critérios:  Mediante a extrapolação de tendências de crescimento, definidas por dados estatísticos suficientes para constituir uma série histórica observando-se: - A aplicação de modelos matemáticos (mínimos quadrados) aos dados censitários do IBGE, escolhendo-se como curva representativa de crescimento futuro aquela que melhor se ajustar aos dados censitários: - As principais curvas utilizadas para ajuste pelo método dos mínimos quadrados são: 1) Função Linear: 

y = ax + b

(y > 0)

Os coeficientes da equação da reta são determinados: b = [ yi xi2 – (xi xiyi)] / [n xi2 - (xi)2 ] a = [ n xiyi - xiyi ] / [ n xi2 - (xi)2 ]

Sendo (n) o número de dados censitários utilizados menos um, e (i) = 1, 2, 3, 4, ... xi = número de anos acumulados yi = população censitária Determinada a equação da reta, calcula-se a população para o ano de alcance desejado. O coeficiente de correlação (r) que exprime a adaptação a curva aos dados utilizados, deve se aproximar a 1 e é calculado da seguinte forma: r2 = [(n xiyi - xiyi)2 ] / {[n xi2 - (xi)2 ] [n yi2 - (yi)2 ]} 2) Função Potência:

y = ax b

(a > 0)

Os coeficientes da equação da curva de potência são: b = [ n (lnxi) (lnyi) – (lnyi)] / [n (lnxi)2 - (lnxi)2 ] a = exp {[(lnyi) / n] – b[( lnxi) / n]} sendo yi > 0 e xi > 0 O coeficiente de correlação é obtido da seguinte forma: r2 = [n (lnxi) (lnyi) – (xi) (yi) ]2 / {[n (lnxi)2 - (lnxi)2 ] [n (lnyi)2 - (lnyi)2 ]} 3) Função Exponencial:

y = a e b.x

(yi > 0) e (a > 0)

Os coeficientes da equação exponencial são: b = [ n (xilnyi) – ( xi) (lnyi)] / [n xi2 - (xi)2 ] a = exp {[(lnyi) / n] – b[(xi) / n]} r2 = [n (xilnyi) – xilnyi) ]2 / {[n xi2 - (xi)2 ] [n (lnyi)2 - (lnyi)2 ]} 4) Função Logarítmica:

y = a + b lnx

Os coeficientes da equação são:

b = [ n (yilnxi) – (lnxi) (yi)] / [n (lnxi)2 - (lnxi)2 ] a = [1/n] [yi - blnxi] r2 = [n (yilnxi) – lnxiyi) ]2 / {[n (lnxi)2 - (lnxi)2 ] [n (yi)2 - (yi)2 ]} * O emprego de métodos que consideram os índices de natalidade, mortalidade, crescimento vegetativo e correntes migratórias. A expressão geral do crescimento da população de uma comunidade em função do tempo é: Pt = Po + (N – M) + (I – E) Pt = população na data (t) Po = população na data inicial (t) N = nascimentos no período (t – to) M = óbitos no período (t – to) I = imigrantes no período (t – to) E = emigrantes no período (t – to) Esta equação mostra a complexidade de parâmetros e exige o conhecimento de informações e dados estatísticos dificilmente encontrados nas novas cidades. 

Mediante a aplicação à última população conhecida da comunidade em estudo das mesmas tendências verificadas em comunidade com características análogas às da comunidade em estudo, quando inexistem dados característicos suficientes para constituir uma série histórica.

Obs: A projeção populacional adotada deve ser utilizada a cada levantamento do IBGE, por ocasião da implantação de etapas futuras. 

A utilização de dados estatísticos não provenientes do IBGE, exige a comprovação de confiabilidade.

3.3.2.2 – Distribuição Demográfica – Área de Ocupação A distribuição da população do projeto sobre a área atual e futura depende basicamente do Plano Diretor de Desenvolvimento da cidade formado pela prefeitura municipal e das seguintes condições: topografia, facilidade de expansão, terreno, planos urbanísticos e loteamento existente, hábitos e condições sócio-econômicos da população, critérios de serviços. Em geral são os seguintes, os valores médios de densidade: TIPO DE OCUPAÇÃO Áreas periféricas, casas isoladas e lotes grandes Casas isoladas, lotes médios e pequenos Casas germinadas, predominando 01 pavimento

DENSIDADE DEMOGRÁFICA (Hab/ha) 25 – 50 50 – 75 75 – 100

Casas germinadas, predominando 02 pavimentos Prédios de apartamentos pequenos Prédios de apartamentos altos Áreas comerciais Áreas industriais Densidade global média

100 – 150 150 – 250 250 – 750 50 – 100 25 – 100 50 - 150

3.3.3 – Estimativa do consumo de água – os problemas de dimensionamento das canalizações, estruturas e equipamentos implicam em estudos diversos que incluem a verificação do consumo médio por pessoa, a estimativa do número de habitantes a ser beneficiado e as variações de demanda que ocorrem por motivos vários. 3.3.3.1 – Usos da água – a água conduzida para uma cidade enquadra-se numa das seguintes classes de consumo ou de destino: doméstico, comercial, industrial, público, perdas e fugas. a) Doméstico – é a água consumida nas habitações e compreende as parcelas destinadas a fins higiênicos, potáveis e alimentares, e à lavagem em geral. As vazões destinadas ao uso doméstico variam com o nível de vida da população, sendo tanto maiores, quanto mais elevado for esse padrão. Estudos recentes apontam como representativo para as condições atuais valores de 100 – 200 l / hab dia. Nos Estados Unidos inclui-se na classificação de domésticos água utilizada para irrigação de jardins. b) Comercial – destaca-se a parcela utilizada pelos restaurantes, bares, hotéis, pensões, postos de gasolina e garagens, onde se verifica um consumo muito superior aos das residências. Escritórios Restaurantes Hotéis Hospitais Garagens Postos de serviços para veículos Lavanderias

50 l/pessoa dia 25 l/refeição dia 120 l/hóspede dia 250 l/leito dia 50 l/automóveis dia 150 l/veículo dia 30 l/Kg de roupa

c) Industrial – as indústrias utilizam águas de diversas formas: como matéria prima, lavagem, refrigeração. Apresentam os seguintes consumos: Indústrias – uso sanitário Matadouros – animais de grande porte Matadouros – animais de pequeno porte Laticínios Curtumes Fábrica de papel Tecelagem (sem alvejamento)

70 l/operário dia 300 l/cabeça abatida 150 l/cabeça abatida 5 l/Kg de produto 50 – 60 l/Kg de couro 100 – 400 l/ Kg de papel 10 – 20 l/Kg de tecido

d) Público – inclui-se nesta classificação a parcela de água utilizada na irrigação de jardins, lavagem de ruas e passeios, edifícios e sanitários públicos, alimentação de fontes e piscinas. e) Perdas e Fugas – ocorre devido a má utilização da água, deficiências técnicas do sistemas, etc. 3.3.3.2 – Consumo médio “per capita” – é expresso geralmente em litros por habitante por dia (l/hab dia) e definido por: q = volume anual distribuído / 365 x população beneficiada As condições indispensáveis para um estudo criterioso deste parâmetro são:  

Continuidade e confiabilidade da medição de água aduzida e distribuída para a cidade; Abastecimento ininterrupto, sem forçar restrições ao uso.

Os grandes consumidores (singulares) são acrescidos ao consumo calculado pelo “per capita”. Na elaboração de projetos para cidades ainda não providas de qualquer sistema de distribuição, procura-se adotar “per capita” de cidades semelhantes localizadas na mesma região. Não se conseguindo esta condição, adota-se os valores: População futura até 10.000 hab População futura entre 10.000 e 50.000 hab População maior que 50.000 hab População temporária População flutuante (igual a permanente)

150 a 200 l/habdia 200 a 250 l/habdia > 250 l/habdia 100 l/habdia

3.3.3.3 – Fatores que afetam o consumo: (considera-se como os mais importantes) a) Características da população: hábitos higiênicos, situação econômica, educação sanitária. b) Desenvolvimento da cidade: a quota média diária “per capita” aumenta com o crescimento da cidade. c) Presença de indústrias: tipo de indústria, zoneamento dos bairros industriais. d) Condições climáticas: precipitações atmosféricas, umidade do ar, temperatura. e) Características do abastecimento d’água: qualidade da água distribuída; pressões na rede de distribuição; taxa de água; modo de distribuição (serviço medido); administração do serviço. 3.3.3.4 – Variações de consumo: a água distribuída por uma cidade não tem uma vazão constante, mesmo considerando invariável a população consumidora. Devido à maior ou menor demanda em certas horas do período diário ou em certos dias ou épocas do ano, a vazão distribuída sofre variações mais ou menos apreciáveis. Também nisto, os hábitos da

população e as condições climáticas tem influência. Há portanto variações horárias ao longo do dia e variações diárias ao longo do ano. a) Variações diárias – o volume distribuído no ano dividido por 365 permite conhecer a vazão média diária anual. A relação entre o maior consumo diário verificado e a vazão média diária anual forma o “coeficiente do dia de maior consumo”. Assim: K1 = maior consumo diário no ano / vazão média diária no ano  

Seu valor varia entre 1,2 e 2,0 dependendo das condições locais. Utiliza-se esse coeficiente na determinação da vazão de dimensionamento de várias partes de um sistema de fornecimento público de água, entre os quais: obras de captação, adução, elevatórias, reservação e estação de tratamento.

b) Variações horárias – também no período de um dia há sensíveis variações na vazão de água distribuída a uma cidade, em função da maior ou menor demanda no tempo. As horas de maior demanda situam-se em torno daquela em que a população está habituada a fazer refeições, em conseqüência do uso mais acentuado da água na cozinha, antes e depois das mesmas. O consumo mínimo verifica-se no período noturno, geralmente nas primeiras horas da madrugada. Para o traçado da curva de consumo, é necessário que haja um medidor instalado na saída do reservatório de água para a cidade capaz de registrar ou permitir o cálculo das vazões distribuídas em cada hora. A relação entre a maior vazão horária observada num dia e a vazão média horária do mesmo dia define o “coeficiente de maior consumo”: K2 = maior vazão horária do dia de maior consumo / vazão média horária do dia de maior consumo  

Seu valor oscila bastante, podendo variar entre 1,5 e 3,0. Entre nós é usualmente adotado para fins de projeto o valor 1,5. Esse coeficiente é utilizado quando se pretende dimensionar os condutos de distribuição propriamente ditos que partem dos reservatórios, pois permite conhecer as condições de maior solicitação nessas tubulações. Consumo Diário (m3/dia)

consumo médio

consumo máximo 365 dias/ano

Curva de Variação Diária do Consumo

Vazão Qmáx

Qméd

24 h/dia Curva de Variação Horária de Consumo c) Vazão de água a captar, produzir e distribuir: Sendo: qo = quota média diária “per capita” no início do plano (to) qf = quota média diária “per capita no final do plano (tf) K1 = coeficiente do dia de maior consumo K2 = coeficiente da hora de maior consumo Po = população abastecida no início do plano Pf = população abastecida no final do plano tf – to = duração do plano Tem-se: c.1) Vazão média diária a distribuir:   

No início do plano: Qmédo = qo Po / 86400 (l/s) No final do plano: Qmédf = qf Pf / 86400 (l/s) Para grandes e médias barragens.

c.2) Vazão a distribuir no dia de maior consumo:   

No início do plano: Qo = K1 qo Po / 86400 (l/s) No final do plano: Qf = K1 qf Pf / 86400 (l/s) Para captação, adução, recalque, reservatório e estação de tratamento.

c.3) Vazão a distribuir na hora de maior consumo, do dia de maior consumo:   

No início do plano: Qmáxo = K1 K2 qo Po / 86400 (l/s) No final do plano: Qmáxf = K1 K2 qf Pf / 86400 (l/s) Para rede de distribuição.

Ex: determinar as vazões para dimensionamento, expressas em litros por segundo, dos diferentes trechos de canalização, admitindo os seguintes dados:  Consumo médio per capita anual = 200 l/dia

   

Coeficiente de variação diária (K1) = 1,25 Coeficiente de variação horária (K2) = 1,50 População futura = 45.000 hab Água necessária para a lavagem dos filtros da estação de tratamento = 4 % do volume tratado.

a

b

c

e d

Captação

ETA

Reservação

Rede de Distribuição Indústria

1) Vazão média anual a ser distribuída na rede: Qm = 45.000 hab x 200 (l/habdia) / 86400 (s/dia) = 104 l/s 

Vazão no trecho E: leva em conta os coeficientes do dia e hora de maior consumo, pelo fato de estar depois do reservatório. Seu valor máximo será: QE = 104 (l/s) x 1,25 x 1,5 = 195 l/s



Vazão no treco D: QD = 2.200 (m3/dia) / 86400 (s/dia) = 25,5 l/s



Vazão no trecho C: QC = QE + QD = 221 l/s



Vazão no trecho B: nesse trecho, o consumo correspondente à rede estará afetado somente pelo coeficiente relativo a variação diária. A vazão destinada a indústria sendo constante deverá ser simplesmente adicionada. QB = 104 (l/s) x 1,25 + 25,5 (l/s) = 150 l/s



Vazão do trecho A: idêntica a do trecho B acrescida da parcela necessária para a lavagem dos filtros. QA – 0,04QA = QB QA = QB/0,96 = 156 (l/s) / 0,96 = 162 l/s

4. Mananciais - Captação de Água Superficial e Subterrânea 4.1.a) Ciclo Hidrológico: precipitação, escoamento subterrâneo, escoamento superficial e evaporação são os estágios do ciclo hidrológico. escoamento superficial

nuvem

ventos transpiração

fonte de energia

precipitação evaporação escoamento subterrâneo

evaporação

rio oceano

- Da água precipitada, parte cai diretamente sobre as superfícies líquidas, parte escoa pela superfície do solo até os rios, ou até os lagos e reservatórios ou até o oceano; parte retorna imediatamente á atmosfera por evaporação das superfícies líquidas, do terreno e das plantas e parte escoa no interior do solo. - Uma fração da água que iniciou a infiltração retorna à superfície do solo por capilaridade, por evaporação, ou é absorvida pelas raízes dos vegetais e após transpirada. O remanescente da água infiltrada constitui a água subterrânea; parte dela é descarregada à superfície da terra sobre forma de fontes. - A água em escoamento nos cursos de água é conhecida como deflúvio (runoff) e provém seja diretamente da precipitação por escoamento superficial seja indiretamente (principalmente nas épocas de estiagem) de lagos e reservatórios e de ressurgimento de água subterrânea. - A evaporação e a precipitação são forças condutoras no ciclo hidrológico, com a irradiação solar como a principal fonte de energia. 4.1.6) Classificação dos Mananciais de água: os mananciais ou fontes que fornecem a água para o sistema de abastecimento são divididos em três categorias :

- atmosférico (precipitação) - subterrâneo (infiltração) - superficiais (escoamento superficial) São decorrentes do ciclo hidrológico : - Os mananciais atmosféricos são os mais puros do ponto de vista físico-químico e bacteriológico, porém de difícil captação. - Os subterrâneos são em geral de boa qualidade e relativa facilidade de obtenção. - Os superficiais são os mais poluídos, entretanto, na nossa região são os mais utilizados para abastecimento. 4.2.a) Mananciais Subterrâneos -~ são aqueles constituídos por águas que se encontram no subsolo ocupado por seus interstícios, fendas, falhas ou canais existentes nas diferentes camadas geológicas e em condições de escoar, obedecendo os princípios da hidráulica. Minas nascentes e fontes são formas de surgência natural da água subterrânea. - Poços rasos ou profundos, tubulares ou escavados, drenos ou galerias filtrantes são obras destinadas a permitir a retirada artificial da água subterrânea. 4.2.b) Águas Subterrâneas para Abastecimento Público: a água subterrânea apresenta-se como notável recurso em muitos regiões onde existem condições favoráveis para seu aproveitamento. Além disso, em certas áreas como o nordeste brasileiro onde as águas de superfície podem, em determinadas épocas, desaparecer quase totalmente, a água retirada de fraturas e folhas de rochas compactas tem sido a única fonte de suprimento de pequenos núcleos populacionais. Um número considerável de cidades brasileiras consomem água obtida de poços, principalmente do tipo tubular profundo (Lins; Catanduva; Ribeirão Preto - Estado de São Paulo). As vantagens do aproveitamento de água subterrânea pode ser resumidas nos seguintes pontos : 1) qualidade, geralmente satisfatória, para fins potáveis; 2) relativa facilidade de obtenção; 3) possibilidade de localização de obras de captação nas proximidades das áreas de consumo. - Quanto à qualidade, as águas de lençóis subterrâneos apresentam geralmente características físicas perfeitamente compatíveis com os padrões de potabilidade. Devido à ação da filtração lenta através das camadas permeáveis, apresentam-se com baixos teores de cor e turbidez, não sendo necessário, por isso, sofrer processos de tratamento. Em zonas calcárias são mais alcalinas do que em zonas graníticas. - Devida a ação de filtração são também isentas de bactérias normalmente encontradas em águas superficiais, a não ser que o lençol aproveitado esteja sendo atingido por alguma fonte poluidora nas proximidades do ponto de captação. - Sob o aspecto químico, entretanto, a água de certos aqüíferos pode conter sais solúveis em maiores proporções e, por essa razão, chegar a ser imprópria para fins potáveis. Também a

dureza poderá ser elevada em alguns casos e, assim, exigir um tratamento especial de abrandamento ainda que, para fins potáveis, ela não seja prejudicial. - A relativa facilidade de captação e a possibilidade de localização das obras nas proximidades dos centros de consumo, concorrem para uma substancial economia no custo da instalação de sistemas de abastecimento. 4.2.c) Tipos de Aqüíferos e de Poços: são dois os tipos de aqüíferos : l) Aqüífero freático: aquele em que a água nele contida encontra-se confinada por camadas impermeáveis e sujeita a uma pressão atmosférica. 2) Aqüífero Artesiano: aquele em que a água nele contida encontra-se confinada por camadas impermeáveis e sujeita a uma pressão maior que a pressão atmosférica. - Poço Freático: um poço perfurado em um aqüífero freático terá o nível de água em seu interior coincidente com o nível do lençol. Portanto, um poço freático é aquele que tem o nível de água no seu interior coincidindo com o nível do lençol. - Poço Artesiano: é aquele em que o nível de água em seu interior subirá acima da camada aqüífera. Poderá, às vezes, atingir a boca do poço e produzir uma descarga contínua. Neste caso particular, o poço artesiano denomina-se jorrante ou surgente. -

A alimentação dos aqüíferos freáticos ocorre geralmente ao longo do próprio lençol, ao passo que, nos aqüíferos artesianos, ela se verifica somente no contato da formação com a superfície, podendo ocorrer a uma distância considerável do local do poço. As condições climáticas ou o regime hidráulico observados na área de perfuração do poço, nesse caso, pouco ou nada influirão na produção do poço. Linha piezométrica do aqüífero artesiano Poço artesiano jorrante Poço freático Poço artesiano Aqüífero freático Recarga do aqüífero freático Aqüífero artesiano

4.2.d) Tipos de Captação Obras de captação é um conjunto de estruturas e dispositivos destinados a permitir a retirada artificial da água subterrânea nas camadas em que se encontram. Vários são os tipos de captação de águas subterrâneas. A escolha desse tipo depende, entre outros fatores, da forma e surgência da água, da profundidade do lençol subterrâneo.

1) Caixa de Tomada: é um dispositivo destinado tanto a proteger a fonte de encosta como facilitar a tomada d’ água. Se o afloramento da água ocorrer em um só ponto, a caixa de tomada poderá ter dimensões mínimas suficiente apenas para permitir o acesso de um homem a seu interior, para efeito de inspeção. A caixa de tomada pode ser de concreto ou alvenaria provida de uma abertura de inspeção com tampa, e de degraus e acesso feitos com barras de ferro. No interior da caixa, além de crivo, através do qual a água tem acesso à adutora, instalam-se um extravasor e uma tubulação de descarga com registro situado ao nível do fundo.

Vala de proteção

Inspeção extravasor crivo Adutora

Descarga Há também caixa de tomada com dois compartimentos, o primeiro para reter a areia presente, desde que a água possua areia em suspensão. 2) Galerias Filtrantes: constituem um meio para captação do lençol freático inclusive água de infiltração de rios. Para fazer uma galeria, abre-se uma vala no terreno, a fim de ser instalada uma tubulação provida de orifícios, ou cujos tubos deixem entre si pequenos afastamentos, destinados à passagem da água. A água captada é conduzida para uma caixa de tomada para dai ser aduzida por gravidade . A galeria pode ser alimentada de um só lado, como ocorre quando utilizada nas fontes de encosta com vários pontos de afloramento ou dos dois lados, nas fontes de fundo de vale.

argila 0,20 m areia 0,20 m seixos 1,5 a 2 mm 0,20 m seixos 5 a 7 mm seixos 12 a 15 mm alimentação

A galeria é utilizada na captação de água de infiltração: quando a margem do rio é arenosa, em condições de promover um tratamento natural da água. A captação direta do rio, em substituição à galeria, teria a inconveniência de impor o tratamento da água. Com o decorrer do tempo vai se processando á colmatação das camadas filtrantes situados entre o rio e a galeria quando a turbidez é elevada, a ponto de, em certos casos, reduzir muito a descarga. Por isso, não são raros os exemplos de galerias abandonadas por decréscimo de produção. - A galeria é utilizada na captação de lençol freático quando este é de pequena espessura e fica situado a pequena profundidade. 3) Drenos: representa uma modalidade; de captação da água de lençóis afloram em vários pontos de terreno no fundo dos vales Os drenos são feitos de tubulações, geralmente manilhas cerâmica providas de orifícios, através dos quais a água tem livre passagem. Tais orifícios podem ser substituídos ou complementados por afastamentos deixados entre os tubos. Dependendo da topografia local, as tubulações que constituem os drenos apresentam-se paralelas entre si, em formas de grelha ou de espinhas de peixe, ou convergem para um só ponto (poço coletor). São instalados em valas de pequena profundidade, onde são envolvidas por camada de cascalho. Em todos os casos a água é conduzida para um poço coletor de onde geralmente, sofre recalque. Traçado em Paralelo

Traçado em Grelha

Poço

Traçado em Espinha de Peixe Poço

Poço

Traçado Radial Poço

4) Poços Escavados: são utilizados na captação de lençóis freáticos, por terem pequena profundidade, que raramente ultrapassa 20m. São também conhecidos por poços rasos. Existem diversos tipos de poços rasos, dos mais simples aos mais complexos de características que dependem sobretudo da vazão desejada, da profundidade e da capacidade do lençol freático e da natureza das camadas do terreno: - Poço Raso Comum: é utilizado em pequenos sistemas de abastecimento. Consiste de um buraco escavado no terreno, de forma cilíndrica com diâmetro de um a três metros de profundidade definida pela posição do lençol freático.

Geralmente os poços recebem um revestimento para dar sustentação ás suas paredes, o qual é feito na maioria das vezes com alvenaria de pedra seca ou com tubulões pré-moldados de concreto, providos de orifícios que permitem a passagem da água.

Mínimo = 3 m

NA Alvenaria de Pedra Impermeabilizada

Alvenaria de Pedra Seca

Lençol Freático Válvula de pé com crivo

- Poço Amazonas: são usados em muitas áreas do vale amazônico , nas proximidades do grande rio, onde se situam as cidades ribeirinhas, onde é impraticável a instalação de um poço raso comum. Isso, é em decorrência da camada de areia muita fina que se torna movediça quando molhada, pela subida do nível do lençol freático nas épocas de enchente. O poço Amazonas é constituído de seções pré-fabricadas e depois instaladas no local. 5) Poços Perfurados: são aqueles para cuja abertura se impõe o emprego de maquinaria especial. São empregados para o aproveitamento de lençóis artesianos e freáticos, estes quando de profundidade relativamente grande. Verifica-se cinco etapas na construção de um poço: a) Perfuração: são diversos os métodos de perfuração de poços, que podem ser agrupados em métodos de percussão e métodos hidráulicos rotativos. · Nos métodos de percussão utilizam-se algumas ferramentas acopladas entre si, as quais, após serem elevadas por um cabo de aço movido por uma máquina especial, são liberadas bruscamente para atingir o terreno que, sob impactos sucessivos sendo perfurado por esmagamento através do trépano. · Nos métodos hidráulicos rotativos, mais indicados para formação não-consolidada, a perfuração é feita através de uma haste acoplada inferiormente a uma broca. b) Revestimento: feito com tubulação, é utilizado em formação não consolidada para impedir o desmoronamento das paredes do poço. Quando se utiliza o método de percussão, o revestimento é instalado á medida que a perfuração vai se processando. Nos métodos hidráulicos rotativos, o revestimento é feito após concluída a perfuração, pois; enquanto esta se processa, é a lama que evita o desmoronamento do poço. O revestimento ainda tem a finalidade de impedir a penetração de água indesejável no interior do poço e ou a perda de água do poço por infiltração nas camadas do subsolo. c) Instalação do Filtro: os filtros são dispositivos instalados nas formações aqüíferas não consolidadas formando conjunto com o tubo de revestimento. São providos de aberturas que permitem o acesso da água para o interior do poço. Tais aberturas devem possuir dimensões

que impeçam a passagem de areia fina, que é indesejável para o bom funcionamento da maioria dos conjuntos elevatórios utilizados. Os filtros devem ter características que tornem pequena a perda de carga resultante da passagem da água para o interior do poço. d) Cimentação: consiste no lançamento de uma pasta de cimento no espaço anular que envolve o tubo de revestimento, com vista principalmente à proteção sanitária da água do poço. e) Desenvolvimento: trata-se da última etapa de construção, que consiste na provocação de fluxos de água de dentro para fora e vice-versa, objetivando dar-lhe o máximo de rendimento ou, em outras palavras, a máxima vazão específica. O desenvolvimento é geralmente feito quando a aqüífero existe em rocha não consolidada possuidora de percentagem limitada de areia fina. Com o desenvolvimento objetiva-se, também, remover a lama utilizada na perfuração pelo processo hidráulico rotativo, lama essa que colmata as paredes do poço. Quando usado o método de percussão, em que os golpes do trépano alteram as características da formação, nas imediações do poço, tornando-a menos permeável à passagem da água, o desenvolvimento ainda concorre para desfazer esse trabalho negativo. 4.3.a) Mananciais Superficiais: são aqueles encontrados na superfície da terra, formados, de acordo com o ciclo hidrológico, pela parcela de água de precipitação que escorre superficialmente, sendo também alimentados por água de infiltração, quando estas jorram nas depressões do terreno. Rios, córregos ou riachos, lagos, barragens, marés são mananciais superficiais. 4.3.b) Águas superficiais para abastecimento: para abastecimento público, a água superficial é a mais utilizada. Entretanto, é a mais sujeita a poluição e contaminação alterando a qualidade. A qualidade da água só pode ser suficientemente conhecida, através de uma série de exames e análises abrangendo as diversas estações do ano. Para melhor apreciação de uma água, tornase necessário e conveniente que os exames e análises sejam completados e mesmo orientados, em certos casos, por meio de inspeções sanitárias o que permite constatar e localizar eventuais focos de poluição. Para a proteção da qualidade devem ser adotadas providências tais como: - Drenagem da área pantanosa - Não admitir em princípio, localização de indústrias, de clubes, bem como de disposição final de esgotos ou de efluentes de estações de tratamento de esgotos a montante e nas proximidades da tomada de água. - Levantamento sanitário periódico das águas, bem como dos contribuintes, incluindo o controle de sua qualidade. De uma maneira geral, as características das águas superficiais dependem da área, geologia e topografia da bacia hidrográfica, como também das condições atmosféricas e atividades humanas na mesma bacia. Nos rios e riachos, a variação das características da água é mais freqüente que nos lagos e lagoas. Alguns cursos de água que se deslocam em leitos rochosos ou arenosos possuem água límpida. Em muitos rios, como o caudaloso São Francisco, a água apresenta-se turva nos períodos de enchentes, devido a erosão do leito ainda não definido.

É variável o teor de substâncias dissolvidas nos rios e riachos. Estes, quando tem origem em zonas pantanosas possuem cor acentuada, em virtude da matéria orgânica em decomposição, resultante da vegetação morta. Se a água lava terrenos calcários, a dureza torna-se elevada. Não raras vezes, o tratamento só pode ficar definido através de análises periódicas, como em se tratando de rios cujo grau de turbidez é função das estações, acentuando-se nos períodos chuvosos, como ocorre com o rio São Francisco. 4.3.c) Elementos intervenientes no processo de formação de mananciais superficiais: 1) Bacia Hidrográfica: relativa a uma seção de um curso de água ou a um lago, é a área geográfica, na qual as águas precipitadas que escoam superficialmente, afluem à seção em consideração (ha ou Km2). 2) Grandezas Características de uma Precipitação: - Altura Pluviométrica (I): quantidade de água precipitada por unidade de área horizontal, medida pela altura que a água atingiria se mantivesse no local sem se evaporar, escoar ou infiltrar. A altura pluviométrica é geralmente medida em mm. - Duração (t): intervalo de tempo decorrido entre o instante em que se iniciou a precipitação e o instante em que ela cessou; medida geralmente em minutos. - Intensidade (i): é a velocidade de precipitação, pode ser medida em mm/minuto, mm/hora ou l/seg . ha. - Freqüência: número de ocorrências de uma dada precipitação (I, t), no decorrer de um intervalo de tempo fixado. A freqüência de uma precipitação pode também ser definida pelo período de ocorrência - intervalo de tempo em que uma dada precipitação (I, t) pode ser igualada ou ultrapassada ao menos uma vez. - Evaporação: na superfície das águas (quantidade de água evaporada por unidade de superfície horizontal - mm); nas plantas e animais (transpiração); intensidade de evaporação (velocidade com que ocorre mm/h ou mm/dia). - Outros fatores: umidade relativa do ar (relação entre a quantidade de vapor de água presente e a de saturação, %); temperatura; ventos; irradiação solar (calor radiante); conformação e recobrimento da bacia, solo, etc. 4.3.d) Características Hidráulicas dos Mananciais Superficiais: l ) Vazões deflúvios ou descargas, em uma seção de um curso de água, são os volumes de água que atravessam a seção durante a unidade de tempo (m3/s; l/s; etc.): - vazões normais ou ordinárias; - vazões de inundações ou de enchentes; - contribuição unitária: é a quantidade de divisão da descarga pela área da bacia hidrográfica (m3/s.ha). 2) Freqüência de uma descarga, em uma seção de um curso de água é o número de ocorrências da mesma no decorrer de um intervalo de tempo fixado.

3) Bacia Hidrográfica. 4) Coeficiente de escoamento superficial ou de deflúvio (C), relativo a uma seção de um curso de água: relação entre a quantidade de água total escoada pela seção e a quantidade total de água precipitada na bacia de contribuição da seção considerada. O coeficiente pode se referir à uma dada precipitação ou a todas as precipitações ocorridas em um fixado intervalo de tempo (mês, estação, ano). 5) Tempo de concentração: tempo necessário para que, a partir do início de uma chuva, toda a bacia passe a contribuir na seção em estudo. 6) Outros fatores: seção de escoamento; raio hidráulico (Pmolhado / Amolhada), Velocidade de escoamento e sua distribuição; declividade; perda de carga; equação da linha de água: curvas de remanso de abaixamento e de elevação. 4.3.e) Estudo das Vazões: um manancial poderá ser utilizado para abastecer uma cidade se tiver condições de atender com segurança ao consumo total de água estimado para a população limite de projeto. Daí a necessidade de medições de vazão. As medições de vazão só conduzem a resultados significativos e merecedores de confiança, se efetuadas em grande número durante dilatado período de tempo, o suficiente para permitir o registro, inclusive de valores máximos e mínimos que geralmente muito se distanciam em tempo e grandeza. . Dentre os processos expeditos utiliza-se: - Medidor por Vertedores: são geralmente de seção retangular ou triangular. São utilizados para a medição da vazão em rios (retangulares) e riachos (retangulares e triangulares). Os vertedores de seção retangular comportam a passagem de grande volume de água. L 90º

- Para o vertedor de seção triangular a vazão pode ser determinada pela fórmula de Thompson: Q = 1,4 . H5/2 Onde: Q = m3/s H = carga em m (altura da lâmina d' água) - Para o vertedor de seção retangular a vazão pode ser determinada pela fórmula de Francis: Q = 1,838 . L . H3/2 Onde:

Q = m3/s L = largura em m H = carga em m - Processo empírico: no processo empírico utiliza-se a fórmula universal : Q=CIA Onde : Q = vazão (m3 /s) C = coeficiente de escoamento superficial I = altura da chuva (m) A = área da bacia hidrográfica (m2) O coeficiente C pode ser obtido experimentalmente através da divisão da quantidade de água que escoa na seção estudada pela quantidade de água precipitada na respectiva bacia, durante um certo período de tempo, como um mês ou um ano. Pode-se também adotar C de outra bacia semelhante. Algumas fórmulas também permitem o cálculo de C, entre elas destaca-se a de Francisco Aguiar : C = (H2 – 400H + 230.000U) / 55.000 Onde : C = escoamento superficial H = altura anual de chuva U = coeficiente de rendimento da bacia, conforme suas características. · Para H > 1000 mm, a fórmula de Francisco Aguiar tem o aspecto : C = (28,53H - 112,95H2 + 351H3 - 118,74H4) x U

Rio

Bacia Hidrográfica 4.3.f) Tipos de Captação: entende-se por obras de captação, o conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou montados junto a um manancial, para a tomada de água destinada ao sistema de abastecimento. Os mananciais de superfície são os rios, córregos, lagos e reservatórios artificialmente formados.

As obras de captação devem ser projetadas e construídas de forma que em qualquer época do ano sejam asseguradas condições de fácil entrada água e, tanto quanto possível de melhor qualidade encontrada no manancial em consideração. Deve-se ter sempre em vista, ao desenvolver um projeto, facilidade de operação e manutenção ao longo do tempo. 1) Captação Direta: é empregada normalmente em cursos de águas perenes, volumosos, sujeitos a pequena variação de nível, boa profundidade. Em se tratando de leito sujeito a erosão, recomenda-se, como obra complementar à simples tomada, um muro de sustentação a margem do rio o qual pode ser de alvenaria de pedra, ou o revestimento de um trecho dessa mesma margem.

NA mín Casa de Bombas Captação Direta e Simples

Válvula de Pé com Crivo

Captação Direta com Muro de Sustentação

NA mín

Válvula de pé com crivo

Casa de Bomba

2) Canal de Derivação: o canal de derivação é o desvio parcial das águas de um rio a fim de facilitar a tomada. Na entrada do canal geralmente é instalada uma grade para reter o material grosseiro em suspensão. Quando o canal de derivação é empregado na captação de água com elevado teor de material em suspensão, este pode ser provido de uma caixa de areia.

A caixa de areia é dimensionada para remover as partículas em suspensão que vão ter acesso à adutora, por serem prejudiciais sobretudo às bombas, causando-lhes vida curta pelo desgaste. Tubo de Sucção C’

Caixa de Areia a’

b a’

Q

Rio Muro de Sustentação

Comporta de Grade b C

NA

NA H

depósito b

L

- Conhecendo-se: A vazão Q na caixa de areia e atribuindo-se um valor a velocidade V, o comprimento fica definido pela relação: C=VxH; V<0,3m/s v Onde: v = velocidade de sedimentação das partículas H = valor atribuído á altura da caixa Geralmente procura-se remover partículas com diâmetro igual ou maior que 0,2 mm. A velocidade de sedimentação das partículas de areia é de 2,5 cm/s, para o diâmetro de 0,2 mm. - Outra maneira v - velocidade de sedimentação da areia (2,5 cm/s) V - a velocidade de escoamento horizontal da água na caixa H – altura da lâmina d' água C - comprimento teórico da caixa L - largura da caixa S - seção de escoamento (S = L x H) A - seção horizontal da caixa (L x C) Q – vazão de escoamento (Q = S x V)

Temos : V=Q/ S; Q = L x H x V; H= Q / L x V H=vxt

C = V x t;

H=vxt

H=CxVxv

Adota-se um coeficiente de segurança de 1,5 ou seja: C = V x H x l,5 3) Canal de Regularização: há riachos de pequena largura que correm em leito de terra e que apresenta durante o período de estiagem uma lâmina de água de altura reduzida. Para o aproveitamento desses cursos de água, pode-se empregar um canal de regularização. Sua finalidade é uniformizar o leito numa determinada extensão do curso d'água, através de um revestimento de alvenaria de pedra ou concreto, permitindo assim, que se lance mão de um recurso para elevar o nível d' água.

Canal

Válvula de pé com crivo

Córrego

Enrocamento Tubo de Sucção de Bombas 4) Torre de tomada: é uma modalidade de captação utilizada geralmente em mananciais de superfície sujeitos a grande variação de nível e nos quais a qualidade da água varia com a profundidade. Em decorrência da grande flutuação do nível d'água nos reservatórios de regularização, também neles se utiliza a torre de tomada.

NA máx

NA mín

Como nos lagos a água de melhor qualidade se encontra afastada das margens, a sua captação, em certos casos, torna-se mais indicada também com o emprego da torre de tomada, sobretudo quando o nível d' água sofre flutuações ponderáveis. A torre de tomada fica sempre envolvida pela água. O nível desta internamente acompanha as flutuações do nível externo. A torre é provida de várias tomadas, no mínimo duas, situadas em níveis distintos. Fica aberta a mais próxima da superfície, a fim de dar acesso à água de melhor qualidade. A entrada da água no interior da torre através de cada tomada é permitida ou interrompida através de uma válvula (registro) ou comporta, comandada por um volante ou pedestal situado no piso superior. Neste também podem ficar instalados os conjuntos elevatórios. 5) Poço de Derivação: é uma torre de tomada situada à margem do curso d' água. Seu emprego é mais indicado quando essa margem se prolonga no interior do rio com declividade acentuada. Casa de Bombas

recalque

NA máx NA méd NA mín

6) Poço Seco: é utilizado em margens de rios, lagos e barragens com pouca variação de nível e de pouca profundidade. Não se deve confundir o poço de derivação (poço molhado) com o poço seco. No interior deste, onde ficam instalados os conjuntos moto-bomba, a água não tem acesso.

registro NA máx recalque válvula de pé com crivo

registro Bombas 7) Barragem de Nível: elemento estrutural construído em um curso de água transversalmente à direção de escoamento de suas águas e destinada a criação de um reservatório artificial que poderá atender a uma ou várias finalidades. A barragem de nível é o tipo de captação mais generalizado para o aproveitamento de pequenos cursos de água, sobretudo quando o seu suprimento é feito por gravidade e o leito se apresenta rochoso no local em que s mesma barragem vai ser implantada. A barragem de nível só deve ser utilizada quando a vazão mínima do curso d'água supera a demanda média do dia de consumo máximo. É uma das soluções de que se lança mão, quando a captação direta não pode ser utilizada, pelo simples fato de o riacho apresentar uma lâmina d' água de pequena altura incapaz de comportar o crivo com a devida folga nos períodos de vazão mínima. A finalidade, pois da barragem é elevar o nível d'água no local da captação, permitindo assim uma lâmina de altura satisfatória acima do crivo. - Com a barragem, consegue-se uma sedimentação das partículas suspensas, em decorrência do represamento da água que sem dúvida melhora em qualidade. - Em casos excepcionais, a barragem de nível é de grande altura para permitir adução por gravidade e ou evitar que a linha piezométrica corte o terreno. a) Efeito do represamento sobre a qualidade da água - Favoráveis : * Diminuição da turbidez, devido à sedimentação da matéria em suspensão; * Redução da cor, devido a ação da luz solar e a ação química da coagulação, seguida de sedimentação das partículas; * Redução na contagem de microorganismos patogênicos , devido a condição desfavorável a sua vida no lago; -

Desfavoráveis:

* Decomposição da matéria orgânica depositada no fundo, reduzindo o teor de oxigênio dissolvido (ação sobre a vida de organismos superiores) e elevando o teor de gás carbônico (causador de corrosão em estruturas e canalizações metálicas). * A elevação do teor de gás carbônico favorece a dissolução do ferro, do manganês, do cálcio e do magnésio, elevando neste caso, a dureza; * Desenvolvimento de microorganismos que podem alterar as características organoléticas da água, e interferir em seu tratamento prejudicando, por exemplo a filtração. d) Dimensionamento: em geral as barragens são construídas com perfil trapezoidal ou Creager. - Perfil Trapezoidal - considerando-se a barragem com seção trapezoidal: w1 - peso específico do material w - peso específico do líquido b - largura do coroamento H - altura máxima da água h - altura do vertedor

b

L f h

f h

> 2,5 D

> 2,5 D

H H1 D

D y

y B H=Hl+h Hl = Y + D + 2,5D (mínimo) Onde: Y - afastamento do tubo de tomada do leito do rio > 1 m D - diâmetro do tubo de tomada Q - vazão média do dia de consumo D = (4Q /  V) 1/ 2

Para: V = 1 m/s

Q = Kl x q x P / 86400 (l/s) Q = vazão média do dia de consumo máximo Roteiro de Cálculo: 1 ) Determina-se Qmáxenchente: Qmáxenchente = 1150 x S / [(EZ)1/ 2 (120 + KEZ) (Fórmula de Aguiar para o NE)

Bacia Hidráulica rio rio E = linha de fundo da bacia

rio rio

Bacia Hidrográfica

Onde : S - área da bacia hidrográfica, em km2 E - linha de fundo da bacia, em km (igual ao comprimento do riacho, da seção à nascente)

K e Z - coeficientes da bacia hidrográfica (varia de acordo com as características da bacia) 2) Estima-se o valor de L em função da seção do rio (boqueirão) 3) Calcula-se h - para vertedor retangular de parede espessa Q = 1,71 x L x h3/ 2 Q = Qmáxenchente 4) Calcula-se b - para barragem de concreto simples (w = 1000 kgf/m3) e (w1 = 2250 kgf/m3) h = b [(w1 – w) / w]1/ 2 h = 1,19b b = h/1,19 5) Calcula-se B: B = {-w1b + [(w1 b)2 + 4(w1 – w) (wH2 + w1 b2)]} / {2 (w1 – w)} - Para concretos simples: B = - 0,86 b + (2,45 b2 + 0,71 H2)1/ 2 Sendo H = H1 + h · Deve-se prever uma pequena folga para a altura do muro de proteção, em torno de 15% de h. - Perfil Creager - muda apenas o tipo de perfil da seção transversal da barragem. O comportamento hidráulico (menor turbulência) deste perfil é melhor que o trapezoidal, sendo maior o seu custo construtivo. 'Para o vertedor Creager: Q = 2,22 L h3/ 2 = (Qmáx enchente) 4.3.g) Escolha do manancial - após fixadas as necessidades de vazão, através do estudo da população e da percentagem a ser abastecida, passa-se a estudar possíveis mananciais. Quando a região onde está sendo implantado o sistema oferece condições para a exploração do lençol profundo, e os mananciais de superfície são inadequados pela má qualidade ou pequena quantidade de água, a solução mais econômica torna-se evidente. Analogamente evidencia-se a solução mais econômica quando os mananciais de superfície são satisfatórios, e não há possibilidade de aproveitamento do lençol profundo. Há necessidade de uma comparação entre as duas soluções, quando tecnicamente ambas forem viáveis. Para aproveitamento do lençol profundo, deve-se conhecer as características geológicas da região e fazer ensaios de bombeamento. Uma vistoria detalhada na região deve ser efetuada. Moradores no local podem auxiliar o Engenheiro, indicando os cursos de água, quando estes não estão registrados nos mapas. Em se tratando de pequenos cursos d'água, normalmente não há registros de vazão. Quando a vazão necessária for pequena, o Engenheiro poderá verificar facilmente se o manancial tem ou não capacidade para atender a demanda. Um sistema de medição

volumétrico, ou através de vertedores de madeira, permitirá após alguns meses, avaliar a capacidade do manancial. Um estudo das variações de nível de água deve ser feito para orientar no projeto de captação. Face ao número de mananciais adequados disponíveis, pode-se tornar necessário um estudo mais detalhado para selecionar aquele que oferece melhores condições técnicas e econômicas. Alguns parâmetros utilizados na comparação entre as alternativas são: - Vazões disponíveis; - Níveis d'água; - Diferença de cota entre o manancial e o centro de consumo; - Distância até o centro de consumo; - Facilidade de acesso; - Traçado mais fácil da canalização de adução; - Condições do terreno da fundação; - Energia elétrica próxima; - Custos do terreno - Qualidade das águas; - Condições da bacia hidrográfica contribuinte, tendo em vista os tipos de captação e proteção contra poluição. Muitas vezes uma simples análise qualitativa permite a escolha do manancial. Outras vezes consegue-se selecionar o manancial, mas o local onde será construída a tomada exige um estudo mais detalhado, comparando-se os custos das possíveis alternativas. . 1 ) Local de Captação: No estudo de um manancial para fornecer água potável a uma cidade, impõe-se a escolha do local de captação, justamente aquele que proporciona a solução mais conveniente. Essa tarefa é relativamente fácil, em certos casos, e trabalhosa, em outros. Nos casos mais complexos ,fazem-se indispensáveis, para os prováveis locais de aproveitamento dos mananciais em cotejo, análises de água, medições de descarga, dados pluviométricos, pesquisas geológicas, levantamentos topográficos, etc. As análises físicas, químicas e bacteriológicas, em complementação às investigações de campo, indicam a necessidade ou não de tratamento e, se for o caso, a modalidade deste. Não rara às vezes, o tratamento só pode ficar definido através de análises periódicas, como em se tratando de rios cujo grau de turbidez é função das estações, acentuando-se nos períodos chuvosos, como ocorre com o rio São Francisco. 1.a) Local de captação da água de fonte: As águas das fontes de encostas são geralmente aproveitadas no local de afloramento, uma vez que nele, via de regra, além de possuírem melhores características, cota mais elevada e maior volume, podem ser protegidas de modo mais fácil que em qualquer ponto a jusante. A água quando é captada no ponto de afloramento, pode dispensar qualquer tratamento, desde que seja potável. Todavia, se for captada ajusante, o tratamento impõe-se pelo menos como medida de segurança, j á que, ao se escoar pelo terreno, essa mesma água fica sujeita ao perigo potencial de poluição. Ao afastar-se do ponto de afloramento, a água das fontes vai escassando gradativamente, em conseqüência da infiltração no terreno e da evaporação embora essas perdas nem sempre sejam acentuadas.

Se o afastamento da captação ultrapassar determinado limite, então 0 suprimento forçosamente será feito por recalque, o que representa uma desvantagem para o abastecimento. No ponto de afloramento, com uma simples caixa de tomada e o isolamento de uma pequena área de terreno, consegue-se proteger a água entra eventual poluição, o que já não é possível a jusante. l.b) Local de captação de um curso d'água: Para aproveitamento dos cursos d'água, as apreciações sobre o ponto de captação diferem em função, sobretudo, da grandeza da descarga. Quando uma comunidade se encontra próxima do mar, justamente na desembocadura de um curso d'água, o aproveitamento deste, seja qual for o seu volume, para abastecê-la, só poderá ser feito bem a montante, onde a ação da maré não se faça mais sentir no que se refere à presença da salinidade. Freqüentemente, os cursos de água no ponto de captação, acham-se localizados em cota inferior à cidade; por isso, as obras de tomada estão quase sempre associadas às instalações de bombeamento. Qualquer projeto de captação deverá ser precedido de uma criteriosa inspeção local, para exame visual prévio das possibilidades de implantação de obras na área escolhida. Na falta de dados hidrológicos, devem ser investigados, cuidadosamente, nessa ocasião, todos os elementos que digam respeito às oscilações do nível de água entre períodos de estiagem ou de cheia e por ocasião das precipitações torrenciais, apoiando-se em informações de pessoas conhecedoras da região. Quando não se conhecem os dados sobre as vazões médias e mínimas do rio, torna-se necessário a programação de um trabalho de medições diretas. Deverá ser investigado, também, na inspeção local, se não existem nas proximidades possíveis focos de contaminação e, igualmente se a geologia ou a natureza do solo na região atravessada pelo rio favorece a presença de areia em suspensão na água. Serão colhidas amostras da água para exames de laboratório, completando os que já tinham sido realizados. A escolha preliminar do tipo de tomada poderá resultar dessa inspeção de reconhecimento com base nas informações que foram colhidas. As obras de captação de um rio deverão ser implantadas de preferência em trechos retilíneos do mesmo ou, quando em curva, junto à sua curvatura externa (margem côncava), onde as velocidades da água são maiores. Evitam-se, assim, os bancos de areia que poderiam obstruir as entradas de água. Nessa margem côncava as profundidades são sempre maiores e poderão oferecer melhor submersão da entrada da água. É importante estabelecer, com bastante cuidado, as cotas altimétricas de todas as partes constitutivas das obras de captação, não perdendo de vista que: deverá haver entrada permanente de água para o sistema mesmo nas maiores estiagens; os conjuntos moto-bomba deverão ficar sempre ao abrigo das maiores enchentes previstas; a distância entre a bomba e o nível de água mínimo previsto no rio, não deverá ultrapassar a capacidade de sucção do equipamento para as condições locais. 1.c) Local de captação das águas de infiltração dos rios: Quando a captação de um manancial de superfície implica no emprego de filtração rápida, justifica-se, em certos casos, a tentativa de aproveitamento da água depois de infiltrada no terreno, para que se faz uso de poços rasos ou galerias, visando-se à economia do abastecimento de água, com a dispensa de tratamento.

O local para escavação dos poços ou construção das galerias, fica a depender, sobretudo, das características das primeiras camadas do solo, que são ideais quando se trata de areia grossa ou de areia misturada com pedregulho, devido ao elevado grau de permeabilidade desses materiais. 1.d) Local de captação dos lençóis subterrâneos: A escolha do local de captação de um lençol subterrâneo fica condicionada à comprovação da existência desse mesmo lençol, para o que se lança mão da prospecção geofísica e da orientação geológica, esta apenas para os lençóis freáticos. Para facilitar a localização da água subterrânea, recomenda-se observar : - As condições superficiais do solo, pois podem sugerir locais com maior possibilidade para o encontro do lençol freático; - Os vales, pois a maioria deles possuem água subterrânea; - Quanto mais baixo for o ponto escolhido para abertura de um poço, maiores serão as possibilidades de ser encontrada água subterrânea; - No aproveitamento de um lençol freático, a vazão de que é capaz um poço é tanto maior quanto mais próximo do seu fundo estiver a camada impermeável. 4.4. Reservatório de Acumulação e Barragens a) Finalidade - reservatório de acumulação é um lago artificial criado em um curso de água com a construção de uma barragem, com a finalidade de represar a água para resolver um ou diversos problemas de engenharia hidráulica ou sanitária: abastecimento de água para cidades ou indústrias, aproveitamento hidrelétrico, irrigação, controle de enchentes, regularização de curso d' água, navegação, etc. O reservatório de acumulação é um elemento regularizador entre as vazões disponíveis a montante e as vazões 'permissíveis a jusante. Tem portanto, a finalidade de deter nos períodos chuvosos o excesso de água para liberar quando a vazão do curso d' água se torna incapaz de atender à demanda. b) Efeitos do represamento sobre a qualidade da água: A retenção da água no reservatório influi na qualidade da água. Alguns fatores favoráveis são: - diminuição da turbidez, devido à sedimentação de matéria suspensa; - redução da cor, devido à ação da luz solar e à ação química da coagulação, seguida de sedimentação das partículas; - redução na contagem de microorganismos patogênicos, devido a condições desfavoráveis a sua vida no lago; Há, também efeitos desfavoráveis a considerar : - decomposição da matéria orgânica depositada no fundo, reduzindo 0 teor de oxigênio dissolvido e elevando o teor de gás carbônico (causador de corrosão em estruturas e canalizações metálicas);

- a elevação do teor de gás carbônico favorece à dissolução do ferro, do manganês, do cálcio e do magnésio e levando, neste caso, a dureza; - desenvolvimento de microorganismos que podem alterar as características organoléticas da água, e interferir em seu tratamento prejudicando, por exemplo, a filtração. Na estação chuvosa há um aumento da turbidez, provocada pela erosão, e da cor, devido à dissolução de substâncias orgânicas. Na estiagem, quando predomina a contribuição do lençol subterrâneo, há um aumento da concentração de substâncias minerais dissolvidas. A água de um reservatório de regularização possui um teor de sal superior ao do respectivo curso d'água, pelo fato de que o líquido evaporado na bacia hidráulica deixa na mesma os sais de que era possuidor. c) Escolha do local para a construção do reservatório de acumulação: A escolha do local para a construção de um reservatório de acumulação que deva ser utilizado para o abastecimento d'água de uma cidade, depende de muitos fatores: - em primeiro lugar, há que se considerar a existência de locais que se prestam à construção da barragem; - qualidade da água, tendo em vista o grau de tratamento necessário. A existência de problemas devido gosto, odor, cor e teores elevados de ferro, manganês e gás carbônico; - distância e cota em relação á cidade. A distância, estando relacionada com o custo da adutora, e a cota, com o seu dimensionamento, em caso de adução por gravidade ou com custo do sistema de recalque, em caso contrário; - vazões do curso de água. É necessário ter-se conta das vazões do curso de água, das vazões necessárias ao abastecimento de água e das que deverão ser preservadas para atender ás solicitações à jusante; - facilidade para a execução de obras. Atenção deve ser dada à existência de fácil acesso ao local, ás condições que facilitam a construção das obras de captação, recalque e adução, ás características dos solos, principalmente com referência a capacidade de carga, a disponibilidade de materiais de construção e de mão-de-obra, etc.; - custo das obras. Qualquer obra de abastecimento de água deve ter sua escolha orientada pelo critério : entre todas as soluções possíveis que possam atender aos requisitos sanitários e higiênicos exigidos pela obra de engenharia sanitária, deve-se escolher a de menor custo; - poluição do curso de água. Durante a inspeção preliminar, deve ser pesquisada a presença de agentes poluidores ou de condições que contribuam para a poluição das águas : indústrias; características do solo, vilas, cidades ou outros pequenos aglomerados, propriedades rurais (estábulos, pocilgas, cocheiras, galinheiros). Do ponto de vista da quantidade da água podem se considerar: - vazões mínimas superiores às vazões de demanda: tomada para o abastecimento da cidade será construída diretamente, sem necessidade de um reservatório de acumulação. Em alguns casos, constrói-se uma barragem de nível para possibilitar a colocação dos órgãos da tomada de água. - vazões mínimas inferiores às vazões de demanda, mas vazões médias superiores a elas. O aproveitamento deste manancial é possível só com a acumulação da água. - vazões mínimas e vazões médias inferiores às vazões de demanda. Este manancial não atende a cidade. c) Base de cálculo para a capacidade do reservatório:

Para o cálculo de um reservatório de regularização, fazem-se necessários os seguintes dados referentes a cada mês do ano : 1) Descarga na seção do curso d'água prevista para a barragem : Q=CxIxA Onde: Q = afluxo, vazão ou descarga (m3/mês) C = rendimento ou coeficiente de escoamento superficial da bacia hidrográfica (adimensional) I = altura pluviométrica mensal (m) A = área da bacia hidrográfica (m2) 2) Perdas: - por evaporação da água na bacia hidráulica; - por infiltração da água na bacia hidráulica; - por vazamento ao longo da barragem. - Para simplificação dos cálculos das perdas (retirada = R1) considera-se apenas a perda por evaporação. R1 = volume evaporado = altura média mensal de evaporação x área da bacia hidráulica - Altura média mensal de evaporação: hevap = altura máxima de evaporação anual (m/mês) / 12 meses - Área da bacia hidráulica é estimada como : Ah = 0,05 x A (m2) R1 = hevap x 0,05 x A (m3/mês) 3) Consumo d'água - consumo mensal do sistema. É a vazão máxima diária no final do plano x 30 dias. R2 = Qmdia x 30 (m3/mês) · As barragens podem ter sua capacidade determinada, para uma regularização anual ou plurianual. · Os processos de cálculo podem ser analítico e gráfico. e) Regularização Anual - processo gráfico - diagrama de Rippl. · Quando em qualquer ano hidrológico da série histórica hidrológica considerada, o afluxo total (Q) é superior às retiradas totais, a regularização é do tipo anual. Neste caso, vai se transferir ou acumular água no período de inverno (chuvas) para o período de verão (seco) dentro do mesmo ano hidrológico. Volumes

Acumulados (m3/mês)

Afluxo Líquido Acumulado D d1 E

Tangente C

A F

G H

Volume Acumulado

y t1

O J 1º ano

B

ano/mês 2º ano

- verifica-se que em qualquer instante, o afluxo líquido (afluxo-evaporação) acumulado é superior ao consumo acumulado. - a represa deve entrar em funcionamento, no início do período chuvoso, com ou sem reserva inicial porque o afluxo nesse período é maior que a retirada. - o estudo deve abranger os dois ou três anos consecutivos mais secos dentro da série histórica considerada. - a capacidade útil da represa é representada pela maior das ordenadas, tais como ED, determinadas pelas tangentes CD traçadas paralelas a OA. - considerando o intervalo de tempo, (período crítico) tl, o afluxo total é (EB - CI) = EF e o consumo é (GB - HI) = DF, haverá déficit ED. - a represa com capacidade correspondente ao maior déficit, assegura o consumo OA, porque em qualquer ano o afluxo total é maior que a retirada total. Portanto, a capacidade útil (Cu) do reservatório é : Cu = ED A capacidade total do reservatório (Ct) é : Ct = Cu x 1,20 1º período 2o período

Volumes Acumulados

B G1 E1

t1

t2

C1 F1

C

G

E

D1 A

D F Tempo (mês) -

A reta A representa a demanda mensal acumulada; A reta B corresponde ao volume disponível acumulado no curso de água; Pelos pontos C e D, de máximos e mínimos relativos, traçam-se tangentes paralelas à reta de demanda acumulada. A tangente passando por C deverá cortar a curva à dereita (ponto E) e a tangente passando por D deverá cortar a curva à esquerda (ponto F); No primeiro período, o nível de água no reservatório estará descendo e no segundo estará subindo; o ponto D representa o instante em que terminou a estiagem e inicia a estação

-

chuvosa; o ponto E representa o instante em que o reservatório está cheio e a água começa a escoar pelo sangradouro; O intervalo de tempo compreendido entre os instantes correspondentes aos pontos C e E se denomina período crítico; As ordenadas DG representam os máximos déficits de água durante os períodos críticos. A capacidade útil do reservatório pode ser determinada como o valor da maior ordenada GD no diagrama de Pippl.

f) Regularização Anual - processo analítico: é feito através de planilha de cálculo. Ano/mês Hidrológic o Ano1 Mês 1 Mês 2 ... mês 12 ano 2 mês 1 mês 2 ... mês 12

afluxo m3/mês

evap. m3/mês

aflux. liqui. m3/mês

consumo m3/mês

saldo m3/mês

déficit m3/mês

1

2 constante

3=1-2

4 constante

3>4

3<4

- Somam-se os déficits de cada ano hidrológico considerado. A capacidade útil da barragem é igual ao maior déficit anual constatado. - Considera-se um volume adicional de 20% para o porão : C total = Cu x 1,20 g) Regularização Plurianual: quando o afluxo em algum(uns) ano(s) é inferior as retiradas, mas no período todo esta condição é invertida. Neste caso, todo o afluxo deve ser aproveitado, nenhuma parcela escoando pelo sangradouro, no período considerado. Isto é, a retirada média, igual ao afluxo médio.

Volumes Acumulados (m3/mês)

Capacidade útil S1 + d2 D

S3 G d2

E

A

S2 F

S1

d1

H

C t

O 1o ano

2 º ano

3 º ano

Tempo (ano/mês)

· O maior saldo acumulado é: EH · O maior déficit acumulado é: GF · No intervalo de tempo (t), a represa terá fornecido todo o saldo EH e mais o déficit GF. Isto significa que ela, no instante E, deverá conter o volume EH + GF = CD. A capacidade da represa é pois CD, entre as tangentes paralelas a OA que não cortem a curva dos afluxos. · A capacidade útil da barragem é igual a soma do maior saldo cnm o maior déficit. Cu = S1+d2 Ct = Cu x 1,20 (capacidade total) h) Plurianual - processo analitico: conforme a planilha seguinte: ano/mês hidrológico ano 1 mês 1 mês 2 ... mês 12 ano 2 mês 1 mês 2 ... mês 12

afluxo líquido acumulado

consumo acumulado

Saldo

Déficit

2

3

2>3 4

2<3 5

- A capacidade útil da represa será obtida somando-se o maior saldo 4 com o maior défcit 5. - A capacidade total da represa será : Ct = Cu x1,20 i) Detrminação da tubulação de tomada d'águas - Em qualquer dos modelos de captação em barragem, o tubo de tomada será calculado pela fórmula: D = (4Q /  V)1/2 Onde : D = diâmetro da tubulação (m) Q = vazão a captar V = velocidade econômica (l m/s) Para tubulação de descarga de fundo, destinada a promover limpeza do porão, pode-se adotar diâmetro comercial seguinte ao da tomada de água. j) Dimensionamento do sangradouro

Bacia Hidráulica (montante) Sangradouro A

L

A

Barragem (jusante)

Tomada de água para a elevatória

Descarga de fundo para o leito do rio L

coroamento f Tomada de água

h

Descarga

Sangradouro Corte AA

· Roteiro de Cálculo a) Calcula-se a vazão de máxima enchente pela fórmula de Aguiar Q máx enchente = 1150 S / [(EZ)1/2 (120 + KEZ)] b) Determina-se a largura do sangradouro L = Q máx enchente / [1,77 h (h)1/2] Onde: L = largura do sangradouro (m) Q = vazão de máxima enchente (m3/s) h = altura da lâmina de sangria (m) – estimada d) Determina-se a folga na altura do sangradouro - altura da onda máxima e = 0,75 + 0,34 (F)1/2 - 0,26 (F)1/4

para

F < 18 Km

Onde: e = altura da onda (m) F = Fetch - maior extensão da bacia hidráulica, medida a partir do eixo da barragem (km)

- velocidade da onda v = 1,5 + 2e sendo: e (m); v (m/s); - folga na altura do sangradouro f = 0,75e + V2/2g Pode-se também calcular a folga, diretamente, através da fórmula : f = 1,02 + 0,0232 F - 0,0362 (F) F (Km); f(m)

¾

+ 0,482 (F) 1/2 - 0,354 (F)1/3

Exemplo: -

Afluxo:

Ano 1 – Q1 = 1.806.640 m3/ano Ano 2 – Q2 = 1.520.640 m3/ano Ano 3 – Q3 = 944.640 m3/ano Somatório dos afluxos = 4.273.920 m3/ano nos 3 anos Retirada: Rt = 3.810.000 m3 nos 3 anos

(1.270.000 / ano)

Como somatório dos afluxos > Rt - rio permite a captação Determinação da regularização: Q1 > R Q2 > R Q3 > R



regularização plurianual

5. Adução 5.1. Introdução Adutoras são canalizações dos sistemas de abastecimento e destinam-se a conduzir água entre as unidades que precedem a rede distribuidora. Não possuem derivações para alimentar distribuidores de rua ou ramais prediais. Há entretanto, casos em que da adutora principal partem ramificações (sub adutoras) para levar água a outros pontos fixos do sistema. São canalizações de importância vital para o abastecimento, principalmente quando constituídas de uma só linha, como acontece na maioria dos casos. Qualquer interrupção que venham a sofrer, afetará o abastecimento à população, com conseqüências significativas. Infelizmente, por falta de especificações convenientes dos materiais e pela inobservância das melhores técnicas construtivas, acidentes tem ocorrido com alguma

freqüência em muitos sistemas públicos de abastecimento, inclusive de grandes cidades, mesmo onde os recursos em material e pessoal são maiores. 5.2. Classificação das adutoras a)

Quanto à natureza da água transportada.

 

adutoras de água bruta; adutoras de água tratada.

b) Quanto a energia para a movimentação da água.  adutoras por gravidade  em condutos forçados (tubos sujeitos a pressão superior à atmosférica); em conduto livre (canais, aquedutos ou tubos sujeitos à pressão atmosférica – muito pouco usados atualmente);  adutoras por recalque;  adutoras mistas (com trecho por recalque e outro por gravidade, ou vice-versa). 5.3. Traçado das adutoras. Para o traçado das adutoras, levam-se em consideração vários fatores, entre os quais cabe assinalar a topografia, as características do solo e as facilidades de acesso. Todos esses fatores têm importância na determinação final de seu custo de construção, operação e manutenção. Inicia-se o processo analisando as alternativas de caminhamento, sobre levantamento aerofotogramétrico (fornecido aqui no Nordeste pela SUDENE) considerando:  traçado mais direto;  evitando ou procurando contornar acidentes geográficos ou obstáculos naturais mais críticos e de difícil travessia (rios, grotas ou grandes depressões, cumes de morros, etc.);  aproximando de estradas que facilitem sua implantação e manutenção futura. No campo, se complementa estas informações, caminhando sobre as linhas alternativas anteriores, observando tipo de solo, edificações, áreas a desapropriar, necessidade de obras complementares para travessias espaciais (estradas, rios, depressões, etc.) e então definir a alternativa mais adequada, técnica e economicamente, considerando-se também a segurança da obra e as facilidades futuras.

 Para a alternativa escolhida, elabora-se o levantamento topográfico, com curvas de nível de metro em metro em faixa de terreno com 10 metros de largura para cada lado do eixo, nivelamento e contra-nivelamento do eixo, com desenhos apresentados em plantas ( escala 1: 2000) e perfil (escala horizontal 1:2000 e escala vertical 1: 200) onde será lançado o projeto definitivo da linha, com todos os detalhes de projeto e cadastro das edificações, acidentes geográficos, travessias, culturas à serem desapropriadas. 5.4. Dimensionamento hidráulico das adutoras por gravidade. a) elementos necessários:  vazão máxima diária (Q)  vazão de adução (m3/s);

 desnível geométrico (entre o nível d’água na tomada e na chegada) = G;  comprimento da adutora (medido em planta se a declividade do terreno for menor que 25%, medir no perfil) = L; material do conduto que determina a rugosidade (C da fórmula de Hazen Williams ou K da fórmula Universal). Q = (m3/s)

;

G (m)

;

L (m)

;

C ou K (admensional).

A vazão da adução, Q, é estabelecida em função da população a ser abastecida, da quota per-capita, do coeficiente relativo ao dia de maior consumo e do número de horas de funcionamento. O comprimento do trecho e a diferença entre os níveis de água são quase sempre dados físicos previamente fixados. No entanto, por razões técnicas ou econômicas, pode haver conveniência em se alterar esses elementos, particularmente o desnível entre as extremidades na tubulação. NA Pressão Dinâmica Linha Piezométrica

Pressão Estática

G

Q NA L

b) Roteiro de cálculo 1) Calcula-se o valor da perda de carga unitária ideal, ao longo da tubulação: Ji. Este valor, conduziria ao D mais econômico, uma vez que utilizaria toda a energia disponível: Ji 

G , sendo Ji (m/m), G (m) e L (m). L

Para adutoras com L > 5.000D, não se considera perdas localizadas. 2) Calcula-se o diâmetro teórico (Dt) correspondente ao Ji, através da Fórmula de Hazen Williams. Q = 0,2785 C Dt2,63Ji0,54 onde: Q = vazão máxima diária (m3/s); Dt = diâmetro teórico a ser calculado (m); Ji = perda de carga unitária ideal (m/m); C = admensional, função do material da tubulação. Material da Tubulação (tubos novos)

Valor de C

Plástico Ferro fundido ductil Aço Cimento amianto Concreto armado Fibra de vidro

140 130 130 140 130 140

Adota-se o diâmetro comercial Dc imediatamente superior ao diâmetro teórico calculado, caso não coincidam. Se coincidirem, o diâmetro final será este comercial, igual ao teórico ideal. 3) Calcula-se o valor da perda de carga unitária correspondente ao diâmetro comercial adotado, empregando novamente a fórmula de Hazen Williams. Q = 0,2785 C Dc2,63Jc0,54 onde: Q = vazão máxima diária (m3/s); C = coeficiente do material (admensional); Dc = diâmetro comercial adotado (m); Jc = perda de carga unitária a ser calculada em função do Dc adotado. 4) Calcula-se o valor do desnível geométrico (ou energia necessária) correspondente ao novo valor da perda de carga (Jc). Gc = Jc L 5) Compara-se:  Se G - Gc  0,05 G  utiliza-se Dc adotado, como final. Haverá uma perda de energia igual a G - G. 

Se G - Gc > 0,05 G, procede-se da seguinte forma:

 dividi-se a adutora em dois trechos: L = L1 + L2 sendo: Dc já adotado, correspondente a L1. D’c imediatamente inferior ao anterior, correspondente a L2. 6) Calcula-se J’c correspondente a D’c. Q = 0,2785 C Dc2,63Jc0,54 7) Calcula-se L1 e L2 através do sistema de equações: L = L1 + L2 G = Jc L1 + J’c L2 Obs.: A piezométrica Terá duas indicações, correspondentes a Jc e J’c. Toda energia disponível será aproveitada.

8) Determina-se os valores das velocidades da água, nos trechos, através da equação da continuidade: Q = S V. Obs.: Recomenda-se para limite de velocidade da água nas tubulações os seguinte valores (CETESB) Material do tubo Plásticos Ferro fundido dúctil Cimento amianto Aço Concreto

Vel. Máxima (m/s) 4,5 4,0 a 6,0 4,5 a 5,0 6,0 4,5 a 5,0

Para velocidade mínima:  águas com suspensões finas: 0,30 m/s;  águas com areias finas: 0,45 m/s;  águas com matéria orgânica: 0,60 m/s. 9) Projeto da linha (adutora)  indica em planta e perfil os elementos calculados, as peças especiais (conexões, ventosas, registros de manobra e descarga, travessias e passagens especiais, ancoragens e piezométrica). c) Peças especiais e órgãos acessórios       

válvulas ou registros de parada; válvulas ou registros de descarga; válvulas redutoras de pressão; ventosas. Nas adutoras por recalque há a considerar, além disso: válvulas de retenção; válvulas aliviadoras de pressão.



As válvulas ou registros de parada destinam-se a interromper o fluxo da água. Uma delas geralmente é colocada à montante, no início da adutora. Outras são colocadas ao longo da linha, distribuídas em pontos convenientes para permitir o isolamento e esgotamento de trechos, por ocasião de reparos, sem necessidade de esgotar toda a adutora.



As válvulas de descarga são colocadas nos pontos baixos das adutoras, em derivação, em direção à linha, para permitir a saída de água sempre que for necessário.



As válvulas redutoras de pressão são dispositivos intercalados na rede para permitir uma diminuição permanente de pressão interna na linha, a partir do ponto de colocação. Desempenham função semelhante às caixas de quebra de pressão



com a diferença de que a água não entra em contato com atmosfera e, portanto não há perda total de pressão. As ventosas são dispositivos colocados nos pontos elevados de tubulações e destinam-se a permitir a expulsão de ar durante o enchimento da linha ou ar que normalmente se acumula nesses pontos. Por outro lado, as ventosas deixam penetrar o ar na tubulação quando ela está sendo descarregada.



As válvulas de retenção sã instaladas no início das adutoras por recalque, quase sempre no trecho da saída de cada bomba. Destinam-se a impedir o retorno brusco da água contra as bombas na sua paralisação por falta de energia elétrica ou por outra causa qualquer.



As válvulas aliviadoras de pressão ou válvulas de anti-golpe são dispositivos que permitem reduzir a pressão interna das instalações quando estas sofrem a ação de golpes de aríete. São instaladas geralmente no início das adutoras por recalque, de grande diâmetro, nas quais as válvulas de retenção sofrem solicitações maiores e poderão não suportar os esforços resultantes da sobrelevação de pressão.

d) Obras complementares  ancoragens;  caixas intermediárias;  stand pipes (chaminés de equilíbrio);  pontes, pontilhões ou estruturas semelhantes para travessia de rios, fundos de vales ou terrenos alagadiços;  túneis. e) Materiais utilizados em adutoras      

plásticos; ferro fundido dúctil; aço; cimento amianto; fibra de vidro; concreto armado.

São fabricados com variados tipos de juntas e para trabalharem sob pressões limites definidos pelos fabricantes. Cada tipo de material apresenta vantagens e desvantagens. É, portanto, difícil apontar sem um estudo cuidadoso o que satisfaça a todos os requisitos desejados de resistência, durabilidade e economia.

f) Alternativas de traçado de linha adutora  a linha piezométrica não deve cortar a tubulação sob pena de prejudicar o funcionamento da adutora, a formação de bolsas de ar, pressões negativas, variação de volume. Quando se verifica esta situação no dimensionamento deve-se adotar uma das alternativas seguintes:  Alternativa I – Consiste em cortar o terreno para locar a tubulação, abaixo da piezométrica;

NA LP

Corte no terreno

D L

 Alternativa II – Pode-se construir uma caixa intermediária, no ponto mais alto do terreno (AB), aberta a pressão atmosférica, ficando a linha adutora dividida em dois trechos L1 e L2. Cada trecho será dimensionado conforme o roteiro de cálculo anterior, ou seja, cada trecho será dimensionado como uma linha adutora por gravidade, independente. O nível de água na caixa de passagem deverá ser fixada pelo projetista, com altura mínima, em relação a tubulação de saída: h 2,5 D2.

h 2,5 D2 D2

NA NA

LP; J1

NA

Caixa intermediária

A D1

LP; J2 B

Corte no terreno L1

D2 L2

- Alternativa III – Dimensionar a linha com dois diâmetros, de tal forma sendo o diâmetro D1 > D2, e piezométrica do primeiro trecho terá declividade menor (J 1) para ultrapassar o ponto alto do terreno. Deve-se prever uma folga (f) da piezométrica de no mínimo 1,5m acima do terreno. Escolhe-se a alternativa mais econômica e adequada operacionalmente a cada caso. g) Consideração final  No projeto de norma P-NB-591, para projetos de adução, recomenda para o dimensionamento das adutoras a fórmula de Darcy-Weisbach, ou fórmula Universal. Completar.....

5.5. Dimensionamento de adutora por recalque. a) Valores intervenientes  são elementos inicialmente conhecidos:    

vazão de adução, Q (m3/s); comprimento da adutora, L (m); desnível a ser vencido, Hg (m); material de fabricação do conduto, que determina a rugosidade das paredes.

Procura-se, nos problemas de adução por recalque, determinar o diâmetro necessário D da linha e a potência P da bomba que vai gerar a pressão necessária para vencer o desnível indicado, à vazão desejada. A função da bomba em gerar pressão, permite admitir que a água tenha alcançado uma cota equivalente ao ponto A’ ao entrar na adutora.

A’ hf Gr

NA Dr; J; v

Gs NA

Q Ls

Lr

 Quanto mais elevado estiver A’, ou seja, quanto maior a altura manométrica gerada pela bomba, maior será a declividade da linha piezométrica e menor poderá ser o diâmetro exigido para conduzir a vazão considerada. Por outro lado, a pressão produzida pela bomba está diretamente relacionada com a potência do equipamento.  Existe nesses problemas uma indeterminação a ser levantada, pois há uma infinidade de D e de P que permitem solucionar a questão, para a mesma vazão de bombeamento. b) Solução de casos práticos  essa indeterminação é levantada, na prática, introduzindo-se a condição de mínimo curto da tubulação de diâmetro D e da bomba de potência P necessárias. Sob a condição acima e mais uma série de hipóteses simplificadoras, deduz-se matematicamente a Fórmula de Bress, aplicável com vantagem no pré-dimensionamento das tubulações de recalque. D K

Q

D = diâmetro da adutora (m);

Q = vazão de adução (m3/s); K = coeficiente. O valor de K depende: peso específico da água, do regime de trabalho e rendimento do conjunto elevatório, da natureza do material da tubulação, etc. De um modo geral, poderá ser tomado como 1,2 ou quando se utilizam tubos de ferro fundido. Com o valor do diâmetro assim obtido, pode-se pesquisar por tentativas uma dimensão prática no entorno do valor obtido que mais se aproxime da solução de máxima economia global, levando em conta o custo de instalação e os gastos anuais de amortização e de operação. No Brasil, 0,75 < K < 1,4 ( 1,8  N = 0,88 m/s).  Para adutoras que funcionam apenas algumas horas por dia, a NB – 92/66, recomenda a seguinte fórmula: Q , onde X= n/24, sendo n o número de horas de funcionamento por dia.  Para sistemas de abastecimento de água de pequenas comunidades estas fórmulas podem ser aplicadas diretamente, dispensando o estudo econômico. Para instalações de maior porte, procede-se o estudo econômico, através do seguinte roteiro: D  1,3  X 0 , 25 

1) adota-se três a quatro diâmetros, em torno do valor obtido através das fórmulas anteriores; 2) determina-se as características dos conjuntos elevatórios (altura manométrica, potência, rendimento, etc.) necessários à instalação, para cada diâmetro; 3) calcula-se os consumos anuais de energia para cada conjunto elevatório-diâmetro; 4) determina-se os custos anuais de amortização e juros do capital investido na aquisição de tubos e equipamentos de recalque (incluindo sistemas elétricos) para cada alternativa; 5) soma-se os custos resultantes da aquisição de equipamentos, tubos e energia, para cada alternativa e escolhe-se o diâmetro que conduz ao menor custo global. As diretrizes para traçado, escolha do material, localização de peças especiais, travessias, topografia, desenhos, etc., são as mesmas já indicadas para adução por gravidade. Determinado o diâmetro, calcula-se através da fórmula de Hazen-Williams (para efeito didático) ou da fórmula Universal (projeto), a perda de carga unitária (J) e a velocidade (V). Para o diâmetro da tubulação de sucção, será adotado o comercial imediatamente superior ao de recalque. 5.6. Dimensionamento de adutora por recalque. As curvas características das tubulações ou do sistema, relacionam vazões e altura manométrica, para determinada adutora (diâmetro) e seu estudo facilita a solução de grande número de problemas de recalque.

A fórmula geral para determinação da curva caraterística de uma adutora por recalque é: Hman = Hg + hf

 hf = J L + h

(1)

onde: Hman = altura manométrica (m); Hg = altura geométrica total (m); hf = perdas de carga totais, ou expressando em função da Q para determinado diâmetro: Hman = Hg + r Qn (2) sendo: r = constante para cada adutora em tempo determinado (com o tempo, em função do envelhecimento da tubulação, o valor de r varia); Q = vazão em unidade própria; n = coeficiente iguala 2 se a fórmula utilizada para determinação da perda de carga for a universal e 1,85 se a de Hazen – Williams. 1) Traçado da curva característica da tubulação: a) determina-se para uma valor da vazão, a correspondente altura manométrica, considerando as perdas ao longo das tubulações de sucção e recalque e as localizadas na elevatória na sucção e recalque. b) a partir da equação (2), com estes valores da vazão e altura manométrica , calculase o valor de r. c) adota-se novos valores de vazão e para cada um, determina-se a correspondente Hman através da equação (2), com o valor de r constante. Traça-se a curva correspondente a estes pontos:

hf

LP NA

Hg

Dr; J; v NA

Q Ls

Lr

Hman Hm H2 H1

Curva característica

Hg 0

Q1

Q2

Qm

Q

Obs.: Para as adutoras por gravidade, em geral é desnecessário o traçado da curva característica, uma vez que para cada diâmetro, corresponde uma única vazão, a não ser que se instale um registro de manobra na linha para criar uma perda de carga adicional e variar a vazão. 2) Associação de linhas adutoras A adução de água pode ser feita através de uma única tubulação, ou por várias tubulações associadas em paralelo (uma ao lado da outra) ou em série (tubos com diâmetros diferentes ao longo da mesma linha). A análise destes problemas pode ser feita por via analítica (condutos equivalentes) ou gráfica (curvas características). a) Análise gráfica – a regra básica para os dois casos é:  adução em paralelo: soma-se as vazões e as perdas de carga permanecem as mesmas;  adução em série: soma-se as perdas de carga e as vazões permanecem as mesmas. hf

Hman

C3 – curva resultante

NA

C1

C2

C3

H3 D1

D2

H2 Hg

D1, Q1

D2, Q2 H1

Ls B NA

Hg Lr Q1-1

Q1-2

Q1-1 + Q1-2

Q

Curva característica resultante de associação em paralelo de adutoras por recalque. hf

LP

Hman

C3 – curva resultante

NA C3 C2 D2, Q2

C1 D2

Hg

D1, Q1

H1-1 + H1-2

Ls

D1

H1-2 B H1-1

NA Lr1

Lr2 Q1-1 Q1-2

Q

Curva característica resultante de associação em série de adutoras por recalque. b) Análise por via numérica de associação de adutoras.. Condutos equivalentes. Diz-se que um conduto é equivalente a outro ou a outros, quando transporta a mesma quantidade de água sob a mesma perda de carga total. 

Considera-se dois casos:

1) Um conduto equivalente a outro  para que dois condutos com o mesmo coeficiente de rugosidade, o primeiro com diâmetro D1 e comprimento L1 e o segundo com diâmetro D2 e comprimento L2 , sejam equivalentes, é necessário que a perda de carga total, seja igual para ambos transportando a mesma vazão Q.  D  L2  L1   2   D1 

5

(1)

expressão que permite calcular o comprimento L2 de uma canalização equivalente a outra de diâmetro diferente. Se adotada a fórmula de Hazen – Williams a fórmula (1) terá a seguinte expressão:  D  L2  L1   2   D1 

4 ,87

(2)

2) Um conduto equivalente a diversos. Condutos em série  considerando um conduto com duas seções, sendo uma de comprimento L1 e diâmetro D1 e outra de comprimento L2 e diâmetro D2 (associadas em série), determina-se o diâmetro único, para uma canalização equivalente, através da seguinte expressão (para fórmula Universal):

L L1 L2 L3   ... 5  D D15 D25 D35 Chamada de Regra de Dupuit

(3)

Para a fórmula de Hazen – Williams, a fórmula (3) terá a seguinte expressão:

L L1 L2 L3 ... 4 ,87  4 ,87  4 ,87  D D1 D2 D34 ,87 3) Condutos em paralelo  considerando dois ou mais condutos em paralelo, com comprimento L1, L2 , L3, etc. e diâmetros D1, D2 , D3, etc. respectivamente, através da seguinte expressão: 

Para a fórmula universal: D5  L



D15 D25 D35   ... L1 L2 L3

Para Hazen – Williams :

D2 , 63 D12 ,63 D22 ,63 D32 , 63    ... L0 ,54 L1 L2 L3

6. Bombas e estações elevatórias 6.1. Generalidades  a maioria dos sistemas de abastecimento, nos dias atuais, possuem um ou vários conjuntos de bombas, seja para recalcar a água de mananciais de superfície ou de poços, seja para recalcá-las a pontos distantes ou elevados ou para repor a capacidade de adução de adutoras. - Os sistemas que funcionam inteiramente por gravidade escasseiam-se cada vez mais, apesar das seguintes vantagens: a) evitam as despesas com energia; b) independem de falhas e interrupções no fornecimento de energia; c) facilitam a operação e manutenção com a inexistência de equipamentos mecanizados; d) eliminam o ônus adicional representado pelo pessoal e material necessários à operação e manutenção de estações elevatórias, etc. - A localização de muitas cidades em cotas bastante elevadas em relação aos mananciais próximos, ou a enorme distância dos mananciais que se encontram em posição mais alta que a cidade, constituem obstáculos à adoção de sistemas quem funcionam por gravidade.

6.2. Classificação geral das bombas a)   

Bombas cinéticas: centrífugas (fluxo radial, misto e axial); periféricas (estágio único e estágios múltiplos); especiais (de ejetor, de injeção de gás, de aríete hidráulico e eletromagnética).

b) Bombas de deslocamento direto:  com movimento alternado (de pistão, de êmbolo, de diafragma);  com “blow case” (de rotor único – de palheta, de pistão, de membro flexível, de parafuso);  com movimento rotativo (de rotor múltiplo – de engrenagem, de lóbulo, de pistão circunferencial, de parafuso) Obs.: Atualmente, há um predomínio quase total das bombas centrífugas da citada classificação em sistemas públicos de abastecimento de água, razão pela qual serão as únicas a serem estudadas. 6.3. Bombas centrífugas  para atender ao seu grande campo de aplicação, as bombas centrífugas são fabricadas nos mais variados modelos: - As bombas de fluxo radial são as denominadas centrífugas propriamente ditas. A água penetra na bomba por uma entrada junto ao eixo do rotor, sendo daí dirigida para a periferia a grande velocidade, graças à força centrífuga gerada pelo rotor em movimentação. As bombas de fluxo radial destinam-se ao recalque de líquidos em geral a posições elevadas. São os tipos de uso comum em captações com grande recalque, em elevatórias situadas junto a estações de tratamento ou a reservatório, torres e ainda, em estações de reforço de pressão. Quando a pressão a ser gerada for muito elevada, as bombas centrífugas podem Ter dois ou mais rotores fechados; são as bombas de duplo ou múltiplo estágio. A água que sai do primeiro rotor é conduzida para o segundo rotor, de onde sai com a pressão aumentada. - Na bomba de fluxo axial, a movimentação da água faz-se no sentido do eixo do rotor. Este se assemelha a uma hélice, sendo por isso conhecida também por bomba de hélice. Sua aplicação é reservada ao bombeamento de grandes vazões e reduzidas alturas. É utilizada, freqüentemente, em captações de água de mananciais de superfície com pequena altura de elevação. - As bombas de fluxo misto combinam princípios das bombas radiais e axiais. O caminhamento da água é helicoidal. As bombas de eixo prolongado para a extração de água de poços profundos são geralmente do tipo de fluxo misto e quase sempre de vários estágios. 6.3.1. Grandezas características  a definição ou escolha de uma bomba centrífuga é feita essencialmente através de vazão de bombeamento e da altura manométrica total capaz de ser produzida pela bomba a essa vazão. Outras grandezas também consideradas são a altura manométrica de sucção, a rotação, a potência absorvida e a eficiência. a) Altura manométrica total (Hman)  corresponde ao desnível geométrico (Hg), verificado entre os níveis da água na tomada e na chegada, acrescido de todas as perdas localizadas e por atrito que ocorrem nas peças e tubulações, quando se recalca uma vazão Q. Estas podem ser desdobradas em perdas na sucção (hfsuc) e perdas no recalque (hfrec). Hman = Hgs + Hgr + hLs + hLr + hs + hr. hfr

NA

Hman total

Hgr

Hman suc Hgs NA hfs - Em conseqüência, a altura manométrica total pode ser desdobrada em duas parcelas a saber: 1) Altura manométrica de recalque – soma da altura geométrica de recalque com as perdas calculadas no trecho correspondente: Hman.rec = Hgr + hLr + hr = Hgr + JLr +

KV 2 2g

Hgs – altura geométrica (desnível topográfico de sucção – m) hLs – perda de carga na tubulação de sucção – m hs – perdas de carga localizadas na sucção – m Hgr – altura geométrica de recalque – m hLr – perda de carga na tubulação de recalque – m hr – perdas de carga localizadas no recalque – m ht – perda total = hLs + hLr + hs + hr. 2) altura manométrica de sucção  soma da altura geométrica de sucção com as perdas calculadas no trecho correspondente; Hman.suc = Hgs + hLs + hs = Hgs + JLs +

KV 2 2g

b) Vazão (Q)  a vazão a ser recalcada por uma bomba, é função da demanda ou necessidade de água da comunidade a ser abastecida, já definida anteriormente. c) Rotação  é caracterizada pela velocidade que a máquina de acionamento imprime à bomba. No caso de motor elétrico, essa velocidade é função direta da freqüência ou ciclagem da corrente e do número de pólos que possui o motor. De acordo com essa velocidade, as bombas podem ser: bomba de alta rotação

3.000 a 3.600 rpm

bomba de média rotação bomba de baixa rotação

1.500 a 1.800 rpm 1.200 rpm ou menor

rpm =

120. f n

d) Eficiência ou rendimento da bomba  é a razão entre a potência útil e a potência útil necessária (potência da bomba) a ser fornecida ao eixo da bomba, para realizar

aquele trabalho, uma vez que nem toda a energia cedida pelo motor é aproveitada pela água, devido as perdas existentes na bomba. b =

Putil Pbomba

Pu =

Q. Hman. K

Pu = potência útil em CV (cavalo vapor); Q = vazão (m3/s); H = altura manométrica (m);  = peso específico da água (kgf/ m3); K = 75 = fator de compatibilização de unidades. e) Velocidade ou número de rotações por minuto  cada modelo de bomba centrífuga é projetado para trabalhar uma determinada velocidade, que lhe é fornecida pelo motor.  Os motores síncronos têm sua velocidade definida por: r.p.m. =

120. f ; f = freqüência da corrente (60hz), n = número de pólos. n

 Os motores de indução (assíncronos) geralmente usados nas bombas centrífugas apresentam uma pequena diferença (3 a 5%) na velocidade calculada pela fórmula. f) Potência absorvida pela bomba (CV) é determinada através da expressão: P=

Q. Hman. ;  b = eficiência da bomba. 75.b

Tratando-se de água com peso específico igual a 1 kgf / m3, utiliza-se a fórmula: P=

Q. Hman. ; Q (l/s), Hman (m) , P (CV). 75.b

g) Altura de sucção da bomba  os cálculos relativos a sucção de uma bomba envolvem:  pressão barométrica local, pa;  pressão de vapor d’água, à temperatura do líquido, pv;  altura geométrica de sucção, Hg;  perdas de cargas hidráulicas na tubulação e nas peças utilizada na sucção, hfs;  uma caraterística particular de cada bomba, variável com a vazão de bombeamento, conhecida por “net positive suction head”, NPSH (carga líquida positiva de sucção).  Esses valores, expressos em altura de coluna d’água (m), relacionam-se através da seguinte expressão:

Pa = Hg + pv + hfs + NPSH ou NPSH = (pa – pv) – (Hgs + hfs) ou ainda NPSH = (pa – pv) – Hmans  chamado de NPSH disponível.  Nesta fórmula, (pa – pv) será conhecida em cada local em função da altitude e da temperatura da água.  Verifica-se então que se o NPSH for alto, Hman.suc deverá ser baixo, isto é, Hg ou hfs, ou ambos, deverão ser baixos.  NPSH disponível > 1,2 NPSH requerido e no mínimo NPSH requerido + 0,50m.  O valor do NPSH requerido é tirado do catálogo do fabricante. Obs.: Caso o NPSHd < NPSHr, ocorrerá no interior da bomba o fenômeno denominado de cavitação, que consiste na formação de bolhas de vapor d’água que circulando em alta velocidade e se chocando com o rotor e carcaça danifica-os. 6.3.2. Curvas características das bombas  as bombas centrífugas são capazes de trabalhar com sensível variação de vazão, de pressão e de rotação. As curvas características destas máquinas permitem relacionar a vazão recalcada com a pressão gerada, com a potência absorvida, com o rendimento e, às vezes, com a altura máxima de sucção. De modo geral, as curvas têm o aspecto do apresentado: Rendimento (%) 80

Hman (m) 160

60

120

40

80

Potência (CV)

Rendimento H-Q

100 80 P-Q 20

40

0

20 0

60 40 20 0

400

800

1200

1600

2000

2400

 Tipos de curvas características  de acordo com a forma que assume ao variar a altura manométrica com a vazão. H

H

(a)

(b) Q

Q

H

(c) Q

a) rising  a medida que a vazão diminui, a altura manométrica aumenta. b) steep  é uma curva do mesmo tipo de a), mostrando grande diferença de altura manométrica para diferentes valores de vazão. c) flat  a altura manométrica varia pouco com a vazão. Estas curvas são chamadas estáveis porque para determinada altura manométrica corresponde um só valor da vazão e vice-versa.  Curvas instáveis H

H

(d) Q1

(c) Q2

Q

Q1 Q2 Q3

Q

As curvas d) e e) são instáveis porque para determinada altura manométrica correspondem dois ou mais valores da vazão. A curva d) é denominada dropig. A aplicação de bombas com este tipo de curvas depende muito das características dos sistemas de tubulações. A curva e) é própria de algumas bombas centrífugas de elevada rotação específica que podem ser usadas com tubulações cujas curvas tenham grande inclinação. 6.3.3. Variação das curvas características a) Com o diâmetro do rotor  cada carcaça pode trabalhar com rotores diferentes. A cada diâmetro corresponde uma curva característica. Se a forma e a rotação se mantiverem constantes, a variação do diâmetro do rotor dá origem a curvas caraterísticas paralelas sendo que as superiores referem-se aos diâmetros maiores. Assim, se o diâmetro de certa bomba for modificado, as curvas características da máquina apresentam relações bem definidas com características originais, expressas pelas equações: Q2 D2  Q1 D1 H2  D2    H1  D1 

2

P2  D2    P1  D1 

3

, nas quais as grandezas afetadas do índice 1 referem-se às características

primitivas e as de índice 2, as características com o rotor raspado.

Geralmente a raspagem do rotor pode ser feita de até 20% do valor máximo do diâmetro sem afetar apreciavelmente o rendimento da máquina. b) Com a rotação  conservando a forma e o diâmetro do rotor, a energia transferida ao fluido circulante varia com a rotação. A curva característica da bomba também se modifica porque a altura manométrica cresce com o número de giros de rotor na unidade de tempo. Podemos analisar os efeitos da rotação por meio das expressões: Q2 n2  Q1 n1 H2  n2    H1  n1 

P2  n2    P1  n1 

2

3

Assim, como no caso anterior, as grandezas afetadas pelo índice 1 referem-se às características originais e as do índice 2 são as da bomba com nova rotação. c) Com a forma do rotor  para alguns tipos de bomba, principalmente as de maior porte, foram desenvolvidos rotores de forma diversas, que fornecem curvas características diferentes. Quando isto ocorre, compete ao fabricante levantar as curvas correspondentes aos rotores de uso possível na mesma carcaça. 6.3.4. Associação de curva característica da bomba com característica da tubulação O estudo do comportamento funcional de bombas centrífugas fica bastante facilitado conhecendo-se a chamada curva característica da tubulação que, conforme figura abaixo, indica para cada vazão de bombeamento a correspondente altura manométrica total. Essa curva é obtida calculando-se previamente as perdas de carga nas tubulações de sucção e de recalque para várias vazões de escoamento. Somadas ao desnível geométrico, fornecem os pontos para o traçado da curva. Como se sabe, a perda de carga é função também da rugosidade do tubo. Hm = Hg + r Q2 ou 1,85

H

C1 C2

H’1 H1

Perda de Carga

Desnível Geométrico Hg Q1

Q

A associação num mesmo gráfico da curva característica (Q,H) da bomba com a curva característica da tubulação permitirá conhecer exatamente o ponto de fornecimento da bomba. A figura abaixo mostra que para que a vazão Q1 possa escoar pela tubulação de recalque se exige uma altura H1. Se a bomba tiver uma curva característica passando pelo mesmo ponto P definido por Q1 e H1, ela satisfará exatamente as exigências do problema. Uma outra bomba com curva b, por exemplo, poderá recalcar uma vazão Q2 > Q1, ou proporcionar uma elevação Hb acima da necessidade para bombear uma vazão Q1, ocasionando , neste caso, desperdício de energia. Por outro lado, uma bomba de curva c só poderá bombear para a mesma tubulação uma vazão Q3 < Q1 . H P1 Hb b H1

P P2 Q3

a b Q1 Q2

Q

a) Funcionamento em paralelo  é comum em abastecimento de água, instalar-se duas ou mais bombas centrífugas para funcionarem simultaneamente. Para se saber as exatas condições em que irão funcionar, será necessário conhecer também a curva característica da tubulação. Para o traçado da curva Q, H representativa de bombas ou funcionamento paralelo, tomam-se para cada altura a soma das vazões correspondentes de cada bomba. Se as bombas forem idênticas, tomam-se vazões em dobro, ou em triplo da vazão de uma bomba, conforme se tenha duas ou três unidades em operação simultânea. H H Bomba 1 A Bomba 2 A Bomba 3 Bomba 2 Bomba 1

Bomba 2 B Bomba 1 B

Q

Q

Q1 Q2

Q3

Q

Q2B Q2A

b) Funcionamento em série  quando se associam bombas em série, o traçado da curva resultante é obtida somando-se as alturas geradas pelas bombas para cada vazão considerada. No caso de bombas iguais, as alturas resultantes são múltiplas da altura de uma só. H H2 H1 Bomba 2 Bomba 1 Q1

Q2

Q

6.3.5. Noções sobre motores elétricos para acionamento de bombas a) Classificação e características gerais  os motores elétricos de corrente alternada usualmente utilizados para o acionamento de bombas hidráulicas pertencem a uma das seguintes categorias: 1) motor síncrono; 2) motor assíncrono; 2.1) com rotor de gaiola; 2.2) com rotor bobinado.  O motor síncrono tem uma velocidade de rotação rigorosamente definida pela freqüência de corrente e pelo número de pólos de conformidade com a seguinte expressão: n=

120. f ; n = número de rotação por minuto, f = freqüência da corrente, p = número p

de pólos. O campo prático de aplicação dos motores síncronos é o das grandes instalações, geralmente quando a potência das bombas ultrapassa de 500 HP, e as velocidades necessitam ser baixas. Devido a sua maior eficiência, o dispêndio com energia elétrica em grandes instalações, passa a Ter significativo valor na economia geral do sistema. O custo inicial, entretanto, é elevado e a fabricação ainda restrita em nosso país. Nos motores assíncronos, a velocidade de rotação não coincide exatamente com a velocidade de sincronismo. Devido a carga há uma ligeira redução na rotação , da ordem de 3 a 5%, em que é conhecida por escorregamento.

O motor assíncrono com rotor de gaiola é o tipo de uso mais corrente nas pequenas e médias instalações de bombeamento. O rotor não possui nenhum enrolamento, não existindo contato elétrico do induzido com o exterior. O rendimento é elevado. A partida é feita utilizando-se chaves elétricas apropriadas. As instalações com bombas da ordem de até 500cv utilizam quase que exclusivamente motores desse tipo. b) Potência de motores para acionamento de bombas  a rigor, a potência de placa do motor deve ser o suficiente para cobrir o valor da potência absorvida pela bomba, cujo cálculo é: P=

Q. Hman. 75.b

Convém, entretanto, que seja ligeiramente superior, pois a bomba poderá eventualmente funcionar com a vazão maior do que a prevista (tubulação nova que admite escoamento maior devido a perda de carga ser menor que a recalcada; tubulação descarregando em cota inferior à prevista) e exigir uma potência maior no seu eixo. A potência elétrica Pe consumida pelo conjunto motor-bomba, expressa em quilowatt é dada pela fórmula: Pe = 0,736

Q. Hman. ; , Q, H têm o mesmo significado já referido anteriormente e 75.b

 é a eficiência global do conjunto.  = bomba x motor 6.4.Estações elevatórias a) Definição  conjunto das edificações, instalações e equipamentos, destinados a abrigar, proteger, operar, controlar e manter os conjuntos elevatórios(motorbomba) que promovem o recalque da água. b) Partes componentes  as estações elevatórias são compostas de: 1) 2) 3) 4) 5)

sala das máquinas e dependências complementares; poço de sucção; tubulações e órgãos acessórios; equipamentos elétricos; dispositivos auxiliares.

1) Sala das máquinas e dependências complementares  na sala das máquinas são instalados os conjuntos elevatórios e, na maioria dos casos, os equipamentos elétricos como cabines de comando, chaves de partida e proteção dos motores, e os instrumentos para leitura de medições elétricas ou hidráulicas. O dimensionamento da sala deverá ser adequado de modo que esse conjunto possa ser montado com relativa folga, permitindo a livre circulação dos operadores e a fácil realização de trabalhos de manutenção ou reparação. Sendo previsto acréscimo no número de unidades de bombeamento, deverá ser reservado espaço suficiente para a instalação das mesmas e dos dispositivos que deverão acompanhá-las.

A iluminação deverá ser abundante e, tanto quanto possível natural, sendo aconselhável, por isso, a colocação de janelas amplas. Deverá haver livre circulação de ar para evitar a excessiva elevação de temperatura causada pelo aquecimento dos motores. Entre as dependências auxiliares, são consideradas indispensáveis uma pequena sala para uso do operador e uma instalação sanitária com bacia, lavatório e chuveiro. De acordo com a importância da estação, outros compartimentos como oficina, depósito de materiais, vestiários e copa poderão ser adicionados. 2) Poço de sucção  é o compartimento de dimensões limitadas, de onde parte a tubulação que conduz água para a bomba. As vezes, não existe de fato um tanque com essas características pois a tomada é feita diretamente no rio, poço, represa ou em amplo reservatório. Conforme a situação do nível de água no poço de sucção em relação à boca de entrada da bomba, há dois casos a considerar:  poço com nível de água abaixo da bomba  há uma altura de sucção a ser vencida pela bomba, necessitando a mesma ser escorvada para poder funcionar;  poço com nível de água acima da bomba  há uma carga permanente sobre a boca da bomba, que neste caso trabalha afogada. Em abastecimento de água é mais comum encontrar-se o caso de poço situado abaixo da bomba. Apresenta a vantagem de se poder montar o conjunto de recalque ao nível do terreno, ou mais acima, em ambiente claro e ao abrigo das inundações. Entretanto, devido a necessidade de escorva a operação torna-se mais trabalhosa. O poço com nível de água acima da bomba exige a construção da sala das bombas em cota baixa. Encontra-se o caso de bombas de eixo vertical que são imersas no poço com acionamento feito por motor colocado diretamente acima do poço. O sistema de bombas afogadas ou semi-enterrados, para a transferência de água para reservatório elevados. Constituem desvantagens o maior custo das escavações e estruturas e o perigo de inundações na sala das bombas. 3) Tubulações e órgãos acessórios  as estações elevatórias compreendem além das bombas propriamente ditas, um conjunto de tubulações, peças especiais e órgãos acessórios. As tubulações das casas de bombas são geralmente de ferro fundido com juntas de flange. Em se tratando de diâmetro maiores utilizam-se também tubos de aço. Além do menor peso e da elevada resistência às pressões, têm a vantagem de poderem ser confeccionados com maior facilidade para quaisquer especificações e também de poderem ser cortados, soldados ou ajustados no próprio local de montagem. Os principais órgãos acessórios conectados às tubulações de uma estação elevatória são os registros, válvulas de retenção, válvulas de pé e os manômetros e vacnômetros.  As válvulas ou registros de fechamento utilizados normalmente em estações elevatórias são do tipo de gaveta e dotadas de flanges. Nas instalações normais de bomba centrífuga, a válvula é colocada na tubulação de saída ou de recalque, imediatamente após a válvula de retenção. Emprega-se também o registro, obrigatoriamente, na tubulação de entrada das bombas afogadas.

 As válvulas de retenção são dispositivos destinados a permitir a passagem da água numa só direção. São instaladas na tubulação de saída para que, numa inesperada paralisação do bombeamento, o golpe causado pelo retorno da água não cause danos á bomba.  Válvulas de pé são peças conectadas na extremidade de tubulações de sucção em instalações de bombas não afogadas. Assegurando a passagem da água somente em direção à bomba permitem que as tubulações de sucção mantenham-se sempre cheias mesmo quando a bomba for paralisada. Nessas condições, quando ela for novamente ligada, poderá iniciar o bombeamento sem dificuldades.  Os manômetros são conectados, respectivamente, junto à saída e à entrada da bomba, através de uma tubulação de diâmetro reduzido. Obs.: A escorva é o processo de enchimento da bomba e respectiva tubulação de sucção com água. Nessa operação, a válvula de pé é indispensável, pois se ela não existisse, toda a água voltaria para o poço de sucção. Existem dois sistemas de escorva:  Utilização de válvula de pé na extremidade do tubo de sucção e enchimento deste e da bomba com água adicionada pela parte superior da bomba. Formação de vácuo parcial na tubulação de sucção e na bomba, através de ejetor ou de bomba de vácuo. 4) Equipamento elétrico  incluem-se nesta categoria as chaves de partida e proteção dos motores, os instrumentos de controle e, eventualmente, os transformadores. Os instrumentos de controle são voltímetros e amperímetros, ligados a cada fase da corrente e, as vezes, o freqüencímetro. São montados sobre painel ou em cabina metálica que abriga também as chaves de partida, as chaves de seccionamento e outros dispositivos auxiliares. 5) Dispositivos auxiliares  algumas estações elevatórias, dependendo da importância, contam ainda com os seguintes aparelhos, equipamentos ou dispositivos:    

medidor de vazão; medidor de nível; dispositivo para escorva da bomba; ponte rolante.

 O medidor de vazão é colocado à saída da estação e destina-se a medir a quantidade total de água bombeada. Os principais são: Venturi; Tubo Dall.  Os medidores de nível destinam-se a indicar a posição do nível de água no poço de tomada, reservatório de alimentação das bombas ou no local de chegada da água. Existem vários tipos, sendo os mais comuns os de flutuador, os pneumáticos e os elétricos.

 A escorva de bombas  já foi discutido.  A ponte rolante numa estação elevatória destina-se à movimentação de peças, tubulações e equipamentos pesados. Só se justifica em grandes instalações.

7. Reservação - Reservatórios 7.1. Finalidades  a reservação, materializada pelos reservatórios, tem por finalidades: a) Garantia da qualidade da água 1) Armazenamento para atender às variações de consuma (reserva de equilíbrio – C1).  Permite um escoamento com diâmetro uniforme na adutora, possibilitando a adoção de diâmetros menores. 

Proporcionar uma economia no dimensionamento da rede de distribuição.

2) Armazenamento para atender às demandas de emergência (reserva de emergência – C2).  Evita interrupções no fornecimento de água, no caso de acidentes no sistema da adução, na estação de tratamento ou mesmo em certos trechos do sistema de distribuição. 3) Armazenamento para dar combate ao fogo (reserva de incêndio – C3 ).  Oferece maior segurança ao abastecimento, quando da demanda destinada a combate a incêndio. b) Melhoria das condições de pressão da água na rede de distribuição.  Possibilitam melhor distribuição da água aos consumidores e melhores pressões nos hidrantes (principalmente quando localizados junto às áreas de máximo consumo).

 Permite uma melhoria na distribuição de pressões sobre a rede, por constituir fonte distinta de alimentação durante a demanda máxima, quando localizado à jusante dos condutos de recalque.  Garante uma altura manométrica constante para as bombas, permitindo o seu dimensionamento na eficiência máxima, quando alimentado diretamente pela adutora de recalque. 7.2. Classificação a) De acordo com a localização no sistema de abastecimento 1) reservatórios de montante; 2) reservatórios de jusante ou de sobras. b) De acordo com a localização no terreno 1) 2) 3) 4)

reservatórios enterrados; reservatórios elevados; reservatórios semi-enterrados; reservatórios apoiados.

c) De acordo com o material de construção 1) 2) 3) 4) 5)

reservatórios de concreto armado; reservatórios de alvenaria; reservatórios de aço; reservatórios de madeira; reservatórios de fibra de vidro.

7.3. Capacidade do reservatório  a capacidade total de reserva, é o somatório das capacidades do reservatório, ou seja: Ct = C1 + C2 + C3 C1 = capacidade para promover a compensação entre a variação das vazões do consumo ao longo das horas do dia e a vazão constante, máxima diária, que chega ao reservatório (reserva de equilíbrio). C2 = capacidade necessária para manter a continuidade do abastecimento, por ocasião de paralisação na produção (demanda de emergência). C3 = capacidade necessária ao atendimento eventual de demandas para combate a incêndios (combate a incêndios). 7.3.1. Determinação da capacidade C1  para determinação desta capacidade, considera-se duas situações:

a) A cidade conta com sistema de abastecimento adequado e bom sistema de medição do consumo de água. Neste caso a capacidade C1 deve ser calculada através do traçado da curva de variação diária do consumi ou do diagrama de massas correspondente.

Consumo

Curva de Consumo

(m3) Esvazia Qmáx diária

Adução Enche

0 

Enche

6

12

18

24

(h/dia)

Gráfico de variação horária de consumo no dia de máximo consumo. Volume Acumulado (m3)

Déficit Diminui (enche) Consumo Acumulado Déficit Crescente (seca) 3

Ca (m ) Saldo Diminui (seca) Q máx diária 0

Saldo Crescente (enche) 6 12 18

24

(h/dia)

 Diagrama de massas para determinar a capacidade atual necessária, para compensar a variação do consumo.  A capacidade do reservatório atual (Ca), necessário para fazer a compensação da variação horária de consumo, é igual a soma do maior saldo acumulado com o maior déficit acumulado.

 A relação entre a capacidade atual Ca (m3) e o volume do dia de máximo consumo (volume bombeado - m3) é: a = Ca/ Qmáx.diária x 24  Esta relação é uma característica da cidade (clima, hábito, condições sócioeconômicas) e se considera constante. Portanto, a capacidade do reservatório projetado (futuro) será: C1 = a Qmáx.diária.futura x 24 x 1,2; onde 1,2 é um coeficiente de segurança estabelecido por norma (admensional); a é uma constante admensional; Q é a vazão máxima diária de projeto (m3/ h). Obs.: Se a cidade não tem dados para determinação da constante (a), pode-se usar dados de cidade semelhante. b) Na cidade não se dispõe de dados para determinação da capacidade do reservatório, procede-se da seguinte forma: 1) A adução sendo contínua durante as 24 horas do dia, a capacidade C1 será igual ou maior que 1/ 3 do volume distribuído no dia de máximo consumo, ou seja: C1 = 1/ 3 (P qm k1 ) x 24

(m3).

2) A adução sendo descontínua e se fazendo em um só período que coincide com o período do dia em que o consumo é máximo, o volume armazenado será igual ou maior que 1/ 3 do volume distribuído no dia de consumo máximo e igual ou maior que o produto da vazão média do dia de consumo máximo (bombeado) pelo tempo em que a adução permanecerá inoperante nesse dia de consumo máximo, isto é: C1 = 1/ 3 (P qm k1 ) x 24

ou

C1 = Q x T (m3). Q = vazão de adução (Qmáx.diária). T = tempo em que a bomba permanece inoperante. 7.3.2. Determinação da capacidade C2  para que não ocorra a interrupção do fornecimento de água pelo reservatório, nos intervalos de tempo em que ele não recebe água devido a acidentes em outros órgãos, é necessário que, no cálculo da sua capacidade, esteja previsto um volume correspondente ao consumo da cidade durante o período de tempo correspondente à interrupção. Em geral, a capacidade C2 é determinada pela expressão: C2 = Q tm; Q = vazão máxima horária tm = período de tempo de interrupção do fornecimento de água. Obs.: tm geralmente definido pelo órgão contratante, considerando o tempo médio (tm) de duração de interrupções de maior freqüência.

7.3.3. Determinação da capacidade C3  o consumo de água para combate a incêndio pode ser calculado pela expressão: C3 = Q t; Q = vazão necessária para combate ao incêndio t = duração do incêndio. Obs.: Outra maneira de determinar C3 é consultar o corpo de bombeiros local definindo valores de acordo com normas e necessidades. 7.4. Reservatórios enterrados e reservatórios elevados Capacidade  Quando há necessidade de um reservatório elevado para garantir pressões adequadas na rede de distribuição pode-se dividir o volume de água entre ele e um reservatório enterrado. Um conjunto ,motor-bomba recalcará água do reservatório enterrado para o reservatório elevado. 

As vazões externas de dimensionamento de recalque seriam:

a) Recalque com capacidade suficiente para atender à vazão do dia e hora de maior consumo da rede de distribuição: Qmax 

K1 . K2 . P. qm 86400

Nesta caso, o reservatório elevado teria uma capacidade pequena. Apenas o suficiente para manter uma nível de água que permitisse pressões adequadas na rede. Todo o volume de água para o consumo da cidade estaria no reservatório enterrado.

b) Recalque com a vazão média do dia de maior consumo: Q

K1 . P. qm 86400

Nesta caso, o reservatório elevado deveria ter a capacidade necessária para atender à cidade. O reservatório enterrado seria o receptor da água aduzida e o poço de sucção do sistema de recalque.

Obs.:  A capacidade de cada um dos dois reservatórios poderia ser determinada pelo estudo do custo de diversas soluções;  Deve-se considerar que à medida que cresce a capacidade do reservatório elevado decresce a do reservatório enterrado, sendo constante a capacidade total. O custo total aumenta com o crescer da capacidade do reservatório elevado;  A vazão de recalque decresce quando aumenta a capacidade do reservatório elevado, diminuindo em conseqüência o custo do sistema de recalque. O custo total

incluindo reservatório e sistema de recalque é variável. A solução ótima é a que corresponde à solução de menor custo. É comum entre nós fixar-se, nestes casos, capacidades para o reservatório elevado entre 10 a 20% da capacidade total necessária para a cidade. 7.5. Dimensões econômicas  fixado o tipo, a forma e a capacidade do reservatório é possível estudar dimensões que o torne de mínimo custo, particularmente para reservatórios de concreto armado.  Um reservatório enterrado para o qual forma fixados a capacidade e altura terá o menor comprimento das paredes em planta , inclusive a parede divisória, se for de seção horizontal circular.  Os reservatórios geralmente são projetados com duas câmaras (compartimentos). A compartimentação é vantajosa, no caso de reparo ou limpeza, uma das câmaras pode permanecer funcionando. Além do mais, se for previsto um reservatório com duas câmaras independentes, consegue-se reduzir o investimento inicial das obras, com a instalação de uma só câmara na primeira etapa.  Por possuírem uma parede comum, os reservatórios com câmaras contíguas terão (em planta) o menor comprimento de paredes se suas dimensões estiverem na relação: x x 3  y 4

y

 Um reservatório elevado será mais econômico se sua seção horizontal for circular. As torres com forma cilíndrica têm dimensões econômicas quando a relação entre a altura do reservatório propriamente dita e o seu diâmetro estiverem na relação 1:2.  O custo dos reservatórios pode depender de: tipo de solo no local; forma do reservatório; tipo de estrutura adotada, etc.  Em um reservatório enterrado quanto menor a altura, maior a área de terreno necessária. A dificuldade de construção poderá aumentar quando se tem reservatórios de maior altura.  O custo da construção poderá aumentar quando se adotam reservatórios elevados em que se pretende tirar partido estético da obra realizando um empreendimento que contribua para embelezar a cidade. 7.6. Influência da posição do reservatório no dimensionamento dos condutos principais da rede de distribuição a) Reservatório à montante  é aquele pelo qual passa, antes de atingir a rede, toda a água destinada ao consumo. Para tanto, possui uma tubulação de entrada de água e outra de saída.

NA

Edificação

R

A

O conduto principal RA deve atender à cidade no dia e hora de maior consumo. O seu dimensionamento deve ser feito para a vazão da rede de distribuição, ou seja: Qmax 

K1 . K2 . P. qm (m³/s) 86400

b) Reservatório de jusante  aquele que somente recebe água nos períodos em que a vazão de alimentação da rede supera a de consumo. Nele uma só tubulação, que parte do fundo, serve para a entrada e saída da água. NA R Edificação

A

B

C

D

Na figura: AB = conduto adutor; BC = rede de distribuição; CD = conduto ligado ao reservatório de jusante.  Q

O condutor AB é dimensionado para a vazão média do dia de maior consumo: K1 . P. qm 86400

 O conduto CD funcionará com vazões bastante variáveis. No dia de maior consumo, no fim do plano estudado para a cidade o escoamento se realizará da seguinte forma: 1) No intervalo de tempo correspondente às horas de menor consumo, o sentido do escoamento será de C para D. A vazão máxima nesse período será: K1. P. qm - Qmín; sendo Qmín a vazão mínima da rede de distribuição durante 86400 as horas de menor consumo. Q1 

2) No intervalo de tempo correspondente às horas de maior consumo o sentido do escoamento será de D para C. A vazão máxima nesse período será: Q2 

K1 . K2 . P. qm K1 . P. qm  86400 86400

 A canalização CD deverá ser dimensionada para o maior desses dois valores de vazão. 7.7.

Posição do reservatório de distribuição em cota.  A determinação da posição do reservatório de distribuição em cota, conhecida a sua localização em planta e as perdas de carga nos diversos trechos da rede de distribuição é realizada a partir de pontos mais desfavoráveis do terreno. Esses pontos deverão ser escolhidos entre os mais afastados do reservatório e os situados em cotas mais elevadas.

NA h1 R

h2 H h3 h4

A

B

C

D

 O nível de água no reservatório será fixado a partir da expressão: NA = Z + h + hmín Z = cota do terreno no ponto mais desfavorável; h = perda de carga no escoamento da água desde o reservatório até o ponto mais desfavorável;

hmín = pressão disponível mínima requerida na rede de distribuição (15 m.c.a. Norma). 7.8. Recomendações gerais e detalhes sobre o projeto de reservatório. a) De modo geral, a altura útil varia de 3 a 6 metros, embora excepcionalmente sejam adotados de 2,4 e o máximo de 8 metros. b) É conveniente que o fundo dos reservatórios tenham uma declividade mínima de 0,5% em direção da abertura de descarga, a fim de facilitar o refugio das águas após as limpezas. c) A cobertura nos reservatórios é importante pois destina-se a proteger, contra qualquer perigo de poluição a água potável que vai ter no reservatório. Além do mais, impedindo a penetração dos raios solares, a cobertura impossibilita o desenvolvimento de algas na água, as quais poderiam provocar odor e sabor desagradáveis. d) A abertura de inspeção é uma passagem que se deixa na cobertura para permitir a visita ao interior do reservatório. Ela é geralmente quadrada com 0,6 m x 0,6 m e geralmente tem um dos lados no prolongamento da face interna da parede do reservatório, onde fica instalada a escada de acesso. e) As coberturas dos reservatórios devem ser providas de uma ou mais chaminés de ventilação, a fim de que o nível d’água fique sempre sob pressão atmosférica. As aberturas das chaminés devem ser providas de telas, a fim de impedir a passagem de substâncias estranhas e de insetos, como mosquitos, para o interior dos reservatórios. f) Na entrada de água, se o suprimento é feito por gravidade, costuma-se colocar uma válvula de bóia na extremidade da tubulação de entrada, a fim de que a passagem da água para o interior do reservatório, quando o mesmo estiver cheio, seja interrompido. Para cada compartimento do reservatório deve haver uma canalização de entrada. g) A canalização de saída, uma para cada compartimento, providas de registro para isolamento de cada unidade, tem saída pelo fundo do reservatório com um ressalto de 5 a 10 cm. Proteção de saída com grade de ferro fundido, bronze ou latão. h) Os reservatórios elevados normalmente apresentam um único compartimento, isto é, não são subdivididos. Muitas vezes, por razões econômicas, são dotados de uma única canalização para a entrada (entrada pelo fundo), saída e descarga. Um sistema de válvulas, entretanto, deve permitir o isolamento do reservatório sem interrupção do abastecimento, o que se consegue por meio de uma canalização de passagem direta (by pass). Nos reservatórios de jusante a entrada e a saída se fazem sempre por uma única tubulação. i) Deve-se ter precauções especiais no sentido de assegurar a impermeabilidade das paredes do reservatório.

j) Sinalização de torres, para proteção da navegação aérea, sempre que necessário, a juízo das autoridades competentes. Pára-raios.

8. Rede de distribuição (NB - 594 / 77) 8.1. Generalidades  entende-se por rede de distribuição o conjunto de peças especiais destinadas a conduzir a água até os pontos de tomada das instalações prediais, ou os pontos de consumo público, sempre de forma contínua e segura. Destacam-se as tubulações - troncos, mestras ou principais, alimentadas diretamente pelo reservatório de montante (figura a.) ou pela adutora em conjunto com o reservatório de jusante (figura b.), das quais partem as tubulações que se distribuem pelas diversas artérias da cidade. Rede de Distribuição Tubulão Secundário Adutora

Tubulação Tronco Reservatório de Montante Rede de Distribuição

Adutora Tubulação Tronco

Reservatório de Jusante Tubulação Secundária

a. Rede servida por reservatório de montante. b. Rede servida por reservatório de jusante.  As redes são consideradas pelo sentido de escoamento da água nas tubulações secundárias (ramificadas ou malhadas). Podem distribuir exclusivamente potável (rede única) ou também água imprópria para beber (rede dupla). Podem situar-se em níveis diferentes nas cidades acidentadas, bem como possuir duas tubulações nas ruas largas ou tráfego intenso. 8.2. Traçado dos condutos na rede de distribuição distinguem-se dois tipos de condutos:

1) Condutos principais também chamados tronco ou mestres, são as canalizações de maior diâmetro, responsáveis pela alimentação dos condutos secundários. A eles interessa, portanto, o abastecimento de extensas áreas da cidade. 2) Condutos secundários de maior diâmetro, são os que estão intimamente em contato com os prédios a abastecer e cuja alimentação depende diretamente deles. A área servida por um conduto desse tipo é restrita e está nas suas vizinhanças. Obs.: O traçado dos condutores principais deve tomar em consideração:  ruas sem pavimentação;  ruas com pavimentação menos onerosa;  ruas de menor intensidade de trânsito;  proximidade de grandes consumidores;  proximidade das áreas e de edifícios que devem ser protegidos contra incêndio. 8.3.

Tipos principais de redes em geral, podem ser definidos três tipos principais de redes de distribuição, conforme a disposição dos seus condutos principais. a) Rede em “espinha de peixe”  em que os condutos principais são traçados, a partir de um conduto principal central, com uma disposição ramificada que faz jus aquela denominação. É um sistema típico de cidades que apresentam desenvolvimento linear pronunciado.

R

R

b) Rede em “grelha”  em que os condutos principais são sensivelmente paralelos, ligam-se em uma extremidade a um conduto principal e têm os seus diâmetros decrescendo para a outra extremidade.

R

c) Rede em anel (malhada)  em que os condutos principais formam circuitos fechados nas zonas principais a serem abastecidas: resulta a rede de distribuição tipicamente malhada. É um tipo de rede que geralmente apresenta uma eficiência superior aos dois anteriores.

R

 Nos dois tipos de redes, a circulação da água nos condutos principais faz-se praticamente em um único sentido. Uma interrupção acidental em um conduto mestre prejudica sensivelmente as áreas situadas à jusante da seção onde ocorrem o acidente. Na rede em que os condutos principais formam circuitos ou anéis, a eventual interrupção do escoamento em um trecho não ocasionará transtornos de manter o abastecimento das áreas à jusante, pois a água efetuará um caminhamento diferente através de outros condutos principais. 8.4. Regras básicas para lançamento de rede 1) Topografia utiliza-se para traçado da rede, planta baixa com levantamento planialtimétrico (curvas de nível de metro em metro) e semi-cadastral, com locação dos lotes e áreas de expansão, incluindo loteamentos aprovados ou previstos, indicação dos consumidores especiais e singulares, localização de estradas, estradas de ferro, e dos outros obstáculos naturais que necessitarão de obras especiais de travessia ou locação. A escala indicada é 1: 2000. Para cidades médias e grandes é importante o lançamento da rede geral, em escala conveniente (pode ser 1: 5000), onde se define também a área abastecível, as zonas de pressão, as áreas de igual vazão específica, etc. Obs.:  Área específica aquela cujas características de ocupação a torna distinta das áreas vizinhas em termos de concentração demográfica e de categoria dos consumidores presentes (comercial, industrial, público e residencial).  Consumidor especial é aquele que deverá ser atendido independentemente de aspectos econômicos que se relacionam com o seu atendimento.  Consumidor singular é aquele que ocupando uma parte de uma área específica, apresenta um consumo específico, significativamente maior que o produto da vazão específica da área, pela área por ele ocupada. 2) Zonas de pressão a rede de distribuição poderá ser subdividida em tantas zonas de pressão quanto for necessário para atender as condições de pressão impostas pela Norma (NB - 594/77).  A localização do(s) reservatório(s) se faz em função deste parâmetro, examinando a topografia, centro de consumo, etc. 2.a) A pressão estática máxima permitida em tubulações distribuidoras será de 50 m.c.a. e a pressão dinâmica mínima será de 15 m.c.a.  Partes de uma mesma zona de pressão poderão apresentar pressões estáticas superiores a máxima e dinâmica inferiores a mínima, desde que sejam atendidas as seguintes condições:

 A área abastecida com pressões estáticas superiores a 50 m.c.a. poderá corresponder até a 10% da área da zona de pressão, desde que não seja ultrapassada uma opressão de 60 m.c.a. e até 5% da área da zona de pressão desde que não seja ultrapassada uma pressão de 70 m.c.a.  A área abastecida compressão dinâmica inferior a 15 m.c.a. poderá corresponder até a 10% da área da zona de pressão, desde que a pressão mínima seja superior a 10 m.c.a. e até 5% da área da zona de pressão desde que a pressão mínima seja superior a 8 m.c.a. e que além disso as áreas sujeitas a pressão inferior a 15 m.c.a. apresentem uma pressão estática máxima menor que 15% da pressão dinâmica mínima. 3) Diâmetro das tubulações o fi6ametro mínimo das tubulações principais das redes calculadas como malhada será:  Igual a 150 mm quando abastecendo zonas comerciais ou zonas residenciais com densidade igual ou superior a 150 hab/km2.  Igual a 100 mm quando as demais zonas de núcleos urbanos, cuja população de projeto é superior a 5000 habitantes.  Iguala 75 m para núcleos urbanos cuja população de projeto é igual ou inferior a 5000 habitantes. 4) Diâmetro dos condutos secundários o diâmetro interno mínimo dos condutos secundários da rede de distribuição será de 50 mm.  Para consumidores com população inferior a 5000 habitantes e quota per capita menor que 100 l hab / dia é admitido o uso de tubulação com diâmetro inferior a 50 mm desde que a tubulação utilizada seja constituída de material resistente ao ataque pela água e sejam mantidas as seguintes limitações relacionadas na tabela. Diâmetro Interno Mínimo (mm) 25 30 35

N º de Economias Secundárias (máx) 10 20 50

5) Análise do escoamento a análise do escoamento nas redes de distribuição, deverá ser feita com o emprego da fórmula universal da perda de carga: 1 V2 J  f   D 2g

J = perda de carga uniformemente distribuída (m/m); f = coeficiente de perda de carga distribuída (admensional); D = diâmetro hidráulico (m); V = velocidade média na seção (m/s);

g = aceleração da gravidade (m/s2).  O coeficiente de perda de carga distribuída pode ser calculado através do diagrama de Moody, através da tabela (Norma) ou da fórmula de Colebrook-White, seguinte:  1 K 2.51    2.log  f  3,7. D R. f 

f = coeficiente de perda de carga distribuída; K = rugosidade uniforme equivalente (m); D = diâmetro hidráulico (m); R = número de Reynolds.  Os valores de K para os tubos novos mais usados para projeto de rede de distribuição são:  Tubo de ferro fundido revestido internamente com argamassa de cimento e areia por centrifugação: K = 0,1.  Tubo de pléstico: K = 0,06. 6) Funcionamento global nas redes em que os condutos principais formarem circuitos, a análise do funcionamento global da rede, deve ser realizada com o emprego de métodos iterativos, observados os limites máximos para os resíduos da vazão e da perda de carga de 1 l/s e 1 m.c.a., respectivamente. a) Será admitida que a distribuição de água nos condutos principais formando circuito será feita em pontos singulares (nó) desses condutos, separados no máximo de uma distância de 500 m. b) A cada ponto singular (nó) a que se refere o item a), corresponderá em parte da área abastecível a ser atendida pela rede de distribuição, que definirá a vazão a ser atendida pelo conduto principal. 7) Dimensionamento das redes ramificadas se fará de acordo com os seguintes critérios: a) Será admitida que a distribuição se fará uniformemente ao longo do comprimento de cada trecho. b) A perda de carga no trecho será determinada para a vazão igual a que se verifica na extremidade de jusante do trecho, somada a metade da vazão que se verifica ao longo do trecho. c) Quando as redes forem malhadas e dimensionadas como ramificadas (seccionamento fictício), para os pontos seccionados, a diferença de pressões calculadas não são superior a 5% da média dessas pressões.

8) Consumidores singulares aos consumidores singulares corresponderá um nó, se a rede for dimensionada como circuitos fechados ou uma derivação se a rede for dimensionada como rede ramificada. a) Será considerado consumidor singular, aquele cujo consumo apresenta as características:  A rede sendo malhada, o consumo é igual ou maior à menor vazão que seria verificada caso o consumidor inexistisse, em qualquer dos nós das malhas definidas pela tubulação principal que o abastecerá.  A rede sendo ramificada, o consumo é igual ou maior que a menor vazão de qualquer de suas derivações. 9) Combate a incêndio a rede poderá ser dimensionada levando em conta uma vazão admissível para combate a incêndio, vazão essa que será estabelecida por acordo entre o projetista e o órgão contratante, atendendo as condições de capacidade econômica, as condições disponíveis de proteção contra incêndios, a necessidade dessa proteção e ao critério de pressão mínima na rede de distribuição. 8.5.

Roteiro de cálculo dimensionamento pelo método dos seccionamentos fictícios.

Este método é aplicável às redes ramificadas ou malhadas, transformadas por um artifício (seccionamentos fictícios) em ramificadas. Em geral adotado para cidades pequenas. a) Traçam-se a lápis, na cópia da planta da cidade, as tubulações da rede, que geralmente devem coincidir com o eixo das ruas; b) Na mesma planta, determina-se os comprimentos de todos os trechos da rede, os quais são limitados pelos pontos de cruzamento (nós) e pelas extremidades livres das tubulações. Se os trechos, assim definidos, possuírem grande extensão ou apresentarem cotas topográficas intermediárias bem superiores ou inferiores as das extremidades, então serão devidamente desdobrados; c) Ainda sobre a mesma planta, calculam-se, com base nas curvas de nível de metro em metro, as cotas topográficas dos cruzamentos e das extremidades livres, cotas essas que serão anotadas ao lado desses pontos; d) Copia-se em folha de papel transparente o esboço da rede, inclusive comprimentos e cotas topográficas, definidas nos tr6es itens anteriores; e) Transforma-se no papel vegetal, através de um seccionamento criterioso, a rede malhada em ramificada. Para tanto, a partir do reservatório, faz-se com que todos os pontos de cruzamento e extremidades livres da rede sejam atingidos pelo menor percurso da água. Nessa operação, desenha-se uma pequena seta ao lado de cada trecho, para indicar o sentido de escoamento da água, bem como um pequeno traço cortando a extremidade de jusante do trecho que for seccionado para indicar que essa extremidade funciona como se fosse livre;

f) Numeram-se todos os trechos com números arábicos (a começar de 1), de acordo com o sentido crescente das vazões, de modo que o trecho de maior número seja alimentado diretamente pelo reservatório ou pela adutora, neste caso em se tratando de reservatório de jusante; g) Levam-se para uma planilha de cálculo, convenientemente preparada, todos os trechos, dispostos em ordem numérica, de modo que para eles constem o comprimento e as cotas topográficas; h) Na planilha, calcula-se para cada trecho, a vazão de montante, somando-se a vazão de jusante com a distribuição em marcha. O cálculo é iniciado nos trechos seccionados ou de extremidade livre, uma vez que neles a vazão de jusante é conhecida e igual a zero. A vazão de distribuição em marcha é obtida multiplica-se o comprimento do trecho pela vazão unitária de distribuição, expressa em litros por segundo e por metro. Por sua vez, a vazão fictícia de dimensionamento é a semisoma de jusante e de montante. A vazão de jusante, quando diferente de zero, é igual a soma das vazões de montante dos trechos alimentados pelo trecho em estudo;  q

Vazão específica de distribuição (unitária - q) Qmaxhoraria L

(l/sm)

Qmáx.horária = vazão máxima horária (l/s); L = extensão total da rede (m). i) Ainda na planilha, em função da vazão fictícia de dimensionamento e dos limites de velocidade (econômica), assinala-se para cada trecho o valor do seu diâmetro; Diâmetro Econômico D Comercial (mm) 50 75 100 125 150 200 250 300 350

Vazão Q (l/s) 1,3230 3,1514 5,8875 10,400 14,570 28,260 47,775 74,230 108,225

Velocidade V (m/s) 0,675 0,713 0,750 0,800 0,825 0,900 0,975 1,050 1,125

 .D2 Veconômica = 0,6 + 1,5 D; Q  .V 4 j) Com a extensão (comprimento), a vazão fictícia de dimensionamento e o diâmetro e definido o material a ser utilizado (K), calcula-se a perda de carga unitária (J) através da fórmula Universal e em seguida calcula-se a perda de carga no trecho hf = J. L;

Obs.: A perda de carga também pode ser calculada através da fórmula de HazenWilliams, com C = 100 para ferro fundido; C = 130 para cimento-amianto e ferro fundido cimentado e C = 140 para material plástico, salvo indicação em contrário para esses coeficientes, fazendo-se uso de tabelas, ábacos ou monogramas. l) Para o ponto da rede de condições mais desfavoráveis no que tange à cota topográfica e ou à distância em relação ao reservatório, estabelece-se a pressão dinâmica mínima (15 m.c.a.) ou estática máxima (50 m.c.a.). O limite inferior é estabelecido, a fim de que a rede possa abastecer diretamente prédios de até dois pavimentos e o superior, para prevenir quer maiores vazamentos nas juntas das tubulações, quer danos nas instalações prediais (torneiras de bóia); m)A partir da cota piezométrica do ponto mais desfavorável (pressão dinâmica mínima mais a cota topográfica), calculam-se as cotas piezométricas de montante e de jusante de cada trecho, com base nas perdas de carga já definidas, ou seja, somando-se à cota piezométrica a perda de carga no trecho, obtém-se a cota piezométrica de jusante do trecho anterior, e assim sucessivamente até o reservatório; Obs.: As pressões dinâmicas em cada trecho, são obtidas pelas diferenças entre as cotas piezométricas e as cotas de terreno. n) Verificam-se para cada nó, onde houve seccionamento de um ou mais trechos, as diferentes pressões resultantes de percursos diversos da água e determina-se a média, da qual nenhuma pressão deve se afastar além de 10% do valor médio; o) Altera-se o traçado da rede, o seu seccionamento ou o diâmetro de algumas tubulações, se o afastamento considerado no item anterior superar 10%, bem como se as pressões máximas e mínimas preestabelecidas forem ultrapassadas, ou se for impraticável a localização do reservatório numa cota definida pelo cálculo. p) Anotam-se no esboço da rede, feito em papel transparente o diâmetro e a vazão fictícia de dimensionamento dos trechos. Cota do Terreno Pressão Disponível Jusante

Montante

Jusante

Montante

Cota Piezométrica

Jusante (m)

Perda de

Carga (m)

Cota Piezométrica

Montante (m)

Diâmetro (m)

Fictícia

Montante

Marcha

Jusante

Extensão (m)

Trecho

8.6.

Vazão (l/s)

Roteiro de cálculo - dimensionamento pelo método de Hardy Cross

Este método é aplicável em geral para cidades médias e grandes. É um método iterativo e que caracteriza-se pela hipótese de abastecimento da área através de anéis ou circuitos, formados pelos condutos principais e pelas seguintes regras básicas:

a) Em um nó qualquer, Q = 0, sendo positivas as vazões afluentes e negativas as vazões efluentes; b) Em um anel (circuito) qualquer, hf = 0, sendo positivas as perdas de carga coincidentes e negativas as contrárias a um prefixado sentido de caminhamento. Roteiro: 1) Na planta topográfica plani-altimétrica e semi-cadastral da cidade delimitar com linhas traço-ponto a área de projeto a ser abastecida, considerando as zonas de expansão futura; 2) Traçar os anéis (no caso considerar um mínimo de 2 anéis). Copiar os mesmos em papel vegetal; Obs.: De um modo geral, não se deve considerar uma área demasiadamente grande, pois neste caso resultarão tubulações de grande diâmetro. 3) Numerar os anéis e estabelecer para cada nó ou ponto de carregamento uma letra de alfabeto; 4) Calcular as vazões para cada nó. Admitir que cada nó dos anéis esteja aproximadamente no centro de uma área e considerar que a vazão de abastecimento correspondente esteja concentrada nesse ponto [ara efeito de dimensionamento do projeto; 5) Delimitar em linhas pontilhadas as “áreas abastecidas em cada nó dos anéis”; 6) Preencher a tabela, conforme o modelo; Nó A B Total

Área A (há) ... ... ...

Vazão Q (l/s) ... ... ...

Obs.: a) Vazão de distribuição vazão máxima horária, estabelecida na concepção básica de sistema, incluindo os grandes consumidores (singulares); q

Qmaxhoraria A

q = vazão específica de distribuição (l/s.ha); Qmáxhorária = vazão máxima horária (l/s); A = área abastecível (ha). b) A vazão de carregamento dos nós é dada pela fórmula: Q(n) = q.An

Q(n) = vazão de carregamento de nó (l/s); q = vazão específica de distribuição (l/s.ha); An = área correspondente ao nó (ha). 7) Marcas em planta o comprimento de cada trecho dos anéis; 8) Estabelecer um sentido de percurso, por exemplo:  sentido horário - positivo;  sentido anti-horário - negativo. 9) Determinar as vazões em cada trecho dos anéis. Admitir que o percurso da água se faça através dos condutos principais, partindo do reservatório de distribuição a atingindo cada nó do sistema, percorrendo o menor trajeto possível, respeitando o primeiro princípio de dimensionamento (Q = 0); adotando o sinal algébrico para cada vazão nos trechos, em função do sentido adotado; 10) Determinar o diâmetro de cada trecho com base na velocidade econômica. Anotar em cada trecho o diâmetro adotado em função da vazão; 11) Com base no diâmetro (D), vazão (Q) e material (K), determinar a perda de carga unitária (J) através da fórmula Universal e calcular a perda de carga no trecho (hf = J.L), com o mesmo sinal da vazão. Verificar em cada anel condição hf = 0; Obs.: Não satisfeita a condição de hf = 0: 9) Determinar as correções de vazão pela fórmula: Q 

hf 2 hf Q

Obs.: Efetua-se a correção da vazão somando-se algebricamente a vazão inicial a correção Q calculada e repete-se todas as operações até que o valor de Q se apresente igual ou menor que 0,1 l/s e hf  0,5 m. 13) Determinados os valores finais de D e Q, calcula-se a cota do nível d’água do reservatório preenchendo a tabela abaixo: Nó Pontos Elevados Pontos Afastados

Cota do Terreno (1)

Perda de Carga Reserv. e Nó (2)

Pressão Mínima 15 (3) 15

Nível de Água Reservatório (1) + (2) = (3)

14) Determinados os valores finais de Q e D, calcula-se também os demais elementos (velocidade, cotas piezométricas e pressões disponíveis) da mesma forma que para o método dos seccionamentos fictícios, preenchendo a tabela;

Nó

Perda de Carga Reserv. e Nó (1)

Cota Piezométr. Cota do Terreno do Nó (2) Cota do terreno menos (3) perda de carga em cada nó

Pressão Diponível (3) – (2)

Modelo de planilha - Hardy Cross. anel

trecho

L (m) Q (l/s)

D (mm)

J hf (m) (m/m)

h/Q

Q1 (l/s)

Q1 (l/s)

D1 (mm)

J1 (m/m)

hf1

A 







B

Q 

8.7.

 hf 2 hf Q

Órgãos e equipamentos acessórios de rede. a) Válvulas (registros) de manobra e de descarga  Quando tr6es ou mais trechos de tubulações se interligarem em um ponto, deverá ser prevista uma válvula para fechamento de cada trecho;  Nos condutos secundários deverá ser prevista uma válvula junto ao ponto de ligação a condutos principais;  Salvo motivo devidamente justificado, deverão ser previstas válvulas de descarga nos pontos baixos da rede;  O diâmetro nominal das válvulas de descarga instaladas em tubulações com diâmetro igual ou menor que 75 mm, será igual ao da própria tubulação. Para tubulações com diâmetro maior ou igual a 100 mm será de 100 mm o diâmetro da válvula;  Todas as válvulas serão instaladas em caixas de proteção, conforme modelo e dimensões adequadas e definidas de comum acordo com o contratante. b) Hidrantes

Deverão ser previstos hidrantes nas tubulações principais, separados se uma distância máxima de 500 m. c) Conexões

Deverão ser indicadas todas as conexões necessárias ao perfeito funcionamento da rede, em cada nó, detalhada de forma aficar claro seu tipo e forma de especificação e execução da rede, de acordo com os catálogos dos fabricantes. d) Ramal predial Deverá ser definido em comum acordo com o órgão contratante do projeto, o modelo padrão da ligação predial a ser adotado, para efeito de especificação e estimativa de custos incluindo o micromedidor (hidrômetro). 8.8. Normas Brasileiras - NB - 594/77. Elaboração de projeto hidráulico de redes de distribuição para abastecimento público.

11 – Tratamento de Água para Abastecimento 11.1 – Generalidades: A água quimicamente pura não existe à superfície da terra. A expressão água pura é usada como sinônimo de água potável, para exprimir que uma água tem qualidade satisfatória para o uso doméstico. -

Diz-se que uma água é contaminada quando ela contém organismos potencialmente patogênicos ou contém substâncias tóxicas que torna perigosa, e portanto, imprópria para o consumo humano ou uso doméstico.

-

Diz-se que uma água é poluída quando ela contém substâncias de tal caráter e em tais quantidades que sua qualidade é alterada de modo a prejudicar a sua utilização ou a tornála ofensiva aos sentidos de visão, paladar e olfato.

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As substâncias, que pelos seus caracteres próprios, ou pelos elevados teores, causam a poluição da água são chamadas “impurezas da água”.

-

Obviamente, o conceito de “impurezas da água”, tem significado muito relativo dependendo inteiramente das características próprias da substância poluidora e do seu teor face ao uso específico para o qual a água se destina.

-

Alguns compostos químicos são, inclusive, indispensáveis a água destinada ao consumo humano, sendo de grande importância fisiológica.

-

Por outro lado, outras utilizações da água, tais como a irrigação, a preservação da fauna e flora e o uso pastoril, por exemplo, necessitam que a mesma contenha alguns constituintes indispensáveis aqueles usos.

11.2 – Características da Água

As características da água podem ser agrupadas em três categorias: físicas, químicas e biológicas. a) Características Físicas: estão relacionadas, principalmente, com o aspecto estético da água. Fazem parte dessas características: -

Cor: resulta da existência na água, de substâncias em suspensão. Esta característica é acentuada quando da presença, na água, de matéria orgânica, de minerais como o ferro e o manganês, ou de despejos coloridos contidos em esgotos industriais.

-

Turbidez: causada pela presença de materiais em suspensão na água, tais como, partículas insolúveis de solo, matéria orgânica e organismos microscópicos.

-

Sabor e Odor: resultam da presença, na água, de alguns compostos químicos (ex: sais dissolvidos produzindo sabor salino; alguns gases resultando em maus odores) ou de substâncias, tais como a matéria orgânica em decomposição, ou ainda, de algas. Assim, estas características estão, quase sempre, associadas às impurezas químicas ou biológicas da água.

-

As impurezas físicas podem prejudicar alguns usos da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo, pelo aspecto estético, ou por manchar roupas e aparelhos sanitários; a cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em industrias de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em industrias têxteis; água com sabor e odor acentuados são rejeitadas para consumo doméstico ou podem causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes; a tubidez acentuada em águas de mananciais, impedem a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, com problemas ecológicos para o meio aquático.

b) Características Químicas: entre as características químicas, merecem ser destacadas: -

Dureza: resulta da presença, principalmente, de sais alcalinos terrosos (cálcio e magnésio), ou de outros íons metálicos bivalentes, em menor intensidade. Os principais problemas das águas com dureza eleva da são: causam a extinção da espuma do sabão, aumentando o seu consumo; produzem incrustações nas tubulações e caldeiras.

-

Salinidade: resultante do excesso de sais dissolvidos na água, como os bicarbonatos, cloretos e sulfatos, tornando-a com sabor salino e conferindo-lhe a propriedade laxativa.

-

Agressividade: é uma característica da presença de gases em solução na água, como oxigênio, o gás carbônico e o gás sulfídrico. Uma água agressiva pode causar a corrosão de metais ou de outros materiais, tais como o cimento.

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Ferro e Manganês: são produtos que, em excesso na água, podem causar problemas, tais como: coloração avermelhada no caso do ferro ou marrom, devido ao manganês, produzindo: manchas em roupas ou em produtos industrializados; sabor metálico; em doses elevadas, podem ser tóxicas.

-

Alcalinidade: uma água é alcalina quando contém quantidade elevada de bicarbonato de cálcio e manganês, carbonatos ou hidróxidos de sódio, potássio, cálcio e magnésio. Além

de contribuir para a salinidade da água, a alcalinidade influi nos processos de tratamento da mesma. -

Compostos de Nitrogênio: o nitrogênio segue um ciclo, podendo estar presente em diversas formas: amoniacal, nitritos, nitratos. Estes compostos ocorrem na água originários de esgotos domésticos e industriais ou da drenagem de áreas fertilizadas. Podem ser usados como indicadores da “idade” da carga poluidora (esgoto), dependendo do estágio em que se encontram. O nitrogênio contribui para o desenvolvimento de algas em mananciais, devendo ser limitado, para evitar a proliferação excessivas das mesmas. Teores elevados de nitratos são responsáveis pela incidência de uma doença infantil chamada metemoglobinemia (ou cianose) que provoca a descoloração da pele.

-

Cloretos: estes compostos podem estar presentes na água, naturalmente ou como conseqüência da poluição devida a intrusão da água do mar, de esgotos sanitários ou industriais. Em teores elevados causa sabor acentuado, podendo ainda provocar reações fisiológicas ou aumentar a corrosividade da água. Os cloretos são usados, também, como indicadores de poluição por esgotos sanitários.

-

Fluoretos: quando em teores adequados, o flúor é benéfico, sendo um preventivo de cáries dentárias. No entanto, em doses mais elevadas, podem resultar em problemas para o homem, tais como provocando alterações ósseas ou ocasionando a fluorose dentária (aparecimento de manchas escuras nos dentes).

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Compostos Tóxicos: alguns elementos ou compostos químicos, quando presentes na água, tornam tóxica, podendo citar: cobre, zinco, chumbo, cianetos, cromo hexavalente, cádmio, arsênio, selênio, prata, mercúrio, bário. Estas impurezas podem alcançar a água a partir de esgotos industriais ou de usos agrícolas.

-

Matéria Orgânica: a matéria orgânica presente na água, além de responsável pela cor, odor e turbidez, e outras características, resultam no consumo do oxigênio dissolvido no líquido, devido à estabilização ou decomposição biológica. A poluição da água por matéria orgânica é, geralmente, avaliada através de três parâmetros: oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO).

-

Oxigênio Dissolvido: o teor de oxigênio dissolvido é um indicador de suas condições de poluição por matéria orgânica. Assim, uma água não poluída (por matéria orgânica) deve estar saturada de oxigênio. Por outro lado, teores baixos de oxigênio dissolvido podem indicar que houve intensa atividade bacteriana decompondo matéria orgânica lançada na água.

-

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) – é a quantidade de oxigênio molecular necessária à estabilização da matéria orgânica decomponível aerobiamente por via biológica. Portanto, a DBO é um parâmetro que indica a quantidade de oxigênio necessária, em um meio aquático, à respiração de microorganismos aeróbios, para consumirem a matéria orgânica introduzida na forma de esgotos ou de outros resíduos orgânicos. A determinação da DBO é feita em laboratório, observando-se o oxigênio consumido em amostras do líquido, durante 5 dias, a temperatura de 20 º C.

-

Demanda Química de Oxigênio (DQO): é a quantidade de oxigênio molecular necessária à estabilização da matéria orgânica, por via química. Não existe uma correlação entre

DBO e DQO. No entanto, a DQO é sempre maior que a DBO, devido a oxidação química decompor matéria orgânica não biodegradável. -

Detergentes: os detergentes, principalmente os não biodegradáveis, são causadores de alguns problemas, quando incorporados à água: sabor desagradável, formação de espuma em água agitadas, problemas operacionais em estações de tratamento de água e tratamento de esgotos, devido à espuma, toxidez em teores mais elevados.

-

Pesticidas: são substâncias químicas usadas no combate às pragas, tais como: inseticidas, raticidas, herbicidas, fungicidas, formicidas e outros. Acima de certos teores, os pesticidas são tóxicos ao homem, peixes e outros animais. O uso, cada dia mais intenso, destes produtos tem causado a mortalidade de peixes e prejuízos ao abastecimento público da água.

-

Substâncias Radioativas: o desenvolvimento de indústria nuclear pode conduzir a problemas de contaminação da água por substâncias radioativas, com prejuízos para o homem e o meio ambiente.

c) Características Biológicas: o meio aquático é habitado por um grande número de formas vivas, vegetais e animais. Nestas, encontram-se os microorganismos, entre os quais acham-se os tipicamente aquáticos ou os que são introduzidos na água a partir de uma contribuição externa. Os microorganismos aquáticos desenvolvem, na água, suas atividades biológicas de nutrição, respiração, excreção, etc, provocando modificações de caráter químico e ecológico no próprio ambiente aquático. Os microorganismos de origem externa (microorganismos patogênicos introduzidos na água junto com material fecal) normalmente não se alimentam ou se reproduzem no meio aquático, tendo caráter transitório neste ambiente. Entre os organismos que podem ser encontrados na água destacam-se: -

Algas: embora tendo grande importância para o equilíbrio ecológico do meio aquático, sendo responsáveis por parte do oxigênio presente no líquido (produzido através do processo de fotossíntese), podem acarretar, também, alguns problemas, sendo os principais: formação de grande massa orgânica, levando à produção de quantidade excessiva de lodo e a liberação de vários compostos orgânicos, os quais podem ser tóxicos ou produzir sabor e odor desagradáveis; formação de camadas de algas nas superfícies de reservatórios, causando turbidez e dificultando a penetração da luz solar, com a conseqüente redução do oxigênio do meio, entupimento de filtros de areia, em estações de tratamento de água, ader6encia às paredes de reservatórios de água e de piscinas, corrosão de estruturas de ferro e de concreto.

-

Microorganismos Patogênicos: são introduzidos na água junto com a matéria fecal de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos: bactérias, vírus, protozoários e vermes. Esses microorganismos não são residentes naturais do meio aquático, tendo origem, principalmente, nos despejos de pessoas doentes ou portadoras. Assim, tem sobrevivência limitada nesse meio, podendo, no entanto, alcançar um ser humano, através da ingestão ou contato com a água, causando-lhe doenças.

Devido à grande variedade de microorganismos patogênicos podem estar contidos na água, dificultando, portanto, a sua determinação, a sua existência é mostrada através de indicadores da presença de matéria fecal no líquido. As bactérias usadas como indicadores de poluição da água por matéria fecal são os coliformes, os quais vivem normalmente no organismo humano, existindo em grande quantidade nas fezes. Embora sendo, de um modo geral, patogênicos, a presença de bactérias do grupo coliformes na água indica que a mesma recebeu matéria fecal e pode, portanto, conter microorganismos patogênicos. Entre as bactérias do gripo coliformes, o mais importante como indicadora da poluição fecal é a Eschericheia Coli. As razões seguintes justificam a escolha dos coliformes como indicadores da presença potencial de patogênicos de origem fecal na água: 1) existem, em grande número, na matéria fecal e não em nenhum outro tipo de matéria orgânica poluente, por conseguinte, são indicadores específicos de matéria fecal. 2) algumas das bactérias pertencentes ao grupo (Eschericheia Coli, por exemplo) não se reproduzem na água ou no solo, mas exclusivamente no interior do intestino (ou em meios de cultura especiais à temperatura adequada), portanto, só são encontradas na água quando aí for introduzida matéria orgânica fecal e o seu número é proporcional a concentração dessa matéria. 3) Apresentam um grau de resistência ao meio (à luz, oxigênio, cloro e outros agentes destruidores de bactérias) compatível ao que é apresentado pelos principais patogênicos intestinais que podem ser veiculados pelas água, dessa forma, reduz-se muito a possibilidade de existirem patogênicos fecais quando já não se encontram coliformes na água. 4) Sua caracterização e quantificação é feita por métodos relativamente simples. 11.3 – Padrões de Qualidade da Água -

Para cada uso da água, são exigidos limites máximos de impurezas que a mesma pode conter. Esses limites, quando estabelecidos por organismos oficiais, são chamados de padrões de qualidade.

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As exigências para uma água destinada ao consumo humano são diferentes das relativas às água a serem usadas em irrigação ou recreação. Estas, por sua vez, devem atender a requisitos diferentes dos exigidos para a água que se destina apenas ao uso estético ou ao afastamento e diluição de despejos.

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Os organismos públicos podem estabelecer critérios ou condições a serem atendidos pelos mananciais, em função dos usos aos quais os mesmos se destinam. Nesses casos, é feita uma classificação das água sendo, para cada classe, definidos os usos a que se destina e os critérios ou condições a serem observados.

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Por outro lado, os órgão podem também estabelecer limites d impurezas a serem observados na água, após sua captação dos mananciais e passagem por um processo de

-

tratamento. Um exemplo deste caso, são os padrões de potabilidade, ou seja, as condições a que uma água deve satisfazer para ser utilizada pelo homem, geralmente após passar por um sistema de tratamento. Padrões de potabilidade são, as quantidades limites que, com relação aos diversos elementos, podem ser toleradas nas água de abastecimento, quantidades essas fixadas, em geral, por leis, decretos, regulamentos ou especificações.

11.3.a) Classificação das Águas -

A primeira classificação das águas, no Brasil, foi estabelecido através da Portaria GM/Nº 0013, de 15 de janeiro de 1976, do Ministério do Interior, através da qual foram definidas quatro classes. Além da especificação dos usos a Portaria fixou os teores máximos de impurezas e as condições a serem atendidas.

-

Mais recentemente, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), através da Resolução N º 20, de 18 de junho de 1996, estabeleceu a nova classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional, através da definição de nove classes segundo seus usos preponderantes. A citada Resolução considera como águas doces as águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %, como salobras são consideradas as que tem salinidade variando entre 0,5 % e 30 %, as águas salinas são as que tem salinidade igual ou superior a 30 %.

-

-

As águas doces foram enquadradas da seguinte forma:

1) Classe Especial: águas destinadas: -

ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção; à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

2) Classe 1: águas destinadas: -

ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado; à proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; a criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

3) Classe 2: águas destinadas: -

ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; à proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); à irrigação de hortaliças e plantas frutíferas; à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

4) Classe 3: água destinadas:

-

ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; à dessedentação de animais.

5) Classe 4: águas destinadas: -

à navegação; à harmonia paisagística; aos usos menos exigentes;



Às águas saluias foram enquadradas em duas classes:

6) Classe 5: águas destinadas: -

recreação de contato primário; à proteção das comunidades aquáticas; à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana. 7) Classe 6: águas destinadas: -

à navegação comercial; à harmonia paisagística; à recreação de contato secundário.



Águas salobras:

8) Classe 7: águas destinadas: -

à recreação de contato primário; à proteção das comunidades aquáticas; à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

9) Classe 8: águas destinadas: -

à navegação comercial; à harmonia paisagística; à recreação de contato secundário.

11.3.b) Água para Abastecimento Público -

A água para uso humano deve atender a rigorosos critérios de qualidade, de modo a não causar prejuízo à saúde de seus consumidores. Uma água própria para este fim é chamada de água potável e as características a que a mesma deve atender são os chados padrões de potabilidade.

-

Além dos padrões de potabilidade, devemos considerar os critérios de qualidade dos mananciais de água destinada ao abastecimento humano. Esta é a chamada água potabilizável, ou seja, a que pode se tornar potável, após tratamento convencional.

-

Devem ser estabelecidos limites de impurezas para a água potabilizável, de modo que as técnicas convencionais de tratamento possam minimizá-las tornando-a potável.

-

São consideradas “águas destinadas ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional” as de classe 2 e classe 3.

11.4 – Noções sobre o Tratamento da Água 11.4.1 – Finalidade: submeter-se a água a um tratamento com o objetivo de melhorar a sua qualidade sob os seguintes aspectos fundamentais: a) Higiênicos: eliminação ou redução de bactérias, substâncias venenosas, mineralização excessiva, teor excessivo de matéria orgânica, algas, protozoários e outros microorganismos. b) Estético: remoção ou redução de cor, turbidez, odor e sabor. c) Econômico: remoção ou redução de corrosividade, dureza, cor, turbidez, manganês, odor, sabor, etc. 

Nem toda água requer tratamento para abastecimento público. Depende as sua qualidade em comparação com os padrões de potabilidade e também da aceitação dos usuários. A cidade do Rio de Janeiro somente iniciou o tratamento de água em 1955, quando começaram a ser aduzidas as águas do rio Guandu. Cidades como Nova Iorque, Natal e Ribeirão Preto não fazem o tratamento de suas águas. A primeira aproveita as de bacias protegidas e as últimas se abastecem com águas de poços.

-

Quase todas as águas de abastecimentos são cloradas para a melhoria da qualidade bacteriológica e segurança sanitária.

11.4.2 – Processos de Tratamento a) Remoção de substâncias grosseiras, em flutuação ou em suspensão é feita através de grades, crivos e telas. b) Remoção de substâncias finas em suspensão ou em solução e de gases dissolvidos é feito através de aeração (gases), sedimentação simples, sedimentação precedida de coagulação e filtração (lenta e rápida) c) Remoção parcial ou total de bactérias e outros microorganismos é feita através da desinfecção (remoção seletiva) e esterilização (destruição total da atividade microbiana). d) Correção do odor e sabor é feita através de tratamentos químicos e leitos de contato de cóque. -

Assim, entre os principais processos de purificação tem-se:

1) Aeração: por gravidade, por aspersão, por outros processos (difusão de ar e aeração forçada).

2) Sedimentação ou Decantação: simples ou após coagulação. 3) Coagulação: aplicação de coagulante (sulfato de alumínio ou compostos de ferro) e substâncias auxiliares. 4) Filtração: lente, rápida, fluxo ascendente, direta. 5) Tratamento por Contato: leitos de coque, de pedra ou de pedrisco para remoção do ferro; carvão ativado para remoção de odor e sabor. 6) Troca Iônica: processos da cal-carbonato de sódio e dos zeólitos para a correção da dureza. 7) Desinfecção: cloro e sues compostos (hipocloritos, cal clorada) ozona, raios ultravioletas e outros processos. 8) Uso do carvão ativado, substituição do processo de cloração (emprego da amôniacloração, do bióxido de cloro e cloração ao break point) para eliminação de sabor e odor. 9) Uso de cal, carbonato de sódio, metafosfato, silicato e outros para o controle da corrosão. 11.4.3 – Características dos Principais Processos de Tratamento 1) Aeração: consiste no processo pelo qual uma fase gasosa, normalmente o ar, e a água são colocados em contato estreito com a finalidade de transferir substâncias solúveis do ar para a água, de forma a obter-se o equilíbrio satisfatório entre os teores das mesmas. -

A aeração das águas pode ser realizada com os seguintes objetivos:

a) Remoção de gases dissolvidos em excesso nas águas e também de substâncias voláteis, a saber: -

Gás carbônico em teores elevados que torna a água agressiva; Ácido sulfúrico que prejudica esteticamente a água; Substâncias aromáticas voláteis causadoras de odor e sabor; Excesso de cloro e metano, pelos mesmos motivos.

b) Introdução de gases nas águas: -

Oxigênio para oxidação de compostos ferrosos e manganosos; Aumento dos teores de oxigênio e nitrogênio dissolvido na água.

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A aeração somente se justifica nos casos em que as águas a tratar apresentam carência ou excesso de gases e substâncias voláteis intercambiáveis. Geralmente o processo se aplica em águas que não estão em contato com o ar, como por exemplo:

a) Águas subterrâneas (de poços); b) Águas captadas em galerias de infiltração; c) Águas proveniente de partes profundas de grandes represas.

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Na prática encontra-se grande variedade de unidades de aeração. As mais comuns são:

a) Aeração de quota por gravidade (do tipo cascata e de tabuleiros); b) Aeradores de repuxo; c) Aeradores de bombeamento. 2) Sedimentação ou decantação: é um processo dinâmico de separação de partículas sólidas suspensas nas águas. Essas partículas, sendo mais pesadas do que a água, tenderão a cair para o fundo com uma certa velocidade (velocidade de sedimentação). -

Na técnica de purificação das águas de abastecimento empregam-se os processos de sedimentação para as seguintes finalidades:

a) Remoção de areia: a areia em suspensão, em quantidades excessivas, pode causar prejuízos às instalações (erosão, depósitos e entupimentos) e danificar bombas e instalações mecânicas. Os canais ou tanques de remoção de areia denominados caixas de areia, geralmente são construídos junto à tomada de água, antes do bombeamento ou da adução. b) Remoção de partículas sedimentares finas, sem coagulação: quando foram aproveitadas águas contendo quantidades exageradas de partículas finas, ou seja, com turbidez muito alta, pode-se tornar vantajosa uma pré-sedimentação ou sedimentação simples, para reduzir a turbidez, antes de qualquer outro processo. Isso acontece raramente e quase sempre quando se utilizam águas de rios com grande transporte de sólidos. A sedimentação simples é feita sem o emprego de coagulantes. Sua adoção como processo prévio deve ser decidida após ensaios de laboratório para demonstrar a conveniência do processo, em cada caso. c) Retenção de flocos (decantação após coagulação): é o caso mais freqüente em estações de tratamento de águas destinadas à purificação pelos processos de coagulação – decantação e filtração para águas com muita cor e turbidez, contendo matéria coloidal, águas que exigem a floculação química, e também, para águas muito duras, sujeitas a tratamentos químicos de amolecimento. -

Há critérios muitos variados para a classificação dos decantadores. As mais importantes do ponto de vista prático são os seguintes:

a) Em função do escoamento da água: -

Decantadores de escoamento horizontal: a água entra em uma extremidade, move-se na direção longitudinal e sai pela outra extremidade.

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Decantadores de escoamento Vertical: a água é dirigida para a parte inferior, elevando-se a seguir em movimento ascendente até a superfície dos tanques.

b) De acordo com as condições de funcionamento: -

Decantadores do tipo clássico ou convencional, que recebem a água já floculada e nos quais se processa apenas a sedimentação.

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Decantadores com contato de sólidos, do tipo dinâmico compacto, ou acelerado. São unidades mecanizadas que promovem simultaneamente a agitação, a floculação e a decantação. Há muitos tipos patenteados.

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Decantadores com escoamento laminar (tubulares ou de placas): são do tipo mais recente, de maior eficiência.

3) Coagulação e Floculação: em tratamento de água a finalidade da coagulação e floculação é transformar impurezas que se encontram em suspensão fina, em estado coloidal ou em solução, bactérias, protozoários e/ou plâncton, em partículas maiores (flocos) para que possam ser removidas por sedimentação e/ou filtração ou, em alguns casos, por flotação. -

A coagulação e a floculação constituem a parte mais delicada do tratamento convencional de água para abastecimento, pois qualquer falha nessa fase pode acarretar grandes prejuízos na qualidade e no custo do produto distribuído à população. Na maioria das instalações de tratamento de água em funcionamento, as unidades de coagulação e de floculação precedem os decantadores.

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Coagulação: é o processo unitário que consiste na formação de coágulos, através da reação coagulante, de modo a promover um estado geral de equilíbrio eletrostaticamente instável das partículas, no seio da massa líquida, O termo coagulação define as mudanças fisico-químicas produzidas pela dispersão, na água de um coagulante solúvel que se hidrolisa em partículas carregadas positivamente aumentando as cargas negativas dos colóides, formando, juntamente com estes, os chamados coágulos.

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Floculação: designa o processo unitário que se segue à coagulação e que consiste no agrupamento das partículas eletricamente desinstabilizadas (coágulos), de modo a formar outras maiores chamadas flocos, suscetíveis de serem removidas por decantação (ou flutuação e filtração).

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Coagulantes: na maioria das águas submetidas a tratamento, quando se visa o consumo industrial ou doméstico, é necessária a adição de substâncias (para que ocorra a coagulação e a floculação) de forma a ser obtida uma água que obedeça aos padrões de potabilidade.

Os produtos mais comuns utilizados com essa finalidade são: a) Coagulantes primários: sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato ferroso clorado, sulfato férrico, cloreto férrico, etc. b) Álcalis, para promover e manter a alcalinidade: cal virgem, cal hidratada, barrilha, bicarbonato de sódio. 4) Mistura e Floculação: a mistura e a floculação são operações unitárias de extrema importância para o bom desempenho dos processos de decantação e/ou filtração que as sucedem. -

Dispersão, mistura, mistura rápida: são termos sinônimos e designam a operação unitária que consiste em distribuir rápida e homogeneamente um coagulante ou outro reagente químico na água a ser tratada, utilizando-se energia hidráulica, mecânica ou outro meio.

Trata-se de um procedimento puramente físico que tem a finalidade de garantir a uniformidade do tratamento de toda a massa de água, antes que as reações químicas se completem. -

A mistura pode ser feita basicamente de duas formas:

1) Distribuindo ao mesmo tempo em toda a água os reagentes; 2) Colocando os reagentes em um só ponto e agitando intensamente o líquido. -

A primeira forma, por suas dificuldades práticas (a não ser em pequenas estações) raramente é utilizada, podendo ser feita através de difusores.

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A Segunda é geralmente mais utilizada. A agitação da água pode ser feita através de:

a) Sistema mecânico: consiste em introduzir energia através de agitadores, a massa de água em quantidade suficiente para promover uma mistura adequada; b) Sistema Hidráulico: o mais indicado é o da Calha Parshall que, além de proporcionar boas condições de mistura, ainda permite a medição da vazão. -

Como regra geral, a unidade ou câmaras de mistura rápida deve ficar o mais próximo possível dos tanques de floculação.

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Floculação: é o processo pelo qual as partículas em estado de equilíbrio eletrostaticamente instável no seio da massa líquida são forçadas a si movimentar, a fim de que sejam atraídas entre si formando flocos. Com a continuidade da agitação esses flocos tendem a aderir uns aos outros tronando-se pesados, para posterior separação nas unidades de decantação e filtração.

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Existem dois sistemas básicos de floculação:

a) O sistema hidráulico: utiliza a energia hidráulica disponível, sendo a mesma dissipada pela água em câmaras com chicanas. A água efetua um movimento sinuoso dentro da unidade. São os floculadores. b) O sistema mecânico: utiliza a energia mecânica externa, a qual é dissipada pela água em tanques apropriados. -

Existem dois tipos de floculadores de chicanas, segundo o sentido de circulação da água. Na câmara de fluxo vertical, a água sobe e desce, passando através de passagens inferiores, no fundo e por cima de tabiques na parte superior. As câmaras de fluxo horizontal, também possuem tabiques fazendo com que a água assuma um movimento sinuoso, circulando num plano horizontal. Estas câmaras não tem sido utilizadas na mesma proporção que as de fluxo vertical, devido aos inconvenientes de deposição de lodo nos canis que formam as chicanas.

5) Filtração: é o processo de separação sólido-líquido envolvendo fenômenos físicos, químicos e, às vezes, biológicos. Visa a remoção das impurezas da água por sua passagem através de um meio poroso (filtrante). -

Existem dois tipos principais de filtração:

1) Filtração lenta: quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é baixa. É muito usada, ainda, principalmente em pequenas cidade para o tratamento das águas de abastecimento. 2) Filtração rápida (filtro rápido): quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é elevada. Os filtros rápidos são unidades essenciais em uma estação convencional, e por isso exigem cuidadosa operação. Eles constituem uma barreira sanitária importante, podendo reter microorganismos patogênicos que resistem a outros processos de tratamento. -

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As vantagens da filtração lenta sobre a rápida são: evitam, geralmente, o emprego de produtos químicos; não necessitam de energia elétrica; pode-se obter água de características menos corrosiva; os equipamentos e aparelhos empregados são mais simples; exige operação mais simples. Como desvantagem tem-se: área relativamente grande para as instalações; pouco eficiente para a redução da cor; pequena flexibilidade para se adaptar às demandas de emergência; funciona com taxas de filtração muito baixas, sendo aplicadas apenas às águas de pouca turbidez (até 50 ppm), etc.

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Como desvantagem tem-se: área relativamente grande para as instalações; pouco eficiente para redução da cor; pequena flexibilidade para se adaptar às demandas de emergência, funciona com taxas de filtração muito baixas, sendo aplicável apenas às água de pouca turbidez (até 50 ppm).

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Outros tipos de filtração são:

1) Filtração ascendente: comum leito de areia, é uma tentativa para tornar mais econômico o tratamento da água pela filtração rápida. É utilizada para a clorificação de águas de pouca turbidez e baixo conteúdo mineral. Tem o fluxo no sentido inverso (de baixo para cima) sendo lavado periodicamente de maneira usual, isto é, com uma corrente de água, de baixo para cima, de velocidade adequada. 2) Filtração direta: para tratamento de certas águas que apresentam condições favoráveis pode-se dispensar a decantação, procedendo-se diretamente à filtração rápida. Para usar a filtração rápida, a turbidez não pode ser elevada e a cor deve ser relativamente baixa: a turbidez inferior a 40 e cor que permita dosagens baixas de coagulante. Após a mistura rápida pode-se proceder à coagulação em floculadores e daí passar para a filtração. 6) Desinfecção: é o processo de tratamento que visa a eliminação dos germes patogênicos eventualmente presentes na água. -

Apenas alguns agentes desinfetantes são aplicáveis à desinfecção das águas de abastecimento. A sua escolha é determinada por diversas características, como as seguintes:

a) serem eficientes na destruição dos germes patogênicos de transmissão hídrica, eventualmente presentes na ocasião da aplicação;

b) não constituírem por si e nem virem a formar com impurezas presentes na água, substâncias prejudiciais à saúde; c) não alterarem outros aspectos que condicionam a potabilidade da água, como cor, o sabor, etc; d) manterem um poder de desinfecção em relação a germes patogênicos de transmissão hídrica que porventura ocorrem na água, posteriormente à aplicação do tratamento (ação residual); e) serem de aplicação fácil, segura e econômica. -

Os agentes desinfetantes mais usados são:

a) Cloro e seus compostos: a cloração é o processo de desinfecção mais usado no tratamento das águas de abastecimento público. O cloro é o agente desinfetante que mais se aproxima das características desejáveis mencionadas acima. b) Ozona (O3): é um agente muito poderoso. Destroe toda a matéria orgânica, removendo cor e odor, quando aplicado em dosagem suficiente. Trata-se de um desinfetante de aplicação difícil e que não deixa residual. Pode ser satisfatoriamente empregado quando a cloração acarreta problemas de odor e sabor. c) O método de desinfecção por ultravioleta envolve a exposição de um filme de água (120 a 300 mm) à luz ultravioleta produzida por lâmpadas de vapores de mercúrio com bulbo de quartzo. Tais lâmpadas produzem luz ultravioleta com 25 a 30 % de energia dentro da região espectral de 2537 Ao numa tensão de 110 V (corrente alternativa). Sabe-se que o comprimento de onde de 900 a 3800 Ao tem ação bactericida e que a zona mais letal está próxima a 2800 A º . Devido ao grande custo de operação e manutenção comparado a outros processos, o emprego atual desse agente resume-se a pequenas instalações de uso domiciliar ou comunitário, ao uso industrial durante o engarrafamento de águas minerais um sacos plásticos e a piscinas juntamente com outros agentes. 7) Redução de dureza: a redução da dureza é conseguida através de tratamento especial que consiste na remoção dos compostos de cálcio e de magnésio. Denomina-se freqüentemente como desendurecimento, amolecimento ou abrandamento. Existem dois processos: o químico de cal e soda e o iônico dos zeólitos ou permutitas. 8) Controle da corrosão: a corrosão é um processo de ataque contínuo de corpos sólidos, especialmente metais, que envolve alterações de composição química. A corrosão de canalizações, válvulas e equipamentos metálicos representa um grande prejuízo anual para os serviços de abastecimento de água. As tubulações corroídas, além de terem a sua vida útil reduzida, apresentam menor capacidade de condução de água. Após tratamento químico (coagulações – decantação e filtração), as águas ficam agressivas e geralmente mais corrosivos do que as águas naturais. As águas superficiais são tratadas, geralmente apresentam matéria orgânica e substâncias inibidoras sendo, por isso, menos agressiva. Algumas impurezas presentes nas águas podem favorecer e acelerar a corrosão, tais como, gás carbônico, ácidos diluídos, cloretos, etc. As águas tratadas, antes de serem distribuídas, deverão ser alcalinizadas, isto é, deverão receber uma certa quantidade de cal, para elevação do pH (correção do pH). Não basta elevar

o pH até 7,0 ou pouco mais para que seja eliminado a gás carbônico, reduzindo a agressividade das águas. Se for uma quantidade de cal adequada, forma-se, na superfície interna dos tubos, uma fina camada de carbonato que protege a tubulação contra ataques. A cal em solução ou em suspensão é aplicada às águas, de preferência após a cloração. 9) Remoção de ferro: no Brasil são comuns as águas com teores de ferro, particularmente aquelas captadas em terrenos antigos e aluviões. Às vezes, além de compostos de ferro ocorrem também impurezas de manganês. Teores elevados de ferro são encontrados com maior freqüência nos seguintes casos: a) Águas superficiais, com matéria orgânica, nas quais o ferro se apresenta ligado ou combinado com a matéria orgânica e, freqüentemente, em estado coloidal. b) Águas subterrâneas (poços, fontes e galerias de infiltração), agressivas (pH baixo), ricas em gás carbônico e sem oxigênio dissolvido, sob a forma de bicarbonato ferroso dissolvido. c) Água poluídas por certos resíduos industriais ou algumas atividades de mineração. Os inconvenientes dos teores excessivos de ferro nas águas são: a) b) c) d) e) f)

Mancham tecidos, roupas, utensílios, aparelhos sanitários, etc; Causam sabor desagradável, “metálico”; Prejudicam a preparação de café e chá; Interferem nos processos industriais (fabricação de papel, tecidos, tinturaria e cerveja); Podem causar depósitos e incrustações; Podem possibilitar o desenvolvimento de bactérias ferruginosas nocivas (Crenothrise).

Os padrões de água potável geralmente limitam o teor de ferro a 0,3 mg/l. -

Entre os vários processos para a remoção de ferro nas águas, incluem-se a aeração seguida de contato ou filtração e a aeração Seguida de coagulação, decantação e filtração.

OBS: Leito de contato: leito de material granular, à semelhança de um filtro grosseiro. 10) Remoção de manganês: quando presente nas águas causa incovenientes semelhantes, porém muito mais graves do que os provocados pelas impurezas do ferro. -

O manganês ocorre mais raramente do que o ferro, mas quando acontece, quase sempre ocorre juntamente com o ferro.

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Os processos gerais de remoção são semelhantes para os compostos de ambos. O manganês, porém, é de remoção mais difícil do que o ferro, exigindo uma investigação cuidadosa.

11.4.4 – Descrição Geral de uma Estação de Tratamento do Tipo Convencional Os serviços públicos de abastecimento devem fornecer água de forma contínua, segura e de boa qualidade. Os exames e análises das águas dos mananciais feita com uma certa

freqüência desejável, complementadas com inspeção local revelarão a necessidade ou a disponibilidade de qualquer processo corretivo (tratamento). -

O tratamento da água apenas deverá ser adotado e realizado depois de demonstrada a sua real necessidade e sempre que a purificação for necessária deverá compreender apenas os processos indispensáveis à obtenção da qualidade que se deseja para a água com o mínimo custo.

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O processo primário, no tratamento de águas superficiais, consiste na clarificação química através da coagulação, decantação e filtração.

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A cloração é, comumente, o primeiro e último passo no tratamento, promovendo desinfecção da água bruta e estabelecendo um residual de cloro na água tratada. A précloração em excesso e o carvão ativado são usados para remover os compostos que produzem odores e gosto. As substâncias químicas usadas na coagulação dependem das características da água e de considerações econômicas.

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Atribui-se merecida importância à disposição das diversas unidades de purificação de uma instalação de tratamento. Os resultados obtidos com o tratamento dependem, entre outros fatores, do arranjo conveniente das partes integrantes do processo. Nas instalações convencionais, por exemplo, a mistura rápida deve estar próxima dos floculadores e estes deverão ficar juntos dos decantadores.

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As estações de tratamento de água devem ser projetadas com forma compacta com o objetivo de limitar a água ocupada, diminuir o volume de estruturas e reduzir a extensão de canais e tubulações, assim como facilitar a operação e baixar o custo.